智能視頻監(jiān)控分析技術(shù)在港口中的應(yīng)用

　　國(guó)內(nèi)現(xiàn)有港口的視頻監(jiān)控系統(tǒng)主要由攝像機(jī)、光纜、矩陣、硬盤錄像機(jī)和電視墻等組成。由于視頻監(jiān)控圖像數(shù)量大，內(nèi)容枯燥，現(xiàn)有系統(tǒng)即使配備值班人員，在大多數(shù)情況下仍處于無(wú)人觀看的狀態(tài)下。當(dāng)犯罪事件發(fā)生時(shí)，從硬盤錄像機(jī)中調(diào)取錄像回放、取證變成系統(tǒng)主要的價(jià)值之一。即使值班人員在崗，由于人的生理特點(diǎn)，不可能長(zhǎng)時(shí)間有效觀察多路圖像，很可能造成遺漏可疑事件，對(duì)安全形式產(chǎn)生錯(cuò)誤判斷。

　　智能視頻監(jiān)控技術(shù)可以理解為用計(jì)算機(jī)來(lái)幫助值班人員"看"監(jiān)控錄像?，F(xiàn)代計(jì)算機(jī)的高可靠性可以提供24小時(shí)不間斷地保護(hù)。從根本上杜絕由于人員疲勞造成的遺漏問(wèn)題。同時(shí)也可以防止出現(xiàn)監(jiān)控人員內(nèi)外勾結(jié)的可能性。

　　現(xiàn)有的智能視頻分析技術(shù)還不能替代人，它仍然需要人來(lái)辨識(shí)報(bào)警的性質(zhì)，進(jìn)而決定處置方式。它的價(jià)值在于大大降低了監(jiān)控人員的工作強(qiáng)度，使監(jiān)控質(zhì)量有了質(zhì)的提升。和傳統(tǒng)視頻監(jiān)控系統(tǒng)相比，智能視頻分析可以及時(shí)發(fā)現(xiàn)、甚至阻止犯罪行為的發(fā)生。這對(duì)港口等敏感、關(guān)鍵基礎(chǔ)設(shè)施的意義是顯而易見的。

　　智能視頻分析技術(shù)的功能及在港口的應(yīng)用范圍

　　國(guó)內(nèi)港口對(duì)視頻監(jiān)控系統(tǒng)的需求主要源于防盜、生產(chǎn)安全以及反恐的需要。在港口內(nèi)的貴重物資，重點(diǎn)要害部門的監(jiān)控都是較典型的應(yīng)用場(chǎng)景。

　　由于中國(guó)簽署了索納斯公約，所有出口到美國(guó)的港口的都要滿足一定的安保標(biāo)準(zhǔn)。同時(shí)作為國(guó)民經(jīng)濟(jì)的重要環(huán)節(jié)，港口的防恐也被國(guó)內(nèi)主要港口納入到議事日程上來(lái)。

　　主要功能

　　目前市場(chǎng)上的智能視頻分析系統(tǒng)通常都具有以下功能：

　　1、圖像采集/接口。絕大多少的智能視頻分析算法是基于非壓縮圖像格式，如RGB或者YUV,所以圖像信號(hào)在被采集以后不經(jīng)過(guò)壓縮直接送給視頻分析單元。幾乎所有的視頻分析系統(tǒng)都自帶有圖像采集功能，通常是通過(guò)BNC輸入模擬圖像信號(hào)?，F(xiàn)有的圖像監(jiān)控系統(tǒng)中圖像信號(hào)通常是以壓縮圖像流的形式存在，可以將圖像流解壓還原成原始圖像格式后再進(jìn)行分析。

　　2、運(yùn)動(dòng)物體檢測(cè)。簡(jiǎn)單地說(shuō)，運(yùn)動(dòng)檢測(cè)就是發(fā)現(xiàn)圖像中運(yùn)動(dòng)的物體，運(yùn)動(dòng)物體可以簡(jiǎn)單定義為圖像中變化的部分。一些初級(jí)的運(yùn)動(dòng)檢測(cè)算法就是基于這些概念，此類方法的誤報(bào)警率太高，不適合用作實(shí)時(shí)報(bào)警系統(tǒng)。

　　并不是所有圖像中的變化都是我們感興趣的運(yùn)動(dòng)物體，例如由攝像機(jī)自身引入的變化，它包括像素噪聲，攝像機(jī)自動(dòng)光圈控制電路引起的整體亮度變化，圖像傳輸中引入的高低頻周期噪聲信號(hào)，紅外攝像機(jī)周期校準(zhǔn)所帶來(lái)的突變等。外界環(huán)境引入的變化包括地面光照在多云天氣里迅速的變化，運(yùn)動(dòng)物體陰影，水面波浪或者波光粼粼現(xiàn)象，陸地上樹枝的擺動(dòng)，夜間汽車大燈造成的光暈，雨雪天氣等現(xiàn)象。

