以智能分析技術(shù)評估監控產(chǎn)品智能化

　　隨著(zhù)現代信息社會(huì )的不斷發(fā)展，人們對安全的需求不斷增加，使得視頻監控系統在安全防范領(lǐng)域的運用越來(lái)越廣泛，因而它是實(shí)施安全監控的重要技術(shù)手段。但目前所使用的視頻監控系統，缺乏對視頻內容的智能分析，而主要靠人的視覺(jué)，使得視頻監控系統只能完成時(shí)間的視頻存儲記錄，而僅成為事后分析提供證據。這樣，不能在事前提供預/報警，而不能真正起到保平安的作用。

　　隨著(zhù)光電等高新科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，視頻監控系統也由數字化、網(wǎng)絡(luò )化，而正在逐步走向高清化并向智能化發(fā)展。所謂視頻監控系統的智能化，是指在不需要人為干預的情況下，系統能自動(dòng)實(shí)現對監控圖像畫(huà)面中的異常情況進(jìn)行檢測、分析與識別，并及時(shí)作出預/報警。由于智能視頻監控系統更能滿(mǎn)足人們對安全的需求，因而國內外有眼光和研發(fā)能力的安防監控企業(yè)已紛紛投入研發(fā)?，F在，國內外市場(chǎng)已有智能視頻監控產(chǎn)品問(wèn)世。

　　隨著(zhù)國外的監控產(chǎn)品供應商不斷向國內引進(jìn)智能化產(chǎn)品，以及國內的智能視頻監控產(chǎn)品的不斷出現，是否有智能視頻分析作用的產(chǎn)品就是智能化產(chǎn)品？它們的智能視頻分析識別能否起作用？在什么情況下起作用？能否滿(mǎn)足我們在不同場(chǎng)合對安全的不同層次的需求？能否給人們提供最大的安全效益而真正保平安？視頻監控系統怎樣才算是智能化？智能視頻監控產(chǎn)品與智能視頻分析技術(shù)有何關(guān)系？安防工程商怎樣才能選擇出實(shí)用的智能視頻監控產(chǎn)品？這些都是我們極其關(guān)心的問(wèn)題。

　　眾所周知，安防工程商接到安防監控系統工程后，是根據產(chǎn)品供應商提供的全套的說(shuō)明而選用的。但產(chǎn)品供應商本著(zhù)追求自身最大經(jīng)濟效益的原則，往往在說(shuō)明書(shū)中不切實(shí)際地夸大自己的產(chǎn)品，一般是什么產(chǎn)品最賺錢(qián)就賣(mài)什么。而安防工程商對新產(chǎn)品的智能化情況并不了解，它到底能達到多大的安全效益也不是很清楚，因而造成許多投入使用的系統設備并不能滿(mǎn)足實(shí)際的安全需求的狀況，甚至有的在建成使用過(guò)程中成了一種擺設，形同虛設。這無(wú)疑對用戶(hù)的投資是一種極大的浪費。

　　如果用戶(hù)能對使用的視頻監控產(chǎn)品進(jìn)行智能化的評估，或者這些產(chǎn)品均有權威評估鑒定部門(mén)請專(zhuān)家進(jìn)行過(guò)評估，其效果就完全不一樣了。這樣，安防工程商不僅可以根據用戶(hù)的安全需求選用性?xún)r(jià)比最高的最恰當的智能產(chǎn)品，以最大限度地節約投資成本。而且，也可以充分利用其智能化功能，在安全威脅發(fā)生之前就能夠提示監控人員關(guān)注相關(guān)監控畫(huà)面，為潛在威脅做好準備工作，從而最大限度地滿(mǎn)足用戶(hù)的安全需求，以建成性能最優(yōu)良的系統。這樣，用戶(hù)就不會(huì )盲目地為追究高尖端產(chǎn)品而投入大量的資金，造成極大的浪費，反而會(huì )理性地根據自己對某方面的安全需求而進(jìn)行合理選擇，一方面節約投資成本，另一方面也滿(mǎn)足更高層次的安全需求。

　　因此，對視頻監控產(chǎn)品及其智能視頻分析技術(shù)的作用進(jìn)行智能化的評估是非常有必要的。它不僅能評估該產(chǎn)品智能視頻分析識別的作用有效與否，而且能重要地評估其智能化的水平與等級，以供安防工程商與用戶(hù)選用參考。目前，安防行業(yè)的評估工作的開(kāi)展是較為緩慢的，針對安全防范系統的評估還缺乏一整套規范的評估方法和步驟。本文就智能視頻監控產(chǎn)品智能視頻分析技術(shù)及其作用、智能視頻監控產(chǎn)品的等級與智能視頻分析技術(shù)作用的關(guān)系，如何評估智能視頻分析技術(shù)的作用及評估的方法和步驟等，談?wù)勛约旱目捶?，以供安防工程商與用戶(hù)選用參考。

