大數(shù)據(jù)時(shí)代的智能視頻分析技術(shù)

摘要：隨著網(wǎng)絡(luò)信息化時(shí)代的日益普遍，移動(dòng)互聯(lián)、社交網(wǎng)絡(luò)、電子商務(wù)大大拓展了互聯(lián)網(wǎng)的疆界和應(yīng)用領(lǐng)域。在過去的十幾年間，安防行業(yè)也是蓬勃發(fā)展，大量監(jiān)控設(shè)備投入使用，使得監(jiān)控不僅僅是政府在主導(dǎo)使用，更是進(jìn)入千家萬戶。監(jiān)控設(shè)備也從模擬向數(shù)字化轉(zhuǎn)化為主，數(shù)字化以后實(shí)現(xiàn)了遠(yuǎn)程視頻實(shí)時(shí)監(jiān)控。近幾年，隨著高清視頻監(jiān)控的逐步推廣和普及，視頻監(jiān)控市場(chǎng)已經(jīng)朝著“看得清，看得明”方向發(fā)展。同時(shí)隨著政府和企業(yè)對(duì)平安城市建設(shè)、社會(huì)監(jiān)控建設(shè)的持續(xù)投入，視頻探頭成千上萬，錄像視頻數(shù)據(jù)更是可以用海量來形容。我們正處在一個(gè)數(shù)據(jù)爆炸性增長(zhǎng)的"大數(shù)據(jù)"時(shí)代，大數(shù)據(jù)對(duì)社會(huì)經(jīng)濟(jì)、政治、文化，人們生活等方面產(chǎn)生深遠(yuǎn)的影響，大數(shù)據(jù)時(shí)代對(duì)人類的數(shù)據(jù)駕馭能力提出了新的挑戰(zhàn)與機(jī)遇。

一、大數(shù)據(jù)時(shí)代產(chǎn)生的背景

近幾年，大數(shù)據(jù)一詞越來越多地被提及與使用，涉及到各行業(yè)，人們用它來描述和定義信息爆炸時(shí)代產(chǎn)生的海量數(shù)據(jù)，它已經(jīng)在《紐約時(shí)報(bào)》、《華爾街時(shí)報(bào)》的專欄封面出現(xiàn)過，也出現(xiàn)在了中國(guó)三大運(yùn)營(yíng)商相關(guān)報(bào)告中，同時(shí)也引起中國(guó)安防行業(yè)相關(guān)的企業(yè)、大眾和行業(yè)媒體的高度關(guān)注，眾多的企業(yè)和媒體頻繁提到大數(shù)據(jù)，也標(biāo)志著大數(shù)據(jù)時(shí)代確實(shí)已經(jīng)到來。正如《紐約時(shí)報(bào)》2012年2月的一篇專欄中所稱，“大數(shù)據(jù)”時(shí)代已經(jīng)降臨，在商業(yè)、經(jīng)濟(jì)及其他領(lǐng)域中，更多的決策制定將日益基于數(shù)據(jù)和分析，而并非基于經(jīng)驗(yàn)和直覺。哈佛大學(xué)社會(huì)學(xué)教授加里•金說：“這是一場(chǎng)革命，龐大的數(shù)據(jù)資源使得各個(gè)領(lǐng)域開始了量化進(jìn)程，無論學(xué)術(shù)界、商界還是政府，所有領(lǐng)域都將開始這種進(jìn)程。”

二、大數(shù)據(jù)時(shí)代的智能視頻分析技術(shù)

在大數(shù)據(jù)時(shí)代，人們對(duì)智能視頻分析技術(shù)越來越看重。智能視頻分析依賴于視頻算法對(duì)視頻內(nèi)容進(jìn)行分析，通過提取視頻中關(guān)鍵信息，進(jìn)行標(biāo)記或者相關(guān)處理，并形成相應(yīng)事件和告警的監(jiān)控方式，人們可以通過各種屬性描述進(jìn)行快速檢索。如果把攝像機(jī)看作人的眼睛，而智能視頻監(jiān)控系統(tǒng)可以理解為人的大腦。智能視頻技術(shù)借助處理器的強(qiáng)大計(jì)算功能，對(duì)視頻畫面中的海量數(shù)據(jù)進(jìn)行高速分析，獲取人們需要的信息。

