智能視頻監(jiān)控系統(tǒng)的分析與應(yīng)用

范劍敏

摘要：視頻監(jiān)控系統(tǒng)是用來控制門禁和重要區(qū)域的主要手段，發(fā)揮防損、防盜、打擊犯罪等功能。由于其監(jiān)控實(shí)時(shí)性，耗費(fèi)人力，呈現(xiàn)出“被動(dòng)性”、“事后性”，但逐漸滿足不了目前經(jīng)濟(jì)社會(huì)發(fā)展的多樣性和實(shí)用性需求，“主動(dòng)性”特征的智能視頻監(jiān)控系統(tǒng)特征應(yīng)運(yùn)而生。本文論述智能視頻監(jiān)控系統(tǒng)的總體設(shè)計(jì)思想和系統(tǒng)組成及發(fā)展趨勢。

關(guān)鍵詞：智能視頻監(jiān)控;智能系統(tǒng)設(shè)計(jì);系統(tǒng)實(shí)際應(yīng)用

中圖分類號(hào)：TN948.64? ? 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A? ? ?文章編號(hào)：1007-9416（2018）10-0000-00

1 引言

為響應(yīng)平安中國建設(shè)的總體要求，進(jìn)一步提升社會(huì)治安水平，國內(nèi)大型活動(dòng)以及城市大型商超的視頻監(jiān)控系統(tǒng)進(jìn)一步加強(qiáng)。視頻監(jiān)控系統(tǒng)儼然成為一項(xiàng)行之有效的安全技術(shù)防范手段，維護(hù)社會(huì)治安的技術(shù)抓手，作為技術(shù)性技防設(shè)備，配置到各單位。視頻監(jiān)控系統(tǒng)的智能化改進(jìn)將極大緩解敏感時(shí)期視頻監(jiān)控人員的工作壓力，解放出新的勞動(dòng)力。

1.1 視頻監(jiān)控系統(tǒng)發(fā)展前景趨勢

伴隨經(jīng)濟(jì)規(guī)模的擴(kuò)大以及人口集聚區(qū)的拓展，視頻監(jiān)控系統(tǒng)的監(jiān)控范圍與日俱增，在多屏幕的大量監(jiān)控錄像中人工提取關(guān)鍵信息，越來越難，對(duì)于企業(yè)的人工費(fèi)用也是一項(xiàng)巨大的挑戰(zhàn)。視頻監(jiān)控系統(tǒng)確實(shí)在一定程度上能將特殊安全事件扼殺在萌芽中，或及時(shí)制止、準(zhǔn)確定責(zé)。所以如何引領(lǐng)視頻監(jiān)控系統(tǒng)的創(chuàng)新發(fā)展以逐步邁向智能視頻監(jiān)控技術(shù)，成為行業(yè)關(guān)注、企業(yè)在乎、重點(diǎn)研究的領(lǐng)域。智能視頻監(jiān)控技術(shù)通過智能視頻分析算法過濾視頻流，將人工智能納入技術(shù)要素，計(jì)算機(jī)可以對(duì)現(xiàn)場視頻畫面進(jìn)行分析判斷，提取現(xiàn)場中的敏感信息，若符合程序設(shè)置的突發(fā)情況，及時(shí)準(zhǔn)確進(jìn)行預(yù)警。

“主動(dòng)監(jiān)控、智能監(jiān)控、自動(dòng)報(bào)警”逐漸在視頻監(jiān)控系統(tǒng)研究領(lǐng)域炙手可熱。這被稱為 “第四代視頻監(jiān)控系統(tǒng)”的智能視頻監(jiān)控技術(shù)，也正在不斷適應(yīng)廣大用戶企業(yè)對(duì)技術(shù)的不斷要求進(jìn)行提升。行業(yè)整體逐步性智能化邁進(jìn)。在未來的發(fā)展中，涉及到的重點(diǎn)研究方面主要是智能視頻分析技術(shù)，視頻分析技術(shù)真正反映智能技術(shù)的應(yīng)用水平，應(yīng)用發(fā)展前途廣闊。在分析技術(shù)提升精度的同時(shí)，其分析的狀態(tài)廣度，同樣也被賦予極大期許。各領(lǐng)域的遠(yuǎn)程視頻監(jiān)控均較以前覆蓋范圍增大很多，安防職能的基礎(chǔ)上，慢慢被賦予管理監(jiān)控和生產(chǎn)經(jīng)營監(jiān)控的管理職能，以及技術(shù)創(chuàng)新期許。面對(duì)新領(lǐng)域的高要求，智能視頻系統(tǒng)必將在諸如車站等人流密集場所產(chǎn)生更大的作用，必將引領(lǐng)未來視頻監(jiān)控產(chǎn)品技術(shù)的前進(jìn)航向。