　　另外攝像機(jī)在大風(fēng)天，尤其是高燈桿上容易抖動(dòng)，由上述這些現(xiàn)象造成的圖像變化是應(yīng)該被過(guò)濾掉的，它們可以通過(guò)算法或者其它技術(shù)手段加以解決。

　　從算法的角度來(lái)看，可以簡(jiǎn)單地分為兩大類。一類是建立背景模型，通過(guò)和背景模型相對(duì)比來(lái)發(fā)現(xiàn)運(yùn)動(dòng)物體。另一類是通過(guò)"光流"法，通過(guò)發(fā)現(xiàn)運(yùn)動(dòng)物體對(duì)光流場(chǎng)的影響來(lái)發(fā)現(xiàn)運(yùn)動(dòng)物體。另外就是介于兩者之間或者兩者結(jié)合的方法。

　　3、多物體跟蹤。跟蹤實(shí)質(zhì)上就是將在每一幀上發(fā)現(xiàn)的同一物體沿時(shí)間順序串起來(lái)。此領(lǐng)域本身就是一個(gè)相對(duì)獨(dú)立的活躍的研究領(lǐng)域。主要研究方向是在復(fù)雜環(huán)境下，如多個(gè)運(yùn)動(dòng)物體，多個(gè)攝像機(jī)，運(yùn)動(dòng)物體之間互相遮擋，消失及重現(xiàn)等情況下進(jìn)行有效跟蹤。

　　在實(shí)際監(jiān)控應(yīng)用中，尤其是對(duì)一些入侵報(bào)警的應(yīng)用案例中，對(duì)跟蹤算法的要求比較低?，F(xiàn)有的系統(tǒng)對(duì)運(yùn)動(dòng)物體"融合"及其它復(fù)雜應(yīng)用場(chǎng)景的跟蹤效果并不理想。但是參照以往技術(shù)發(fā)展速度，這方面會(huì)很快完善起來(lái)。

　　4、行為特征分析。行為特征分析是從圖像中尋找滿足預(yù)先設(shè)定的行為特征的事件。目前市場(chǎng)上比較典型的應(yīng)用包括：

　　(1)分類。判斷運(yùn)動(dòng)物體是人、車、船只、飛機(jī)。停止或者突然加速，例如車輛在隧道或者公路上拋錨，大街上搶劫得手后逃跑等場(chǎng)景。

　　(2)徘徊。如在敏感區(qū)域外觀察的人員。對(duì)正常通過(guò)的行人、車輛不報(bào)警。

　　(3)遺留物。如在機(jī)場(chǎng)，油庫(kù)等地放置爆炸物然后離開。

　　(4)物品遺失。如博物館的貴重展品當(dāng)發(fā)現(xiàn)展品消失后系統(tǒng)會(huì)立刻報(bào)警。

　　(5)人數(shù)統(tǒng)計(jì)。如對(duì)進(jìn)入超市等場(chǎng)所的人數(shù)進(jìn)行統(tǒng)計(jì)，并結(jié)合銷售數(shù)據(jù)繪制一天當(dāng)中平均消費(fèi)額曲線。

　　(6)人群密度。如當(dāng)*人員過(guò)多時(shí)報(bào)警，或者人群突然散開出現(xiàn)異常情況時(shí)進(jìn)行報(bào)警。

　　(7)人員倒地。如當(dāng)人員由直立突然變成平躺。

　　總的來(lái)說(shuō)，智能視頻分析可以作很多事情，需要視頻分析開發(fā)人員和最終用戶進(jìn)行有效溝通。由于智能視頻分析還是一個(gè)較新的技術(shù)，在國(guó)內(nèi)了解此項(xiàng)技術(shù)的圈子目前只拓展到集成商這個(gè)層面上，很多適合視頻分析技術(shù)的應(yīng)用場(chǎng)景還有待市場(chǎng)開發(fā)。但有一點(diǎn)是一目了然的，企業(yè)必須掌握核心技術(shù)并具有自主研究開發(fā)能力。智能視頻分析市場(chǎng)是由許多細(xì)分小市場(chǎng)組成的，新的應(yīng)用正不斷地出現(xiàn)。

