下一代智能視頻監(jiān)控應用技術(shù)分析

■ 本刊記者 賀小花

經(jīng)過幾年的技術(shù)研究與市場開拓，下一代智能視頻監(jiān)控因其能很好地解決傳統(tǒng)視頻監(jiān)控中海量信息冗余的問題，正逐漸得到人們的認可，并將開始大規(guī)模應用。

隨著技術(shù)的不斷創(chuàng)新，業(yè)務領域的不斷延展，視頻監(jiān)控正深入安防、政府、銀行、教育、交通等重要行業(yè)，并發(fā)揮積極作用。如今，在我國，視頻監(jiān)控市場正在快速發(fā)展中，各種監(jiān)控需求逐年增多，監(jiān)控設備也越來越豐富，人們不斷對監(jiān)控系統(tǒng)提出了更高、更新的要求。同時網(wǎng)絡化、高清化、智能化、移動化的行業(yè)趨勢，將進一步促進視頻監(jiān)控產(chǎn)業(yè)的發(fā)展，帶來更多的新變化。早在五六年前，行業(yè)內(nèi)一批專業(yè)的視訊企業(yè)就開始了早期智能視頻分析技術(shù)的探索，如今下一代智能視頻監(jiān)控也開始面向市場。經(jīng)過幾年的技術(shù)研究與市場開拓，下一代智能視頻監(jiān)控因其能很好地解決傳統(tǒng)視頻監(jiān)控中海量信息冗余的問題，正逐漸得到人們的認可，并將開始大規(guī)模應用。

下一代智能視頻監(jiān)控優(yōu)勢

智能視頻監(jiān)控技術(shù)源于計算機視覺技術(shù)，作為人工智能研究的一個分支，是一項新興的安防技術(shù)，有著廣闊的發(fā)展前景。智能視頻監(jiān)控技術(shù)是指利用計算機圖像視覺分析技術(shù)，通過將場景中背景和目標分離進而分析并追蹤在攝像機場景內(nèi)出現(xiàn)的目標。用戶可以根據(jù)視頻內(nèi)容智能分析功能，通過在不同攝像機的場景中預設不同的報警規(guī)則，一旦目標在場景中出現(xiàn)了違反預定義規(guī)則的行為，系統(tǒng)會自動發(fā)出報警，監(jiān)控工作站自動彈出報警信息并發(fā)出警示音，用戶可以通過點擊報警信息，實現(xiàn)報警的場景重組并采取相關(guān)措施。

目前市場上智能視頻監(jiān)控存在的設備種類多樣，主要分為嵌入式視頻分析產(chǎn)品與純軟件視頻分析產(chǎn)品兩大類。嵌入式視頻分析產(chǎn)品的主要表現(xiàn)形式有智能攝像機、智能DVR等，其一般應用在監(jiān)控系統(tǒng)的前端，分布式的處理方式具有占用帶寬小，不受傳輸影響的優(yōu)點，缺陷是往往只能針對特定的一路或者幾路進行分析，對視頻分析技術(shù)的算法與前端設備性能有較大的依賴。這一類的產(chǎn)品主要應用在一些重點的行業(yè)，例如軍隊、金融、教育、小區(qū)等，企業(yè)在銷售模式上主要以產(chǎn)品形式為主導。純軟件視頻分析產(chǎn)品主要運行于普通PC或服務器上，形成智能視頻分析服務器，相比嵌入式，這種方式能處理更多路數(shù)的視頻和實現(xiàn)更為強大的功能，卻也不可避免的存在占用帶寬大的缺點，對服務器性能要求較高。這一類的產(chǎn)品應用相對廣泛，平安城市是其應用的重要體現(xiàn)，企業(yè)在銷售模式上主要以分析模塊與解決方案為主導。