智能視頻分析技術(shù)及其作用

　　視頻分析技術(shù)是用計算機從視頻中通過(guò)運算和分析，提取視頻中有用信息的一項技術(shù)。對人類(lèi)來(lái)說(shuō)，我們可以通過(guò)觀(guān)察視頻圖像，智能化地提取所需目標信息。但對計算機來(lái)說(shuō)，只是一個(gè)數據數列，一個(gè)包含每一幀每一個(gè)像素點(diǎn)的灰度值或彩色值的數列。其目標信息是包含在那些像素點(diǎn)的值所組成的平面圖像序列中的，是需要從“整體”上進(jìn)行“理解”才能獲得的。視頻分析技術(shù)便是為了讓計算機通過(guò)特定的核心算法程序提取視頻信號中所包含的內容信息或個(gè)體運動(dòng)信息，以實(shí)現計算機對于視頻的理解，讓計算機能“明白”視頻中所展現的是什么內容或者發(fā)生的是什么樣的事情，即“事件”。

　　視頻分析技術(shù)范圍很廣，只要是從視頻中通過(guò)運算處理，提取有用信息都可以稱(chēng)為視頻分析技術(shù)。由于都是屬于對視頻內容的“分析、識別和理解”，因而目前已經(jīng)比較成熟并已形成產(chǎn)品在實(shí)際項目中得到應用的技術(shù)，如車(chē)牌識別技術(shù)、視頻檢索技術(shù)、視頻人臉檢測等，都屬于“視頻分析技術(shù)”。因為它們都屬于對視頻中的有用信息的提取，如提取車(chē)牌號碼，提取視頻中的文字或特定圖形等。嚴格講，這些技術(shù)都只是視頻分析技術(shù)中的比較簡(jiǎn)單的內容，只不過(guò)由于這些技術(shù)已得到較好地研究和應用，有了一些專(zhuān)門(mén)的稱(chēng)謂，才單獨提了出來(lái)。目前，通常所說(shuō)的視頻分析技術(shù)一般特指從視頻中目標運動(dòng)行為的分析、提取和識別，它常用于安防監控領(lǐng)域，其所指代的范圍比之字面意思的含義已大幅縮小。

　　視頻分析技術(shù)的作用是，讓計算機知道視頻中“發(fā)生的是什么事”，再與對應的規則相比對和判斷，自然就能夠讓計算機知道這些事件的特性。如果從視頻中個(gè)體運動(dòng)行為的分析、提取和識別角度來(lái)看，就能令計算機判斷出這些個(gè)體進(jìn)行了一些什么行為，進(jìn)而可以判斷這些行為是否符合某些規則，是否屬于“某一類(lèi)型”的行為。這樣，對于不符合規則的事件就可以進(jìn)行即時(shí)的發(fā)現和報警，從而可擺脫人工的干預和判斷，實(shí)現令計算機“代替”人進(jìn)行監控，也即實(shí)現了自動(dòng)監控或“智能監控”。更形象地解釋是，視頻監控系統中的攝像機和視頻傳輸技術(shù)解決了“眼睛”（視網(wǎng)膜成像與視神經(jīng)）的問(wèn)題，使監控人員能夠不在現場(chǎng)的情況下通過(guò)攝像機看到現場(chǎng)的情景。而這一現場(chǎng)，還由于傳輸技術(shù)的進(jìn)步擺脫了地域的限制，甚至可以在千里之外通過(guò)數字網(wǎng)絡(luò )傳輸看到；而視頻分析技術(shù)則給視頻監控系統加上了“大腦”，使安防監控系統至少在一定程度上能夠代替人來(lái)隨時(shí)監看這些視頻。這樣，就不需要再由人工隨時(shí)去監看這些視頻了。

　　實(shí)際上，智能視頻分析技術(shù)，起源于計算機視覺(jué)技術(shù)。計算機視覺(jué)，是人工智能研究的分支之一，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。計算機視覺(jué)技術(shù)可分為低層視覺(jué)技術(shù)與高層視覺(jué)技術(shù)。低層視覺(jué)技術(shù)要解決特征提取、運動(dòng)檢測、多目標根蹤等基本問(wèn)題；高層視覺(jué)技術(shù)要解決對場(chǎng)景的語(yǔ)義理解，如目標運動(dòng)軌跡的判別，異常行為異常事件的最終結論等。因此，在計算機視覺(jué)領(lǐng)域中，一個(gè)最根本的問(wèn)題就是如何從底層原始視頻數據得到高層的語(yǔ)義理解，而智能視頻監控技術(shù)中的智能視頻分析技術(shù)的研究正是緊緊圍繞這個(gè)基本問(wèn)題，其研究范圍不是僅局限于某個(gè)特定問(wèn)題，而是涉及到計算機視覺(jué)中從底層到高層的許多基本問(wèn)題。