　　5、設(shè)定報(bào)警條件。在視頻監(jiān)控里引入"智能"極大地豐富了監(jiān)控內(nèi)容。目前可供選擇的報(bào)警要素包括區(qū)域、時(shí)間段、物體種類、尺寸、運(yùn)動(dòng)方向、速度、行為特征等許多內(nèi)容。

　　6、報(bào)警聯(lián)動(dòng)。在智能視頻分析系統(tǒng)發(fā)現(xiàn)異常情況以后，通常需要作核實(shí)報(bào)警真實(shí)性，如通過(guò)另外一臺(tái)云臺(tái)相機(jī)對(duì)報(bào)警事件拉近進(jìn)行詳細(xì)調(diào)查，或者及時(shí)通知、提醒監(jiān)控人員。常用實(shí)時(shí)提示方法包括語(yǔ)音、彈出圖像、發(fā)送短信、截圖等手段提示監(jiān)控人員。

　　特殊功能

　　智能視頻分析也可以解決港口的特殊需求。

　　尤其是在安全生產(chǎn)方面。例如在集裝箱堆場(chǎng)干道的違章停車問(wèn)題，集裝箱卡車在橋吊下停車位置不準(zhǔn)問(wèn)題，煤堆場(chǎng)自燃報(bào)警等等。由于智能視頻分析技術(shù)本身可以應(yīng)用到很多領(lǐng)域，港口和視頻分析公司之間都的溝通可以為港口帶來(lái)很多全新的問(wèn)題解決思路。

　　遇到的特殊問(wèn)題

　　和其它智能視頻分析的應(yīng)用場(chǎng)景(如監(jiān)獄，電廠，銀行，要害機(jī)關(guān)等)相比，港口項(xiàng)目有以下一些難點(diǎn)需要引起注意：

　　1、范圍大

　　港口的周界通常在幾公里以上。通常也較為空曠?？晒┻x擇的安裝點(diǎn)不一定能夠滿足典型智能視頻分析系統(tǒng)的要求。這主要是由于現(xiàn)有產(chǎn)品的典型檢測(cè)距離通常在幾十米這個(gè)范圍內(nèi)，個(gè)別廠家可以做的遠(yuǎn)一些。從技術(shù)上講，主要是分辨率和處理能力之間的矛盾。如果分辨率過(guò)高，由于數(shù)據(jù)量增大，一些低端的系統(tǒng)就無(wú)法實(shí)時(shí)處理如此大量的圖像數(shù)據(jù)。對(duì)于港口而言，利用D1(704乘以576)圖像進(jìn)行分析是經(jīng)常遇到的。

　　2、相機(jī)抖動(dòng)

　　由于港口通常較開闊，面臨海面或者江面，所以相機(jī)抖動(dòng)是肯定存在的。即使將相機(jī)固定在很粗的燈桿上，在大風(fēng)天也無(wú)法避免抖動(dòng)現(xiàn)象。對(duì)采取背景模型法的固定相機(jī)，相機(jī)抖動(dòng)必須有效補(bǔ)償后才可以使用，否則將產(chǎn)生大量誤報(bào)警。

　　3、水面波浪，反光。

　　以上技術(shù)難點(diǎn)在部分現(xiàn)有商業(yè)系統(tǒng)中得到解決。所以在選擇系統(tǒng)時(shí)要加以甄別。

　　當(dāng)要求對(duì)碼頭水域進(jìn)行監(jiān)控時(shí)，如對(duì)入侵的小舢板進(jìn)行報(bào)警，如果不能很好地處理水面波浪和陽(yáng)光反射造成的波光粼粼的現(xiàn)象也會(huì)造成大量誤報(bào)警。

　　技術(shù)發(fā)展趨勢(shì)

　　智能視頻分析無(wú)論是技術(shù)還是市場(chǎng)成熟度都處于早期階段。一些新產(chǎn)品、新功能不斷涌現(xiàn)?？偟膩?lái)說(shuō)，國(guó)外比國(guó)內(nèi)的市場(chǎng)應(yīng)用范圍更廣;國(guó)內(nèi)自主研發(fā)的廠家較少，集成國(guó)外系統(tǒng)的廠家較多。從長(zhǎng)遠(yuǎn)來(lái)看，視頻監(jiān)控系統(tǒng)朝智能化方向發(fā)展逐漸被政府部門、集成商以及最終用戶所認(rèn)同。如何選擇進(jìn)入市場(chǎng)時(shí)機(jī)，在利用智能視頻分析技術(shù)提升港口安保水平，進(jìn)而提升貨主滿意度和尋找成熟技術(shù)之間達(dá)到一個(gè)平衡，是港口安防部門需要結(jié)合自身情況考慮的問(wèn)題。