能分析技術(shù)在視頻監(jiān)控系統(tǒng)中的應(yīng)用

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　　在視頻監(jiān)控飛速發(fā)展的今天，視頻監(jiān)控畫(huà)面的海量信息大大超過(guò)了人力有效處理的范圍已經(jīng)成為客觀(guān)事實(shí)。智能視頻解決方案以數(shù)字化、網(wǎng)絡(luò)化視頻監(jiān)控為基礎(chǔ)，用戶(hù)可以設(shè)置某些特定的規(guī)則，系統(tǒng)識(shí)別不同的物體，同時(shí)識(shí)別目標(biāo)行為是否符合這些規(guī)則，一旦發(fā)現(xiàn)監(jiān)控畫(huà)面中的異常情況，系統(tǒng)能夠以最快和最佳的方式發(fā)出警報(bào)并提供有用信息，從而能夠更加有效的協(xié)助安全人員處理危機(jī)，最大限度的降低誤報(bào)和漏報(bào)現(xiàn)象，切實(shí)提高監(jiān)控區(qū)域的安全防范能力。

　　一、智能分析技術(shù)應(yīng)用的必要性和優(yōu)勢(shì)分析

　　傳統(tǒng)的視頻監(jiān)控系統(tǒng)通常是通過(guò)人員監(jiān)控和錄像來(lái)實(shí)現(xiàn)安全防護(hù)，實(shí)際上并不能主動(dòng)有效地保障安全，尤其是監(jiān)控點(diǎn)過(guò)多的時(shí)候，人員監(jiān)控根本無(wú)法顧及所有監(jiān)控場(chǎng)景;同時(shí)，監(jiān)控人員的注意力很難保證二十四小時(shí)都能準(zhǔn)確高效地監(jiān)控所有監(jiān)控場(chǎng)景;此外，"被動(dòng)錄像"通常只能在"事件"發(fā)生之后通過(guò)調(diào)用錄像進(jìn)行回放取證，一方面損失已經(jīng)產(chǎn)生不可能挽回，另一方面，通過(guò)人工回放錄像取證的方式效率十分低下。

　　智能分析則可以有效地解決以上問(wèn)題。智能分析技術(shù)的主要特征是采用計(jì)算機(jī)視覺(jué)方式，在幾乎不需要人為干預(yù)的情況下，通過(guò)對(duì)攝像機(jī)拍錄的圖像序列進(jìn)行定位、識(shí)別和跟蹤，并在此基礎(chǔ)上分析和判斷目標(biāo)的行為，從而做到既能完成日常管理又能在異常情況發(fā)生的時(shí)候及時(shí)作出反應(yīng)。

　　智能視頻分析系統(tǒng)解決了安保人員從繁雜和枯燥的“盯屏幕”任務(wù)解脫出來(lái)，由設(shè)備來(lái)完成這部分工作;另外一個(gè)是實(shí)現(xiàn)了從海量的視頻數(shù)據(jù)中快速搜索到想要找的的圖像。有研究表明，操作人員盯著電視墻超過(guò)10分鐘后將漏掉90%的視頻信息而使這項(xiàng)工作失去意義，往往監(jiān)控系統(tǒng)就成了事后追查事件的依據(jù)。但智能視頻分析系統(tǒng)就把事后的取證變成了主動(dòng)的防御，使得項(xiàng)目能夠以最省的成本，實(shí)現(xiàn)最有效的安保。智能視頻分析系統(tǒng)已成功應(yīng)用于各行各業(yè)，起到了舉足輕重的作用。

　　二、視頻分析技術(shù)應(yīng)用的現(xiàn)狀

　　從技術(shù)角度來(lái)講，目前國(guó)內(nèi)智能分析技術(shù)主要還集中在兩大類(lèi)：一類(lèi)是采用畫(huà)面分割前景提取等方法對(duì)視頻畫(huà)面中的目標(biāo)進(jìn)行提取檢測(cè)，通過(guò)各種不同的規(guī)則來(lái)區(qū)分不同的事件，從而實(shí)現(xiàn)不同判斷并產(chǎn)生相應(yīng)的報(bào)警聯(lián)動(dòng)等，例如：最早期的一些行為分析類(lèi)功能(跨界、區(qū)域入侵、打架檢測(cè)、人員聚集等)、還有早期的交通事件檢測(cè)等都屬于這類(lèi)算法技術(shù)的應(yīng)用。另一類(lèi)是利用模式識(shí)別技術(shù)，對(duì)畫(huà)面中特定的物體進(jìn)行建模，并通過(guò)大量樣本進(jìn)行訓(xùn)練，從而達(dá)到對(duì)視頻畫(huà)面中的特定物體進(jìn)行檢測(cè)及相關(guān)應(yīng)用。如車(chē)輛檢測(cè)、人臉檢測(cè)、人頭檢測(cè)(人流統(tǒng)計(jì))等應(yīng)用。