　　智能視頻監控技術(shù)主要是對視頻自動(dòng)進(jìn)行分析，從視頻中提取關(guān)鍵信息，發(fā)現與識別異常的感興趣事件，從而可以替代人為監控或者協(xié)助人為監控。顯然，視頻分析與識別涉及到復雜的軟件算法，它可以通過(guò)編程識別出奇怪與異常的行為。視頻內容分析與識別軟件能通過(guò)分析現場(chǎng)或記錄的視頻流，檢測識別出可疑的活動(dòng)、事件或者行為模式。視頻監控系統的智能化是指在不需要人為干預的情況下，系統能自動(dòng)實(shí)現對監控畫(huà)面中的異常情況進(jìn)行檢測、識別，并及時(shí)作出預/報警。

　　視頻分析技術(shù)通常采用背景減除技術(shù)來(lái)進(jìn)行圖像變化的檢測（如入侵、丟包、逆行等都是一種模式的圖像變化），即對視頻幀與基準背景圖像進(jìn)行比較，相同位置的像素（區域）變化則認為是變化了的區域，對這些區域進(jìn)一步處理、識別、跟蹤，得到包括目標位置、尺寸、形狀、速度、停留時(shí)間等基本形態(tài)信息和動(dòng)態(tài)信息，完成目標的跟蹤和行為理解之后，也就完成了圖像與圖像描述之間的映射關(guān)系，從而使系統進(jìn)一步進(jìn)行規則判定，直到觸發(fā)報警。

　　目前，普遍使用的運動(dòng)目標檢測方法就是背景減除法，其算法雖較簡(jiǎn)單，但仍然會(huì )受到光線(xiàn)、天氣等自然條件及背景自身變化（海浪、云影、樹(shù)葉搖動(dòng)等情況）的影響。針對不同的天氣以及自然干擾，已應用有多種附加算法（過(guò)濾器）來(lái)彌補這些干擾。隨著(zhù)光電圖像處理技木及微電子技術(shù)的發(fā)展，相信智能視頻分析技術(shù)會(huì )進(jìn)一步成熟。

　　從廣義上來(lái)說(shuō)，我們也可以把智能視頻分析技術(shù)分為如下三類(lèi)：

　　視頻分析類(lèi)

　　該類(lèi)主要是在監控圖像中找出目標，并檢測目標的運動(dòng)特征屬性。如目標相對的像素點(diǎn)位置，目標的移動(dòng)方向及相對像素點(diǎn)移動(dòng)速度，目標本身在畫(huà)面中的形狀及其改變。根據以上的基本功能，視頻分析可分為以下幾個(gè)功能模塊：

　?、僦芙缛肭謾z測、目標移動(dòng)方向檢測；

　?、谀繕诉\動(dòng)、停止狀態(tài)改變檢測；

　?、勰繕顺霈F與消失檢測；

　?、苋肆髁?、車(chē)流量統計；

　?、軵TZ自動(dòng)追蹤系統；

　?、尴到y智能自檢功能等。

　　視頻識別類(lèi)

　　該類(lèi)包括人臉識別、步態(tài)識別與車(chē)牌識別，其主要技術(shù)是在視頻圖像中找出局部中一些畫(huà)面的共性。如人臉必然有兩個(gè)眼睛，如果我們可以找到雙目的位置，那么就可以定性人臉的位置及尺寸。不過(guò)，以現有的技術(shù)來(lái)說(shuō)，人臉識別系統必須在雙目可視的情況下，才可進(jìn)行人臉比對。其主要包括：

　?、偃四樧R別系統；

　?、诓綉B(tài)識別系統；

　?、圮?chē)牌識別系統；

　?、苷掌葘ο到y；

　?、莨I(yè)自動(dòng)化上的零件識別即機器視覺(jué)系統等。

　　視頻改善類(lèi)

　　該類(lèi)主要是將一些不可視、模糊不清，或者是對振動(dòng)的圖像進(jìn)行一些優(yōu)化處理，以增加視頻的可監控性能。具體包括：

　?、偌t外夜視圖像增強處理；

　?、谲?chē)牌識別影像消模糊處理；

　?、酃庾兣c陰影抑制處理；

　?、艹毕c物體尺寸過(guò)濾處理；

　?、菀曨l圖像穩定系統等。

智能視頻監控系統或產(chǎn)品與智能視頻分析技術(shù)作用的關(guān)系

　　安防行業(yè)的評估工作起步較晚，目前該領(lǐng)域的評估主要是借鑒安全生產(chǎn)領(lǐng)域的評價(jià)方法來(lái)進(jìn)行評估。如專(zhuān)家打分法、加權平均法、層次分析法、灰色系統法，或有的借鑒國外的效能評估的方法來(lái)對安全防范系統進(jìn)行評估等等。但視頻監控系統的智能化評估，對于該系統智能視頻分析與識別技術(shù)能否起作用，能否真正發(fā)揮安全效益又至關(guān)重要。因此，必須研究出一種對智能視頻監控系統或產(chǎn)品以及智能視頻分析技術(shù)進(jìn)行智能化評估的有效方法。