下一代智能視頻監控應用技術分析

■ 本刊記者 賀小花

經過幾年的技術研究與市場開拓，下一代智能視頻監控因其能很好地解決傳統視頻監控中海量信息冗余的問題，正逐漸得到人們的認可，并將開始大規模應用。

隨著技術的不斷創新，業務領域的不斷延展，視頻監控正深入安防、政府、銀行、教育、交通等重要行業，并發揮積極作用。如今，在我國，視頻監控市場正在快速發展中，各種監控需求逐年增多，監控設備也越來越豐富，人們不斷對監控系統提出了更高、更新的要求。同時網絡化、高清化、智能化、移動化的行業趨勢，將進一步促進視頻監控產業的發展，帶來更多的新變化。早在五六年前，行業內一批專業的視訊企業就開始了早期智能視頻分析技術的探索，如今下一代智能視頻監控也開始面向市場。經過幾年的技術研究與市場開拓，下一代智能視頻監控因其能很好地解決傳統視頻監控中海量信息冗余的問題，正逐漸得到人們的認可，并將開始大規模應用。

下一代智能視頻監控優勢

智能視頻監控技術源于計算機視覺技術，作為人工智能研究的一個分支，是一項新興的安防技術，有著廣闊的發展前景。智能視頻監控技術是指利用計算機圖像視覺分析技術，通過將場景中背景和目標分離進而分析并追蹤在攝像機場景內出現的目標。用戶可以根據視頻內容智能分析功能，通過在不同攝像機的場景中預設不同的報警規則，一旦目標在場景中出現了違反預定義規則的行為，系統會自動發出報警，監控工作站自動彈出報警信息并發出警示音，用戶可以通過點擊報警信息，實現報警的場景重組并采取相關措施。

目前市場上智能視頻監控存在的設備種類多樣，主要分為嵌入式視頻分析產品與純軟件視頻分析產品兩大類。嵌入式視頻分析產品的主要表現形式有智能攝像機、智能DVR等，其一般應用在監控系統的前端，分布式的處理方式具有占用帶寬小，不受傳輸影響的優點，缺陷是往往只能針對特定的一路或者幾路進行分析，對視頻分析技術的算法與前端設備性能有較大的依賴。這一類的產品主要應用在一些重點的行業，例如軍隊、金融、教育、小區等，企業在銷售模式上主要以產品形式為主導。純軟件視頻分析產品主要運行于普通PC或服務器上，形成智能視頻分析服務器，相比嵌入式，這種方式能處理更多路數的視頻和實現更為強大的功能，卻也不可避免的存在占用帶寬大的缺點，對服務器性能要求較高。這一類的產品應用相對廣泛，平安城市是其應用的重要體現，企業在銷售模式上主要以分析模塊與解決方案為主導。

智能視頻監控攝像機多采用強大的處理芯片，內置前端智能分析功能，相比傳統的后端服務器分析，視頻實時性更高、系統更穩定、成本更低、便于大規模部署。目前的智能視頻分析可以分為模式識別和行為分析技術。模式識別技術包含：人臉檢測、人臉比對、車牌識別、煙火識別檢測等；行為分析包含：越線、進入、離開、丟失、遺留物、人群聚集、滑倒等。其中行為分析、視頻識別技術、生物識別領域的視頻分析應用、機器視覺方面應用，這幾種技術都比較常用，尤其是行為分析和生物識別技術已經得到了廣泛的應用。

智能分析最核心的是視頻算法，目前算法的體現形式包括了集成到硬件和純軟件方式提供，效果基本相同。設備類型主要包含嵌入式的智能分析和純軟件智能分析。按照算法層面的差異性，智能視頻分析相關技術可分為周界防范、行為識別、面部識別、車牌識別、技術統計、密度分析、畫質分析等等。相關設備主要以三種形態為主，第一種，也是最常用的嵌入式前端分析設備；第二種，PC式后端分析設備；第三種，以靈動處理器為核心開發的PC式前端分析設備。目前，最為穩定也是最常用的是第一種，即嵌入式前端分析設備，其特點是布點靈活、穩定，易于管理和維護。

