警犬气味鉴别行为数据采集系统的建立

谢芳华 张 林 吴德华 宋珍华 李金锋

一、系统开发原则

警犬气味鉴别行为数据采集系统是指通过软硬件将监控头采集到的图像处理成数字信号，传送到电脑进行处理。针对警犬鉴别行为的工作特点，本采集系统的建立主要依据以下几个原则：

（一）先进性

新建立的系统应采用当前较先进的主流技术，确保系统硬件设施建成后在一定时间内保持技术先进性。

（二）成熟性与实用性

新建的鉴别行为数据采集系统所选用的各子系统在保证先进性的同时，也保证了所有的系统和技术是已经通过工程检验的。所有系统都是成熟可靠的，所有技术均具有实用性，使得每一样设备都能在使用时充分发挥它的功能。

（三）灵活性和开发性

在满足当前警犬技术工作需要的基础上，警犬鉴别行为数据采集系统应具有开放性和兼容性，便于和未来扩展的设备互连及互操作。

（四）集成性和可扩展性

系统集成时应充分考虑到整体系统所涉及的各个子系统的信息共享要求，同时确保智能系统能集成不同厂商不同类型的先进产品，注重其集成性和可扩展性，便于本系统可以随着技术的发展和进步，不断得到充实和提高。

（五）标准化和模块化

所有系统设计严格按照国家和地区有关标准进行系统设计和设备配置，并根据总体结构要求，将各子系统的结构综合体现当今先进技术水平。

二、系统构建与集成

（一）鉴别行为视频终端采集系统

该系统由布设于警犬气味鉴别室的前端图像数据采集硬件部分（摄像机）组成，通过将采集到的图像处理成数字信号，经由网络录像控制主机及网络监控管理平台，完成对警犬鉴别行为数据采集管理和向上级总控中心的数据转发。系统中的4台自动跟踪摄录球机，实时记录警犬气味鉴别动态行为。固定位置的高清摄像机重点记录警犬嗅源嗅认行为和警犬气味鉴别工作环境的基本信息。1台鉴别犬基本信息发布系统将进行相应鉴别工作的鉴别犬、训导员、鉴别室环境状况等基本信息发布于固定位置的LED屏上，由专门的摄像机与鉴别行为一起组合到具体的某一次警犬气味鉴别工作中。

（二）行为数据云存贮系统

该系统通过集群应用、网格技术和分布式文件系统等功能，将网络中总容量多达60T的多个网络硬盘存储设备，通过应用软件集合起来协同工作，存贮行为采集终端采集的海量行为数据，共同对局域网用户提供鉴别行为数据存储和业务访问功能。

云存贮系统的建立为云存储数据库的构建提供了硬件支撑平台，极大地整合了所内的计算机硬件资源。

图1 警犬鉴别行为数据采集系统数据流示意图

（三）数据实时传输与专家评判系统

警犬鉴别行为识别系统要求建立的系统能够实时将警犬的鉴别行为传输到存贮系统进行存贮，又能在网络上供专家在专家评判室对实时观看警犬的鉴别行为表现，及对作业的警犬实时打分评价。在需要时，又能从已经存储的行为数据中调看相应警犬日常的作业行为表现，供评价参考。

因此，专家使用的鉴别行为数据分为实时行为数据和云存储行为数据。鉴别犬实时作业数据可通过数字IP监控系统上传到监视器及会议室显示终端，完成对各监控点的视频解码上大屏、回放，实现任意画面调用。而云存储数据是鉴别犬日常训练行为数据的集合，是日常训练中对气味鉴别关键行为处理标识后的规范性数据。这种行为数据可供专家随时调用查看参考，为专家交互研判提供技术支撑。

为此，项目组通过建立以数字网络系统为基础，以有线、无线通信等系统为纽带，以实现气味鉴别操作室为行为采集核心，专家评判室为数据查看及研判中心，集科研训练、专家评判、学术研讨、教学互动为一体的智能化信息系统，达到在警犬作业过程中，专家实时视频与鉴别犬日常训练行为情况相互评定的目的。

该系统主要包括专家评判室的高清触控显示系统、会议发言扩声系统、中央控制系统、会议录播系统、信号切换系统、综合布线系统等；行为数据采集端的周边显示系统、数字IP监控数据转送系统建设等。

1.会议室高清触控显示系统

高清触控显示系统主要由1台80寸高清触摸一体机、2台通用型计算机视频接口、1台高带宽多功能混合矩阵组成，用于会议室日常会议研讨互动显示、教育教学、学术报告交流交互及显示各类系统的综合文字信息。

2.会议室会议发言扩声系统

在满足基本会议发言基础上，实现声学特性指标达到并超过《厅堂扩声系统声学特性指标》GYJ25-86国家语言和音乐兼用扩声一级标准，以满足日常会商、应用教学扩声、普通会议、视频会议等活动要求。

3.会议室中央控制系统

通过合理的预编程设计以实现对设备机柜以及会议大屏幕的供电、扩声音量的选择、矩阵、会议录播的摄像机角度控制，一楼数字信号的调用及切换的控制等。同时根据需要任意定制三维操作界面和控制流程，极大方便与会人员的操作。

4.会议室会议录播系统

通过预置录播主机，能将进行会议的远端，本端的影像（Video）、声音（Audio）全硬件设备方式即时记录成标准的网络流媒体格式，并通过网络及服务器同步直播或者事后点播。不在会议室的人员能够通过网络进行同步收看会议的影像声音或者进行后期在线的会议视频的点播。通过录播系统制作出来的文件，适用于各种学习管理平台。录制完成后，可以快速地完整的生成视频会议中的讲座或者传达的精神，突出会议的重点、细节，反映会议的全过程、全场景。

5.系统切换及综合布线系统

将根据研究所原有设备及网络进行整体设备调整、网络整合。将原有能使用的设备进行技术调整，融入到现有的系统中，并对所有新、旧设备进行有效的合理整合，以便完全对接现有的系统平台。

6.数字IP监控系统

通过监控管理平台控制整个监控系统的运行。它支持对监控系统视频统一管理，通过网络录像控制主机及网络监控管理平台，完成对本地区域的监控管理和向上级总控中心的数据转发功能；通过视频解码器及网络视频数字矩阵，上传到监视器及会议室显示终端，完成对各监控点的视频解码上大屏、回放，实现任意画面调用等。

三、系统应用效果

系统构建与集成工作完成后，警犬气味鉴别工作人员对系统进行了实际操作应用。应用结果表明，定点采集与自动跟踪相结合的鉴别行为采集系统将警犬气味鉴别行为实时捕捉，经由数据网络上传到云存贮系统，并同步传输到专家评判室的显示终端供专家审看评价。由云存储数据库提供的鉴别犬日常行为标记与评价数据，能够供专家及时调用参考，达到了系统建设预期的目标。

该系统不仅可以对警犬日常鉴别训练进行实时监控，提高训练效率，支撑专家研判鉴别犬的行为；在接入专网后，还能够支撑在不同空间、同一时间内警犬气味鉴别技术工作的跨区域交流，也是目前国内唯一能够全方位、立体化展现警犬鉴别工作的先进系统。