安防視頻圖像分析解析

　　2、 運動(dòng)物體檢測

　　簡(jiǎn)單地說(shuō)，運動(dòng)檢測就是發(fā)現圖像中運動(dòng)的物體。運動(dòng)物體可以簡(jiǎn)單定義為圖像中變化的部分。一些初級的運動(dòng)檢測算法就是基于這些概念，例如早期的DVR產(chǎn)品的運動(dòng)偵測功能等。它們通常也沒(méi)有跟蹤功能。此類(lèi)方法的誤報警率太高，不適合用作實(shí)時(shí)報警系統。

　　并不是所有圖像中的變化都是我們感興趣的運動(dòng)物體。例如由相機自身引入的變化，它包括像素的噪聲，相機自動(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，紅外相機周期校準所帶來(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，運動(dòng)物體的陰影，水面波浪或者波光粼粼的現象，陸地上樹(shù)枝的擺動(dòng)，夜間汽車(chē)大燈造成的光暈，雨雪天氣等現象。另外相機在大風(fēng)天，尤其是高燈桿上容易抖動(dòng)。由上述這些現象造成的圖像變化通常是應該被過(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(lèi)。一類(lèi)是建立背景模型，通過(guò)和背景模型相對比來(lái)發(fā)現運動(dòng)物體。另一類(lèi)是通過(guò)“光流”法，通過(guò)發(fā)現運動(dòng)物體對光流場(chǎng)的影響來(lái)發(fā)現運動(dòng)物體。另外就是介于兩者之間或者兩者結合的方法。背景模型法對運動(dòng)物體的提取較完整，有利于下一步對物體的跟蹤，分類(lèi)以及將來(lái)的檢索。但是它要求相機固定。如果沒(méi)有有效的穩定算法，在相機抖動(dòng)的情況下容易產(chǎn)生誤報警。光流法對相機穩定性的要求低。即使相機安裝在云臺上，或者其它運動(dòng)平臺如飛機上，也可以進(jìn)行運動(dòng)檢測。不過(guò)由于光流法是基于導數的檢測方法。它較容易受到圖像噪音的影響。所以它不適用于檢測小物體，檢測距離較近。

　　 3、多物體跟蹤

　　現有視頻分析算法和早期移動(dòng)偵測最大的區別就在于是否對運動(dòng)物體進(jìn)行跟蹤。運動(dòng)物體檢測和跟蹤是視頻分析的基礎。這兩方面做扎實(shí)了，才有可能對物體的行為特性進(jìn)行分析，同時(shí)也才有可能較容易地針對某些特殊應用迅速開(kāi)發(fā)出來(lái)新功能模塊。跟蹤實(shí)質(zhì)上就是將在每一幀上發(fā)現的同一物體沿時(shí)間順序串起來(lái)。此領(lǐng)域本身就是一個(gè)相對獨立的活躍的研究領(lǐng)域。主要研究方向是在復雜環(huán)境下，如多個(gè)運動(dòng)物體，多個(gè)相機，運動(dòng)物體之間互相遮擋，消失及重現等情況下進(jìn)行有效跟蹤。例如在擁擠的地鐵站臺對某個(gè)人進(jìn)行跟蹤;對草叢里身著(zhù)迷彩服沿一定方向爬行的士兵進(jìn)行跟蹤。雖然在每一幀里用肉眼無(wú)法辨明此士兵的位置，但是積累了一定幀數后，系統發(fā)現了他。以上實(shí)例主要還停留在實(shí)驗室演示階段。但是它們代表了跟蹤算法的發(fā)展方向。

　　在實(shí)際監控應用中，尤其是對一些入侵報警的應用案例中，對跟蹤算法的要求比較低?，F有的商業(yè)系統對運動(dòng)物體“融合”及其它復雜應用場(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(mǎn)足預先設定的行為特征的事件。目前市場(chǎng)上比較典型的應用包括：

　　(1)分類(lèi)： 判斷運動(dòng)物體是人，車(chē)，船只，飛機。

　　(2)停止或者突然加速：例如車(chē)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。

　　(3)徘徊：例如在敏感區域外觀(guān)察的人員。對正常通過(guò)的行人、車(chē)輛不報警。

　　(4)遺留物： 例如對在機場(chǎng)，油庫等地放置爆炸物然后離開(kāi)。

　　(5)物品遺失： 例如博物館的貴重展品保護。當發(fā)現展品消失后，系統會(huì )立刻報警。

　　(6)人數統計：例如 對進(jìn)入超市等場(chǎng)所的人數進(jìn)行統計。并結合銷(xiāo)售數據繪制一天當中平均消費額曲線(xiàn)。

　　(7)人群密度：例如當聚集人員過(guò)多時(shí)報警?；蛘呷巳和蝗簧㈤_(kāi)，如出現異常情況時(shí)，進(jìn)行報警。

　　(8)人員倒地： 例如當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。所以需要視頻分析開(kāi)發(fā)人員和最終用戶(hù)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)，在國內了解此項技術(shù)的圈子目前只拓展到集成商這個(gè)層面上，所以很多適合視頻分析技術(shù)的應用場(chǎng)景還有待市場(chǎng)開(kāi)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(kāi)發(fā)能力。智能視頻分析的市場(chǎng)是由許多細分小市場(chǎng)組成的，新的應用正不斷地出現。在可預見(jiàn)的將來(lái)，這會(huì )是這個(gè)市場(chǎng)的一個(gè)明顯特點(diǎn)。

