智能視頻監(jiān)控系統(tǒng)全方位分析

近年來(lái)，計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的應(yīng)用普及、網(wǎng)絡(luò)通訊技術(shù)、圖像壓縮處理技術(shù)以及傳輸技術(shù)的快速發(fā)展，使得安全技術(shù)防范行業(yè)能夠采用最新的計(jì)算機(jī)、通訊和圖像處理技術(shù)，利用計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)傳輸數(shù)字圖像，可為實(shí)現(xiàn)圖像監(jiān)控及聯(lián)網(wǎng)報(bào)警系統(tǒng)提供高效可行的解決方案。視頻監(jiān)控系統(tǒng)的發(fā)展經(jīng)歷了第一代的全模擬系統(tǒng)，第二代的部分?jǐn)?shù)字化的系統(tǒng)，第三代的完全數(shù)字化的系統(tǒng)(網(wǎng)絡(luò)攝像機(jī)和視頻服務(wù)器)三個(gè)階段的發(fā)展演變，現(xiàn)在整個(gè)行業(yè)正在醞釀視頻監(jiān)控新的革命-智能視頻監(jiān)控。

智能視頻監(jiān)控是以數(shù)字化、網(wǎng)絡(luò)化視頻監(jiān)控為基礎(chǔ)，但又有別于一般的網(wǎng)絡(luò)化視頻監(jiān)控，它是一種更高端的視頻監(jiān)控應(yīng)用。智能視頻監(jiān)控系統(tǒng)能夠自動(dòng)識(shí)別不同的物體，發(fā)現(xiàn)監(jiān)控畫面中的異常情況，并能夠以最快和最佳的方式發(fā)出警報(bào)和提供有用信息，從而能夠更加有效的協(xié)助安全人員處理危機(jī)，并最大限度的降低誤報(bào)和漏報(bào)現(xiàn)象。

智能視頻監(jiān)控概念

智能視頻監(jiān)控(IVS Intelligent Video Surveillance)是基于計(jì)算機(jī)視覺技術(shù)對(duì)監(jiān)控場(chǎng)景的視頻圖像內(nèi)容進(jìn)行分析，提取場(chǎng)景中的關(guān)鍵信息，并形成相應(yīng)事件和告警的監(jiān)控方式，是新一代基于視頻內(nèi)容分析的監(jiān)控系統(tǒng)。智能視頻監(jiān)控技術(shù)借助計(jì)算機(jī)強(qiáng)大的數(shù)據(jù)處理功能，對(duì)視頻畫面中的海量數(shù)據(jù)進(jìn)行高速分析，過(guò)濾掉用戶不關(guān)心的信息，僅僅為監(jiān)控者提供有用的關(guān)鍵信息。

智能視頻監(jiān)控系統(tǒng)具備的功能

1)周界警戒及入侵檢測(cè)：在復(fù)雜的天氣環(huán)境中(例如雨雪、大霧、大風(fēng)等)精確的偵測(cè)和識(shí)別單個(gè)物體或多個(gè)物體的運(yùn)動(dòng)情況并進(jìn)行運(yùn)動(dòng)軌跡跟蹤，包括運(yùn)動(dòng)方向、運(yùn)動(dòng)特征等;

2)物品被盜或移動(dòng)檢測(cè);當(dāng)監(jiān)控場(chǎng)景中的物體被盜和移動(dòng)，算法將自動(dòng)檢測(cè)這種動(dòng)作，常用于貴重物品和關(guān)鍵設(shè)備的監(jiān)控;

3)遺留、遺棄物品檢測(cè)：當(dāng)一個(gè)物體(如箱子、包裹、車輛、人物等)在敏感區(qū)域停留的時(shí)間過(guò)長(zhǎng)，或超過(guò)了預(yù)定義的時(shí)間長(zhǎng)度就產(chǎn)生報(bào)警。典型應(yīng)用場(chǎng)景包括機(jī)場(chǎng)、火車站、地鐵站等。

4)流量統(tǒng)計(jì)：統(tǒng)計(jì)穿越入口或指定區(qū)域的人或物體的數(shù)量。例如為業(yè)主計(jì)算某天光顧其店鋪的顧客數(shù)量;