　　從應(yīng)用角度來(lái)講，目前國(guó)內(nèi)智能分析技術(shù)主要有四大類(lèi)：第一類(lèi)是實(shí)時(shí)報(bào)警類(lèi)，第二類(lèi)是數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)類(lèi)，第三類(lèi)是屬性識(shí)別類(lèi)，第四類(lèi)是圖像處理類(lèi)。

　　第一類(lèi)，實(shí)時(shí)報(bào)警類(lèi)，主要是通過(guò)分析技術(shù)對(duì)實(shí)時(shí)視頻進(jìn)行內(nèi)容的分析和判斷，發(fā)現(xiàn)某種狀態(tài)達(dá)到報(bào)警規(guī)則的要求時(shí)，系統(tǒng)即可發(fā)出報(bào)警聯(lián)動(dòng)。如最基礎(chǔ)的跨線(xiàn)報(bào)警、入侵報(bào)警、打架報(bào)警、聚眾報(bào)警等，當(dāng)然隨著應(yīng)用的深入，各行業(yè)應(yīng)用中也出現(xiàn)了很多帶有行業(yè)特征的實(shí)時(shí)報(bào)警應(yīng)用，如交通行業(yè)的擁堵報(bào)警、行人上高速報(bào)警;司法行業(yè)的攀高報(bào)警、離崗報(bào)警;金融行業(yè)的尾隨報(bào)警、貼假?gòu)V告報(bào)價(jià)等等。

　　第二類(lèi)，數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)類(lèi)，主要是通過(guò)在特定的場(chǎng)景下，對(duì)視頻內(nèi)容中特定的內(nèi)容進(jìn)行統(tǒng)計(jì)，形成相關(guān)的報(bào)表和數(shù)據(jù)應(yīng)用。例如，通過(guò)視頻分析對(duì)公路上的車(chē)流量進(jìn)行自動(dòng)統(tǒng)計(jì)，通過(guò)視頻分析對(duì)商場(chǎng)出入口等的人流量進(jìn)行統(tǒng)計(jì)等等。

　　第三類(lèi)，屬性識(shí)別類(lèi)，主要是對(duì)視頻中特定事務(wù)的屬性進(jìn)行自動(dòng)識(shí)別，達(dá)到對(duì)視頻內(nèi)容的深入應(yīng)用和快速檢索等目的。如人臉識(shí)別、車(chē)牌識(shí)別、車(chē)標(biāo)識(shí)別、顏色識(shí)別、性別識(shí)別、身高識(shí)別、年齡識(shí)別、手勢(shì)識(shí)別等等。目前安防行業(yè)中應(yīng)用較多的主要還是人臉識(shí)別、車(chē)牌識(shí)別、車(chē)標(biāo)識(shí)別等。

　　第四類(lèi)，圖像處理類(lèi)，主要是對(duì)圖像整體進(jìn)行分析判斷及優(yōu)化處理以達(dá)到更好的效果或者將不清楚的內(nèi)容通過(guò)算法計(jì)算處理達(dá)到看得清的效果。如目前的視頻增強(qiáng)技術(shù)(去噪、去霧、銳化、加亮等)、視頻復(fù)原技術(shù)(去模糊、畸變矯正等)。

　　從產(chǎn)品形態(tài)來(lái)講，目前市場(chǎng)上主要有兩大類(lèi)產(chǎn)品形態(tài)，一類(lèi)是前端智能產(chǎn)品。一類(lèi)是后端服務(wù)器產(chǎn)品。這兩類(lèi)產(chǎn)品各有優(yōu)缺點(diǎn)，根據(jù)不同的應(yīng)用和項(xiàng)目類(lèi)型有不同的選擇。

　　目前市場(chǎng)上可以看到很多智能攝像機(jī)，即將一些視頻分析算法移植到網(wǎng)絡(luò)攝像機(jī)中，在攝像機(jī)中實(shí)現(xiàn)對(duì)實(shí)時(shí)視頻的分析和檢查，實(shí)現(xiàn)一些智能分析的功能(例如目前有實(shí)現(xiàn)車(chē)輛檢測(cè)的車(chē)輛抓拍攝像機(jī)、實(shí)現(xiàn)區(qū)域入侵等功能的目標(biāo)檢測(cè)報(bào)警的攝像機(jī)、有實(shí)現(xiàn)人類(lèi)檢測(cè)抓拍的攝像機(jī)等等)，智能攝像機(jī)自帶分析功能，系統(tǒng)架構(gòu)簡(jiǎn)單，同時(shí)目前的攝像機(jī)DSP處理能力已經(jīng)完全能運(yùn)行各種較為復(fù)雜的分析算法，分析效果和后端產(chǎn)品基本相同。

