智能視頻監(jiān)控系統(tǒng)應(yīng)用及發(fā)展研究

王趙璽

（華東勘測設(shè)計(jì)研究院有限公司，杭州 311122）

1 智能視頻監(jiān)控系統(tǒng)的基本結(jié)構(gòu)

1.1 視頻數(shù)據(jù)采集

視頻的數(shù)據(jù)采集主要依靠的是高分辨率的攝像機(jī)。高分辨率的攝像機(jī)以一定的頻率對原始圖像進(jìn)行采集，將模擬信號轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號。在視頻采集的過程中，只有當(dāng)采樣頻率達(dá)到要求值，才能滿足人眼對實(shí)時視頻監(jiān)控的要求。

1.2 視頻數(shù)據(jù)壓縮編碼

進(jìn)行實(shí)時視頻數(shù)據(jù)采集，其原始數(shù)據(jù)量是十分巨大的，這就要求在傳輸之前進(jìn)行壓縮，以減少用戶在存儲介質(zhì)以及傳輸信道上的數(shù)據(jù)量。而活動視頻序列的幀內(nèi)以及幀與幀之間包含很大的空間冗余以及視覺冗余，可以通過挖掘這些冗余信息，對圖像視頻數(shù)據(jù)進(jìn)行壓縮以適應(yīng)信道的要求，也就是視頻壓縮與編碼。

1.3 視頻數(shù)據(jù)傳輸

視頻傳輸數(shù)據(jù)主要依托于同軸電纜，雙絞線以及光纜等，為了獲得高質(zhì)量的視頻流，在視頻傳輸?shù)倪^程中還需要多種技術(shù)的支持，如：應(yīng)用層質(zhì)量控制技術(shù)，媒體同步技術(shù)等。

1.4 視頻存儲及轉(zhuǎn)發(fā)

視頻的存儲主要是利用圖像存儲服務(wù)器采用本地分布式存儲或云存儲的方式將接收的圖像存儲于磁盤或磁盤陣列中。視頻的轉(zhuǎn)發(fā)主要是利用流媒體服務(wù)器進(jìn)行轉(zhuǎn)發(fā)，用戶可在遠(yuǎn)程客戶端上進(jìn)行查看。

2 智能視頻監(jiān)控系統(tǒng)的關(guān)鍵技術(shù)及優(yōu)勢

智能視頻監(jiān)控，就是采用智能視頻分析的算法，通過計(jì)算機(jī)視覺技術(shù)對監(jiān)控范圍內(nèi)的對象進(jìn)行有關(guān)的行為分析以及內(nèi)容提取，當(dāng)發(fā)現(xiàn)被監(jiān)控目標(biāo)符合某種算法規(guī)定的行為時，就會自動進(jìn)行報警，通知有關(guān)的工作人員干預(yù)。

智能視頻分析技術(shù)是智能視頻監(jiān)控的核心技術(shù)之一，這項(xiàng)技術(shù)可以實(shí)現(xiàn)對監(jiān)控對象自動定位，動態(tài)跟蹤、目標(biāo)分類識別、行為描述、件分析等。

智能視頻分析技術(shù)的基礎(chǔ)是動態(tài)視頻目標(biāo)檢測和識別。動態(tài)視頻目標(biāo)檢測主要是通過智能攝像機(jī)對整個監(jiān)控區(qū)域的圖像變化進(jìn)行監(jiān)控，從監(jiān)控的區(qū)域中將所控目標(biāo)提取出來。動態(tài)視頻目標(biāo)檢測采取背景減除法，時間差分法等，一般通過基于運(yùn)動估計(jì)跟蹤、基于特征的跟蹤等來實(shí)現(xiàn)；動態(tài)視頻目標(biāo)分類識別主要包括：一是對目標(biāo)外形的識別，二是對目標(biāo)行為的分析。

近幾年來，機(jī)器學(xué)習(xí)，深度學(xué)習(xí)蓬勃發(fā)展。這兩種學(xué)習(xí)方式主要采用狀態(tài)空間法以及模板匹配法。當(dāng)應(yīng)用于智能視頻監(jiān)控系統(tǒng)時，對構(gòu)建人行為的統(tǒng)計(jì)模型起到一定的促進(jìn)作用。但是這些學(xué)習(xí)方式仍然存在行為理解的難點(diǎn)。

智能視頻監(jiān)控的目的是實(shí)現(xiàn)對異常事件的分析以及報警。智能視頻監(jiān)控系統(tǒng)與以往的監(jiān)控系統(tǒng)相比有很多區(qū)別，它彌補(bǔ)了傳統(tǒng)的視頻監(jiān)控系統(tǒng)的缺陷，將被動的監(jiān)控轉(zhuǎn)換為主動的識別。使用智能視頻監(jiān)控系統(tǒng)不僅能夠?qū)崿F(xiàn)全天自動監(jiān)控，而且能夠提高工作效率以及工作質(zhì)量，降低由于人為因素所造成的誤操作概率。

