淺析安防智能視頻圖像分析系統發(fā)展趨勢

　　摘要：智能視頻系統是由位于前端或后端的視頻分析服務(wù)器組成，對監控攝像機所拍攝的視頻圖像進(jìn)行分析，能將影像中的人、車(chē)或者物體的狀態(tài)從任何背景中分離出來(lái)，加以辨認、分析與追蹤。比對出所追蹤對象的行為模式與預設的諸項安全規則，若發(fā)現違規之處，立刻進(jìn)行報警通知，同時(shí)由使用平臺進(jìn)行信息記錄或顯示...

　　一、智能產(chǎn)品簡(jiǎn)介

　　智能視頻系統是由位于前端或后端的視頻分析服務(wù)器組成，對監控攝像機所拍攝的視頻圖像進(jìn)行分析，能將影像中的人、車(chē)或者物體的狀態(tài)從任何背景中分離出來(lái)，加以辨認、分析與追蹤。比對出所追蹤對象的行為模式與預設的諸項安全規則，若發(fā)現違規之處，立刻進(jìn)行報警通知，同時(shí)由使用平臺進(jìn)行信息記錄或顯示。

　　二、智能分析的功能：

　　目前，智能視頻分析系統在視頻監控方向的應用主要在對運動(dòng)目標的識別、分類(lèi)和追蹤?？梢栽O置的規則、功能為以下幾種：

　　1、 絆線(xiàn)檢測

　　針對人、車(chē)通過(guò)特定運動(dòng)方向絆線(xiàn)的監控;其應用如：警戒線(xiàn)、單向閘門(mén)流向、柵欄攀爬…等;

　　2、 警戒區域

　　針對人、車(chē)進(jìn)入或離開(kāi)特定管制區域的監控;其應用例：停機坪、碼頭車(chē)站的工作區域、營(yíng)業(yè)場(chǎng)所后臺…等。

　　3、 閑逛

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

　　4、 偷竊

　　針對特定重要資產(chǎn)的保全;例如：貴重的掛畫(huà)或擺飾、裝備器材、場(chǎng)站內的車(chē)輛或機具…等。

　　5、 遺留物

　　針對可能的爆裂物、易燃物、生化污染物…的惡意棄置。

　　6、 群體事件

　　針對人群聚集

　　智能監控和傳統監控的比較

　　傳統報警系統和智能分析報警性能比較

　　三、系統使用網(wǎng)絡(luò )結構

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

　　2、聯(lián)網(wǎng)模式：視頻來(lái)自于編碼后的網(wǎng)絡(luò )數據，適用于大型聯(lián)網(wǎng)監控，在大型監控系統中有獨特的優(yōu)勢，不需要做任何線(xiàn)路的更改，可以任意選擇要分析的視頻，操作極其方便

　　智能視頻分析系統概述

　　智能視頻(IV，Intelligent Video)源自計算機視覺(jué)(CV，Computer Vision)技術(shù)。計算機視覺(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。

　　視頻監控中所提到的智能監控技術(shù)主要是指：“運用智能算法，對輸入視頻圖像進(jìn)行自動(dòng)的內容分析，提取當前監控畫(huà)面中我們所感興趣的，關(guān)鍵的，有效的信息?！叭绻褦z像機看作人的眼睛，而智能視頻系統或設備則可以看作人的大腦。智能視頻分析技術(shù)借助計算機強大的數據處理功能，對視頻畫(huà)面中的海量數據進(jìn)行高速分析，過(guò)濾掉用戶(hù)不關(guān)心的信息，僅僅為監控者提供有用的關(guān)鍵信息。智能視頻監控以數字化、網(wǎng)絡(luò )化視頻監控為基礎，但又有別于一般的網(wǎng)絡(luò )化視頻監控，它是一種更高端的視頻監控應用。

　　智能視頻分析系統是一種涉及圖像處理、模式識別、人工智能等多個(gè)領(lǐng)域的智能視頻分析產(chǎn)品。它能夠對視頻區域內出現的警戒區警戒線(xiàn)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，能夠對視頻區域內出現的運動(dòng)目標自動(dòng)識別出目標類(lèi)型并跟蹤，對目標進(jìn)行標記并畫(huà)出目標運動(dòng)軌跡，及時(shí)發(fā)出告警信息。能夠同時(shí)監測同一場(chǎng)景里多個(gè)目標，可以根據防范目標的特點(diǎn)進(jìn)行靈活設置;它能夠適應不同的環(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)”監控的狀態(tài)，不僅僅局限于提供視頻畫(huà)面，而且能主動(dòng)對視頻信息進(jìn)行智能分析，識別和區分物體，可自定義事件類(lèi)型，一旦發(fā)現異常情況或者突發(fā)事件能及時(shí)的發(fā)出警報，其在安防領(lǐng)域的應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

　　智能視頻監控技術(shù)是基于圖像處理、模式識別的新型視頻監控技術(shù)。簡(jiǎn)而言之，就是發(fā)現圖像中運動(dòng)的物體，并對其進(jìn)行跟蹤、分析，及時(shí)發(fā)現“異?！毙袨?，觸發(fā)報警并采取其他措施進(jìn)行干預。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)，模式識別，軟件工程，數字信號處理(DSP)等領(lǐng)域。隨著(zhù)計算機處理能力的提高，在90年代，對圖像的處理逐漸變成研究熱點(diǎn)。其中卡內基-梅隆(CMU)大學(xué)在1999年完成的在校園內的智能圖像監控系統是比較有代表性的研究項目。當時(shí)的智能圖像監控技術(shù)仍處在實(shí)驗室研究為主階段。

　　2001年911事件發(fā)生后，美國在安防科研方面大大加強了投資力度。許多研究機構和研究人員紛紛加入了安防類(lèi)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移到細分的問(wèn)題和方向上去了。這并不代表智能視頻監控變成了一個(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)系統離人們對此類(lèi)技術(shù)的期待值還有一些距離。解決問(wèn)題的方法也沒(méi)有達成共識。它實(shí)際上反應了原創(chuàng )性的理論工作在減少。此項技術(shù)的進(jìn)步在未來(lái)可能更多地依賴(lài)企業(yè)自身的科研開(kāi)發(fā)力量。

　　智能視頻分析系統的功能

　　目前市場(chǎng)上的智能視頻分析系統通常都具有以下功能：

　　1. 圖像采集/接口

　　2. 運動(dòng)物體檢測

　　3. 多物體跟蹤

　　4. 行為特征分析

　　5. 設定報警條件

　　6. 報警聯(lián)動(dòng)

　　1、圖像采集/接口

　　絕大多數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。

　　現有的圖像監控系統中圖像信號通常是以壓縮圖像流的形式存在，例如MPEG4、H.264、MJPEG等。IP相機通常也直接輸出壓縮圖像流。直接從壓縮的圖像流中進(jìn)行運動(dòng)檢測是一個(gè)較偏的研究方向，還沒(méi)有被主流廠(chǎng)家接受。當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，所以對運動(dòng)檢測的影響是較小的。當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“馬賽克”效應，給視頻分析增加難度。

　　由于實(shí)時(shí)圖像處理對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的圖像要小。分辨率大小會(huì )影響到檢測距離和對運動(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。它可能造成對運動(dòng)物體運動(dòng)性質(zhì)的判斷錯誤。