智能視頻監(jiān)控系統(tǒng)分析與設(shè)計

蕭力華

摘 要：智能視頻監(jiān)控系統(tǒng)是21世紀(jì)以來快速發(fā)展且可靠性很高的監(jiān)控技術(shù)，也是一種安全性很高的監(jiān)控手段，其已經(jīng)逐漸成為社會生產(chǎn)生活及治安中最為重要的管理和監(jiān)督手段。智能視頻監(jiān)控系統(tǒng)包含圖形圖像處理、計算機視覺等一系列科技性較強的技術(shù)，同時其也在我國構(gòu)建社會主義和諧社會的建設(shè)道路上發(fā)揮著非常重要的作用。相比于人工視頻監(jiān)控，智能視頻監(jiān)控系統(tǒng)不僅能將監(jiān)控人員從屏幕監(jiān)控中解脫出來，還能提供較為完善的監(jiān)控服務(wù)。文章主要介紹了智能視頻監(jiān)控系統(tǒng)的主要性能和特點并針對其具體功能進(jìn)行簡單設(shè)計。

關(guān)鍵詞：智能視頻監(jiān)控系統(tǒng)；分析；設(shè)計

中圖分類號：TP332 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A 文章編號：1006-8937（2016）21-0064-02

為了迎合構(gòu)建社會主義和諧社會和維護社會穩(wěn)定的需要，針對安全穩(wěn)定的相關(guān)輔助工具也在逐漸發(fā)展，其中視頻監(jiān)控系統(tǒng)作為一項重要的安全工具也得到了極大的發(fā)展。視頻監(jiān)控系統(tǒng)不但具有實時、可記錄、可視的優(yōu)點，同時，其記錄的信息量也較大，適用范圍也較廣，因此視頻監(jiān)控系統(tǒng)能在安防、交通、生產(chǎn)生活等各種場所發(fā)揮重要作用。

但是，傳統(tǒng)視頻監(jiān)控系統(tǒng)耗時耗力，需要相關(guān)人員對監(jiān)控系統(tǒng)進(jìn)行實時管理，這就需要及時的改進(jìn)和升級，隨著科技水平的不斷提高，智能視頻監(jiān)控系統(tǒng)應(yīng)運而生，這種監(jiān)控系統(tǒng)具有準(zhǔn)確性強，技術(shù)水平高，不需要人員全程監(jiān)控的優(yōu)點，目前其已得到了廣泛的使用。

1 視頻監(jiān)控系統(tǒng)相關(guān)知識的簡單介紹

1.1 視頻監(jiān)控系統(tǒng)的發(fā)展歷程以及發(fā)展趨勢

視頻監(jiān)控系統(tǒng)不但具有實時、可記錄、可視的優(yōu)點，同時，其記錄的信息量也較大，適用范圍也較廣，因此視頻監(jiān)控系統(tǒng)能在安防、交通、生產(chǎn)生活等各種場所發(fā)揮重要作用。視頻監(jiān)控系統(tǒng)的操作人員可以通過視頻監(jiān)控對被監(jiān)控的對象和區(qū)域進(jìn)行及時有效的監(jiān)控，這樣不斷提高了異常事件的處理效率，同時還能統(tǒng)籌全局，及時反映被監(jiān)控的對象和區(qū)域當(dāng)前的情況。

視頻監(jiān)控系統(tǒng)發(fā)展時間并不是很長，并且經(jīng)歷了大概三個階段，分別是模擬視頻監(jiān)控、基于微機平臺的半數(shù)字化監(jiān)控以及基于嵌入式網(wǎng)絡(luò)視頻服務(wù)器、編解碼器的網(wǎng)絡(luò)化數(shù)字視頻監(jiān)控。隨著視頻監(jiān)控系統(tǒng)規(guī)模的不斷擴大，單靠人工操作以及人工閱讀屏幕來進(jìn)行工作就顯得極為不便。即使是注意力很集中的專業(yè)人員如果一直盯著屏幕也會產(chǎn)生注意力下降的問題，這從根本上就不符合視頻監(jiān)控的初衷。根據(jù)目前人工智能的成功可以設(shè)想未來智能視頻監(jiān)控系統(tǒng)肯定能夠結(jié)合人工智能進(jìn)行主動監(jiān)控，智能監(jiān)控和選擇監(jiān)控的行為。

1.2 視頻監(jiān)控系統(tǒng)所需的技術(shù)手段

視頻監(jiān)控系統(tǒng)的發(fā)展一共經(jīng)歷了三個階段，其中包括第一代的模擬化系統(tǒng)、第二代的數(shù)字化系統(tǒng)和第三代的網(wǎng)絡(luò)數(shù)字化視頻監(jiān)控系統(tǒng)，其中智能視頻分析技術(shù)是第三代視頻監(jiān)控系統(tǒng)的關(guān)鍵和核心，以往的視頻監(jiān)控系統(tǒng)主要是平滑地引入監(jiān)控系統(tǒng)分析和監(jiān)控平臺軟件。

