智能視頻分析應(yīng)用概述

1、智能視頻分析應(yīng)用概述1. 概述隨著近年來視頻監(jiān)控的迅速發(fā)展，攝像頭數(shù)量的快速增多，大量的視頻數(shù)據(jù)給實(shí)時(shí)監(jiān) 視報(bào)警和視頻數(shù)據(jù)的有效使用帶來了挑戰(zhàn)。一個(gè)標(biāo)準(zhǔn)的視頻臨控系統(tǒng)經(jīng)常有幾十路其至上千 路視頻和相應(yīng)的數(shù)字錄像數(shù)據(jù)。操作人員通過觀測每一路視頻從而發(fā)現(xiàn)報(bào)警事件變得非常困 難。此外在爭后分析報(bào)警爭件時(shí)，需要操作人員及時(shí)找出相關(guān)錄像；而傳統(tǒng)視頻監(jiān)控缺乏對 視頻的智能分析，錄像數(shù)據(jù)無法被有效地檢索，只能根據(jù)大致的時(shí)間段來人工查找，導(dǎo)致視 頻數(shù)據(jù)分析工作消耗大量的工作時(shí)間。解決以上問題的一個(gè)有效方法是對視頻進(jìn)行自動智能 分析。對視頻中出現(xiàn)的用戶感興趣的事件進(jìn)行實(shí)時(shí)提取和記錄，從而達(dá)到及時(shí)報(bào)警并利用存 儲

2、的事件信息來有效地檢索視頻數(shù)據(jù)。事件檢測與行為分析系統(tǒng)是一種先進(jìn)的秤能視頻分析系統(tǒng)。能夠?qū)σ曨l進(jìn)行周界監(jiān)測 與異常行為分析，可應(yīng)用丁各種公共場所包括機(jī)場、車站、港口、建筑物周圍、街道、小區(qū)、 及其他場所，用于檢測、分類、跟蹤和記錄過往行人、車輛及其它可疑物體，能夠判斷是否 有行人及車輛在禁區(qū)內(nèi)發(fā)生長吋間徘徊、停留、逆行等行為，此外檢測人員奔跑、打斗等異 常行為。事件檢測與行為分析系統(tǒng)一般能同時(shí)監(jiān)測同一場景里多個(gè)目標(biāo)的不同行為，對以根據(jù) 防范目標(biāo)的特點(diǎn)進(jìn)行靈活設(shè)置，包括運(yùn)動物體的種類和大?。幌到y(tǒng)能夠適應(yīng)不同的環(huán)境變化, 包括光照、四季、晝夜、晴雨等，并能夠很好地抗攝像頭抖動。2. 功能事件檢測與

3、行為分析系統(tǒng)可實(shí)現(xiàn)以下主要功能：(1) 非法闖入禁區(qū)：能夠檢測是否有行人或車輛進(jìn)入預(yù)定區(qū)域，川戶可靈活調(diào)節(jié)靈敏度。 比較先進(jìn)的系統(tǒng)可以有效地檢測到不少于10個(gè)像素的目標(biāo)；(如圖1： 1、2)(2) 非法逆行：當(dāng)行人和車輛在指定區(qū)域內(nèi)逆向運(yùn)動時(shí)，記錄并發(fā)出報(bào)警；(如圖1： 3)(3) 異常奔跑：測試是否有可以人物在指定區(qū)域內(nèi)快速運(yùn)動；(如圖1： 4)(4) 打架：檢測是否有打假斗毆事件；(如圖1： 5)(5) 動態(tài)圖像放人能控制云臺攝像機(jī)對移動目標(biāo)跡行放大抓拍，并生成高清晰度圖片。(如圖1： 6)(6) 識別與分類：對視頻中的行人、車倆及其它目標(biāo)物進(jìn)行分類；(如圖1： 7)（7）敏感區(qū)域滯留：檢

