淺談智能視頻監控技術及其主要應用

韓國強

（河北遠東通信系統工程有限公司 河北 石家莊 050200）

淺談智能視頻監控技術及其主要應用

韓國強

（河北遠東通信系統工程有限公司 河北 石家莊 050200）

在對智能視頻監控技術內容和框架深入了解的基礎上，對智能視頻監控技術的主要結構進行了簡要的介紹，同時針對智能視頻監控系統中的關鍵技術進行了系統的分析，然后從安全相關類和非安全相關類2個方面對智能視頻監控技術的應用層面進行了簡要的闡述，最后提出了智能視頻分析前端系統、三維全景多視角監控系統、視頻警戒系統、視頻圖像甄別處理系統和高空瞭望監控系統5種智能視頻監控應用系統。

智能視頻 監控系統 監控技術 應用

1 引言

視頻監控系統的演變經歷了3個發展階段，即模擬監控系統、數字監控系統（遠程數字監控系統）和大規模網絡視頻監控系統(網絡攝像機和視頻服務器)。目前，在現代化先進技術的驅動下，智能視頻監控系統脫穎而出，一舉成為時代的姣姣者[1]。

智能視頻監控以數字化和網絡化視頻監控為基礎，自動識別不同物體，監控畫面異常情況，通過最佳方式為工作人員提供有效信息，從而處理整個系統的潛在危機。智能視頻監控系統主要利用計算機的優良計算能力和數據處理能力，對視頻中的各個畫面進行快速精準的分析，從而增加信息的精粹性和價值性。視頻監控系統想要不斷趨近網絡化和智能化，最重要的就是滿足整個系統的數字化建設，從而使計算機能夠發揮其最大的功效[2]。就目前智能視頻監控技術應用現狀來看，還存在著一定的不足，很多方面都需要進行進一步的改進與優化。

2 智能視頻監控系統結構和關鍵技術

智能視頻監控技術的研究和發展主要是以BELLSENT獨創的VTD專利技術為核心的，是計算機視覺技術的一種，借助計算機強大的數據處理能力，對監控場景的視頻圖像內容進行分析，提取場景中的關鍵信息，過濾掉視頻畫面無用的或干擾信息，并形成相應事件和告警的監控方式，從而使計算機能夠根據數據來描述視頻中的各個畫面，不但讓攝像機成為人的眼睛，而且可以使計算機成為人的大腦[3]。

智能視頻監控系統的工作流程為利用攝像機及其外接設備把相應的視頻信號傳送到監控終端控制中心，并經過一定的優化和分析，對視頻圖像進行一系列的處理，從而為進一步調查提供必要的證據。從其核心結構和關鍵技術方面講，整個智能監控系統大致分為數據采集、數據編碼、數據傳送和數據分析4個方面[4]。各方面的主要關鍵技術是：①數據采集：在使用視頻編碼器時，應保證其頻率大于25fps，只有這樣才能使畫面在人們視覺方面形成連續的影像；②數據編碼：數據壓縮根據MPEG-x等對應的壓縮標準，并利用基于內容的壓縮編碼，從而實現編碼過程的高度靈活，盡可能的提升其壓縮比，以帶來高質量的圖像信息存儲的傳遞；③數據傳送：利用各種先進的信息傳遞通道和網絡，在保證信息完整性的基礎上，盡量的提升信息傳遞的效率；④數據分析：從運動目標檢測和目標跟蹤等多個方面入手，對監控對象的行為進行全方位的分析，從而獲取更加隱秘和關鍵的信息。在這之中，通常使用的方法有基于3D的跟蹤和基于特征的跟蹤等。

如圖1所示，智能視頻監控技術在應用中首先是利用各種攝像頭或其他圖像獲取設備來進行目標圖像的獲取；其次再進行數據處理和預處理工作，其中數據處理主要是把圖像數據進行必要的調整和壓縮，然后儲存到相應的空間中去，而預處理則主要是對圖像本身進行必要的處理，從而增強圖像中的某些部分或恢復圖像中有瑕疵的部分等；之后進行圖像的分析主要是對圖像中的目標進行綜合的處理，其中包括目標分割、定位和跟蹤等，同時還要做好對目標特征的全面提取工作；最后進入圖像理解流程，主要是根據目標的特征，對目標進行進一步的識別，并從其行為和威脅等方面對其進行深度的剖析，并進行相應的處理工作[5]。

