智能視覺(jué)技術(shù)在安防行業(yè)的應用

隨著(zhù)經(jīng)濟快速發(fā)展，城市化進(jìn)程不斷推進(jìn)，各種社會(huì )矛盾和暴力事件逐漸增多，面臨的突發(fā)事件和異常事件越來(lái)越復雜，監控的難度和重要性也越來(lái)越突出。從監控技術(shù)的發(fā)展來(lái)看，大致可分為三個(gè)階段：人力現場(chǎng)監控、人力視頻監控和智能視覺(jué)監控。所謂人力現場(chǎng)監控，即安排專(zhuān)人在現場(chǎng)對場(chǎng)景監控，人力現場(chǎng)監控的應用可以追溯到原始社會(huì )，一直延續至今。所謂人力視頻監控，即用攝像機對場(chǎng)景拍攝，視頻信號被采集到中央控制部門(mén)并被顯示到監視器上，由人對視頻圖像進(jìn)行分析，得出恰當的判斷。視頻監控又分為兩種，一種是早期采用的模擬視頻監控，一種是現在廣泛采用的數字視頻監控，這種監控技術(shù)引入了大量的計算機技術(shù)，來(lái)協(xié)助人采集和管理所有視頻信息，監控系統的性能得到了有效的提高。當有事件發(fā)生后，采用調取查閱的方式，這種方式在一定程度上滿(mǎn)足了社會(huì )的需求，但是無(wú)法避免事態(tài)趨于惡化。

　　何種技術(shù)可以有效的解決傳統監控行業(yè)帶來(lái)的困惑，是安防行業(yè)亟需考慮和深入研究的課題。

　　一、智能視覺(jué)分析技術(shù)

　　隨著(zhù)科技的發(fā)展，計算機技術(shù)的不斷提升，智能視覺(jué)技術(shù)應運而生，可以有效的解決傳統視頻監控行業(yè)的問(wèn)題，為安防行業(yè)提供了更為廣闊的應用方向。它和以往的監控技術(shù)有本質(zhì)的區別，其主要特征是采用計算機視覺(jué)的方法，在幾乎不需要人為干預的情況下，通過(guò)對攝像機拍錄的圖像序列進(jìn)行自動(dòng)分析，對動(dòng)態(tài)場(chǎng)景中的目標進(jìn)行定位、識別和跟蹤，并在此基礎上分析和判斷目標的行為，從而做到既能完成日常管理又能在異常情況發(fā)生的時(shí)候及時(shí)做出反應。更形象地說(shuō)，智能視覺(jué)監控系統能夠看，看監控場(chǎng)景中目標物體的行為;能夠想，想目標物體的行為意味著(zhù)什么;能夠說(shuō)，把想的結果用自然語(yǔ)言的形式表達出來(lái)。因此智能視覺(jué)監控系統取代人完成了監控任務(wù)中的大部分工作，是新一代的具有高度智能的監控技術(shù)應用。

　　智能視覺(jué)分析技術(shù)是指計算機圖像視覺(jué)分析技術(shù)，計算機圖像視覺(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，從而使計算機能夠通過(guò)數字圖像處理和分析來(lái)理解視頻畫(huà)面中的內容。而視頻監控中所提到的智能視頻技術(shù)主要指的是“自動(dòng)分析和抽取視頻源中的關(guān)鍵信息”。 如果把攝像機看作人的眼睛，智能視頻系統或設備則可以看作人的大腦。智能視頻技術(shù)借助計算機強大的數據處理功能，通過(guò)將場(chǎng)景中背景和目標分離，進(jìn)而分析并追蹤在攝像機場(chǎng)景內出現的目標，對視頻畫(huà)面中的海量數據進(jìn)行高速分析，過(guò)濾用戶(hù)不關(guān)心的信息，僅僅為監控者提供有用的關(guān)鍵信息。智能視頻解決方案以數字化、網(wǎng)絡(luò )化視頻監控為基礎，用戶(hù)可以根據視頻內容分析功能，通過(guò)在不同攝像機的場(chǎng)景中預設不同的報警規則，系統識別不同的物體，同時(shí)識別目標行為是否符合這些規則，一旦目標在場(chǎng)景中出現了違反預定義規則的行為，系統能夠以最快和最佳的方式發(fā)出警報并提供有用信息，從而能夠更加有效的協(xié)助安全人員處理危機，最大限度的降低誤報和漏報現象，切實(shí)提高監控區域的安全防范能力。