現(xiàn)在智能視頻分析技術(shù)已經(jīng)逐漸被人們所接受，但是在智能視頻分析技術(shù)出現(xiàn)之前，海量視頻的分析一直是困擾人們的一個(gè)難題，比如人們?nèi)绻恍⌒膶①F重物品遺留在出租車或公交車上該怎么辦?很多人認(rèn)為有了監(jiān)控?cái)z像機(jī)，事情會(huì)好辦很多，可事實(shí)如此么?對(duì)于相關(guān)辦案人員來說，查詢海量的視頻監(jiān)控信息是件苦不堪言的差事，大有茫茫大海撈針之焦慮與糾結(jié)。

2012年，南京發(fā)生了“1.6”搶劫案件。在案件偵破過程中，南京警方從全市1萬多個(gè)攝像頭共提取了近2000T的視頻數(shù)據(jù)，為了處理這些視頻，調(diào)動(dòng)1500多名公安干警查閱搜索視頻線索，共耗時(shí)一個(gè)多月。面對(duì)如此多的監(jiān)控?cái)?shù)據(jù)，去尋找到證據(jù)和線索，無異于大海撈針，但目前的現(xiàn)實(shí)情況通常是被迫使用人海戰(zhàn)術(shù)進(jìn)行查看。一個(gè)案件的審看需要更為廣泛的查看相關(guān)的攝像機(jī)視頻，所審看的視頻量時(shí)常達(dá)到數(shù)百上千小時(shí)。在目前的人工查看模式下，傳統(tǒng)的方法需要從頭到尾順序播放，往往需要數(shù)倍于原始視頻的時(shí)間才能審看完成，因此需要大量人員連續(xù)加班數(shù)周進(jìn)行視頻的審看。為了規(guī)避遺漏和誤差，很多刑偵隊(duì)采用加大人力投入的方法。但是經(jīng)過實(shí)踐證明，這種方法吃力不討好，仍然解決不了根本的問題。既影響了破案進(jìn)度和效率，又使得工作人員疲憊不堪。如果有智能視頻分析技術(shù)對(duì)視頻中運(yùn)動(dòng)的物體等進(jìn)行檢索和排除，就能大大的提高辦案效率。

智能視頻分析技術(shù)在安防領(lǐng)域的重要作用是毋庸置疑的，其可以從海量信息中迅速搜索到需要的信息。對(duì)于重大刑事案件而言，可以協(xié)助警方盡快破案，節(jié)省了公安干警的辦案時(shí)間。

另外，利用智能視頻分析系統(tǒng)可以進(jìn)行事前預(yù)警防范。比如人臉識(shí)別比對(duì)系統(tǒng)，公安機(jī)關(guān)通過搭建人臉識(shí)別比對(duì)系統(tǒng)，建立人臉捕捉數(shù)據(jù)庫，將人臉信息歸檔，并與個(gè)人身份建立關(guān)系，在實(shí)際運(yùn)用過程中采用人臉?biāo)阉?、黑名單布防、陌生人識(shí)別等多項(xiàng)智能分析技術(shù)，大大提高視頻監(jiān)控的防范功效，可以讓犯罪分子無可遁形。由于和智能視頻分析相關(guān)的高清產(chǎn)品并未得到真正的普及，社會(huì)上的高清監(jiān)控布局點(diǎn)也并不完善，目前還只是針對(duì)某些行業(yè)進(jìn)行使用，還遠(yuǎn)遠(yuǎn)未達(dá)到全面普及。只有大批量的使用高清攝像機(jī)，增大捕獲到清晰、正面人臉的可能性，才能有更好的實(shí)戰(zhàn)效果。此外，還需要公安和企業(yè)加強(qiáng)合作，加大監(jiān)控點(diǎn)的部署密度。由于大量監(jiān)控點(diǎn)的部署會(huì)帶來海量視頻，需要重視智能視頻分析技術(shù)的應(yīng)用，合理利用技術(shù)，人機(jī)配合，發(fā)揮技術(shù)的長(zhǎng)處，從而有效輔助偵辦人員。

