智能視頻監(jiān)控技術(shù)研究及應(yīng)用

田永強(qiáng)

摘 要：近幾年國(guó)際安全局勢(shì)不斷惡化，全社會(huì)愈加重視視頻監(jiān)控技術(shù)的研究及應(yīng)用。隨著智能視頻監(jiān)控技術(shù)的迅速發(fā)展，使之越來(lái)越多的應(yīng)用到社會(huì)的各個(gè)角落。這種技術(shù)無(wú)論是在大型公眾場(chǎng)合，還是比較隱蔽的私人場(chǎng)所，都可以使用，而且使用效果良好。從前采用人工對(duì)監(jiān)控系統(tǒng)進(jìn)行觀察的方法，已經(jīng)遠(yuǎn)遠(yuǎn)落后于使用的需要和技術(shù)的進(jìn)步，這種方式會(huì)使得工作人員感到枯燥，從而產(chǎn)生錯(cuò)誤并降低工作效率。使用智能視頻監(jiān)控技術(shù)可以設(shè)定觀察要素，由計(jì)算機(jī)自動(dòng)進(jìn)行判斷，效率得到極大提高。

關(guān)鍵詞：智能視頻 監(jiān)控技術(shù) 研究及應(yīng)用

中圖分類號(hào)：TP277 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1672-3791（2019）02（b）-0006-02

保證人們可以得到一個(gè)安全的居住環(huán)境，是全世界目前在安全方面遇到的最大問(wèn)題。智能視頻技術(shù)是一種綜合性技術(shù)，在它自身內(nèi)部融合多種目前比較先進(jìn)的技術(shù)。所以這項(xiàng)技術(shù)可以有效地保證社會(huì)治安，同時(shí)還可以在警方追捕犯罪嫌疑人等方面提供一定的幫助，所以這項(xiàng)技術(shù)發(fā)揮的作用是不容小覷的。而此文是在智能視頻監(jiān)控技術(shù)研究的基礎(chǔ)上對(duì)應(yīng)用方面進(jìn)行深度的探討，這在一定程度上可以更好地幫助我國(guó)加快此項(xiàng)技術(shù)的發(fā)展。

1 視頻監(jiān)控技術(shù)的發(fā)展

1.1 模擬視頻監(jiān)控

在20世紀(jì)90年代的時(shí)候出現(xiàn)了監(jiān)控這項(xiàng)技術(shù)，這也是最早的視頻監(jiān)控技術(shù)，它叫作模擬視頻監(jiān)控系統(tǒng)，主要采用的是模擬設(shè)備，如果在這其中全部采用全模擬視頻監(jiān)控系統(tǒng)的話，那么一般它也被稱為閉路電視監(jiān)控系統(tǒng)。它主要依托模擬視頻矩陣和模擬磁帶錄像機(jī)這兩項(xiàng)技術(shù)來(lái)實(shí)現(xiàn)監(jiān)控的目的，而且模擬攝像機(jī)的視頻信號(hào)可以通過(guò)視頻電纜進(jìn)行輸送，從而在顯示器上可以體現(xiàn)出來(lái)。模擬監(jiān)控視頻系統(tǒng)通過(guò)錄像機(jī)可以對(duì)圖像保存，但是保存的圖像只能在監(jiān)控中心才可以看到，而且其可以記錄的信息比較少。因?yàn)樗膬?yōu)勢(shì)是在于對(duì)視頻、音頻、信號(hào)傳輸和存儲(chǔ)進(jìn)行一定的模擬化，但是從工作狀態(tài)來(lái)看，它還有不少缺點(diǎn)，例如傳輸距離比較短，可能只能在100m范圍之內(nèi)，所以一般情況下它會(huì)被應(yīng)用于小范圍的區(qū)域進(jìn)行監(jiān)控。