圖1 智能視頻監控技術通用結構圖

在圖2中，圖像層主要是攝像頭等外部設備得到視頻信息以后，對這些圖像進行合理的跟蹤和記錄；特征層主要是根據圖像層的圖像信息進行必要的特征分析，并對這些圖像信息進行分類；行為層是結合圖像層和特征層的分類和分析結合對監控目標進行行為上的分析和理解[6]。

圖2 智能視頻監控技術流程圖

3 智能視頻監控技術的應用

智能視頻監控技術主要分為安全相關類應用和非安全相關類應用。

3.1 安全類相關應用

安全相關類應用在目前智能視頻監控技術應用中占有很大的比例，特別是世界各國關于恐怖襲擊等事件越來越多，更刺激了其在安全相關類方面的應用。這方面，安全相關類應用主要分為5種[7]：

①高級視頻移動偵測(Advanced VMD)：主要是在大風大霧等惡劣天氣中，精準的進行監控和分析工作；②物體追蹤(Motion Tracking):結合物體的運動情況，在其離開監控區域以前進行全方位的監控和記錄工作；③人臉面部識別(Facial Detection)：通過人臉的面部特征，與數據庫中的信息進行比較與核實，以確定監控人的身份（分為合作型和非合作型）；④車輛識別（Vehicle Identification）：根據監控信息把車輛的外在參數提供給監控者，從而給下一步調查做基礎。可以用在被盜車輛追蹤等場景中；⑤非法滯留(Object Persistence)：對在監控區域停留時間過長的物體（比如包裹和車輛）進行綜合的監控。典型的應用場景包括機場和火車站等。

3.2 非安全相關類應用

智能視頻監控技術應用在非安全相關類方面，主要是在服務等類行業，主要被當作服務與管理的必要工具。在實際應用方面：

①人數統計：統計指定區域的人或物體的數量，如:計算光顧商場顧客的數量；

②人群控制：識別人群的整體運動特征，如：人群行走速度和方向等；

③注意力控制：可以用來評估新產品或新促銷策略的吸引力，也可以計算為顧客提供服務所用的時間；

④交通流量控制：用于在公路上監視交通情況，如:統計通過的車輛數量、平均車速以及是否有非法?？康?。

一般來說，非安全相關類應用對于智能視頻技術應用來說，占有的比例更少但涉及的層面卻非常廣泛，給人們的生活帶來了極大的幫助。

4 智能視頻監控技術的應用系統

4.1 智能視頻分析前端系統

智能視頻分析前端系統利用相應的計算機視頻分析技術，對視頻中顯示的圖像進行必要的辨認與科學的分析，從而得出圖像中各個物體的動作，并且把自然事物（比如風、潮汐和光線等）對圖像的影響降到最低，進而增強圖像信息的價值性與精準性。如果出現了在安全規則之外的信息，應該及時的利用網絡把相應的報警信號傳遞到下級監控中心或者移動電話中去[8]。一般來說，整個系統中主要包括雙通道處理單元、系統服務器和各級報警點等。

4.2 三維全景多視角監控系統

三維全景多視角監控系統是把大量的監控攝像頭放在預設的區域，從而使其監控到的圖像符合三維模型的構建，進而把監控區域變成一個立體的三維模型，以增強系統對監控區域內存在物體的跟蹤力度和監控精度[9]。

系統主要通過多個攝像頭的綜合覆蓋，掃除監控區域中可能存在的盲點，從而讓監控人員在監控終端能夠觀察到連續和完整的圖像，進而實現在監控區域內進行無縫隙的環繞巡航監視。整個系統主要由相匹配的內核、適當規格的GUI等基本的功能模塊以及攝像機外設點、報警點模型和定位設備等拓展的功能模塊組成的，此系統通常應用在易發生事故的頻繁區域等。

4.3 視頻警戒系統

視頻警戒系統主要是對各個移動目標的檢測，并集中監控有重大嫌疑的目標，以實現對可疑目標的智能監控與報警。該系統的主要功能包括4個方面：①周界警戒：主要是對跨越用戶預設的智能監控，并把監控和分析內容記錄下來；②運動目標檢測：主要是有效地對監控區域內部的運動目標進行智能的監控，并及時發出報警信號；③遺留物體：主要是對監控區域內長期存在的物體進行必要性監控，并分析其行為嫌疑性，進而發出報警信號；④徘徊目標檢測：主要是對監控區域內長期徘徊的目標進行智能的監控與科學的分析，并進行下一步的記錄和報警工作。系統通常情況下都應用在銀行、橋梁和倉庫等較為重要的保護區域。