智能視頻監(jiān)控攝像機多采用強大的處理芯片，內(nèi)置前端智能分析功能，相比傳統(tǒng)的后端服務器分析，視頻實時性更高、系統(tǒng)更穩(wěn)定、成本更低、便于大規(guī)模部署。目前的智能視頻分析可以分為模式識別和行為分析技術(shù)。模式識別技術(shù)包含：人臉檢測、人臉比對、車牌識別、煙火識別檢測等；行為分析包含：越線、進入、離開、丟失、遺留物、人群聚集、滑倒等。其中行為分析、視頻識別技術(shù)、生物識別領域的視頻分析應用、機器視覺方面應用，這幾種技術(shù)都比較常用，尤其是行為分析和生物識別技術(shù)已經(jīng)得到了廣泛的應用。

智能分析最核心的是視頻算法，目前算法的體現(xiàn)形式包括了集成到硬件和純軟件方式提供，效果基本相同。設備類型主要包含嵌入式的智能分析和純軟件智能分析。按照算法層面的差異性，智能視頻分析相關(guān)技術(shù)可分為周界防范、行為識別、面部識別、車牌識別、技術(shù)統(tǒng)計、密度分析、畫質(zhì)分析等等。相關(guān)設備主要以三種形態(tài)為主，第一種，也是最常用的嵌入式前端分析設備；第二種，PC式后端分析設備；第三種，以靈動處理器為核心開發(fā)的PC式前端分析設備。目前，最為穩(wěn)定也是最常用的是第一種，即嵌入式前端分析設備，其特點是布點靈活、穩(wěn)定，易于管理和維護。

下一代智能視頻監(jiān)控主要特征是采用計算機視覺方式，在幾乎不需要人為干預的情況下，通過對攝像機拍錄的圖像序列進行定位、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)生的時候及時作出反應。主要優(yōu)勢有：群體行為分析、入侵檢測和運動目標跟蹤、有效擴展視頻資源的用途、滯留物和搬移物報警、對攝像機保護、降低人力成本。

對于智能視頻監(jiān)控而言，其未來的市場價值還需取決于高清監(jiān)控。因為隨著計算機技術(shù)的不斷提升與用戶需求的多樣化，人們要求在“看得清”基礎上需要對可疑事物實現(xiàn)實時報警，高清是智能分析的前提?？上驳氖?，從去年開始，高清視頻監(jiān)控占的市場份額越來越大，一些地方的平安城市項目也直接使用高清產(chǎn)品。順理成章，智能視頻監(jiān)控應用的根基正在一步步強大和牢固。

下一代智能監(jiān)控功能

智能視頻分析首先要求用戶指定一個檢測區(qū)域，該檢測區(qū)域可以是不規(guī)則的任意形狀，然后在該區(qū)域中啟用各種檢測功能。智能視頻分析支持的檢測功能主要有：