1.2 國內(nèi)智能視頻監(jiān)控現(xiàn)狀

視頻監(jiān)控系統(tǒng)到目前為止，主要?dú)v經(jīng)三代，模擬系統(tǒng)、數(shù)字系統(tǒng)、網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)。面對(duì)人們?nèi)找嬖鲩L的對(duì)視頻監(jiān)控功能的拓展要求，例如敏感事件突發(fā)、違法案件制止等，視頻監(jiān)控系統(tǒng)的安防性能得到了極為廣泛的應(yīng)用。目前的第四代智能視頻監(jiān)控系統(tǒng)主要在在線智能分析、實(shí)時(shí)報(bào)警和系統(tǒng)智能聯(lián)動(dòng)等多方面存在重大功能創(chuàng)新。

但是目前，智能視頻監(jiān)控領(lǐng)域在國內(nèi)尚未得到深入挖掘，國內(nèi)也沒有獨(dú)立品牌運(yùn)營該系統(tǒng)，開發(fā)周邊產(chǎn)品。面對(duì)這樣的空白，很多生產(chǎn)商已經(jīng)有所察覺，積極投入財(cái)力、人力、物力進(jìn)行研究，主動(dòng)挖掘技術(shù)要點(diǎn)，迎合市場供給空白。但由于先天不足，國內(nèi)企業(yè)在此領(lǐng)域的發(fā)展，仍然受到多方面桎梏：第一，智能業(yè)務(wù)流于表面，技術(shù)內(nèi)涵不夠。企業(yè)主營業(yè)務(wù)集中在非智能視頻監(jiān)控領(lǐng)域，技術(shù)投入過高，創(chuàng)新力度不足，將智能系統(tǒng)低級(jí)化，喪失其高端自主分析的技術(shù)內(nèi)涵。第二，進(jìn)口產(chǎn)品充斥市場，安全性能穩(wěn)定性不高。國內(nèi)市場主要智能視頻監(jiān)控產(chǎn)品依賴于進(jìn)口渠道，成本高，但同時(shí)產(chǎn)品的性能可靠性不高，性價(jià)比較低。我方仍舊缺乏自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)，系統(tǒng)的配套技術(shù)依賴于外國。這也使得其在大型人口聚集地點(diǎn)的公共安全項(xiàng)目中不可完全投入使用。

2 智能視頻監(jiān)控系統(tǒng)的需求分析

智能視頻監(jiān)控系統(tǒng)的體系以大容量光纖網(wǎng)絡(luò)為主干，或者也會(huì)使用計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)傳輸，連上分布的攝像機(jī)，在集中在特定地點(diǎn)進(jìn)行實(shí)時(shí)播放、存儲(chǔ)和處理。本文的需求分析主要從主要內(nèi)容和需求軟件兩個(gè)需求方面進(jìn)行具體分析。智能視頻分析系統(tǒng)的內(nèi)容需求主要涉及到七個(gè)方面：第一，運(yùn)動(dòng)目標(biāo)檢測跟蹤，分析出行，記錄軌跡。第二，運(yùn)動(dòng)目標(biāo)識(shí)別，構(gòu)建程序，系統(tǒng)識(shí)別。第三，警戒區(qū)檢測，非系統(tǒng)設(shè)置移動(dòng)目標(biāo)，專項(xiàng)檢測。第四，警戒線檢測模塊，重點(diǎn)針對(duì)警戒線的通行情況。第五，物品遺留丟失檢測，防丟失和易找尋機(jī)制充分發(fā)揮。第六，人數(shù)統(tǒng)計(jì)檢測，數(shù)量系統(tǒng)分析統(tǒng)計(jì)。第七，流量擁堵檢測分析，進(jìn)行擁堵程度預(yù)警，并進(jìn)行通報(bào)。