5)擁擠檢測(cè);識(shí)別人群的整體運(yùn)動(dòng)特征，包括速度、方向等等，用以避免形成擁塞，或者及時(shí)發(fā)現(xiàn)異常情況。典型的應(yīng)用場(chǎng)景包括超級(jí)市場(chǎng)、火車站等人員聚集的地方;

6)PTZ跟蹤;偵測(cè)到移動(dòng)物體之后，根據(jù)物體的運(yùn)動(dòng)情況，自動(dòng)發(fā)送PTZ控制指令，使攝像機(jī)能夠自動(dòng)跟蹤物體，在物體超出該攝像機(jī)監(jiān)控范圍之后，自動(dòng)通知物體所在區(qū)域的攝像機(jī)繼續(xù)進(jìn)行追蹤;

7)焰火檢測(cè)：根據(jù)發(fā)生火情過(guò)程中煙火表現(xiàn)出的時(shí)-空特征進(jìn)行煙火的實(shí)時(shí)檢測(cè);

8)人體行為分析：在目標(biāo)檢測(cè)分類的基礎(chǔ)上，利用人體的各種行為特征對(duì)其所進(jìn)行各種行為的描述和分析，提取哪些危險(xiǎn)和有潛在危險(xiǎn)的行為，如打斗、搶奪和突然倒地等行為;

9)人臉識(shí)別：自動(dòng)檢測(cè)和識(shí)別人物的臉部特征，并通過(guò)與數(shù)據(jù)庫(kù)檔案進(jìn)行比較來(lái)識(shí)別或驗(yàn)證人物的身份;

10)車輛識(shí)別：識(shí)別車輛的形狀、顏色、車牌號(hào)碼等特征，并反饋給監(jiān)控者。

此類應(yīng)用可以用在被盜車輛追蹤等場(chǎng)景中。

目前智能化視頻實(shí)現(xiàn)的幾種方式

網(wǎng)絡(luò)視頻監(jiān)控系統(tǒng)是以計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)為基礎(chǔ)，網(wǎng)絡(luò)攝像機(jī)或編碼器為前端接入設(shè)備，網(wǎng)絡(luò)監(jiān)控管理平臺(tái)為監(jiān)控管理核心設(shè)備、PC客戶端和解碼器為后端瀏覽設(shè)備的視頻監(jiān)控系統(tǒng)?；诰W(wǎng)絡(luò)視頻監(jiān)控系統(tǒng)的智能視頻功能的實(shí)現(xiàn)主要分為以下幾種方式：

1、服務(wù)器端智能應(yīng)用

所謂服務(wù)器端智能，是指專用的智能視頻分析服務(wù)器從網(wǎng)絡(luò)監(jiān)控系統(tǒng)或監(jiān)控平臺(tái)調(diào)入一路或多路視頻圖像，智能視頻分析服務(wù)器對(duì)這些圖像進(jìn)行智能規(guī)則的設(shè)置，當(dāng)產(chǎn)生智能報(bào)警后，可自身進(jìn)行相關(guān)業(yè)務(wù)報(bào)警或者通過(guò)上報(bào)網(wǎng)絡(luò)監(jiān)控平臺(tái)進(jìn)行相關(guān)報(bào)警聯(lián)動(dòng)業(yè)務(wù)。采用這種方式進(jìn)行視頻智能業(yè)務(wù)的應(yīng)用，監(jiān)控系統(tǒng)的前端和平臺(tái)只負(fù)責(zé)將智能視頻分析所需圖像資源調(diào)度到智能視頻分析服務(wù)器，不進(jìn)行任何智能分析工作，前端編碼設(shè)備的壓力很小。并且，由于可靈活的從網(wǎng)絡(luò)監(jiān)控系統(tǒng)中調(diào)度圖像資源，智能視頻業(yè)務(wù)的部署將更加靈活，可隨時(shí)部署在監(jiān)控系統(tǒng)中的任何一點(diǎn)，使任何網(wǎng)絡(luò)監(jiān)控系統(tǒng)都通過(guò)系統(tǒng)的簡(jiǎn)單對(duì)接實(shí)現(xiàn)視頻的智能化。