當(dāng)然，不管是第幾代視頻監(jiān)控系統(tǒng)采用何種技術(shù)的手段，都間接地促進(jìn)了視頻監(jiān)控系統(tǒng)的發(fā)展。智能視頻分析技術(shù)綜合采用了很多的技術(shù)的手段，其中包括計算機視覺處理、模式識別、計算機圖形圖像處理技術(shù)等。

通過計算機圖形圖像處理相關(guān)的技術(shù)，針對視頻、圖像的處理可以進(jìn)行實時檢測和分類，識別和跟蹤，這一系列操作也就使得計算機具有了視頻圖像的處理能力。智能視頻分析技術(shù)雖然看上去只是計算機視覺的一個分支，但是在具體應(yīng)用中還是更多運用了圖形圖像處理、人工智能技術(shù)等相關(guān)知識。

1.3 傳統(tǒng)視頻監(jiān)控系統(tǒng)的弊端和局限性

視頻監(jiān)控系統(tǒng)已經(jīng)經(jīng)歷了三個階段的發(fā)展，其中包括模擬化，數(shù)字化和網(wǎng)絡(luò)數(shù)字化的發(fā)展，同時在視頻圖像采集、儲存和顯示等各個方面都取得了巨大的進(jìn)步。

傳統(tǒng)的視頻監(jiān)控系統(tǒng)主要是以監(jiān)控中心為核心，并且需要一定的監(jiān)控場所和監(jiān)控設(shè)備，通過攝影機采集圖像信息，然后通過有線或無線通信線路將圖像信息傳輸?shù)奖O(jiān)控中心，之后通過投影方式呈現(xiàn)出來，相關(guān)技術(shù)人員根據(jù)實時圖像信息進(jìn)行分析，這是傳統(tǒng)視頻監(jiān)控系統(tǒng)主要的工作方式。這種工作方式需要相關(guān)專業(yè)人員的全程操作，存在工作時間較長，技術(shù)落后，通過人工識別、人工操作不但大大加重了視頻監(jiān)控的負(fù)擔(dān)，同時還會存在錯誤率高、漏報率高、監(jiān)控效率較低等問題。

在功能上，傳統(tǒng)視頻監(jiān)控系統(tǒng)只具備必要的功能，比如實時傳輸圖形信息，通過人工檢測達(dá)到一定的報警、監(jiān)測的功能。傳統(tǒng)視頻監(jiān)控系統(tǒng)一般監(jiān)控所用的設(shè)備都會出現(xiàn)老舊的現(xiàn)象，反映到屏幕上就會出現(xiàn)視頻模糊，這對于視頻監(jiān)控的效率和質(zhì)量都會產(chǎn)生惡劣的影響。

與此同時，視頻處理能力相當(dāng)有限，對于那些數(shù)據(jù)量較大的視頻信息很難進(jìn)行高效的處理。傳統(tǒng)視頻監(jiān)控系統(tǒng)弊端之多，面對現(xiàn)代社會復(fù)雜的安全問題很難進(jìn)行有效處理，因此其急需得到必要的改進(jìn)和升級。

2 智能視頻監(jiān)控系統(tǒng)的特點和功能設(shè)計

2.1 智能視頻監(jiān)控系統(tǒng)硬件和軟件的需求分析

智能視頻監(jiān)控系統(tǒng)的體系架構(gòu)與上一代在組成上相差不多，都需要相應(yīng)的光纖網(wǎng)絡(luò)和計算機網(wǎng)絡(luò)作為傳輸途徑，連接分布于各個區(qū)域的監(jiān)控攝像設(shè)備，所以智能視頻監(jiān)控系統(tǒng)對于硬件和軟件的需求都有一定的要求。

對于智能視頻分析的需求包括異常目標(biāo)的提取與識別、禁區(qū)警戒需求、丟失物品檢測和人數(shù)檢測統(tǒng)計需求等。智能視頻監(jiān)控系統(tǒng)對于軟件的需求主要體現(xiàn)在人機界面優(yōu)化上，優(yōu)質(zhì)的人機界面不僅能較好地反映用戶需求，同時相關(guān)人員也能更好地做出相關(guān)決策。

人機界面需求包括實時顯示視頻圖像、報警信息、視頻回放等，實時顯示視頻圖像需要根據(jù)用戶實際需求進(jìn)行選擇性的顯示，多模式、多畫面的處理也要流暢顯示。報警信息的顯示可以通過列表形式或色彩變化等進(jìn)行突出顯示以達(dá)到吸引工作人員注意的目的。

智能視頻監(jiān)控系統(tǒng)對于硬件需求的要求主要是監(jiān)控設(shè)備以及監(jiān)控裝置的選擇，所以相關(guān)采購人員在選購監(jiān)控裝置時必須充分考慮監(jiān)控攝像的功能和用途進(jìn)行合理購置。

