基于人工智能的視頻監控技術應用研究

吳詩宇

（中通服中睿科技有限責任公司，廣東 廣州 510630）

0 引言

人工智能技術能夠通過自主控制對大量數據進行計算和分析，同時能夠進行自主學習，隨著算法水平的提升，其在實際應用中的效果得到了明顯提高。視頻監控技術在應用過程中主要通過人工監控管理的方式進行分析，但由于人監控時，人腦容易受到干擾，并且無法長時間觀察，因此視頻監控效率較低。將人工智能技術融入視頻監控系統中，代替人工觀察，能夠有效地提高監控管理效率，減少人工成本，提高監控準確率，進一步優化監控效果。

1 視頻監控技術概述

1.1 發展過程

視頻監控技術是指利用相關設備對現場進行圖像記錄，并對圖像進行觀察和分析，該技術在安防領域中的應用相對廣泛，通過對圖像的監控和分析，能夠發現區域內部的犯罪案件實際情況，幫助維護社會安全。視頻監控技術的應用歷史較長，發展中存在不同的階段。首先，在技術發展初期主要利用模擬視頻監控技術。該技術實施過程中主要利用閉路電視作為監控設備，通過錄制視頻的方式實現圖像的記錄和監管，整體技術實施相對復雜。其次，在數字化時代下，數字視頻監控技術的應用逐漸普及，在該技術實施過程中，利用數字視頻錄像機等設備實現圖像的記錄和儲存，并且能夠實現數據的遠程傳輸。相比初級階段，其具有較強的聯網能力，且錄制信號儲存管理較為便捷。但該系統僅能夠對信號進行收集和儲存，無法進行自我分析和處理。最后，在智能視頻監控階段中，通過將JIVS 以及JIVM等智能系統與視頻監控系統進行結合，通過智能控制視頻監控主機，實現對監控圖像的自動收集和處理。利用智能分析核心機及智能分析服務器等對視頻中圖像進行分析和識別，提取需要的關鍵信息，從而有效提高視頻監控效果。

1.2 技術特點

智能視頻監控技術在實際應用過程中具有較為明顯的特點，其將人工智能技術與視頻監控技術進行結合，充分體現出二者的優勢。首先，該技術具有先進性。視頻監控技術在不斷發展中充分融合不同的技術，并發揮出最佳的使用效果，因此較為先進。在系統運行過程中，人工智能技術能夠對當前的監控環境進行識別，結合實際的監控管理需求，設計相應的監控處理方案，從而提高實際的信息獲取和處理效率，滿足監控管理要求。其次，規范性。由于該系統的功能和組成較為復雜，在進行組裝、運行、控制和管理時，為避免對系統功能造成影響，需要嚴格按照規范操作要求執行，從而保障系統正常運行，提高整體的管理效率。最后，實用性。智能視頻監控技術的實用性較強，一方面，其能夠隨著技術的升級及性能深度學習，提升智能系統的實際數據處理效率，另一方面，其功能較為強大，能夠適用于不同環境的監控中，有效提高監控管理效果。

1.3 應用領域

智能視頻監控技術的設計應用范圍較廣，其在政府部門、公安部門內、交通領域以及電力行業中的應用較多，占據80%以上的市場份額。但隨著人們對安全重視程度的不斷增加，目前企業和家庭中對相關監控技術的應用占比也在逐漸增加，這也使視頻監控技術的發展得到進一步提升。智能視頻監控系統在不同領域中的使用方式存在一定的差異，如在公共治安中使用時，通過智能視頻監控技術構建城市監控覆蓋網絡，并將犯罪行為數據錄入系統中，由系統進行篩查并上報，及時發現公共治安相關問題，并進行控制，降低違法行為帶來的影響。在交通領域中使用時，主要利用智能視頻監控技術對違法行駛行為進行檢測和識別，同時模擬違法車輛的故障概率，及時進行上報，以控制和減少交通故障的發生。相關人員應加強對人工智能技術的研發和應用，為社會中不同行業提供恰當幫助。

2 基于人工智能的視頻監控技術分析

基于人工智能系統的基礎上，視頻監控技術功能得以增加，利用人工智能技術能夠對相關內容進行精準識別，提高監控效果。在進行圖像識別時，能夠對以下內容進行識別：①人臉識別。通過智能技術對人臉特征進行提取，并進行檢測和對比，找到目標任務的行動軌跡。智能系統能夠利用大數據技術進行全面分析，在短時間內獲取相關信息，從而提高識別效果。該功能在安防系統中能夠對犯罪人員進行識別和追蹤。②表情識別。表情識別過程中能夠通過對清晰的人臉中表情變化情況識別和分析目標人物的心理變化特征，了解目標的心理狀態。該功能可用來對嫌疑人進行分析和識別，利用科學方式判斷其心理狀態，以便制定恰當的審訊方案。③行為識別。該識別方式需要提前錄入目標行為動作，在后續監控過程中，系統檢測到目標動作時，能夠立即進行上報處理。如在公共場所設置該系統，識別打架斗毆動作，一旦發生不良事件，及時進行報警處理。有利于維護城市安全。④車牌識別。該技術在各個停車場的使用較多，通過識別車牌號進行登記，并自動計算收費情況。同時在交通樞紐處安裝該系統，能夠對違反交通規則的車輛進行抓拍，鎖定車牌號，從而提高違法管理效率，降低交通違法事件發生概率。

在圖像識別過程中，人工智能技術能夠有效提高對圖片和抓拍視頻的識別效率，其在具體應用過程中，利用數字化技術控制信息數據圖區和處理效果，構建雙重函數序列，進一步提高圖片識別的正確性。基于此建物圖片識別模型，其具體表達式如下。