3 智能視頻監(jiān)控系統(tǒng)的總體原則與軟件設(shè)計(jì)功能

3.1 總體設(shè)計(jì)原則

智能視頻監(jiān)控系統(tǒng)設(shè)計(jì)需要按照一定的設(shè)計(jì)原則進(jìn)行設(shè)計(jì)和工作實(shí)施：

第一先進(jìn)性原則。系統(tǒng)設(shè)計(jì)與硬件標(biāo)準(zhǔn)需要做到高新技術(shù)，尤其在壓縮、解碼、傳輸?shù)冗^程必須采用質(zhì)量精湛的產(chǎn)品，保障產(chǎn)品的出世，便具備一定的先進(jìn)性，在此之上再形成穩(wěn)定性，將系統(tǒng)連接起來。第二，穩(wěn)定性和安全性原則。系統(tǒng)的安全性和穩(wěn)定性決定了系統(tǒng)使用的整體壽命，也是用戶最為關(guān)注的核心關(guān)鍵，穩(wěn)定的系統(tǒng)才能保障各部分協(xié)調(diào)運(yùn)轉(zhuǎn)，保障故障修復(fù)的安全性，才能更快投入運(yùn)營，形成更為完善的系統(tǒng)。

3.2 軟件設(shè)計(jì)功能

智能視頻監(jiān)控系統(tǒng)首先經(jīng)過前端視頻采集部分進(jìn)行視頻采集，接下來，將信息傳入視頻分析服務(wù)器，通過系統(tǒng)程序?qū)斎氲囊曨l圖像進(jìn)行系統(tǒng)分析，得出關(guān)鍵信息，與此同時(shí)，通過智能監(jiān)控軟件算法進(jìn)行信息的加工處理，進(jìn)一步細(xì)致定義、深入檢測、綜合分析、精確定位和妥善處理。通過系統(tǒng)設(shè)置，可以及時(shí)地對(duì)敏感事件、敏感目標(biāo)（異常情況的車、人、不明物、群體性行為等）等進(jìn)行系統(tǒng)性檢測、識(shí)別、判斷和報(bào)警，提升突發(fā)處置應(yīng)急能力。

在現(xiàn)在智能視頻系統(tǒng)的發(fā)展浪潮中，算法同樣在迅速發(fā)展，目前，算法對(duì)接的主要功能有多種，具體包括：第一，運(yùn)動(dòng)物體檢測。系統(tǒng)可以檢測視頻中處于運(yùn)動(dòng)狀態(tài)的物品或物體，就是處于變化當(dāng)中。最早的運(yùn)動(dòng)檢測算法正是基于這個(gè)基本理念，后期的諸多功能也是在此基礎(chǔ)上進(jìn)行開發(fā)，像是早期研發(fā)出的運(yùn)動(dòng)偵測功能算法。視頻中同樣的物品只要發(fā)生了變化，系統(tǒng)通過算法便可以感知到，并傳遞其變化的信號(hào)到核心系統(tǒng)，進(jìn)行核心處理或者警情處理。但是，需要注意到的是，這種方法依舊存在一定程度的錯(cuò)誤報(bào)警率，需要進(jìn)一步改善;第二，物體跟蹤。物體跟蹤算法是對(duì)變化的物體進(jìn)行跟蹤，這是其區(qū)別與其他系統(tǒng)算法的主要特征，也是去年最為火熱的研究領(lǐng)域之一。運(yùn)動(dòng)物體檢測和跟蹤是系統(tǒng)進(jìn)行視頻分析的基礎(chǔ)。只有將該分析算法做好，才有可能正確分析其變化物體的主要信息，并且在此功能的基礎(chǔ)上進(jìn)行新模塊功能的研發(fā)，書寫新的代碼。主要研究難點(diǎn)和重點(diǎn)是多運(yùn)動(dòng)物體之間發(fā)生交叉遮擋現(xiàn)象，或者消失及重現(xiàn)等特情下，如何進(jìn)行進(jìn)一步的有效跟蹤和分析;第三，行為特征分析。行為特征分析需要以視頻中的系統(tǒng)預(yù)置的特定行為發(fā)生為基礎(chǔ)，人、物、車、船等交通工具發(fā)生的特定行為都是分析范圍，進(jìn)一步通過離鏡頭的距離和目標(biāo)自身的尺寸進(jìn)行相關(guān)物品的判斷，統(tǒng)計(jì)相關(guān)數(shù)量和密度，并同時(shí)進(jìn)行行為分析。