　　5、設定報警條件

　　在視頻監控里引入“智能”極大地豐富了監控內容，提高了監控的靈活性。用戶(hù)可以針對某個(gè)特定行為進(jìn)行報警。例如簡(jiǎn)單地說(shuō)，當運動(dòng)物體穿越某條界限時(shí)報警。也可以使用更多的限定條件，如在晚上7點(diǎn)到早晨7點(diǎn)之間對進(jìn)入某個(gè)區域的人員進(jìn)行報警，對出去的人員，進(jìn)出的車(chē)輛不報警。由于是通過(guò)軟件設定報警條件，更改報警策略通常來(lái)說(shuō)非常容易。例如有一批貴重貨物在倉庫里只存放一天，可以在那一天在屏幕上倉庫周?chē)O置虛擬邊界，就像孫悟空用金箍棒畫(huà)個(gè)圈將唐僧等人保護起來(lái)一樣，很快地建立起保護措施。用戶(hù)也可以依據不同設施的具體安保需求設定不同的策略。例如白天和夜晚的監控內容不一樣，工作日和周末監控內容、監控力度也不一樣。系統自動(dòng)切換，避免了人員監控的隨意性。目前可供選擇的報警要素包括區域、時(shí)間段、物體種類(lèi)、尺寸、運動(dòng)方向、速度、行為特征等許多內容。

　　6、報警聯(lián)動(dòng)

　　在智能視頻分析系統發(fā)現異常情況以后，通常需要作3類(lèi)事情：

　　1) 核實(shí)報警真實(shí)性： 通過(guò)另外一臺云臺相機對報警事件拉近進(jìn)行詳細調查。由于監控范圍的需要，報警相機的監控范圍通常較大，而且經(jīng)常是固定相機。另外一臺云臺相機可以和一臺或者幾臺固定報警相機相配合自動(dòng)或者手動(dòng)響應報警事件。報警錄像片段通常會(huì )被同時(shí)存在硬盤(pán)上。

　　2). 及時(shí)通知、提醒監控人員： 常用實(shí)時(shí)提示方法包括語(yǔ)音提示監控人員，如“倉庫門(mén)口發(fā)現人員。”;在屏幕上彈出報警圖像;在圖像上用標識框標識觸警物體;顯示觸警物體之前的運動(dòng)軌跡。另外也有非實(shí)時(shí)的技術(shù)手段，如通過(guò)郵件或者短信的形式通知負責人員，并附以觸警截圖。目前通過(guò)手機瀏覽實(shí)時(shí)監控圖像已經(jīng)較成熟。3G手機在國內的普及必將促使手機成為有一個(gè)響應平臺。除了DVR備份以外，智能視頻分析系統可以存儲報警錄像片段，供監控人員迅速檢索。

　　3). 觸發(fā)其它外部響應手段： 為避免頻繁出警，有些系統可以和喇叭聯(lián)動(dòng)，提醒入侵人員已經(jīng)被監控。通常他們在知道被發(fā)現后會(huì )迅速離開(kāi)。智能視頻分析系統主要形式及特點(diǎn)

　　目前智能視頻分析產(chǎn)品主要基于通用CPU如英特爾(服務(wù)器，工控機)或者DSP。有些產(chǎn)品和DVR集成在一起，有些產(chǎn)品做成獨立的模塊，通過(guò)提供界面和開(kāi)發(fā)SDK供集成商使用。集成化程度最高的產(chǎn)品已經(jīng)和相機做成一體，直接輸出智能分析結果。

　　基于服務(wù)器(工控機)的系統通常適合布置在監控系統的后臺。由于它的架構相對開(kāi)放，所以可以方便地和現有監控系統融合。另外服務(wù)器的CPU處理能力和DSP相比要高，可以使用較為復雜的算法。多核是英特爾CPU的發(fā)展方向，非常適合多路圖像處理的需要及發(fā)展趨勢。對于降低系統成本很有幫助。英特爾每?jì)赡晖瞥鲆豢钚庐a(chǎn)品的速度也遠較德州儀器(TI)快?；诜?wù)器的系統性能可以隨著(zhù)英特爾產(chǎn)品的更新而方便地提升。在一些高端智能視頻監控系統中，使用服務(wù)器的比較多。