4、測是否有可疑人物或車輛在指定的區(qū)域內(nèi)長時(shí)間徘徊或停留，當(dāng) 滯留時(shí)間超過預(yù)設(shè)值，系統(tǒng)將發(fā)出報(bào)警；（如圖1： 8）（8）門禁尾隨監(jiān)測：檢測是否有人尾隨通過門禁，發(fā)現(xiàn)即刻報(bào)警；（如圖1： 9）（9）聚眾:檢測群體聚集、滯留（如圖1： 10）（10）物品遺留：當(dāng)環(huán)境出現(xiàn)物品遺留現(xiàn)象，即刻報(bào)警（如圖1： 11）（11）驟變：當(dāng)視頻圖像發(fā)生冃人變化（如攝像頭被遮擋和人幅度移動）時(shí)系統(tǒng)報(bào)警（如圖 1： 12、13）3. 事件檢測與行為分析系統(tǒng)產(chǎn)品形態(tài)與系統(tǒng)結(jié)構(gòu)事件檢測與行為分析系統(tǒng)融合視頻處理、圖像處理、模式識別以及人工智能等多個(gè)領(lǐng)域 的先進(jìn)技術(shù)?？谇爸饕漠a(chǎn)品形式為后端中心處理方式和前端處理方式。后端屮心

5、處理方式使川高性能智能視頻服務(wù)器進(jìn)行視頻分析。仞能分析服務(wù)器一般通過 軟解碼方式，解壓數(shù)字視頻流，然厲進(jìn)行事件檢測與行為分析運(yùn)算。中心處理器對整合到第 三方視頻監(jiān)控平臺中，與主流視頻監(jiān)控平臺無縫銜接。事件分析結(jié)果和相關(guān)參數(shù)設(shè)置同樣通 過智能視頻傳輸協(xié)議與視頻監(jiān)控平臺進(jìn)行通訊。中心處理方式的系統(tǒng)每個(gè)服務(wù)器一般可以同時(shí)處理8路至16路視頻。整個(gè)系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)如圖2所示。遠(yuǎn)畏用戶瑞 網(wǎng)綣也頻管理 仝安咎能祝頻網(wǎng)埸祝頻朋務(wù)老稅頻解碼fil分析結(jié)果圖2事件檢測系統(tǒng)-后端中心系統(tǒng)拓?fù)鋱D歿盤錄機(jī)遠(yuǎn)程用戶端文安韌能確 竇砒務(wù)吉世磁控甲臺圖3事件檢測系統(tǒng)-前端處理系統(tǒng)拓?fù)鋱D分析結(jié)晃 厘縮視頻文件4. 事件檢測與行為

6、分析系統(tǒng)技術(shù)原理與評測4. 1.周界檢測4.1.1. 技術(shù)原理前景物體檢測技術(shù)的主要應(yīng)用。該技術(shù)以固定攝像頭監(jiān)控用八所關(guān)心的區(qū)域，建立背呆 模型，過濾出前景物體并確定物體的運(yùn)動路線?；谇熬拔矬w的運(yùn)動路線實(shí)現(xiàn)對運(yùn)動物體的 行為判別。該技術(shù)的典型應(yīng)用包括以下4類。(1) 區(qū)域進(jìn)出：川戶在監(jiān)控場景內(nèi)定義一個(gè)多邊形區(qū)域，當(dāng)有物體進(jìn)入、離開即觸發(fā)報(bào) 警事件。(2) 區(qū)域滯留：用戶在監(jiān)控場景內(nèi)定義一個(gè)多邊形區(qū)域，當(dāng)有物體在區(qū)域內(nèi)滯留時(shí)間超 過規(guī)定閾值即觸發(fā)報(bào)警事件。(3) 絆線：用戶在監(jiān)控區(qū)域內(nèi)定義一條線段。當(dāng)物體運(yùn)動路線跨越該線段，即觸發(fā)報(bào)警 事件。(4) 有向絆線：川戶在監(jiān)控區(qū)域內(nèi)定義一條線段。當(dāng)物