　　二、智能視覺(jué)分析技術(shù)的應用

　　智能視覺(jué)分析技術(shù)在安防領(lǐng)域的重要作用是毋庸置疑的，具有廣泛的應用前景，可以應用在公安、司法、交通、教育、金融等主流行業(yè)應用，比如十字路口、高速公路、停車(chē)場(chǎng)、飛機場(chǎng)等交通場(chǎng)景;比如軍事基地、銀行等軍事場(chǎng)景監控、國家重要部門(mén)以及人們日常生活的場(chǎng)所;比如天安門(mén)廣場(chǎng)、火車(chē)站等敏感的公共場(chǎng)合監控，相關(guān)智能視覺(jué)分析產(chǎn)品也隨著(zhù)技術(shù)的發(fā)展不斷地細化，比如人臉識別比對系統，公安機關(guān)搭建人臉識別比對系統，建立人臉捕捉數據庫，將人臉信息歸檔，并與個(gè)人身份建立關(guān)系，在實(shí)際運用過(guò)程中采用人臉搜索、黑名單布防、陌生人識別等多項智能分析功能，大大提高視頻監控的防范功效，可以讓犯罪分子無(wú)可遁形。由于和智能視覺(jué)分析相關(guān)的高清產(chǎn)品并未得到真正的普及，社會(huì )上的監控布局點(diǎn)也并不完善，目前還只是針對某些行業(yè)進(jìn)行使用，還遠遠未達到全面普及，只有大批量的使用高清攝像機，增大捕獲到清晰、正面人臉的可能性，才能有更好的實(shí)戰效果。此外，還需要公安和企業(yè)加強合作，加大監控點(diǎn)的部署密度。由于大量監控點(diǎn)的部署會(huì )帶來(lái)海量視頻，需要重視智能視頻分析技術(shù)的應用，合理利用技術(shù)，人機配合，發(fā)揮技術(shù)的長(cháng)處，從而有效輔助偵辦人員。

　　從目前行業(yè)應用和產(chǎn)品發(fā)展，我們已經(jīng)能夠看出智能視覺(jué)技術(shù)顯示出了巨大的市場(chǎng)價(jià)值。

三、智能視覺(jué)分析技術(shù)的發(fā)展

　　隨著(zhù)高清探頭不斷投入，人們對于智能視覺(jué)分析技術(shù)產(chǎn)品化的需求越來(lái)越多，要求也越來(lái)越高，這給安防行業(yè)帶來(lái)了廣闊的思路，許多智能化新產(chǎn)品快速涌現：

　　1、 雙目技術(shù)

　　雙目立體技術(shù)核心目的是提高識別的準確率。由于立體視覺(jué)技術(shù)形成的視場(chǎng)中帶有物體的三維幾何信息，因此能夠有效的設定檢測規則，排除光線(xiàn)、影子等干擾因素，大幅提高智能分析的準確度。如果說(shuō)高清技術(shù)通過(guò)提升可用像素來(lái)提高分析的準確率，是戰術(shù)性的舉措，那么雙目立體視覺(jué)技術(shù)對視頻分析準確率的影響則是戰略性的。雙目立體視覺(jué)技術(shù)是基于視差原理，并利用成像設備從不同的位置獲取被測物體的兩幅圖像，通過(guò)計算圖像對應點(diǎn)間的位置偏差，來(lái)獲取物體三維幾何信息的方法。 采用雙相機或多相機，對視場(chǎng)內空間的自由運動(dòng)體的三維位置坐標及姿態(tài)進(jìn)行高精度的測量，確定運動(dòng)目標的質(zhì)心位置，并根據標定結果對運動(dòng)目標進(jìn)行高精度跟蹤。