　　智能分析服務(wù)器在市場(chǎng)上應(yīng)該還算是主流產(chǎn)品，服務(wù)器產(chǎn)品有軟件開(kāi)發(fā)周期短、項(xiàng)目應(yīng)用靈活、改造項(xiàng)目適用性強(qiáng)等特點(diǎn)。同時(shí)比較復(fù)雜的智能分析功能需要的計(jì)算量還是很大，完全移植到攝像機(jī)中需要大量?jī)?yōu)化和改進(jìn)算法性能和提高前端設(shè)備硬件成本。而基于x86的服務(wù)器是目前運(yùn)行這些復(fù)雜算法的最好選擇，成本相對(duì)較低，能夠達(dá)到的分析效果也最好。

　　例如，目前客流統(tǒng)計(jì)分析、人臉檢索分析、人臉比對(duì)、交通事件檢測(cè)、視頻內(nèi)容檢索、視頻質(zhì)量診斷等應(yīng)用大部分還集中在服務(wù)器產(chǎn)品上，移植到攝像機(jī)中的較少，即使有也是將部分運(yùn)算量較小的內(nèi)容移植到攝像機(jī)中處理。但是服務(wù)器產(chǎn)品有一個(gè)不爭(zhēng)的劣勢(shì)，那就是穩(wěn)定性。穩(wěn)定性方面肯定沒(méi)嵌入式產(chǎn)品好。所以很多廠(chǎng)家還是會(huì)在成本控制的前提下，盡力優(yōu)化算法將各種功能盡可能的移植到嵌入式設(shè)備中去，提高系統(tǒng)的穩(wěn)定性，特別是一些需要在室外環(huán)境中使用的設(shè)備(如交通事件檢測(cè)等應(yīng)用)。

　　三、智能分析案例解析

　　1某高速交警違章智能取證系統(tǒng)

　　項(xiàng)目用戶(hù)：高速交警支隊(duì)

　　實(shí)現(xiàn)功能：違章停車(chē)，逆行事件檢測(cè)并進(jìn)行跟蹤抓拍;統(tǒng)計(jì)路段車(chē)流量

　　目前大多數(shù)視頻交通事件檢測(cè)產(chǎn)品只能進(jìn)行全景檢測(cè)，當(dāng)發(fā)生違章事件時(shí)不能對(duì)違章車(chē)輛進(jìn)行抓拍處罰，造成目前高速公路上違章事件屢禁不止，給高速公路帶來(lái)了嚴(yán)重的安全隱患。為了解決以上問(wèn)題，高速交警支隊(duì)使用海康威視的高速公路違章事件智能跟蹤取證系統(tǒng)。

　　本系統(tǒng)包括事件檢測(cè)服務(wù)器和智能跟蹤球機(jī)，事件檢測(cè)服務(wù)器對(duì)球機(jī)采集的視頻信號(hào)進(jìn)行實(shí)時(shí)分析處理，當(dāng)在圖像中發(fā)生停車(chē)/逆行違章事件時(shí)，將目標(biāo)的坐標(biāo)傳送給球機(jī)，驅(qū)動(dòng)球機(jī)進(jìn)行跟蹤，知道看清目標(biāo)車(chē)牌，并記錄整個(gè)停車(chē)，跟蹤的視頻作為處罰依據(jù)。此系統(tǒng)目前能夠較好的對(duì)高速公路的違章行為進(jìn)行非現(xiàn)場(chǎng)取證并處罰，解決了高速交警的難題，提高了高速公路非現(xiàn)場(chǎng)處罰的能力。

　　本系統(tǒng)通過(guò)長(zhǎng)時(shí)間的運(yùn)行，檢測(cè)率和誤報(bào)率都得到了用戶(hù)的認(rèn)可。

　　現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際使用圖片

　　2某大型商場(chǎng)客流統(tǒng)計(jì)項(xiàng)目

　　項(xiàng)目用戶(hù)：商場(chǎng)總部

　　實(shí)現(xiàn)功能：客流統(tǒng)計(jì)