在大型監(jiān)控系統(tǒng)中，如果采用服務(wù)器端智能方式對(duì)后端管理資源帶來(lái)較大壓力，需要通過(guò)提高后端設(shè)備性能來(lái)緩解，如提高服務(wù)器配置、增加服務(wù)器數(shù)量等。從目前通常的經(jīng)驗(yàn)來(lái)看，一臺(tái)四核高性能CPU可處理16路CIF質(zhì)量的智能分析應(yīng)用。

2、視頻編碼器DVS(或DVR)前端智能

所謂前端智能，是指通過(guò)前端網(wǎng)絡(luò)視頻設(shè)備對(duì)視頻信息進(jìn)行直接智能分析，實(shí)現(xiàn)相應(yīng)的智能視頻功能。在這種系統(tǒng)中，前端攝像機(jī)往往通過(guò)嵌入式的視頻分析服務(wù)實(shí)現(xiàn)對(duì)拍攝的視頻進(jìn)行分析，利用嵌入式系統(tǒng)本身強(qiáng)大的DSP芯片處理能力，在進(jìn)行編解碼處理的同時(shí)，利用DSP富余的處理資源實(shí)現(xiàn)智能視頻的分析。這種方式將伴隨著前端DSP處理能力的加強(qiáng)將越來(lái)越成為視頻智能應(yīng)用的主流方式。

前端智能針對(duì)需要智能分析的固定前端點(diǎn)進(jìn)行部署，專用性強(qiáng)，性能穩(wěn)定，是未來(lái)視頻智能監(jiān)控業(yè)務(wù)的核心接入方式。

3、前端、后端相結(jié)合的實(shí)現(xiàn)方式

這是一種折中的方式，也是較為合理和平衡的智能視頻實(shí)現(xiàn)方式。一方面，充分利用前端網(wǎng)絡(luò)視頻設(shè)備所富余的CPU資源實(shí)現(xiàn)部分簡(jiǎn)單的智能視頻功能，另一方面，后端視頻軟件則集中資源實(shí)現(xiàn)更高層的或者更面向應(yīng)用的智能視頻功能，如車牌識(shí)別、行為識(shí)別等等，這樣的系統(tǒng)中，智能視頻的壓力更為均衡地分布在前端的網(wǎng)絡(luò)視頻設(shè)備和后端的管理服務(wù)器上，各個(gè)設(shè)備各盡其職，系統(tǒng)架構(gòu)更為合理。在目前前端DSP處理芯片能力還無(wú)法支撐完整的智能分析業(yè)務(wù)的情況下，也是一個(gè)良好的方式。

智能視頻分析系統(tǒng)帶來(lái)新的業(yè)務(wù)特征

特征一：可有效提高視頻報(bào)警的準(zhǔn)確度

智能視頻監(jiān)控系統(tǒng)能夠從紛繁復(fù)雜的圖像畫面中利用“智能分析技術(shù)”的提取的物體特性、特征，正確識(shí)別出不同物體及其運(yùn)動(dòng)軌跡規(guī)律，它可以明確地區(qū)分出人、車或其它物體，

并過(guò)濾掉類似水波、潮汐、樹葉、光影等自然干擾和光線變化影響，特別是以往運(yùn)動(dòng)檢測(cè)方式下無(wú)法實(shí)現(xiàn)與應(yīng)用的場(chǎng)合(如檢測(cè)水面上是否有過(guò)往的船只等)，一旦發(fā)現(xiàn)監(jiān)控畫面中“關(guān)鍵目標(biāo)”出現(xiàn)時(shí)，系統(tǒng)能夠以最快、最佳的方式提供有用信息或告警，因此，從“智能視頻分析”系統(tǒng)發(fā)出的信息一定是有效的、或真正違反安全規(guī)則的報(bào)警信息，這些信息也一定是必須及時(shí)得到處理的真實(shí)信息，它將有效地提高報(bào)警的精確度，同時(shí)拓展了視頻報(bào)警的應(yīng)用范圍。