2.2 智能視頻監(jiān)控系統(tǒng)的設(shè)計理念

智能視頻監(jiān)控系統(tǒng)主要是以智能視頻分析技術(shù)為核心，以實現(xiàn)實時視頻監(jiān)控為目的，結(jié)合人工智能等技術(shù)對被監(jiān)控的對象和區(qū)域進(jìn)行及時有效監(jiān)控的系統(tǒng)。

智能視頻監(jiān)控系統(tǒng)在設(shè)計理念和原則上均具有一定的相似性，其一般具有以下原則：

技術(shù)上要求具有一定的先進(jìn)性，架構(gòu)設(shè)計需要合理有效，產(chǎn)品結(jié)構(gòu)要多樣化以及維護成本不能過于昂貴等。技術(shù)的先進(jìn)性是指整個系統(tǒng)在硬件、軟件的選擇上都需要迎合時代發(fā)展的潮流，選用那些技術(shù)水平較高的軟硬件產(chǎn)品，對于視頻數(shù)字化的處理，包括壓縮、解碼、傳輸?shù)榷伎梢圆捎媚壳白顬橄冗M(jìn)的技術(shù)手段，在滿足監(jiān)控基本功能的前提下不斷提升監(jiān)控的質(zhì)量和水準(zhǔn)。

架構(gòu)設(shè)計要合理，這就要求采用先進(jìn)成熟的技術(shù)將各個模塊進(jìn)行有效結(jié)合，組裝成一個安全可靠的系統(tǒng)，最終達(dá)到整個系統(tǒng)的穩(wěn)定運行的目的。只有安全、可靠、穩(wěn)定運行的系統(tǒng)才能更加確保各個設(shè)備的正常運行，更好地實現(xiàn)數(shù)據(jù)的傳輸、分享、實時故障的檢測和修復(fù)等。當(dāng)然，對于智能視頻監(jiān)控系統(tǒng)的維護也值注意，系統(tǒng)的穩(wěn)定運行必然需要相應(yīng)的維護，這就對系統(tǒng)的維護提出了新的要求，低成本、低維護量是保證系統(tǒng)穩(wěn)定可靠運行的前提。

2.3 智能視頻監(jiān)控軟件系統(tǒng)設(shè)計的具體要求

針對智能視頻監(jiān)控軟件系統(tǒng)的具體設(shè)計包括軟件系統(tǒng)總體架構(gòu)設(shè)計，各組件的邏輯設(shè)計，視頻分析平臺軟件設(shè)計以及視頻分析算法軟件設(shè)計等等。智能視頻監(jiān)控軟件界面上必須具體呈現(xiàn)出智能視頻監(jiān)控設(shè)計思想，各個具體的軟件功能以及功能調(diào)用的實際情況。當(dāng)然，智能視頻監(jiān)控軟件系統(tǒng)的設(shè)計原則與智能視頻監(jiān)控系統(tǒng)的設(shè)計原則類似，其包括充分考慮用戶實際需求、考慮核心產(chǎn)品的現(xiàn)狀，降低軟件維護成本和維護量等。

在軟件功能需求分析上，智能視頻監(jiān)控軟件系統(tǒng)可以分為智能視頻分析模塊，軟件通信模塊以及監(jiān)控終端模塊等，在三個模塊的具體實現(xiàn)上還可以細(xì)分為視頻分析基礎(chǔ)平臺、視頻解壓縮平臺、運動軌跡跟蹤等子功能。

在功能上，智能視頻監(jiān)控軟件系統(tǒng)必須能實現(xiàn)行為識別能力，能夠?qū)崟r監(jiān)測被監(jiān)控對象的異常行為，一旦出現(xiàn)問題，其能夠立即通過計算機網(wǎng)絡(luò)實現(xiàn)報警的功能。當(dāng)需要對多個對象進(jìn)行監(jiān)控時，智能視頻監(jiān)控軟件系統(tǒng)還應(yīng)當(dāng)能夠根據(jù)不同對象的危險系數(shù)進(jìn)行差異化監(jiān)控，最終保證監(jiān)控的有效性和安全性。

3 結(jié) 語

智能視頻監(jiān)控系統(tǒng)發(fā)展時間并不長，但是其對于社會安全穩(wěn)定的環(huán)境貢獻(xiàn)巨大，所以在具體設(shè)計上要考慮各方面的因素。視頻監(jiān)控系統(tǒng)不但具有實時、可記錄、可視的優(yōu)點，同時，其記錄的信息量也較大，適用范圍也較廣，因此視頻監(jiān)控系統(tǒng)能在安防、交通、生產(chǎn)生活等各種場所發(fā)揮重要作用。相信未來智能視頻監(jiān)控系統(tǒng)在社會安全建設(shè)方面發(fā)揮出更加重要的作用。

參考文獻(xiàn)：

[1] 孫劍芬.視頻監(jiān)控系統(tǒng)中運動目標(biāo)檢測算法的研究[D].無錫：江南大學(xué)， 2008，35-52.

[2] 劉治紅，駱云志.智能視頻監(jiān)控技術(shù)及其在安防領(lǐng)域的應(yīng)用[J].兵工自 動化.2009， 28（4），75-78.