1、入侵檢測：主要是目標存在檢測功能。

2、進入檢測：檢測是否有目標進入指定的檢測區(qū)域。

3、離開檢測：檢測是否有目標離開指定的檢測區(qū)域。

4、消失檢測：檢測是否有目標在指定檢測區(qū)域內(nèi)部消失。

5、徘徊檢測：檢測目標在指定檢測區(qū)域內(nèi)徘徊的時間是否超過設定的時間。

6、尾隨檢測：檢測是否有目標尾隨其它目標通過指定檢測區(qū)域。

7、停止檢測：檢測目標是否在指定的檢測區(qū)域內(nèi)停止超過設定的時間。

8、方向檢測：檢測目標是否在指定允許的方向范圍內(nèi)前進。

9、速度檢測：準確測量目標的實時速度。

10、分類檢測：準確判斷目標的分類，比如是車輛、人、人群、小動物等。

11、高度檢測：測量目標的實際高度。

12、顏色檢測：檢測目標的顏色屬性，判斷目標的某種顏色所占比例是否超過設定比例。

13、遺棄物檢測：檢測是否有物體遺留在指定的檢測區(qū)域內(nèi)。

14、物品搬移檢測：檢測指定區(qū)域內(nèi)是否有物體被搬走。

15、火焰檢測：檢測指定區(qū)域內(nèi)是否有明火發(fā)生。

16、煙霧檢測：檢測指定區(qū)域內(nèi)是否有煙霧產(chǎn)生。

17、計數(shù)功能：可以根據(jù)指定的區(qū)域或者劃線，設定各類規(guī)則進行精確計數(shù)。

18、遮擋檢測：檢測攝像機方向是否被改變、是否被遮擋、焦距是否被改變。

19、移動偵測：檢測畫面內(nèi)容是否改變。

20、自動跟蹤：控制PTZ球機自動追蹤目標。

21、視頻穩(wěn)定功能：將輸入的不穩(wěn)定視頻（手持、車載、高空抖動）穩(wěn)定后輸出。

22、目標密度檢測：檢測指定區(qū)域內(nèi)是否有大量人群聚集。

實際應用

具體來說，智能視頻監(jiān)控應用大致可分為公安執(zhí)法和安全類、文博類、煙草工業(yè)類。第一，執(zhí)法類會更側(cè)重于模式識別，如車牌識別、人臉識別；第二，安全類則會側(cè)重于逆行監(jiān)測、非法入侵、人群聚集、滑倒、遺留物的檢測；第三，文博類重點在于物品看管及人員的安全監(jiān)控，可對物體丟失、拿走、徘徊報警以及對特殊通道進行逆行監(jiān)測，也可對人數(shù)進行統(tǒng)計、人員密度進行監(jiān)測；第四，煙草工業(yè)類應用偏向于行為分析，如針對禁用區(qū)的遺留物進行檢測，結(jié)合生產(chǎn)設備故障的特殊表現(xiàn)進行故障檢測。高清攝像機智能與非高清智能在基礎算法采用相同原理。高清算法需要提供更多的計算能力去進行分析。目前，行為分析類，采用CIF分辨率已經(jīng)足夠，當輸入的是高清視頻時，會先對像素進行裁剪后再分析；對于模式識別類，要采用高清視頻進行分析，以獲取更精確的結(jié)果。

就可實現(xiàn)的智能視頻分析功能來說，幾乎所有的應用都主要針對于人、車、物體三個方面，根據(jù)具體應用的不同，又可分為三類：

1、公共安全預防類。它包含了目標移動軌跡的跟蹤、目標移動范圍、目標移動方向、特殊人體行為、特殊車輛行為的監(jiān)測等等，它比較突出的特點是可針對可疑異常事件進行及時預警。

2、數(shù)據(jù)統(tǒng)計分析類。典型例子如客流統(tǒng)計、車流統(tǒng)計類應用。這一類應用相對較獨立，它以數(shù)據(jù)輸出為最終結(jié)果，多以提供不同類型數(shù)據(jù)報表來輔助管理決策。

3、智能交通監(jiān)控類。典型如車牌識別、闖紅燈違法監(jiān)測、交通綜合違法監(jiān)測等，這一類應用主要針對車輛進行分析，相對較為成熟，應用案例也較為普遍。

不同的行業(yè)對于視頻監(jiān)控的需求一般有著非常明顯的差異，特別是對于智能視頻分析技術(shù)的應用需求，由此也決定了不同行業(yè)間檢測行為類型與異常事件的特殊性。比如在平安城市中，可針對城市治安突發(fā)事件，專門研發(fā)打架、搶劫、攀越等行為分析功能。在銀行ATM自助服務區(qū)，可通過對目前ATM自助服務區(qū)犯罪手段的分析，實現(xiàn)如非法粘貼小紙條、安裝假鍵盤、蒙面、暴力搶劫等行為分析功能。在交通行業(yè)，可實現(xiàn)針對交通事件如逆行、非法停車、交通擁堵等情況報警的更多的功能。只有結(jié)合行業(yè)應用實際，深入了解不同行業(yè)的具體問題，才能更好地抓住用戶的需求，將智能視頻分析技術(shù)的功能落實到應用的實處，這也是智能視頻分析技術(shù)未來產(chǎn)業(yè)化價值的最終體現(xiàn)。