從原理上分析，智能視頻分析的判別機(jī)制通常包括如下幾點(diǎn)：

1.提取有效內(nèi)容：在任何情況下，重要信息數(shù)量會(huì)大大低于背景信息數(shù)量，例如：地面、建筑物等靜態(tài)信以及風(fēng)吹草動(dòng)、水波、雨雪、樹影等動(dòng)態(tài)信息都可被“智能視頻分析”系統(tǒng)判斷屬于背景信息，而重要信息則是人、車等活動(dòng)信息，將首先從背景中分離出來(lái)，剔除那些無(wú)用的背景信息的干撓。

2.對(duì)象屬性識(shí)別：智能視頻分析軟件內(nèi)設(shè)“對(duì)象分析引擎”，能夠根據(jù)不同的活動(dòng)目標(biāo)的大小、運(yùn)動(dòng)速度及運(yùn)動(dòng)規(guī)律準(zhǔn)確識(shí)別出人員、動(dòng)物、車輛或其它對(duì)象，成功地將重要信息分離出來(lái)。

3.對(duì)象行為分析：智能視頻分析系統(tǒng)軟件具有可制訂的安全規(guī)則，可以對(duì)分析得到的各類活動(dòng)目標(biāo)與所制訂的安全規(guī)則相比對(duì)。例如：在圖像中指定的區(qū)域設(shè)定“虛擬“的安全界限，一旦識(shí)別“目標(biāo)對(duì)象”跨越這一安全界限，系統(tǒng)將會(huì)激活警報(bào)，提示監(jiān)控人員予以關(guān)注或處理警情。

特征二、監(jiān)視新方式

隨著視頻監(jiān)控需求的日益高漲和前端攝像機(jī)價(jià)格的合理化，一個(gè)系統(tǒng)的攝像機(jī)安裝數(shù)量也在成倍增加，超大視頻路數(shù)及大規(guī)模監(jiān)視中心給控制管理人員帶來(lái)極大的工作壓力，要求一個(gè)(或幾個(gè))監(jiān)視人員隨時(shí)注視幾十上百路圖像、再去判斷每一畫面中是否存在異常狀況無(wú)疑是不現(xiàn)實(shí)的，將大大降低監(jiān)控系統(tǒng)的安全有效性和實(shí)際操作管理能力，因此，視頻監(jiān)控市場(chǎng)需要一種顛覆性的技術(shù)和革命性的理念，“智能視頻分析”技術(shù)正是具有人性化、智能化、精煉提取真實(shí)信息，顯著降低誤報(bào)、更加有效地協(xié)助安全人員預(yù)防和處理危機(jī)事件、有效遏制各類犯罪的有力武器，“智能視頻分析”系統(tǒng)可使用戶更加精確地定義安全威脅的特征，可以在圖像監(jiān)視范圍內(nèi)設(shè)定多個(gè)虛擬警戒線或警戒區(qū)域，可以分時(shí)段地設(shè)定、分析不同的重要對(duì)象，真正做到只有違犯警戒規(guī)則的行為才產(chǎn)生報(bào)警的高效監(jiān)控。

智能視頻監(jiān)控技術(shù)將加速數(shù)字視頻取代模擬視頻的速度，隨著“智能視頻分析”系統(tǒng)的采用，進(jìn)一步提高了監(jiān)控效能，傳統(tǒng)的(在中央控制室中)集中監(jiān)控的模式也將逐步轉(zhuǎn)向到分布監(jiān)控模式，保安人員將從枯燥地屏幕觀察中解放出來(lái)，不再固守于傳統(tǒng)的監(jiān)控室，而投身于更靠近監(jiān)視與行動(dòng)現(xiàn)場(chǎng)的地方，而由“智能視頻分析”系統(tǒng)向保安人員自動(dòng)傳達(dá)可疑目標(biāo)的位置信息，更迅速地處理現(xiàn)場(chǎng)情況，滿足長(zhǎng)久監(jiān)視與“反恐”快速反映的需求，可以預(yù)見，跟隨監(jiān)控模式變革的姍姍而來(lái)，智能化監(jiān)控系統(tǒng)將迅速融入各類安全控制系統(tǒng)發(fā)揮重要作用。