其中：u——圖像正確率；u——圖像的敏感度；u——圖像的特異度內容使用系數；R——圖像頻率；i、i、i——圖像對話過程中的正確率；P——微分算子；ψ、ψ、ψ——圖像頻率上的敏感度維度。結合該模型，分析抓拍圖像中的圖像重度情況，需要獲取在圖像敏感度d、q 軸向的分量ψ和ψ，其表達公式如下。

ψ=Li+ψ。

ψ=Li。

其中：L——在d 軸上的敏感識別系數；L——在q 軸上的敏感識別系數；ψ——定子上敏感度的系數；i、i——圖像在兩軸上的分量。

通過模型計算的方式提高圖像識別和抓取過程中的正確率和敏感度，進一步加強智能識別效果。在該系統中，優化了智能系統的使用效果，使其能夠順利識別運動中實體物體的具體情況，如位置變化情況、色彩和陰影等變化，進一步加強對運動中物體的實時跟蹤，加強目標抓取效果。在智能安防中應用過程中，能夠有效提高圖像的清晰度，同時加強對目標的分析效果，針對目標特點進行多角度、全方面識別，甚至能夠對部分正面高清圖像中目標任務的五官特點進行分析和識別，從而提高目標的尋找效率。

3 視頻監控系統設計

3.1 系統功能需求分析

以廣東省某公園智能安防監控系統設計為例進行分析，在對公園進行分析時，能夠發現其主要需求為以下4 點：①為保障安全，在公園的門口、公園內部、停車場等區域中需要進行高清監控。②監控系統能夠在短時間內對公園范圍內的所有監控設備回傳信息進行高效處理。③能夠對監控數據進行儲存和回放，并支持目標查找，提高信息處理效率。④運維管理，系統能夠對各個監控系統狀態進行控制，及時發現損壞監控設備，并上報維修。通過對功能需求進行分析，能夠發現，針對智能視頻監控系統的功能要求主要包括人臉識別功能、人員軌跡識別功能、安防警報功能以及數據處理與運維功能。

3.2 結合功能需求進行系統開發與構建

在公園內部不同景點及功能區域中安裝高清攝像機，結合整體面積和覆蓋范圍進行計算和控制，以確保公園整個范圍得到完全覆蓋。將攝像機與控制平臺進行連接，系統對監控設備進行控制，并對收集的數據進行分析，具體結構如表1 所示。

表1 智能視頻監控系統設計框架

在布置監控設備時，應注意對不同區域設備的監控范圍進行調整，通過構建分布式部署模式，提高對公園內部實施系統的監管效果。在安裝高清攝像機時，能夠有效提高圖像的分辨率，進一步提高系統分析準確度。同時應做好監控點保護工作，設置避雷裝置，避免極端天氣對監控設備帶來影響。

在對數據傳輸系統進行設計時，應結合監控點位置，設置傳輸網格，提高數據傳輸的準確性，可以使用收發器和光纖完成數據的收集和傳輸。設置核心交換機和路由器，提高不同結構中數據傳輸提高穩定性。在進行數據接收時，在服務器中設置專門的儲存區域，或利用云儲存技術，提高數據儲存和提取效率。在平臺中支持數據的處理以及壓縮解碼等功能，提高數據處理和應用效果，如圖1 所示。

圖1 視頻儲存拓撲流程

在對公園監控系統應用架構進行設計時，應針對不同層的功能設計進行分類，并按照不同層的功能需求完善整體架構，如表2 所示。

表2 系統應用架構

按照應用架構構建系統功能模塊，將具體業務與智能系統進行連接，完成系統構建，如圖2 所示。

圖2 公園安防智能視頻監控系統

4 智能視頻監控技術的功能實現與應用

4.1 系統功能實現

完成系統功能模塊設計后，應對系統功能使用情況進行實驗和分析。在系統登錄模塊中，輸入相關的用戶名和密碼，進入智能視頻監控系統平臺。在平臺中根據需求選擇相應的功能模塊。以監控模塊為例，在該功能模塊中，管理人員能夠通過檢查監控畫面來實現對重點位置的查詢與管理，并按照實際需求對拍攝畫面的分辨率進行調整。選擇警告功能時，能夠發現智能處理完畢后的圖片數據，智能系統對不合理行為進行標記，上傳到警報功能區域中，等待工作人員檢查管理。工作人員處理完畢后，警報提示消失。處理后的數據和案例進行回收整理，以便后續檢查管理。

4.2 系統具體應用

在公園智能視頻監控系統應用時，可以利用人臉識別技術對走失人員進行識別和查找，通過識別走失人員面部特征的方式，在視頻監控系統中進行巡查，在人員通過監控設備時，鎖定走失人員的具體位置，通過廣播提醒人員不要走動，同時提示就近管理人員進行引領，有效幫助家人快速找到走失人員。在智能系統中輸入違規動作，如攀折樹木、隨地亂扔垃圾、踐踏草坪、破壞公共建筑等。將該類型動作標記為違規行為，在智能識別時，發現該行為后及時上報處理，由專門的監控管理人員通知該區域附近的管理者進行處理，并給予相應懲罰，提高對公園的保護效果。

5 結語

綜上所述，在將人工智能技術與視頻監控技術進行結合時，能夠有效地提高實際的監控管理效果。通過人工智能的數據處理，快速識別大量數據，并為系統提供相應的信息支持，以提高監控管理效率。在對視頻監控數據的智能分析下，為整體系統賦予不同功能，進一步滿足用戶的實際需求，使人們的生活更加安全便捷。