　　項(xiàng)目簡(jiǎn)介：

　　為了及時(shí)收集和分析顧客購(gòu)買(mǎi)行為數(shù)據(jù)，并對(duì)其進(jìn)行多元化組合和深層挖掘，某大型商場(chǎng)在測(cè)試對(duì)比了多家產(chǎn)品后，選擇采用?？低曇曨l客流統(tǒng)計(jì)系統(tǒng)對(duì)集團(tuán)所屬各門(mén)店客流進(jìn)行實(shí)時(shí)統(tǒng)計(jì)。海康威視客流統(tǒng)計(jì)系統(tǒng)的獨(dú)特之處在于：

　　1)采用網(wǎng)絡(luò)視頻進(jìn)行客流統(tǒng)計(jì)，客流統(tǒng)計(jì)分析無(wú)需視頻采集卡等硬件輔 助，系統(tǒng)穩(wěn)定性好，統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)準(zhǔn)確可靠;

　　2)能夠自動(dòng)、連續(xù)、準(zhǔn)確統(tǒng)計(jì)進(jìn)出門(mén)店每個(gè)出入口的客流數(shù)據(jù);

　　3)支持單、雙向(進(jìn)和出)的客流統(tǒng)計(jì);

　　4)支持店內(nèi)客流保有量的計(jì)算，為安全運(yùn)營(yíng)提供支撐;

　　5)可提供按分、時(shí)、日、周、月、年進(jìn)行客流統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)的同比數(shù)據(jù)和環(huán)比數(shù)據(jù);

　　6)支持餅狀、曲線(xiàn)、柱狀、EXCEL等多種圖形報(bào)表展現(xiàn)客流統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù);

　　7)提供接口與門(mén)店銷(xiāo)售系統(tǒng)數(shù)據(jù)進(jìn)行對(duì)接，便于銷(xiāo)售部門(mén)統(tǒng)計(jì)客單價(jià)、評(píng)估促銷(xiāo)效果。

　　目前，多家門(mén)店安裝使用，統(tǒng)計(jì)平均準(zhǔn)確率≥95%。集團(tuán)總部計(jì)劃在全國(guó)所有門(mén)店全部安裝這套視頻客流統(tǒng)計(jì)系統(tǒng)。

　　現(xiàn)場(chǎng)安裝圖

　　視頻檢測(cè)實(shí)際效果圖

　　四、智能分析技術(shù)應(yīng)用的瓶頸

　　早期視頻分析應(yīng)用產(chǎn)品出現(xiàn)在市場(chǎng)上，著實(shí)引起了一段騷動(dòng)，而且在很多特殊的應(yīng)用場(chǎng)景和應(yīng)用環(huán)境，的確能給客戶(hù)帶來(lái)很大的價(jià)值。如商場(chǎng)的人流統(tǒng)計(jì)技術(shù)，為商場(chǎng)的數(shù)據(jù)分析帶來(lái)了巨大的技術(shù)支撐;如車(chē)牌識(shí)別技術(shù)，給公安交通管理帶來(lái)的價(jià)值是無(wú)法用數(shù)據(jù)來(lái)衡量的。但是，視頻分析技術(shù)還沒(méi)有完全成熟，目前應(yīng)該還屬于技術(shù)應(yīng)用的初級(jí)階段，還存在很多問(wèn)題，這些問(wèn)題可能也是限制視頻智能分析應(yīng)用快速發(fā)展的最主要的因素：

　　(一)、檢測(cè)準(zhǔn)確率達(dá)不到理想效果。視頻分析技術(shù)的準(zhǔn)確率基本達(dá)不到非常理想的效果，特別是實(shí)時(shí)報(bào)警類(lèi)的應(yīng)用，誤報(bào)率和漏報(bào)率都是客戶(hù)最關(guān)心的問(wèn)題，如果誤報(bào)太高，客戶(hù)也受不了，如果漏報(bào)，客戶(hù)更加受不了。特別是一些要求比較高的應(yīng)用，只要有漏的，實(shí)際作用就不大了。

　　(二)、受環(huán)境干擾大。視頻分析技術(shù)最大的一個(gè)問(wèn)題就是受環(huán)境和視頻質(zhì)量的干擾太大，光線(xiàn)、雜物、惡劣天氣、晃動(dòng)、飛蟲(chóng)等的干擾，就會(huì)使應(yīng)用系統(tǒng)效果非常差，甚至失效，無(wú)法進(jìn)行正常工作。

　　(三)、安裝調(diào)試復(fù)雜。智能分析應(yīng)用產(chǎn)品幾乎都需要按每一個(gè)應(yīng)用場(chǎng)景進(jìn)行不同的參數(shù)調(diào)試，而且會(huì)涉及到非常多的專(zhuān)業(yè)的參數(shù)調(diào)試。非專(zhuān)業(yè)人員根本無(wú)法調(diào)試出理想效果。