4.4 視頻圖像甄別處理系統

視頻圖像甄別處理系統主要是通過相應的視頻圖像甄別處理技術，把原來質量較差的視頻圖像轉化成高質量和高清晰度的圖像，從而增強視頻圖像的全面性與精準性，以方便進行下一步的圖像分析工作[10]。系統的功能主要分為4個方面：①圖像穩定：利用相應的技術手段把搖晃不止的圖像轉化成相對穩定的視頻圖像；②實時全景圖像拼接：利用圖像幀序列相關技術把整個視頻圖像拼接成一個完成的視頻全景；③視頻融合，對視頻圖像進行進一步的優化，從而使其各個層面的圖像呈現出一種互補；④視頻跟蹤：運用一定的跟蹤技術和分析能力對視頻圖像中的物體運動進行一定程度的還原與模擬。系統通常情況下都應用在監控資料的提取、現場偵查等。

4.5 高空瞭望監控系統

高空瞭望監控系統利用視頻監控和智能檢測等多個系統，結合高精度的攝像機在制高點上進行大范圍的視頻監控。系統把各個子系統有機的結合在一起，不僅實現了大范圍的監控，還能對監控區域內的某個事物進行特寫監控。系統的功能主要有監控目標定位、目標跟蹤監控以及定軌跡監控等。因為此監控系統的特點，其應用的范圍也很廣泛，主要有森林、城市治安、防控安全以及小區方位等多個方面的監控。

5 結束語

隨著科學技術的進一步發展，人們對于視頻監控技術的應用層面也會越來越廣泛。智能化、數字化和網絡化是視頻監控發展的必然趨勢，而智能視頻監控技術作為視頻監控的必然發展結果，在未來的發展中必將有其新的意義和內涵。經過比較深入的探究，較為系統的闡述了智能視頻監控技術的應用，給廣大監控技術人員帶來了操作性較強的實踐經驗。因此，作為一名優秀的監控技術人員，在當下更應該積極借鑒其他區域在智能視頻監控技術方面的先進技術經驗，促進智能監控技術的發展。

[1]陳薇荔.走智能視頻監控產品的高品質路線—專訪深圳輝銳天眼科技有限公司總經理阮銳[J].中國公共安全:綜合版, 2010(12):121-123.

[2]楊向東.智能視頻監控技術的發展與紅外技術的應用—全天候智能視頻監控產品引領未來[J].中國公共安全:市場版,2007(5):165-167.

[3]雷玉堂.智能視頻監控系統的設計及應注意的幾個技術問題[J].中國公共安全:綜合版,2008(11):135-141.

[4]呂金剛,楊建全,文代明,等.智能視頻監控技術的應用與發展[J].通信電源技術,2006(5):62-65,67.

[5]劉治紅,駱云志.智能視頻監控技術及其在安防領域的應用[J].兵工自動化,2009(4):75-78.

[6]張劍.基于內容的智能視頻監控關鍵技術及在公共安防中的應用研究[D].浙江大學,2007.

[7]趙進科.智能視頻監控系統中目標跟蹤關鍵技術研究及系統研制[D].重慶大學,2012.

[8]徐農.智能視頻監控系統的分析與設計[D].北京郵電大學, 2012.

[9]方芳.基于智能監控系統的視頻圖像質量檢測的研究與實現[D].南京郵電大學,2013.

[10]王美蓉.智能視頻監控技術在智能住宅安防中的應用及發展[J].智能建筑,2008(7):31-33.

Discussion on Intelligent Video Surveillance Technology and its Main Applications

HAN Guo-qiang
(Hebei Far-east Communication System Engineering Co.,Ltd.,Shijiazhuang Hebei 050200,China)

Based on the deeper understanding of contents and frame for intelligent video monitoring technology,this paper briefly introduces the main structure of intelligent video monitoring technology,systematically analyzes the key technologies of intelligent video monitoring system at the same time,and then briefly describes the application level of intelligent video monitoring technology from two aspects:safety-related and non-safety-related classes.Finally,this paper proposes five kinds of intelligent video monitoring application systems such as intelligent video front-end analysis system,3D panoramic multi-view monitoring system,video warning system,video image discrimination and processing system as well as high altitude look-out monitoring system.

intelligent video;monitoring system;monitoring technology;application

TP18

A

1008-1739（2014）02-62-4

定稿日期：2013-12-26