真正做到“事前預(yù)防”能力

特征三、真正做到“事前預(yù)防”能力

如何提前預(yù)知犯罪并及時(shí)采取正當(dāng)措施、保護(hù)人民及財(cái)產(chǎn)安全已成為對(duì)視頻監(jiān)控系統(tǒng)日益迫切地需求，智能視頻分析監(jiān)控系統(tǒng)的“遺留物品判別”、“區(qū)域逗留提示”、“運(yùn)動(dòng)方向判別”等功能將能使安全人員提前感知異常行為并關(guān)注相應(yīng)監(jiān)控領(lǐng)域、盡可能提前發(fā)現(xiàn)潛在的威脅并做出應(yīng)對(duì)策略，例如：有人在公共場(chǎng)所遺留了可疑物體或者有人在敏感區(qū)域附近長(zhǎng)時(shí)間徘徊、逗留，智能視頻分析系統(tǒng)將可以識(shí)別這種行為、提示給保安人員，實(shí)現(xiàn)對(duì)可能產(chǎn)生的犯罪或違規(guī)行為進(jìn)行預(yù)警。

特征四、有效擴(kuò)展視頻資源用途

對(duì)用于安防系統(tǒng)的智能視頻分析結(jié)果還可以用來(lái)聯(lián)動(dòng)高速球型攝像機(jī)進(jìn)行跟蹤拍攝或者對(duì)聯(lián)動(dòng)平臺(tái)進(jìn)行相關(guān)的智能業(yè)務(wù)，當(dāng)可疑目標(biāo)觸及多個(gè)攝像機(jī)的多個(gè)智能視頻分析區(qū)域時(shí)，系統(tǒng)將能夠驅(qū)動(dòng)高速球型攝像機(jī)對(duì)可疑目標(biāo)連續(xù)追蹤，在遇到多個(gè)可疑目標(biāo)共同出現(xiàn)時(shí)，也可以分別捕捉其各自的活動(dòng)圖像，使監(jiān)控系統(tǒng)更具智能優(yōu)勢(shì)。

無(wú)論是傳統(tǒng)視頻監(jiān)控系統(tǒng)還是網(wǎng)絡(luò)視頻監(jiān)控系統(tǒng)，其所監(jiān)控到的視頻畫面一般只應(yīng)用在安全監(jiān)視領(lǐng)域，而在智能視頻分析系統(tǒng)中，這些圖像資源還能有更多的用途。例如：對(duì)視頻畫面中出現(xiàn)的人員數(shù)量進(jìn)行統(tǒng)計(jì)，為“客流量”提供參考數(shù)據(jù);檢測(cè)車輛在道路上行駛的狀況，為交通流量統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù);對(duì)違章行駛、違章停車、道路事故進(jìn)行主動(dòng)判別、給出提示;在商場(chǎng)中自動(dòng)識(shí)別VIP用戶，提示客戶服務(wù)人員主動(dòng)上前提供優(yōu)質(zhì)服務(wù)等等。

結(jié)束語(yǔ)

智能化、數(shù)字化、網(wǎng)絡(luò)化是視頻監(jiān)控發(fā)展的必然趨勢(shì)，智能視頻監(jiān)控的出現(xiàn)正是這一趨勢(shì)的直接體現(xiàn)。智能視頻監(jiān)控設(shè)備比普通的網(wǎng)絡(luò)視頻監(jiān)控設(shè)備具備更加強(qiáng)大的圖像處理能力和智能因素，因此可以為用戶提供更多高級(jí)的視頻分析功能，它可以極大的提高視頻監(jiān)控系統(tǒng)的能力，并使視頻資源能夠發(fā)揮更大的作用。為了推動(dòng)智能視頻產(chǎn)業(yè)的發(fā)展，達(dá)到多方共贏效果，需要將監(jiān)控設(shè)備硬件供應(yīng)商、智能視頻軟件供應(yīng)商、分銷商和經(jīng)銷商和系統(tǒng)集成商所有這些參與者合理的組織起來(lái)，使他們能夠充分發(fā)揮各自的優(yōu)勢(shì)，創(chuàng)造出能夠滿足最終用戶需求的全面解決方案。