淺析安防智能視頻圖像分析系統(tǒng)發(fā)展趨勢(shì)

　　摘要：智能視頻系統(tǒng)是由位于前端或后端的視頻分析服務(wù)器組成，對(duì)監(jiān)控?cái)z像機(jī)所拍攝的視頻圖像進(jìn)行分析，能將影像中的人、車或者物體的狀態(tài)從任何背景中分離出來(lái)，加以辨認(rèn)、分析與追蹤。比對(duì)出所追蹤對(duì)象的行為模式與預(yù)設(shè)的諸項(xiàng)安全規(guī)則，若發(fā)現(xiàn)違規(guī)之處，立刻進(jìn)行報(bào)警通知，同時(shí)由使用平臺(tái)進(jìn)行信息記錄或顯示...

　　一、智能產(chǎn)品簡(jiǎn)介

　　智能視頻系統(tǒng)是由位于前端或后端的視頻分析服務(wù)器組成，對(duì)監(jiān)控?cái)z像機(jī)所拍攝的視頻圖像進(jìn)行分析，能將影像中的人、車或者物體的狀態(tài)從任何背景中分離出來(lái)，加以辨認(rèn)、分析與追蹤。比對(duì)出所追蹤對(duì)象的行為模式與預(yù)設(shè)的諸項(xiàng)安全規(guī)則，若發(fā)現(xiàn)違規(guī)之處，立刻進(jìn)行報(bào)警通知，同時(shí)由使用平臺(tái)進(jìn)行信息記錄或顯示。

　　二、智能分析的功能：

　　目前，智能視頻分析系統(tǒng)在視頻監(jiān)控方向的應(yīng)用主要在對(duì)運(yùn)動(dòng)目標(biāo)的識(shí)別、分類和追蹤?？梢栽O(shè)置的規(guī)則、功能為以下幾種：

　　1、 絆線檢測(cè)

　　針對(duì)人、車通過(guò)特定運(yùn)動(dòng)方向絆線的監(jiān)控;其應(yīng)用如：警戒線、單向閘門流向、柵欄攀爬…等;

　　2、 警戒區(qū)域

　　針對(duì)人、車進(jìn)入或離開(kāi)特定管制區(qū)域的監(jiān)控;其應(yīng)用例：停機(jī)坪、碼頭車站的工作區(qū)域、營(yíng)業(yè)場(chǎng)所后臺(tái)…等。

　　3、 閑逛

　　針對(duì)不合理滯留過(guò)久的人、車發(fā)出警示訊息，以提醒安管保全人員加以盤察注意。

　　4、 偷竊

　　針對(duì)特定重要資產(chǎn)的保全;例如：貴重的掛畫或擺飾、裝備器材、場(chǎng)站內(nèi)的車輛或機(jī)具…等。

　　5、 遺留物

　　針對(duì)可能的爆裂物、易燃物、生化污染物…的惡意棄置。

　　6、 群體事件

　　針對(duì)人群聚集

　　智能監(jiān)控和傳統(tǒng)監(jiān)控的比較

　　傳統(tǒng)報(bào)警系統(tǒng)和智能分析報(bào)警性能比較

　　三、系統(tǒng)使用網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)

　　1、簡(jiǎn)單模式：視頻來(lái)源來(lái)自于模擬監(jiān)控頭，比較適合小型單一的監(jiān)控系統(tǒng)

　　2、聯(lián)網(wǎng)模式：視頻來(lái)自于編碼后的網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)，適用于大型聯(lián)網(wǎng)監(jiān)控，在大型監(jiān)控系統(tǒng)中有獨(dú)特的優(yōu)勢(shì)，不需要做任何線路的更改，可以任意選擇要分析的視頻，操作極其方便