　　立體視覺(jué)技術(shù)的跟蹤，由于能夠辨識目標的三維坐標、姿態(tài)、相對距離、與背景環(huán)境的空間距離，因此能適應復雜的跟蹤背景環(huán)境。雙目技術(shù)應用于人體屬性識別是人臉識別技術(shù)一次技術(shù)應用的跨步，這對更準確的定位和分析人的特征有著(zhù)支援重要的作用。

　　2、 多球機聯(lián)動(dòng)跟蹤技術(shù)

　　多球機聯(lián)動(dòng)跟蹤技術(shù)是以單球機智能跟蹤技術(shù)作為基礎的。從應用的層面上看，能夠將普通的跟蹤球機的單點(diǎn)式監控，提升為系統內對單個(gè)目標的無(wú)縫式接力跟蹤，配合電子地圖的使用，能夠容易的實(shí)現對高安全等級區域的無(wú)縫式跟蹤，并實(shí)現目標軌跡描繪、犯罪行為預警等高等級的安保需求。多球機聯(lián)動(dòng)跟蹤技術(shù)的實(shí)現，需要具備多目標識別與跟蹤技術(shù)。在應用中，通常設定一臺球機作為發(fā)起點(diǎn)，對廣域范圍內目標進(jìn)行的智能行為分析，并將同時(shí)監控的多個(gè)目標按照既定的策略進(jìn)行排序，并按照先后順序，指揮智能跟蹤球機逐個(gè)跟蹤監控目標。與單目標跟蹤相比，多目標跟蹤技術(shù)的關(guān)鍵點(diǎn)是數據關(guān)聯(lián)問(wèn)題，即建立一個(gè)統一的坐標系，使得發(fā)起球機可以將目標的坐標信息傳遞給跟蹤球機，實(shí)現聯(lián)動(dòng)跟蹤。

　　3、 面向事后應用的智能技術(shù)

　　隨著(zhù)監控探頭的普及，監控系統中存有海量的錄像數據，在目前人工查看的模式下，傳統的方法需要從頭到尾順序播放，往往需要數倍于原始視頻的時(shí)間才能審看完成，因此需要大量人員連續加班數周進(jìn)行視頻的審看。為了規避遺漏和誤差，就要加大人力投入的方法。但是經(jīng)過(guò)實(shí)踐證明，這種方法吃力不討好，仍然解決不了根本的問(wèn)題，如何有效、高效的應用，減輕人工查看回放帶來(lái)的時(shí)效性差、成本高、疲勞問(wèn)題，并在不同分辨率、不同清晰度的錄像中準確的辨別出需要獲取的信息，基于以上需求，安防廠(chǎng)家研發(fā)了視頻摘要、視頻檢索等技術(shù)手段。

　　視頻摘要技術(shù)

　　將視頻摘要形成視頻片斷，不同時(shí)刻的目標“穿越時(shí)空”同時(shí)展現播放，使24小時(shí)的視頻被制作成一個(gè)簡(jiǎn)短到幾分鐘摘要視頻成為現實(shí)。視頻摘要不僅濃縮的是事件的精華，也是活動(dòng)事件的全部，沒(méi)有價(jià)值的視頻將被剔除。通過(guò)多分格快照技術(shù)，可以在幾秒中看完所有的活動(dòng)目標成為可能，回溯原始視頻功能，瞬間鎖定目標在原始視頻中的位置。這些智能視頻分析功能的實(shí)現和應用將大大提高海量視頻監控錄像分析的效率。

　　視頻檢索技術(shù)