目前智能視頻分析技術(shù)已經(jīng)逐漸的趨于成熟，這和安防企業(yè)的努力和貢獻(xiàn)是分不開的，他們是智能視頻分析的先行者，比如杭州海康威視數(shù)字技術(shù)股份有限公司，這些企業(yè)的智能視頻分析技術(shù)的發(fā)展或許可以成為榜樣，帶動(dòng)業(yè)內(nèi)企業(yè)研發(fā)的腳步，真正為海量視頻分析和檢索帶來革命性的變化。

四、大數(shù)據(jù)時(shí)代的海康威視智能視頻分析

杭州?？低晹?shù)字技術(shù)股份有限公司匯集了大量?jī)?yōu)秀的研發(fā)智能應(yīng)用的開發(fā)人員，經(jīng)過這幾年的技術(shù)積累和創(chuàng)新，在智能視頻分析技術(shù)上取得了卓越的成績(jī)，智能產(chǎn)品貼合市場(chǎng)需求，研發(fā)了十幾款基于智能視頻分析技術(shù)的產(chǎn)品，符合普通大眾對(duì)于智能視頻分析的期望，并在公安、司法、交通、教育、金融等主流行業(yè)應(yīng)用，獲得了用戶的認(rèn)可。

目前智能視頻分析技術(shù)主要針對(duì)實(shí)時(shí)的視頻圖像進(jìn)行分析，起到提前預(yù)警的作用，這方面的應(yīng)用已經(jīng)逐漸趨于成熟。隨著大數(shù)據(jù)時(shí)代的到來，帶來海量的數(shù)據(jù)存儲(chǔ)，如何更好的挖掘、利用、分析這些數(shù)據(jù)是安防企業(yè)重點(diǎn)思考的方向。智能視頻數(shù)據(jù)挖掘的應(yīng)用主要是面向公安刑偵的事后視頻分析、管理和實(shí)戰(zhàn)應(yīng)用。因?yàn)橐粋€(gè)案件的發(fā)生，有時(shí)會(huì)伴隨著大量的視頻錄像線索，與案件相關(guān)的大量刑偵監(jiān)控視頻基本采用Windows文件目錄管理的原始方式，需要通過其他類型的記錄文件（如記事本，WORD，EXCEL等）來記錄視頻內(nèi)的重點(diǎn)內(nèi)容（如人物，時(shí)間，地點(diǎn)等），這就造成調(diào)取關(guān)鍵視頻困難、視頻管理效率低下，甚至造成重要視頻的丟失。在查找之前的線索時(shí)，要在繁雜的資料庫中檢索到該視頻并通過特定廠商的DVR播放器定位到對(duì)應(yīng)時(shí)間點(diǎn)查看，這樣就造成線索與對(duì)應(yīng)的視頻資料的映射關(guān)系的混亂和檢索困難。案件發(fā)生后刑偵工作有一定的時(shí)效性，需要快速行動(dòng)。大量的數(shù)據(jù)信息和需要快速定位之間就形成了矛盾。因此，如何提高快速有效的視頻錄像檢索方式，將成為視頻監(jiān)控行業(yè)發(fā)展的趨勢(shì)。

在目前視頻數(shù)據(jù)巨大，且又存在以上這些困局的時(shí)候，我們就開始思考如何使用智能視頻分析的技術(shù)手段來進(jìn)行深入的視頻數(shù)據(jù)挖掘，對(duì)海量的視頻數(shù)據(jù)進(jìn)行分析和管理，有效提高人們對(duì)視頻數(shù)據(jù)的利用，帶來更大的價(jià)值。