下一代智能視頻監控主要特征是采用計算機視覺方式，在幾乎不需要人為干預的情況下，通過對攝像機拍錄的圖像序列進行定位、識別和跟蹤，并在此基礎上分析和判斷目標的行為，從而做到既能完成日常管理又能在異常情況發生的時候及時作出反應。主要優勢有：群體行為分析、入侵檢測和運動目標跟蹤、有效擴展視頻資源的用途、滯留物和搬移物報警、對攝像機保護、降低人力成本。

對于智能視頻監控而言，其未來的市場價值還需取決于高清監控。因為隨著計算機技術的不斷提升與用戶需求的多樣化，人們要求在“看得清”基礎上需要對可疑事物實現實時報警，高清是智能分析的前提。可喜的是，從去年開始，高清視頻監控占的市場份額越來越大，一些地方的平安城市項目也直接使用高清產品。順理成章，智能視頻監控應用的根基正在一步步強大和牢固。

下一代智能監控功能

智能視頻分析首先要求用戶指定一個檢測區域，該檢測區域可以是不規則的任意形狀，然后在該區域中啟用各種檢測功能。智能視頻分析支持的檢測功能主要有：

1、入侵檢測：主要是目標存在檢測功能。

2、進入檢測：檢測是否有目標進入指定的檢測區域。

3、離開檢測：檢測是否有目標離開指定的檢測區域。

4、消失檢測：檢測是否有目標在指定檢測區域內部消失。

5、徘徊檢測：檢測目標在指定檢測區域內徘徊的時間是否超過設定的時間。

6、尾隨檢測：檢測是否有目標尾隨其它目標通過指定檢測區域。

7、停止檢測：檢測目標是否在指定的檢測區域內停止超過設定的時間。

8、方向檢測：檢測目標是否在指定允許的方向范圍內前進。

9、速度檢測：準確測量目標的實時速度。

10、分類檢測：準確判斷目標的分類，比如是車輛、人、人群、小動物等。

11、高度檢測：測量目標的實際高度。

12、顏色檢測：檢測目標的顏色屬性，判斷目標的某種顏色所占比例是否超過設定比例。

13、遺棄物檢測：檢測是否有物體遺留在指定的檢測區域內。

14、物品搬移檢測：檢測指定區域內是否有物體被搬走。

15、火焰檢測：檢測指定區域內是否有明火發生。

16、煙霧檢測：檢測指定區域內是否有煙霧產生。

17、計數功能：可以根據指定的區域或者劃線，設定各類規則進行精確計數。

18、遮擋檢測：檢測攝像機方向是否被改變、是否被遮擋、焦距是否被改變。

19、移動偵測：檢測畫面內容是否改變。

20、自動跟蹤：控制PTZ球機自動追蹤目標。

21、視頻穩定功能：將輸入的不穩定視頻（手持、車載、高空抖動）穩定后輸出。

22、目標密度檢測：檢測指定區域內是否有大量人群聚集。

實際應用

具體來說，智能視頻監控應用大致可分為公安執法和安全類、文博類、煙草工業類。第一，執法類會更側重于模式識別，如車牌識別、人臉識別；第二，安全類則會側重于逆行監測、非法入侵、人群聚集、滑倒、遺留物的檢測；第三，文博類重點在于物品看管及人員的安全監控，可對物體丟失、拿走、徘徊報警以及對特殊通道進行逆行監測，也可對人數進行統計、人員密度進行監測；第四，煙草工業類應用偏向于行為分析，如針對禁用區的遺留物進行檢測，結合生產設備故障的特殊表現進行故障檢測。高清攝像機智能與非高清智能在基礎算法采用相同原理。高清算法需要提供更多的計算能力去進行分析。目前，行為分析類，采用CIF分辨率已經足夠，當輸入的是高清視頻時，會先對像素進行裁剪后再分析；對于模式識別類，要采用高清視頻進行分析，以獲取更精確的結果。

就可實現的智能視頻分析功能來說，幾乎所有的應用都主要針對于人、車、物體三個方面，根據具體應用的不同，又可分為三類：

1、公共安全預防類。它包含了目標移動軌跡的跟蹤、目標移動范圍、目標移動方向、特殊人體行為、特殊車輛行為的監測等等，它比較突出的特點是可針對可疑異常事件進行及時預警。