　　智能視頻分析系統(tǒng)概述

　　智能視頻(IV，Intelligent Video)源自計(jì)算機(jī)視覺(jué)(CV，Computer Vision)技術(shù)。計(jì)算機(jī)視覺(jué)技術(shù)是人工智能(AI，Artificial Intelligent)研究的分支之一，它能夠在圖像及圖像描述之間建立映射關(guān)系，從而使計(jì)算機(jī)能夠通過(guò)數(shù)字圖像處理和分析來(lái)理解視頻畫面中的內(nèi)容。

　　視頻監(jiān)控中所提到的智能監(jiān)控技術(shù)主要是指：“運(yùn)用智能算法，對(duì)輸入視頻圖像進(jìn)行自動(dòng)的內(nèi)容分析，提取當(dāng)前監(jiān)控畫面中我們所感興趣的，關(guān)鍵的，有效的信息?！叭绻褦z像機(jī)看作人的眼睛，而智能視頻系統(tǒng)或設(shè)備則可以看作人的大腦。智能視頻分析技術(shù)借助計(jì)算機(jī)強(qiáng)大的數(shù)據(jù)處理功能，對(duì)視頻畫面中的海量數(shù)據(jù)進(jìn)行高速分析，過(guò)濾掉用戶不關(guān)心的信息，僅僅為監(jiān)控者提供有用的關(guān)鍵信息。智能視頻監(jiān)控以數(shù)字化、網(wǎng)絡(luò)化視頻監(jiān)控為基礎(chǔ)，但又有別于一般的網(wǎng)絡(luò)化視頻監(jiān)控，它是一種更高端的視頻監(jiān)控應(yīng)用。

　　智能視頻分析系統(tǒng)是一種涉及圖像處理、模式識(shí)別、人工智能等多個(gè)領(lǐng)域的智能視頻分析產(chǎn)品。它能夠?qū)σ曨l區(qū)域內(nèi)出現(xiàn)的警戒區(qū)警戒線闖入、物品遺留或丟失、逆行、人群密度異常等異常情況進(jìn)行分析，能夠?qū)σ曨l區(qū)域內(nèi)出現(xiàn)的運(yùn)動(dòng)目標(biāo)自動(dòng)識(shí)別出目標(biāo)類型并跟蹤，對(duì)目標(biāo)進(jìn)行標(biāo)記并畫出目標(biāo)運(yùn)動(dòng)軌跡，及時(shí)發(fā)出告警信息。能夠同時(shí)監(jiān)測(cè)同一場(chǎng)景里多個(gè)目標(biāo)，可以根據(jù)防范目標(biāo)的特點(diǎn)進(jìn)行靈活設(shè)置;它能夠適應(yīng)不同的環(huán)境變化，包括光照、四季、晝夜、晴雨等，并能夠很好地抗攝像頭抖動(dòng)。其改變了以往視頻“被動(dòng)”監(jiān)控的狀態(tài)，不僅僅局限于提供視頻畫面，而且能主動(dòng)對(duì)視頻信息進(jìn)行智能分析，識(shí)別和區(qū)分物體，可自定義事件類型，一旦發(fā)現(xiàn)異常情況或者突發(fā)事件能及時(shí)的發(fā)出警報(bào)，其在安防領(lǐng)域的應(yīng)用必然有助于克服了人力疲憊的局限性，從而更加有效地協(xié)助安全人員處理突發(fā)事件。