1.2 數(shù)字視頻監(jiān)控

數(shù)字視頻監(jiān)控系統(tǒng)是以數(shù)字視頻處理技術(shù)為核心，以計(jì)算機(jī)或嵌入式系統(tǒng)為中心，視頻處理技術(shù)為基礎(chǔ)，利用圖像數(shù)據(jù)壓縮技術(shù)和光電傳感器、計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)、自動(dòng)控制和人工智能等技術(shù)的一種新型監(jiān)控系統(tǒng)。數(shù)字視頻監(jiān)控系統(tǒng)除了具有傳統(tǒng)閉路電視監(jiān)視系統(tǒng)的所有功能外，還具有遠(yuǎn)程視頻傳輸與回放、自動(dòng)異常檢測(cè)與報(bào)警、結(jié)構(gòu)化的視頻數(shù)據(jù)存儲(chǔ)等功能。與數(shù)字視頻監(jiān)控系統(tǒng)相關(guān)的主要技術(shù)有視頻數(shù)據(jù)壓縮、視頻的分析與理解、視頻流的傳輸與回放和視頻數(shù)據(jù)的存儲(chǔ)。

1.3 智能視頻監(jiān)控

智能視頻監(jiān)控技術(shù)是利用計(jì)算機(jī)視覺(jué)技術(shù)對(duì)視頻信號(hào)進(jìn)行自動(dòng)處理、分析和理解，在不需要人為干預(yù)的情況下，通過(guò)對(duì)序列圖像自動(dòng)分析監(jiān)控場(chǎng)景中的變化進(jìn)行定位、識(shí)別和跟蹤，并在此基礎(chǔ)上分析和判斷目標(biāo)的行為，能在異常情況發(fā)生時(shí)及時(shí)發(fā)出警報(bào)或提供有效信息，高效地協(xié)助安全人員處理危機(jī)，并最大限度地降低誤報(bào)和漏報(bào)現(xiàn)象。

2 智能視頻監(jiān)控技術(shù)應(yīng)用要點(diǎn)

2.1 信號(hào)處理板中軟件設(shè)計(jì)

信號(hào)處理板上有兩行：第一個(gè)線程作用于圖像采集和處理。它的主要工作是任何時(shí)刻都要收集數(shù)據(jù)，并對(duì)得到的數(shù)據(jù)進(jìn)行整合。圖像可以根據(jù)預(yù)先設(shè)定的配置模式，所以他們完全可以自己上傳圖片，執(zhí)行算法分析，然后根據(jù)項(xiàng)目和生成控制信號(hào)送到部分或全部過(guò)程的信號(hào)轉(zhuǎn)換板，這種方式一般用在常見(jiàn)的UART端口。信號(hào)處理板通?？梢杂米鰿/S架構(gòu)的服務(wù)器端，而且在工作時(shí)一定要有準(zhǔn)確的響應(yīng)，保證在規(guī)定時(shí)間內(nèi)可以完成。第二條線程是用來(lái)監(jiān)聽(tīng)網(wǎng)絡(luò)端口，在工作中如果有通知命令，我們可以根據(jù)程序從而得出相應(yīng)的答案，然后在對(duì)參數(shù)進(jìn)行讀取、模式進(jìn)行切換、算法進(jìn)行切換等一系列操作，從而更好地完成監(jiān)控任務(wù)。

2.2 信號(hào)轉(zhuǎn)換板中軟件設(shè)計(jì)

在智能視頻中主要常用的是信號(hào)轉(zhuǎn)換板，這個(gè)器件具有的功能主要是可以得到信號(hào)處理板處理的數(shù)據(jù)，同時(shí)還可以通過(guò)解析結(jié)果得出相應(yīng)的控制信號(hào)，然后開(kāi)啟相應(yīng)的功能并且開(kāi)始執(zhí)行工作。因?yàn)镾T官方在庫(kù)函數(shù)方面具有很多組數(shù)據(jù)，所以這就使得STM32這款軟件在開(kāi)發(fā)過(guò)程中可以減少很多步驟，而且如果在基本的配置完成后，那么接下來(lái)就比較簡(jiǎn)單了，只要再對(duì)其編出一套完整的應(yīng)用層程序即可。但是還必須得考慮到實(shí)時(shí)性，因?yàn)樵谠O(shè)計(jì)時(shí)所設(shè)立的程序是在中斷中開(kāi)始接受數(shù)據(jù)，同時(shí)把得到的數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)移到另一個(gè)靜態(tài)緩沖區(qū)中主線程循環(huán)讀取靜態(tài)緩沖區(qū)中的數(shù)據(jù)，并根據(jù)自定義的串行口通信協(xié)議對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行解析和驗(yàn)證，如果檢查通過(guò)回復(fù)所述數(shù)據(jù)正確，接收ACK信號(hào)，并生成相應(yīng)的控制信號(hào)，如果檢查沒(méi)有通過(guò)所述數(shù)據(jù)接收錯(cuò)誤的ACK信號(hào)。