?？低曊谥τ诖祟悜?yīng)用的研發(fā)，并開發(fā)出視頻檢索系統(tǒng)，系統(tǒng)采用海康威視自主研發(fā)的高效智能分析算法技術(shù)，保證分析信息的全面和準(zhǔn)確，同時(shí)系統(tǒng)采用集群化計(jì)算方式，可提供幾十上百倍實(shí)時(shí)以上的快速分析能力，并可根據(jù)應(yīng)用需要進(jìn)行線性擴(kuò)展，提高計(jì)算能力。

本系統(tǒng)在視頻資料錄入的同時(shí)，自動(dòng)對(duì)視頻中的目標(biāo)信息進(jìn)行格式歸一化與智能預(yù)處理分析，對(duì)視頻進(jìn)行快速處理，提取視頻中目標(biāo)的相關(guān)信息作為智能元數(shù)據(jù)保存至數(shù)據(jù)庫中。之后的相關(guān)操作，如智能審看、智能檢索等等就不用再做復(fù)雜的解碼以及智能分析的工作，而是直接從智能元數(shù)據(jù)中提取，大大的提高了工作效率。系統(tǒng)可以與?？低暪矊?shí)戰(zhàn)平臺(tái)實(shí)現(xiàn)無縫對(duì)接，實(shí)施案件管理等功能，更加有效、有針對(duì)性的去關(guān)注和分析某些重要視頻，獲取有價(jià)值的信息，對(duì)接之后可實(shí)現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)傳輸，使得傳輸速度更快，節(jié)省存儲(chǔ)資源。

根據(jù)智能元數(shù)據(jù)信息，可對(duì)目標(biāo)及目標(biāo)細(xì)化特征等視頻內(nèi)容級(jí)別進(jìn)行篩選，如顏色、人/車分類等。用戶還可根據(jù)案情的需要自定義設(shè)置不同的周界防范規(guī)則，通過在數(shù)據(jù)庫中對(duì)元數(shù)據(jù)進(jìn)行檢索提取觸發(fā)規(guī)則的目標(biāo)信息，達(dá)到快速檢索的目的，極大地提高了效率。

比如上文提到的2012年南京“1.6”搶劫案件，在辦案的過程中需要對(duì)案發(fā)地點(diǎn)的出現(xiàn)的人，分析他們的行為，如果是異常的行為，則分析他們的身體特征，比如人臉部特征；如果是異常的車，則分析輛的信息，比如車牌、車顏色、車型等等，這對(duì)案件的偵破起著至關(guān)重要的作用。如果在案件發(fā)生后采用?？低曇曨l檢索系統(tǒng)，根據(jù)目標(biāo)的行為特征檢測(cè)、人臉部特征檢測(cè)和車輛信息檢測(cè)很好地將案發(fā)地點(diǎn)出現(xiàn)的人和車等信息解析出來，供警察進(jìn)行分析。具體的使用方法是：首先將全市1萬多個(gè)攝像頭共提取的2000T視頻數(shù)據(jù)，按照自定義的方式放入服務(wù)器中，根據(jù)目標(biāo)行為分析、人臉特征檢測(cè)和車輛信息識(shí)別進(jìn)行分類預(yù)處理，最后有系統(tǒng)給出結(jié)果。

整個(gè)系統(tǒng)有如下功能：（1）目標(biāo)行為分析，視頻錄像導(dǎo)入服務(wù)器后，系統(tǒng)自動(dòng)獲取視頻內(nèi)部的事件及目標(biāo)的關(guān)鍵信息，并根據(jù)這些信息生成視頻內(nèi)容及索引。刑偵人員可以通過查看目標(biāo)圖例，就可在幾分鐘內(nèi)，查看數(shù)個(gè)小時(shí)視頻中包含的所有目標(biāo)，并確定其行為，完成對(duì)視頻中信息的甄選。如下圖所示，