　　視頻檢索主要是依賴(lài)于視頻算法對視頻進(jìn)行預處理，通過(guò)對視頻內容進(jìn)行結構化處理，提取出視頻內容中的有效信息，進(jìn)行標記或者相關(guān)處理后，人后可以通過(guò)各種屬性描述進(jìn)行快速檢索。因此視頻檢索最主要的是利用視頻檢測算法對視頻進(jìn)行結構化描述，目前已經(jīng)在相應的產(chǎn)品中得到應用的算法主要有以下幾種：行為分析算法、車(chē)牌識別算法、車(chē)輛顏色識別算法、車(chē)標識別算法、車(chē)型識別算法、人臉檢測識別算法、人體特征識別算法等。其中人體特征識別又包括人的年齡、性別、身高、衣服顏色、是否戴眼鏡等特征信息的識別。在視頻檢索中已經(jīng)得到比較成熟應用的算法技術(shù)是行為分析算法、車(chē)牌識別算法、車(chē)輛顏色識別算法、人臉檢測識別算法等。

　　由于監控探頭的布置也會(huì )有盲點(diǎn)等原因，當雙目技術(shù)和多球機跟蹤技術(shù)無(wú)法每時(shí)每刻準確的撲捉到嫌疑人的軌跡信息的時(shí)候，可以通過(guò)校園內遍布的探頭錄像進(jìn)行事后檢索分析，找到相關(guān)線(xiàn)索，幫助刑偵人員及時(shí)快速的定位嫌疑人。

　　4、 視頻拼接技術(shù)

　　視頻拼接系統是基于圖像拼接技術(shù)得以實(shí)現的，而圖像拼接技術(shù)是根據實(shí)際的科研和工程的需要而發(fā)展來(lái)的。在很多領(lǐng)域經(jīng)常會(huì )用到超過(guò)人眼視角的高分辨率圖像，而普通相機或攝像機的視角往往不能滿(mǎn)足需要，例如由于距離的限制，某些超大尺寸的物體無(wú)法清晰的用視頻拍攝下來(lái)。目前來(lái)說(shuō)，許多大型應用場(chǎng)景都需要高清晰高覆蓋的拍攝，比如機場(chǎng)跑道、碼頭等，一個(gè)攝像機無(wú)法真正清晰的展示這些大型應用場(chǎng)景的全貌，無(wú)法給出一種用戶(hù)滿(mǎn)意的高清視頻，更無(wú)法對視頻中的事物進(jìn)行高清分析，由此而帶來(lái)的就是高投入和多畫(huà)面展示，不僅僅視覺(jué)效果不好，也不能最大程度的滿(mǎn)足用戶(hù)的高清大畫(huà)面的需求?；谝陨闲枨?，圖像拼接技術(shù)解決了這一難題，該技術(shù)將來(lái)自不同視角的圖像拼接在一起得到高分辨率圖像，解決了用戶(hù)大場(chǎng)景高清晰監控的迫切需求，用戶(hù)可以在一幅視頻圖像上瀏覽高清晰畫(huà)面。

　　目前智能視覺(jué)分析技術(shù)已經(jīng)趨于成熟，這和安防企業(yè)的努力是分不開(kāi)的，他們是智能視覺(jué)分析技術(shù)的先行者，比如杭州?？低晹底旨夹g(shù)股份有限公司等，這些企業(yè)的智能視覺(jué)分析技術(shù)發(fā)展或許可以成為榜樣，帶動(dòng)業(yè)內企業(yè)的研發(fā)腳步，真正為智能視覺(jué)分析技術(shù)的應用帶來(lái)革命性的變化。

　　四、結束語(yǔ)

　　雖然智能視覺(jué)分析技術(shù)其自身發(fā)展也存在諸多缺陷，但是智能視覺(jué)分析技術(shù)已經(jīng)逐漸成為安防行業(yè)發(fā)展的大方向，眾人拾柴火焰高，在國內外眾多科研機構、院校、大型安防企業(yè)對智能視覺(jué)分析技術(shù)不斷的研究和創(chuàng )新，智能視覺(jué)分析的運用會(huì )逐漸大眾化，將來(lái)會(huì )更廣泛的應用于金融、交通等各個(gè)領(lǐng)域中，普及到人們的日常生活當中，真正發(fā)揮安全防范的預見(jiàn)作用，將危險因素扼殺在搖籃里，給人們的工作和生活帶來(lái)安全保障。