2.3 智能安防系統(tǒng)中的應(yīng)用

人類越來(lái)越重視自身安全，所以在一定程度上也對(duì)安防提出了更高的要求，所以這就需要有關(guān)人員對(duì)其進(jìn)行研究，然后提出了未來(lái)將會(huì)如何繼續(xù)發(fā)展。首先在以后可能目標(biāo)識(shí)別及跟蹤技術(shù)將會(huì)是智能視頻分析系統(tǒng)中比較低層次的一項(xiàng)技術(shù)，但是各種新技術(shù)還需要以此為基礎(chǔ)，所以暫時(shí)還不能舍棄。而且現(xiàn)如今的目標(biāo)識(shí)別和跟蹤技術(shù)如果出現(xiàn)光照強(qiáng)度差距大、可能有其他遮擋，或者是出現(xiàn)動(dòng)態(tài)背景干擾等問(wèn)題時(shí)，這會(huì)在一定程度上不能達(dá)到理想的效果。所以就需要對(duì)這項(xiàng)技術(shù)進(jìn)行深層次的創(chuàng)新，同時(shí)在算法方面也不能停滯不前，要對(duì)其進(jìn)行優(yōu)化，以此來(lái)提高算法的適應(yīng)性，使其在各種環(huán)境中均能適應(yīng)。目前使用的智能視頻分析技術(shù)，通常只能分析一個(gè)視頻場(chǎng)景，所以在某種程度上，不能及時(shí)有效地對(duì)多通道視頻信號(hào)進(jìn)行準(zhǔn)確的分析，這就需要更多的攝像機(jī)跟蹤技術(shù)工作，進(jìn)行深入的研究，未來(lái)它可以應(yīng)用于去識(shí)別一個(gè)廣泛的搜索目標(biāo)，因此該技術(shù)在一定程度上可以提供很大的幫助，也能更準(zhǔn)確地分析和判斷。

2.4 基于模型的目標(biāo)跟蹤

眾所周知，卡爾曼濾波具有良好的可預(yù)測(cè)性。它可以通過(guò)使用線性最小方差來(lái)實(shí)現(xiàn)估計(jì)運(yùn)動(dòng)目標(biāo)中的序列圖像的目的，它還可以與狀態(tài)方程和觀察方程組合以計(jì)算敘述。應(yīng)用模型來(lái)估計(jì)移動(dòng)目標(biāo)的當(dāng)前狀態(tài)。由于卡爾曼濾波計(jì)算量比較小，所以在實(shí)時(shí)性和穩(wěn)定性上具有很好的優(yōu)勢(shì)，這就導(dǎo)致了在進(jìn)行預(yù)測(cè)時(shí)可以具有無(wú)偏、最優(yōu)的效果，但是美中不足的是這種方法比較有局限性，它一般只有適用于線性和高斯分布時(shí)才會(huì)有明顯的效果，所以如果狀態(tài)模型和觀測(cè)模型沒(méi)有高斯性，出現(xiàn)的效果不會(huì)太好，所以通常情況下不建議使用此種方法。

3 結(jié)語(yǔ)

目前國(guó)際安全形勢(shì)不明朗的情況使得我國(guó)在智能視頻分析技術(shù)研究方面投入了較多的人力、物力，這使得在中國(guó)的市場(chǎng)上出現(xiàn)了很多與智能視頻監(jiān)控技術(shù)有關(guān)的產(chǎn)品，這在一定程度上也表明了中國(guó)在智能視頻監(jiān)控技術(shù)方面有了很明顯的成就，可以在未來(lái)的安全防控中做出很大的貢獻(xiàn)，發(fā)揮出很重要的作用。當(dāng)然，我們不能因此而變得驕傲，我們還要繼續(xù)學(xué)習(xí)一些國(guó)外的先進(jìn)技術(shù)，從而完善我們自身的技術(shù)，使其走在國(guó)際智能視頻監(jiān)控技術(shù)領(lǐng)域的前列，實(shí)現(xiàn)中華民族的偉大復(fù)興。

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