　　五、智能分析技術(shù)應(yīng)用的發(fā)展趨勢(shì)

　　總體來(lái)看，限制智能分析技術(shù)應(yīng)用的最大因素就是準(zhǔn)確率問(wèn)題。所以智能分析技術(shù)應(yīng)用的發(fā)展趨勢(shì)肯定是朝著提高準(zhǔn)確率的方向前進(jìn)的。同時(shí)另一方面，大家也會(huì)尋找一些不關(guān)心準(zhǔn)確率，而更多關(guān)注效率的一些應(yīng)用方向。

　　主要應(yīng)該有幾個(gè)方面的發(fā)展：

　　(一)、從源頭增加可判斷信息。雙目攝像機(jī)的推廣應(yīng)該是一個(gè)大方向，雙目攝像機(jī)帶有兩個(gè)鏡頭，獲取的視頻中帶有目標(biāo)的深度信息。分析算法計(jì)算能夠通過(guò)這些信息跟進(jìn),準(zhǔn)確的判斷物體之間的距離、深度、高度等信息，能夠提高整體算法的準(zhǔn)確性。

　　(二)、各種自學(xué)習(xí)和自適應(yīng)算法的研究和應(yīng)用。后續(xù)的智能分析產(chǎn)品應(yīng)該是帶有強(qiáng)大的自學(xué)習(xí)和自適應(yīng)功能的。能夠根據(jù)不同的復(fù)雜環(huán)境進(jìn)行自動(dòng)學(xué)習(xí)和過(guò)濾，能夠?qū)⒁曨l中的一些干擾目標(biāo)進(jìn)行自動(dòng)過(guò)濾。從而達(dá)到提高準(zhǔn)確率，降低調(diào)試復(fù)雜度的目的。例如，抗抖動(dòng)算法、重復(fù)運(yùn)動(dòng)物體過(guò)濾、微小物體自動(dòng)過(guò)濾、強(qiáng)光自動(dòng)抑制、三維建模等技術(shù)的發(fā)展和深入應(yīng)用。

　　(三)、視頻數(shù)據(jù)深入挖掘應(yīng)用迅速發(fā)展。隨著視頻分析技術(shù)的快速發(fā)展，視頻數(shù)據(jù)量也非常大，如何讓視頻分析技術(shù)在大數(shù)據(jù)中發(fā)揮作用也成為人們關(guān)注的一個(gè)方向。利用各種不同的算法計(jì)算，將大量視頻數(shù)據(jù)中不同屬性的事物進(jìn)行檢索、標(biāo)注、識(shí)別等應(yīng)用，以達(dá)到對(duì)大量數(shù)據(jù)中內(nèi)容的快速查找檢索。大大降低人工成本，提高效率。甚至在有些方面讓一些人工無(wú)法完成的任務(wù)成為可能。如：人臉大數(shù)據(jù)庫(kù)檢索，身份證庫(kù)重復(fù)人員查找、視頻中穿某種衣服、某種顏色的車(chē)輛查找、車(chē)牌查找、甚至可以做到以圖搜圖等應(yīng)用(輸入一張圖片找到和圖片類(lèi)似的片段)。

　　六、結(jié)束語(yǔ)

　　隨著“國(guó)家應(yīng)急體系”、“平安城市”、“平安建設(shè)”、“科技強(qiáng)警”等重大工程項(xiàng)目在全國(guó)的不斷推進(jìn)，國(guó)內(nèi)視頻監(jiān)控市場(chǎng)前景良好。智能視頻相關(guān)產(chǎn)品的應(yīng)用隨著視頻監(jiān)控市場(chǎng)規(guī)模的不斷壯大也將從相對(duì)集中的區(qū)域向各行業(yè)大幅度的伸展。就市場(chǎng)需求而言，目前整個(gè)市場(chǎng)對(duì)智能視頻分析的認(rèn)知都在不斷提高。安防與視頻監(jiān)控系統(tǒng)集成和產(chǎn)品研發(fā)公司將憑借多年系統(tǒng)集成和產(chǎn)品研發(fā)經(jīng)驗(yàn)，對(duì)于不同行業(yè)細(xì)分市場(chǎng)需求的充分理解，將智能視頻分析與檢測(cè)技術(shù)與安防監(jiān)控行業(yè)有機(jī)結(jié)合，構(gòu)建可靠實(shí)用的智能分析應(yīng)用，為安防監(jiān)控的智能應(yīng)用發(fā)展貢獻(xiàn)力量。