4 智能視頻監(jiān)控系統(tǒng)的實(shí)際應(yīng)用

智能視頻監(jiān)控系統(tǒng)的應(yīng)用有很多成功案例，不勝枚舉，本文選取兩個(gè)代表性案例，分別進(jìn)行闡述，其一為浙江電網(wǎng)項(xiàng)目，其二為北京市公交集團(tuán)項(xiàng)目。

第一， 浙江電網(wǎng)項(xiàng)目。其監(jiān)控范圍是省內(nèi)的高壓變電站，由于人力緊缺，技術(shù)安全防范標(biāo)準(zhǔn)又很高，項(xiàng)目的引入，勢在必行。按照相關(guān)規(guī)定，變電站是禁止未經(jīng)許可的人闖入的，一旦闖入，便會(huì)造成重大安全隱患，甚至損失。為了保障變電站國家財(cái)產(chǎn)安全，在變電站四周的圍墻上架設(shè)定量定距的監(jiān)控?cái)z像機(jī)，著重發(fā)揮好禁區(qū)報(bào)警、絆線報(bào)警這兩大方面的智能化程度，實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)的全天值守。

第二，北京市公交集團(tuán)項(xiàng)目。北京市公交集團(tuán)分布在全市范圍內(nèi)有多個(gè)公交場站及樞紐，具有分布地域廣、安全防范和綜合管理難度大等特點(diǎn)。運(yùn)用智能視頻分析系統(tǒng)對(duì)場站出入口及場站內(nèi)車輛，人員進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)控，及時(shí)發(fā)現(xiàn)異常情況，為場站的正常運(yùn)營和夜間的車輛安全提供了有力的技術(shù)支持;對(duì)站臺(tái)的人員密度進(jìn)行實(shí)時(shí)分析;防止人群過度擁擠，為公交場站的調(diào)度提供參考依據(jù)。應(yīng)用的智能分析模塊包括：禁區(qū)報(bào)警、絆線報(bào)警，人群密度分析。

5 結(jié)語

智能視頻分析技術(shù)需要有高強(qiáng)度算法支持，但現(xiàn)實(shí)情況是，算法研究才剛剛開始發(fā)展，只能在固定場所的視像范圍內(nèi)進(jìn)行特定目標(biāo)的圖像的追蹤、識(shí)別以及進(jìn)行后續(xù)跟蹤處理。但是，雖然做到了識(shí)別、追蹤，但是對(duì)于特定目標(biāo)的細(xì)微動(dòng)作，以及相關(guān)細(xì)節(jié)，卻并沒有高精度的識(shí)別力?，F(xiàn)實(shí)與用戶期許總是有一定的差距，如何進(jìn)一步彌補(bǔ)這種差距，必然是各大企業(yè)的核心關(guān)注點(diǎn)，也是行業(yè)發(fā)展中需要解決的首要問題。傳統(tǒng)視頻監(jiān)控系統(tǒng)將高清攝像頭引入系統(tǒng)，通過提升畫質(zhì)進(jìn)行系統(tǒng)質(zhì)量的提升，然而高清信息圖形的處理仍然是樹立在研究人員和操作人員面前的大問題。智能化處理，升級(jí)算法是唯一的解決途徑。

參考文獻(xiàn)

[1]徐農(nóng).智能視頻監(jiān)控系統(tǒng)的分析與設(shè)計(jì)[D].北京郵電大學(xué)，2012.

Analysis and Application of Intelligent Video Surveillance System

FAN Jian-min

（Tianjin XingTuo Technology Development Co.， Ltd.， Tianjin? 300000）

Abstract： The video surveillance system is the main means to control access control and important areas， and play the functions of loss prevention， theft prevention， and crime prevention. Due to its real-time monitoring and manpower， it is “passive” and “post-event”， but it can not meet the diversity and practical needs of current economic and social development. The characteristics of the “initiative” intelligent video surveillance system should be adopted. Health. This paper discusses the overall design idea， system composition and development trend of intelligent video surveillance system.

Keywords： intelligent video surveillance; intelligent system design; system practical application