2、數據統計分析類。典型例子如客流統計、車流統計類應用。這一類應用相對較獨立，它以數據輸出為最終結果，多以提供不同類型數據報表來輔助管理決策。

3、智能交通監控類。典型如車牌識別、闖紅燈違法監測、交通綜合違法監測等，這一類應用主要針對車輛進行分析，相對較為成熟，應用案例也較為普遍。

不同的行業對于視頻監控的需求一般有著非常明顯的差異，特別是對于智能視頻分析技術的應用需求，由此也決定了不同行業間檢測行為類型與異常事件的特殊性。比如在平安城市中，可針對城市治安突發事件，專門研發打架、搶劫、攀越等行為分析功能。在銀行ATM自助服務區，可通過對目前ATM自助服務區犯罪手段的分析，實現如非法粘貼小紙條、安裝假鍵盤、蒙面、暴力搶劫等行為分析功能。在交通行業，可實現針對交通事件如逆行、非法停車、交通擁堵等情況報警的更多的功能。只有結合行業應用實際，深入了解不同行業的具體問題，才能更好地抓住用戶的需求，將智能視頻分析技術的功能落實到應用的實處，這也是智能視頻分析技術未來產業化價值的最終體現。

未來將進入應用高峰

智能技術進入安防行業已有七、八年的時間，從早期的技術摸索到算法的逐漸成熟，如今智能技術已在政府、交通、金融、物流、教育等多個領域得到了應用，智能已不再是只停留在口頭上和演示的階段，在未來將會有更加廣泛而豐富的應用。隨著技術的進步，智能視頻分析算法準確率會越來越高，可用性也越來越強。目前國內從事智能視頻算法研究的有成百上千家公司，國家對智能安防產業的發展也一直都給予政策上的鼓勵，然而單純的智能算法研究難以完成產品化的轉變，安防行業的智能產品集中在一些特種行業的應用，如交通卡口的車牌識別、金融行業的ATM遺留物檢測等。這也說明智能算法與行業應用的結合是智能化發展一個突破方向。在整個安防行業化的大方向下，智能視頻分析產品也需經過行業化的改造，為客戶提供完整的智能化解決方案，并及時跟進行業需求動態和標準不斷進行自我完善，才能更好地把握市場機遇。

為了做好下一代智能視頻監控的良好推廣與深入應用，從廠家方面，仍然要不斷的完善產品核心算法技術，或者開發出更多符合各個特定場景的應用模式。智能視頻分析區別于傳統行業產品的一點是，它的核心算法還遠遠沒有達到定型的程度，具有很大的拓展空間，因為隨著應用的普及，將會對產品的功能提出更加具體的要求。另外，智能視頻分析的技術往往還牽涉到許多復雜的參數配置，如何簡化這些技術參數的配置是廠家需要重視的問題。同時在行業推廣的過程中涉及到的產品知識與行業技術的推廣，也需要各個廠家共同努力。

用戶方面，也需要更好地了解智能視頻分析的技術現狀，理性看待視頻中的“智能”。一個較為合理的觀點是把現有的智能視頻分析產品當做一個無用信息過濾器，或者一個高級的傳感器，能把大致的事件從多數無用的信息中提煉出來，但最終還是要靠人去把最后的一道關。另外，智能視頻分析的應用除了圖像的質量，對如何取景也有很高的要求，這往往會涉及攝像機安裝的調整，這也需要用戶的大力支持，例如在攝像機安裝前，可以先咨詢廠商的技術人員，為日后智能視頻分析的應用打造最佳的實現環境。

結束語

雖然智能視頻監控在行業應用還存在種種的限制與不足，但是經過這幾年的不懈努力，智能視頻監控已經越來越多地被應用到各個大型監控項目中。目前，下一代智能視頻監控已經應用于平安城市建設、監獄安防、交通監控、智能小區、廠區監控。可我們也看到，某些領域中，智能視頻分析應用仍是空白。然而，視頻監控朝著智能化的方向發展是不可逆轉的，智能視頻分析產品擁有廣闊的應用前景。毋庸置疑，下一代智能視頻監控應用技術將成為安防行業最具市場潛力的技術之一。