3 智能視頻監(jiān)控系統(tǒng)的應(yīng)用及發(fā)展方向

智能視頻監(jiān)控系統(tǒng)的應(yīng)用主要集中在以下兩個方面：安全相關(guān)類應(yīng)用和非安全相關(guān)類應(yīng)用。

安全相關(guān)類應(yīng)用主要應(yīng)用于安防系統(tǒng)中。近幾年來，恐怖襲擊事件發(fā)生的概率不斷增加，社會對于智能視頻監(jiān)控系統(tǒng)的需求量也不斷增加，相關(guān)技術(shù)其主要包括視頻移動監(jiān)測，物體追蹤，人臉識別，車輛識別等。在我國，很多場合都安裝有智能視頻監(jiān)控系統(tǒng)，如：軍事基地、機(jī)場、監(jiān)獄等。對于一些公共場所，如：高鐵站，由于建筑物比較分散，采用傳統(tǒng)視頻監(jiān)控系統(tǒng)，監(jiān)控人員無法做到面面俱到，這時，智能視頻監(jiān)控系統(tǒng)就能夠發(fā)揮其的作用，自動監(jiān)測監(jiān)控范圍內(nèi)可疑物體以及可疑人物。

非安全相關(guān)類應(yīng)用主要應(yīng)用于服務(wù)以及零售行業(yè)，在人數(shù)統(tǒng)計(jì)，人群控制，注意力控制和交通流量控制等方面發(fā)揮作用，有助于提高服務(wù)水平以及營業(yè)額。如：對大型商場人流量進(jìn)行統(tǒng)計(jì)，從而估測這個商場的營業(yè)水平；通過人臉的識別技術(shù)來提高服務(wù)水平，提高工作質(zhì)量以及工作水平等。

隨著智能監(jiān)控技術(shù)的高速發(fā)展，智能視頻監(jiān)控系統(tǒng)將逐漸取代傳統(tǒng)視頻監(jiān)控系統(tǒng)，相比較傳統(tǒng)的監(jiān)控技術(shù)，智能視頻監(jiān)控大大解放了人力，提高了監(jiān)控的穩(wěn)定性和實(shí)時性。集成化和人工智能將是智能視頻監(jiān)控系統(tǒng)的兩個發(fā)展方向。

智能視頻監(jiān)控系統(tǒng)作為建筑智能化工程的一個重要子系統(tǒng)，將與其他的子系統(tǒng)有機(jī)的集成在一起，相互聯(lián)動，發(fā)揮更大的作用，同時便于集成化管理。如：智能視頻監(jiān)控系統(tǒng)與火災(zāi)自動報警系統(tǒng)的聯(lián)動：當(dāng)火災(zāi)探測器發(fā)出報警信號時，智能攝像機(jī)自動切換至預(yù)置位置，智能確認(rèn)火情；智能視頻監(jiān)控系統(tǒng)與人員定位系統(tǒng)的聯(lián)動：當(dāng)人員定位信號發(fā)生異常時，智能攝像機(jī)自動切換至人員異常位置，以分析并復(fù)核現(xiàn)場情況。智能視頻監(jiān)控系統(tǒng)還將與更多的系統(tǒng)集成在一起。

近年來，隨著人工智能的迅猛發(fā)展，硬件成本的不斷降低，儀器設(shè)備更加精密，監(jiān)控?cái)z像頭并不僅僅是用于監(jiān)控，更多的將會被用于管理。智能視頻監(jiān)控系統(tǒng)將會像人腦一樣對監(jiān)控對象做出判斷，相信在不久的將來，智能化的監(jiān)控系統(tǒng)將擁有類似大腦的智慧。不難想象，智能視頻監(jiān)控將會改變?nèi)祟惖纳睿哂泻艽蟮奈磥響?yīng)用價值。

4 結(jié)束語

總之，智能化是視頻監(jiān)控系統(tǒng)的發(fā)展趨勢。誠然，當(dāng)前該系統(tǒng)發(fā)展仍然伴隨許多阻礙，但隨著科學(xué)技術(shù)不斷發(fā)展進(jìn)步，各類軟硬件費(fèi)用降低與通信運(yùn)營組織加大力度投入，相信智能視頻監(jiān)控系統(tǒng)未來的道路一定會越走越好。本文主要對智能視頻監(jiān)控系統(tǒng)應(yīng)用及其發(fā)展做簡要的介紹，希望讀者對其發(fā)展方向，應(yīng)用前景有一定的了解。

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