物防技防综合管理集成平台的开发与人脸识别的研究

摘要

随着经济、社会和环保的不断进步，抽水蓄能电站得到了快速发展。由于抽水蓄能电站地域普遍至少连绵五十公里，森林防火、水库防止人员溺水、水坝防止有人搞破坏等使其安全管理比一般火电厂更重要。为了安全几乎所有的抽水蓄能电站都会陆续建立许多物防技防子系统，这些子系统通常由不同的厂商在不同时期使用不同的数据库和软件架构开发，导致各子系统相互独立，信息共享困难。为了保护投资，已有信息子系统也不可能废弃。因此，本文对某抽水蓄能电站的物防技防信息系统及其相关问题进行了研究，设计并实现了一个物防技防一体化的综合管理集成平台。
　　该平台将企业已有的各个物防技防子系统进行集成，添加一些自行开发的功能软件，提供统一指挥调度能力，实现统一门户、统一权限管理、信息统一规范展示和各个信息子系统能够协同工作。各物防技防子系统的联动能有效提升报警的正确率和控制动作的可靠性。此外，针对企业视频监控系统存在的地域广、人力监控较困难问题，提出了用人脸识别技术辅助视频监控方案，对基于AdaBoost的人脸检测算法与基于ASM特征提取算法进行了改进，开发了一个人脸识别的辅助视频监控软件模块，可有效地辅助人物身份辨别，提升企业的安全管理水平。
　　首先，对该抽水蓄能电站的物防技防系统现状进行了详细的调研，分析了系统的功能需求和难点，给出了对策，并在此基础上进行了总体架构设计与功能设计。
　　其次，对人脸检测问题进行了探究。在基于AdaBoost的人脸检测算法中，分析了样本选取、AdaBoost算法训练过程、级联分类器的设计以及检测过程，对传统AdaBoost算法中弱分类器加权参数问题和弱分类器相关性问题进行了改进。实验结果表明，改进后的AdaBoost算法在一定程度上检测准确率和速度都有了提高。
　　然后，对人脸特征比对中特征提取问题进行了研究。基于主动形状模型(Active Shape Model，ASM)的人脸特征提取算法的一个重要步骤是特征定位，通过基于R通道的模板匹配眼睛定位算法定位瞳孔位置，对传统ASM的初始化取值进行了改进。实验结果表明，相比传统的ASM算法，改进后的ASM算法定位的精度更高。
　　最后，阐述了系统的实现过程。以SQL Server作为数据库管理系统、Power Designer作为系统数据库建模工具、C＃作为前台程序设计语言、Matlab作为人脸识别开发语言，在规范的程序设计思想与原则指导下，完成了该物防技防综合管理集成平台的开发。

目录

声明

摘要

第一章 绪论

1．2 课题背景

1．3 发展研究与现状

1．3．1 面向服务体系架构的集成发展现状

1．3．2 人脸识别的研究现状

1．4 论文主要内容研究与安排

1．4．1 主要研究内容

1．4．2 论文工作安排

第二章 系统需求分析及总体设计

2．1 需求调研

2．2 需求分析

2．2．1 功能需求

2．2．2 需求分析的难点与对策

2．3 物防技防综合管理平台的总体架构设计

2．3．1 逻辑集成框架

2．3．2 物理集成架构

2．4 系统功能设计

2．4．1 门户管理功能模块

2．4．2 技防管理功能模块

2．4．3 物理设施管理功能模块

2．4．4 视频监控辅助管理功能模块

2．4．5 文档管理功能模块

2．4．6 系统管理功能模块

2．5 本章小结

第三章 基于AdaBoost人脸检测研究

3．1 人脸检测样本训练的选取

3．2 AdaBoost算测训练过程

3．3 AdaBoost算法存在问题与改进

3．3．1 基于弱分类器加权参数的改进

3．3．2 基于弱分类器相关性的改进

3．4 级联分类器的设计

3．4．1 级联分类器的检测率和误检率

3．4．2 级联分类器的训练算法

3．5 检测过程

3．6 算法实现

3．7 实验结果分析

3．8 本章小结

第四章 基于ASM算法的人脸特征提取研究

4．1 眼睛定位算法

4．2 基于改进ASM的人脸特征点定位

4．2．1 传统主动形状模型

4．2．2 改进的ASM人脸特征点定位算法

4．3 算法实现

4．4 实验结果

4．5 本章小结

第五章 物防技防综合管理平台的实现

5．1 软件架构设计

5．2 数据库设计

5．2．1 数据库管理系统及建模工具的选择

5．2．2 数据库设计流程

5．2．3 数据仓库设计

5．2．4 综合数据库设计

5．3 系统开发语言及使用技术

5．3．1 系统前台开发语言的选择

5．3．2 ASP．NET技术

5．4 软件设计思想

5．4．1 面向对象编程思想

5．4．2 代码设计原则

5．4．3 界面设计原则

5．5 程序设计举例

5．5．1 系统登录

5．5．2 权限管理

5．5．3 人脸识别系统

5．5．4 系统报警联动

5．5．5 物防设施管理

5．5．6 子系统维护管理

5．5．7 子系统通信接口设计

5．6 本章小结

第六章 总结与展望

6．1 全文总结

6．2 工作展望

致谢

参考文献

附录

在校期间已发表的论文