在查看的過程中總會(huì)有一些不需要關(guān)注的無效信息，如何將這些無效的信息過濾掉或者快速的跳過這些視頻是值得考慮的事情，系統(tǒng)采用智能濃縮播放功能，它能根據(jù)用戶的意愿自動(dòng)控制播放速度，將涉案視頻中真正有用的證據(jù)、線索內(nèi)容進(jìn)行慢速的播放，用戶不關(guān)注的內(nèi)容采用快進(jìn)播放的方式進(jìn)行瀏覽。

這種方式極大節(jié)約了審看人員的瀏覽時(shí)間，加快了視頻內(nèi)容的審看速度。如下圖所示

為了進(jìn)一步的縮小范圍，提供更為細(xì)致的依據(jù)，系統(tǒng)還可以對(duì)目標(biāo)圖例或排查結(jié)果的類型進(jìn)行過濾，在目標(biāo)結(jié)果較多的情況下，系統(tǒng)支持將目標(biāo)中的類型進(jìn)行分離，進(jìn)一步縮小關(guān)注范圍，比如人、顏色等。如下圖所示：

（2）人臉檢測(cè)，在上述分析了可以人員的行為之后，判斷出可疑人員，這時(shí)候需要看到嫌疑人的臉部信息，如果這時(shí)候恰好有攝像機(jī)在嫌犯經(jīng)過的地方布控，這時(shí)候就可以通過人臉檢測(cè)來分離出經(jīng)過人員的臉部信息，之后根據(jù)時(shí)間、衣著等特征定位嫌犯。如下圖所示：

（3）車輛信息識(shí)別，某個(gè)路口安裝攝像頭，如果嫌犯開車經(jīng)過這個(gè)路口，但是警察不知道車是何時(shí)經(jīng)過的，為了取得這些信息，可以通過車輛信息識(shí)別功能進(jìn)行分析，視頻分析之后，包含用戶關(guān)注的真正有用的車輛信息（車身顏色，車牌號(hào)碼，車型），這時(shí)候警察可以根據(jù)具體的信息完成后續(xù)的定位和判斷工作。如下圖：

經(jīng)過上述案例的描述，我們可以看出：目前智能視頻分析技術(shù)在大數(shù)據(jù)時(shí)代的迫切性，也可以看出?？低?/strong>視頻檢索系統(tǒng)的實(shí)用性，此系統(tǒng)幫助刑偵人員高效、精準(zhǔn)地聚焦到所關(guān)注的目標(biāo)，有效解決目前視頻眾多、信息量巨大等視頻查找的棘手問題，通過視頻調(diào)查取證不再費(fèi)時(shí)和繁瑣，大大提高辦案民警的工作效率，達(dá)到科技強(qiáng)警的目的，符合公安部對(duì)于公安信息化建設(shè)的要求。

五、結(jié)束語

雖然智能視頻分析其自身發(fā)展也存在諸多缺陷，由于實(shí)際環(huán)境中光照變化、目標(biāo)運(yùn)動(dòng)復(fù)雜性、遮擋、目標(biāo)與背景顏色相似、雜亂背景等都會(huì)增加目標(biāo)檢測(cè)與跟蹤算法設(shè)計(jì)的難度，但是智能視頻分析技術(shù)已經(jīng)逐漸成為安防行業(yè)發(fā)展的大方向，眾人拾柴火焰高，隨著眾多科研院校、大型安防企業(yè)對(duì)智能視頻分析技術(shù)不斷的研究和創(chuàng)新，智能視頻分析的運(yùn)用會(huì)逐漸大眾化，那時(shí)，再也不會(huì)出現(xiàn)花費(fèi)2天時(shí)間去海量搜尋一輛的士信息的情況了。將來智能視頻分析技術(shù)能更快更廣泛的應(yīng)用于金融、交通等各個(gè)領(lǐng)域中，普及到人們的日常生活當(dāng)中，真正發(fā)揮安全防范的預(yù)見作用，將危險(xiǎn)因素扼殺在搖籃里，給人們的工作和生活帶來安全保障。

參考資料

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