未來將進入應用高峰

智能技術(shù)進入安防行業(yè)已有七、八年的時間，從早期的技術(shù)摸索到算法的逐漸成熟，如今智能技術(shù)已在政府、交通、金融、物流、教育等多個領域得到了應用，智能已不再是只停留在口頭上和演示的階段，在未來將會有更加廣泛而豐富的應用。隨著技術(shù)的進步，智能視頻分析算法準確率會越來越高，可用性也越來越強。目前國內(nèi)從事智能視頻算法研究的有成百上千家公司，國家對智能安防產(chǎn)業(yè)的發(fā)展也一直都給予政策上的鼓勵，然而單純的智能算法研究難以完成產(chǎn)品化的轉(zhuǎn)變，安防行業(yè)的智能產(chǎn)品集中在一些特種行業(yè)的應用，如交通卡口的車牌識別、金融行業(yè)的ATM遺留物檢測等。這也說明智能算法與行業(yè)應用的結(jié)合是智能化發(fā)展一個突破方向。在整個安防行業(yè)化的大方向下，智能視頻分析產(chǎn)品也需經(jīng)過行業(yè)化的改造，為客戶提供完整的智能化解決方案，并及時跟進行業(yè)需求動態(tài)和標準不斷進行自我完善，才能更好地把握市場機遇。

為了做好下一代智能視頻監(jiān)控的良好推廣與深入應用，從廠家方面，仍然要不斷的完善產(chǎn)品核心算法技術(shù)，或者開發(fā)出更多符合各個特定場景的應用模式。智能視頻分析區(qū)別于傳統(tǒng)行業(yè)產(chǎn)品的一點是，它的核心算法還遠遠沒有達到定型的程度，具有很大的拓展空間，因為隨著應用的普及，將會對產(chǎn)品的功能提出更加具體的要求。另外，智能視頻分析的技術(shù)往往還牽涉到許多復雜的參數(shù)配置，如何簡化這些技術(shù)參數(shù)的配置是廠家需要重視的問題。同時在行業(yè)推廣的過程中涉及到的產(chǎn)品知識與行業(yè)技術(shù)的推廣，也需要各個廠家共同努力。

用戶方面，也需要更好地了解智能視頻分析的技術(shù)現(xiàn)狀，理性看待視頻中的“智能”。一個較為合理的觀點是把現(xiàn)有的智能視頻分析產(chǎn)品當做一個無用信息過濾器，或者一個高級的傳感器，能把大致的事件從多數(shù)無用的信息中提煉出來，但最終還是要靠人去把最后的一道關(guān)。另外，智能視頻分析的應用除了圖像的質(zhì)量，對如何取景也有很高的要求，這往往會涉及攝像機安裝的調(diào)整，這也需要用戶的大力支持，例如在攝像機安裝前，可以先咨詢廠商的技術(shù)人員，為日后智能視頻分析的應用打造最佳的實現(xiàn)環(huán)境。

結(jié)束語

雖然智能視頻監(jiān)控在行業(yè)應用還存在種種的限制與不足，但是經(jīng)過這幾年的不懈努力，智能視頻監(jiān)控已經(jīng)越來越多地被應用到各個大型監(jiān)控項目中。目前，下一代智能視頻監(jiān)控已經(jīng)應用于平安城市建設、監(jiān)獄安防、交通監(jiān)控、智能小區(qū)、廠區(qū)監(jiān)控。可我們也看到，某些領域中，智能視頻分析應用仍是空白。然而，視頻監(jiān)控朝著智能化的方向發(fā)展是不可逆轉(zhuǎn)的，智能視頻分析產(chǎn)品擁有廣闊的應用前景。毋庸置疑，下一代智能視頻監(jiān)控應用技術(shù)將成為安防行業(yè)最具市場潛力的技術(shù)之一。