NETRA - System Architecture
🏗️ Application Architecture
┌─────────────────────────────────────────────────────────────┐
│ FRONTEND │
│ ┌───────────┐ ┌──────────────┐ ┌────────────────────┐ │
│ │ Login/ │ │ Dashboard │ │ Live Camera / │ │
│ │ Register │ │ │ │ Video Analysis │ │
│ └─────┬─────┘ └──────┬───────┘ └─────────┬──────────┘ │
│ │ │ │ │
│ └───────────────┴─────────────────────┘ │
│ │ │
│ [HTTP/AJAX] │
│ │ │
└────────────────────────┼─────────────────────────────────────┘
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┌────────────────────────┼─────────────────────────────────────┐
│ FLASK BACKEND │
│ │ │
│ ┌─────────────────────┴─────────────────────────┐ │
│ │ Flask Application (app.py) │ │
│ │ ┌──────────────────────────────────────────┐ │ │
│ │ │ Route Handlers │ │ │
│ │ │ • /register • /login • /dashboard │ │ │
│ │ │ • /live-camera • /video-analysis │ │ │
│ │ │ • /camera_feed • /upload_video │ │ │
│ │ └──────────────────────────────────────────┘ │ │
│ └───────────────┬──────────────────┬────────────┘ │
│ │ │ │
│ ┌────────────┴────────┐ ┌───┴──────────────┐ │
│ │ Authentication │ │ Video Processor │ │
│ │ • User Login │ │ • Frame Process │ │
│ │ • Session Mgmt │ │ • Model Apply │ │
│ │ • Password Hash │ │ • Alert Gen │ │
│ └─────────────────────┘ └─────────┬────────┘ │
│ │ │
│ ┌────────────────────────────────────┴────────┐ │
│ │ Model Manager │ │
│ │ ┌──────────────┐ ┌─────────────────────┐ │ │
│ │ │ YOLO Object │ │ Violence Detection │ │ │
│ │ │ Detection │ │ CNN Model │ │ │
│ │ └──────────────┘ └─────────────────────┘ │ │
│ │ │ │
│ │ ┌──────────────────────────────────────┐ │ │
│ │ │ Extensible Model Interface │ │ │
│ │ │ (Add More Models Here) │ │ │
│ │ └──────────────────────────────────────┘ │ │
│ └─────────────────────────────────────────────┘ │
└────────────────────────┬────────────────────────────────────┘
│
┌────────────────────────┼─────────────────────────────────────┐
│ DATA LAYER │
│ │ │
│ ┌────────────────────┴──────────────────────┐ │
│ │ SQLite Database (netra.db) │ │
│ │ ┌──────────────┐ ┌────────────────────┐│ │
│ │ │ Users │ │ Analysis History ││ │
│ │ │ • id │ │ • id ││ │
│ │ │ • username │ │ • user_id ││ │
│ │ │ • email │ │ • type ││ │
│ │ │ • password │ │ • detections ││ │
│ │ │ • created │ │ • alert_count ││ │
│ │ └──────────────┘ └────────────────────┘│ │
│ └─────────────────────────────────────────┘ │
│ │
│ ┌──────────────────────────────────────────┐ │
│ │ File Storage (uploads/) │ │
│ │ • Uploaded video files │ │
│ │ • Temporary processing files │ │
│ └──────────────────────────────────────────┘ │
└──────────────────────────────────────────────────────────────┘
## 🔄 Data Flow
### User Registration/Login Flow
User Input → Flask Route → Validate Data → Hash Password → Store in DB → Create Session → Redirect to Dashboard
### Live Camera Flow
Camera → OpenCV Capture → Frame Extract → Model Manager → YOLO Detection → Violence Detection → Annotate Frame → Generate Alerts → Stream to Frontend → Display Results
### Video Analysis Flow
Upload Video → Save to Uploads/ → Extract Frames → Process Each Frame → Collect Detections → Generate Report → Save to History → Return Results → Display to User
## 🔌 Component Interactions
### Frontend ↔ Backend
- **Authentication**: POST JSON → Flask validates → Return success/error
- **Video Stream**: GET request → Flask streams MJPEG → Browser displays
- **File Upload**: FormData POST → Flask saves → Processes → Returns JSON
- **Model List**: GET request → Flask queries ModelManager → Returns JSON
### Backend ↔ Models
- **Model Loading**: App start → ModelManager loads all models
- **Frame Processing**: Frame → YOLO.detect() → Violence.predict()
- **Result Aggregation**: Combine all model outputs → Format alerts
### Backend ↔ Database
- **User Operations**: Create, Read, Authenticate
- **History Logging**: Store analysis results for each session
- **Session Management**: Track logged-in users
## 📊 Technology Stack
┌─────────────────────────────────────────┐ │ Presentation Layer │ │ • HTML5 • CSS3 • JavaScript (Vanilla) │ └──────────────────┬──────────────────────┘ │ ┌──────────────────┴──────────────────────┐ │ Application Layer │ │ • Flask 3.0 • Python 3.8+ │ │ • Flask-SQLAlchemy • Werkzeug │ └──────────────────┬──────────────────────┘ │ ┌──────────────────┴──────────────────────┐ │ AI Layer │ │ • YOLOv8 (Ultralytics) │ │ • TensorFlow/Keras │ │ • OpenCV │ └──────────────────┬──────────────────────┘ │ ┌──────────────────┴──────────────────────┐ │ Data Layer │ │ • SQLite • File System │ └─────────────────────────────────────────┘
## 🎯 Design Patterns Used
1. **MVC Pattern**: Models (DB), Views (Templates), Controllers (Routes)
2. **Manager Pattern**: ModelManager handles all AI models
3. **Singleton**: Database connection
4. **Factory**: Model creation and loading
5. **Strategy**: Different detection strategies per model
## 🔐 Security Architecture
Request → Session Check → Authentication → Authorization → Input Validation → Process → Sanitize Output
- Password hashing (Werkzeug)
- Session management (Flask)
- File upload validation
- Path sanitization
## 🚀 Deployment Architecture
Development: Flask Dev Server → SQLite → Local Files
Production (Future): Nginx → Gunicorn → Flask App → PostgreSQL → S3/Cloud Storage → Redis (Caching)
## 📈 Scalability Considerations
Current: Single-threaded with threading support
Future paths:
- Multi-process workers (Gunicorn)
- Background job queue (Celery)
- Message broker (RabbitMQ/Redis)
- Load balancer
- Microservices architecture
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**This architecture supports:**
✅ Easy model integration
✅ Horizontal scaling potential
✅ Maintainable code structure
✅ Security best practices
✅ Future enhancements