智能視頻監控技術的應用

郭文濤

摘要

隨著近幾年世界反恐形勢的不斷惡化，人們對自身的安全意識有了很大的提升.隨著視頻監控技術的不斷發展和應用，視頻監控系統已經遍布在我們的周圍。無論是在機場、銀行、公共交通設置、繁忙的市中心，甚至一些私人的場所，我們都可以看到它的身影如果采用安保人員對監控系統進行監視，不僅單調乏味，且由于經常面對正常的情況，他們會產生麻痹大意的心理，很容易造成可疑目標的監看遺漏.為此，目前已有更多行業領域的專家都投入進了智能監控系統的研究當中它可以利用自身高速的微處理計算機系統，時視頻中的畫面進行高速的分析，過濾掉其中無用的部分，智能篩選出其中有價值的部分。

【關鍵詞】視頻監控 智能樓宇 技術要點

如何提升人們居住環境的安全水平，已經是擺在全世界安全領域專家面前的大問題。智能視頻技術是智能技術、計算機技術、信息技術相互融合的產物，其是安全領域的一次革命，對提高公共安全，具有非常大的作用。為此，文章將對智能視頻分析技術的發展及應用進行淺談，希望對促進我國該行業領域的進步，起到一定的幫助性作用。

1 視頻監控技術的發展

1.1 模擬視頻監控

20世紀90年代初期，出現了以模擬設備為主的模擬視頻監控系統，最典型的全模擬視頻監控系統稱為閉路電視監控系統，它以模擬視頻矩陣和模擬磁帶錄像機為主要技術，模擬攝像機的視頻信號利用視頻電纜進行傳輸。模擬監控視頻系統依靠錄像機存儲圖像，監控圖像僅能夠在監控中心查看，記錄信息有限，它的優勢主要是對視頻、音頻、信號傳輸和存儲的模擬化，但一般情況下，傳輸距離較短，所以只適用于小范圍的區域監控。

1.2 數字視頻監控

數字視頻監控系統以數字硬盤錄像機為主要設備，由數字壓縮、編碼技術和芯片技術構成，最初的磁盤錄像機主要是在電腦端安裝視頻壓縮和處理軟件，但該系統可靠性不高，不適用于安全防控領域。后期的數字硬盤錄像機由數字控制的視頻矩陣構成，取代了模擬視頻矩陣，存儲方式轉變為數字存儲，此時的數字硬盤錄像機能夠靈活進行視頻的切換和遠程視頻監控，很大程度上提高了監控系統的穩定性。

1.3 智能視頻監控

由于數字視頻監控的傳輸有限，圖像質量差等缺點，隨著網絡技術和智能化技術的發展，智能視頻監控作為第三代視頻監控系統應運而生。它依賴于網絡，由網絡視頻服務器和模擬攝像機組成，利用互聯網技術，對監控區域內的圖像進行實時的采集、壓縮和傳輸，實現了圖像處理的全過程數字化。目前，智能視頻監控系統在安防管理、生物特征識別、報警預防、平安城市等領域得到了廣泛認可。

2 智能視頻監控技術應用要點

2.1 信號處理板中軟件設計

信號處理板中主要有兩個線程：一個線程專門負責圖像的采集和處理，主要完成對圖像的實時采集，并對采集到的一幀圖像按照上位機設定的模式，完成上傳圖像、算法分析以及生成控制信號并通過UART口發送到信號轉換板中的部分或全部過程。信號處理板作為C/S架構的服務器端，為了保證響應的實時性;第二個線程專門監聽網絡端口，如果有命令發送過來，則根據解析的結果，完成參數的讀取、模式的切換、算法的切換、控制信號的生成以及通信鏈路通斷的判斷等。

2.2 信號轉換板中軟件設計

信號轉換板主要完成接收來自信號處理板的數據，并根據解析結果產生相應的控制信號以驅動對應的執行機構。ST官方提供了豐富的庫函數，這樣使得STM32的軟件開發過程大大簡化，在完成基本的配置后，只需完成應用層程序的編寫即可。最終，考慮實時性，設計的程序在中斷中完成數據的接收，并將接收的數據拷貝到一個靜態緩沖區中。主線程循環對靜態緩沖區中的數據進行讀取，并根據自定義的串口通信協議對數據進行解析和校驗，如果校驗通過則回復表示數據接收正確的ACK信號，并生成對應的控制信號，如果校驗不通過則回復表示數據接收錯誤的ACK信號。

2.3 智能安防系統中的應用

隨著安防要求的不斷提高和其目前的應用發展現狀，在未來發展過程中，將有以下的幾個趨勢：未來目標識別及跟蹤技術將是智能視頻分析系統的底端技術，各種新技術要以此數據結果為支撐。當前的目標識別和跟蹤技術對光照變化大、目標遮擋、動態背景干擾等場景進行處理時，通常難以達到滿意的效果。這需要我們對該技術進行更深一步的研究，對算法進行優化，提升算法的魯棒性，使其對環境的適應力更強。當前的智能視頻分析技術，經常是對一個視頻場景來展開的，缺乏多路視頻信號的溝通和協同分析，因此我們應該加大對跨攝像頭跟蹤技術的研究，從而可以在更大范圍內對目標進行跟蹤，以對其進行更加準確的分析和判斷。

2.4 基于模型的目標跟蹤

2.4.1 Kalman濾波

Kalman濾波是一種很好的預測算法，利用線性最小方差估計運動目標中的序列圖像，并結合狀態方程和觀測方程來進行描述，通過建立狀態預測模型來估計運動目標的狀態。Kalman濾波計算量不大，具有良好的實時性和穩定性，預測時具有無偏、最優的特性，但是，該方法的局限性在于，只能在線性和高斯分布的情況下會有效果，當狀態模型和觀測模型不呈現高斯性，使用該方法的效果較差。

2.4.2 粒子濾波

不同于Kalman濾波的預測理念，粒子濾波尤其適用于狀態模型和觀測模型呈非高斯分布的目標狀態，它是一種結合蒙特卡洛和貝葉斯預估的優化算法，以遞推的方式處理被測量數據，粒子濾波并不要求動態系統一定滿足高斯線性、噪聲為高斯噪聲等條件，測量數據時也不需要進行多次處理和存儲，由于粒子濾波較好的魯棒性，在人體跟蹤方面得到了廣泛應用。

3 結束語

隨著安全形勢的不斷嚴峻，我國也加大了對智能視頻分析技術研究開發的力度，在市場上也出現了很多的智能視頻分析的產品，其大大促進了我國視頻監控行業的發展，對預防和降低安全問題的發生，發揮出了很大的作用，但不得不不承認的是，其在實際應用過程中也出現了很多的問題。因此，這需要我們研究工作者做出更多的努力，對算法進行優化，在算法上有所創新，只有這樣才會讓該技術取得不斷的進步。

參考文獻

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