　　智能視頻分析的發(fā)展過(guò)程

　　智能視頻監(jiān)控技術(shù)是基于圖像處理、模式識(shí)別的新型視頻監(jiān)控技術(shù)。簡(jiǎn)而言之，就是發(fā)現(xiàn)圖像中運(yùn)動(dòng)的物體，并對(duì)其進(jìn)行跟蹤、分析，及時(shí)發(fā)現(xiàn)“異常”行為，觸發(fā)報(bào)警并采取其他措施進(jìn)行干預(yù)。智能視頻分析技術(shù)(Video Analytics)綜合了多學(xué)科的研究成果。主要包括圖像處理，跟蹤技術(shù)，模式識(shí)別，軟件工程，數(shù)字信號(hào)處理(DSP)等領(lǐng)域。隨著計(jì)算機(jī)處理能力的提高，在90年代，對(duì)圖像的處理逐漸變成研究熱點(diǎn)。其中卡內(nèi)基-梅隆(CMU)大學(xué)在1999年完成的在校園內(nèi)的智能圖像監(jiān)控系統(tǒng)是比較有代表性的研究項(xiàng)目。當(dāng)時(shí)的智能圖像監(jiān)控技術(shù)仍處在實(shí)驗(yàn)室研究為主階段。

　　2001年911事件發(fā)生后，美國(guó)在安防科研方面大大加強(qiáng)了投資力度。許多研究機(jī)構(gòu)和研究人員紛紛加入了安防類技術(shù)的研究和開(kāi)發(fā)。智能視頻分析是其中的一個(gè)亮點(diǎn)。從研究論文的數(shù)量來(lái)看，2002年到2005年有一個(gè)明顯的高峰期。這和此期間科研經(jīng)費(fèi)的大量投入是相吻合的。目前此研究領(lǐng)域的科研論文逐漸轉(zhuǎn)移到細(xì)分的問(wèn)題和方向上去了。這并不代表智能視頻監(jiān)控變成了一個(gè)已經(jīng)解決了的問(wèn)題。恰恰相反，即使目前最優(yōu)秀的商業(yè)系統(tǒng)離人們對(duì)此類技術(shù)的期待值還有一些距離。解決問(wèn)題的方法也沒(méi)有達(dá)成共識(shí)。它實(shí)際上反應(yīng)了原創(chuàng)性的理論工作在減少。此項(xiàng)技術(shù)的進(jìn)步在未來(lái)可能更多地依賴企業(yè)自身的科研開(kāi)發(fā)力量。

　　智能視頻分析系統(tǒng)的功能

　　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

　　2. 運(yùn)動(dòng)物體檢測(cè)

　　3. 多物體跟蹤

　　4. 行為特征分析

　　5. 設(shè)定報(bào)警條件

　　6. 報(bào)警聯(lián)動(dòng)

　　1、圖像采集/接口

　　絕大多數(shù)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)。

　　現(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，例如MPEG4、H.264、MJPEG等。IP相機(jī)通常也直接輸出壓縮圖像流。直接從壓縮的圖像流中進(jìn)行運(yùn)動(dòng)檢測(cè)是一個(gè)較偏的研究方向，還沒(méi)有被主流廠家接受。當(dāng)然也可以將圖像流解壓還原成原始圖像格式后再進(jìn)行分析。常用的壓縮格式都不是無(wú)損(lossless)壓縮。和壓縮前的原始圖像相比，解壓后的圖像會(huì)損失掉一些信息。不過(guò)由于壓縮算法的特點(diǎn)，丟失的信息通常是高頻的噪聲信號(hào)，所以對(duì)運(yùn)動(dòng)檢測(cè)的影響是較小的。當(dāng)然前提是壓縮流有足夠的帶寬。如果壓縮比太高，圖像會(huì)出現(xiàn)“馬賽克”效應(yīng)，給視頻分析增加難度。

　　由于實(shí)時(shí)圖像處理對(duì)處理器的要求非常高，所以用于視頻分析的圖像的分辨率通常比僅用于顯示或者傳輸?shù)膱D像要小。分辨率大小會(huì)影響到檢測(cè)距離和對(duì)運(yùn)動(dòng)物體的敏感性。有些產(chǎn)品通過(guò)降低處理的幀率來(lái)適應(yīng)處理器的處理能力。過(guò)低的幀率會(huì)影響到跟蹤算法的可靠性。它可能造成對(duì)運(yùn)動(dòng)物體運(yùn)動(dòng)性質(zhì)的判斷錯(cuò)誤。