7、體沿指定方向跨越該線段，即觸 發(fā)報(bào)警事件。4.1.2. 應(yīng)用前提攝像頭需要固定，只在改變監(jiān)測場景時(shí)才移動攝像頭，否則無法建立穩(wěn)定的背景模型； 適川于空曠場景，如邊防線，廠區(qū)周邊等環(huán)境，一方面可獲得較人的視野，另一方面該技術(shù) 不適川于前景物體擁擠的情況，這時(shí)場景下不同物體的詢景由于相互粘連無法區(qū)分，基于前 呆而得到的運(yùn)動路線也同時(shí)失效。4.1.3. 參考測試環(huán)境在常規(guī)測試識別率、誤警率和漏報(bào)率外，應(yīng)考察以下針對性測試的結(jié)果。(1) 抖動：戶外攝像頭可能由于各類原因發(fā)生偶然或周期性的抖動，由于該技術(shù)一般要 求相機(jī)固定，因此需要測試在輕微抖動壞境卜的技術(shù)指標(biāo)，考察系統(tǒng)性能指標(biāo)的穩(wěn) 定性。(2) 無關(guān)

8、物體：測試環(huán)境中出現(xiàn)概率較高的如樹葉抖動，花草搖動，云影等干擾物體出 現(xiàn)時(shí)的誤報(bào)情況。(3) 天氣：該系統(tǒng)的一般定位是全天候工作的實(shí)時(shí)監(jiān)控系統(tǒng)，在下雨、霧、雪夭氣下測 試上述技術(shù)指標(biāo)。(4) 光照：戶外環(huán)境或室內(nèi)光照變化明顯的環(huán)境，應(yīng)進(jìn)行24小時(shí)測試，獲得上述三個(gè) 技術(shù)指標(biāo)判斷系統(tǒng)對光照變化的適應(yīng)能力。4.1. 4.參考指標(biāo)識別率80%,誤警率20%。4. 2.動態(tài)跟蹤4. 2.1.技術(shù)原理該技術(shù)的目的是實(shí)現(xiàn)對于指定日標(biāo)物體的近距離持續(xù)跟蹤。日標(biāo)物體的指定在全景攝像 頭的場景內(nèi)完成，在非空曠場景一般由操作人員指定，對于邊防線等空曠場景可由計(jì)算機(jī)口 行選擇。跟蹤過程可分為鎖定ii標(biāo)和持續(xù)跟蹤兩個(gè)

9、階段，跟蹤攝像頭和全景攝像頭在物理上 可以是同一個(gè)，主要取決于具體應(yīng)用的需求和產(chǎn)甜自身的水準(zhǔn)。在鎖定目標(biāo)階段有兩種技術(shù)實(shí)現(xiàn)，一種是基于特征模式分析的跟蹤，例如以rgb圖像進(jìn) 行模版匹配，由于攝像頭逐漸拉近，物體的位置和大小同時(shí)發(fā)生變化，這時(shí)的鎖定速度越高, 則物體從視野中丟失的風(fēng)險(xiǎn)也越大，對于目標(biāo)的速度大小及方差沒有先驗(yàn)的情況下，一旦目 標(biāo)丟失重新鎖定的代價(jià)很大，而相比z下鎖定速度慢的代價(jià)則耍小的多，特別是對于軍政機(jī) 關(guān)方而的敏感應(yīng)川，應(yīng)首先確保不丟失目標(biāo)，其次考慮鎖定耗時(shí)。另一種是通過標(biāo)定場景三 維信息實(shí)現(xiàn)，鎖定的速度可以有明顯的提高，但標(biāo)定過程比較繁復(fù)，且全景攝像頭一日改變 角度，一般需用

10、標(biāo)定，維護(hù)的代價(jià)較大。山于動態(tài)跟蹤的應(yīng)用帶有較明顯的敵我對抗性，在持續(xù)跟蹤階段，技術(shù)上必須對于目標(biāo) 物體改變運(yùn)動方向、運(yùn)動速度、暫時(shí)被遮蔽其至故意躲入障礙物有一定的適應(yīng)能力。另一方 而跟蹤攝像頭自身的動態(tài)性能也垃接影響跟蹤的穩(wěn)定性，這里的動態(tài)性能上要包括攝像頭機(jī) 械運(yùn)動控制部分的時(shí)間常數(shù)、信令傳輸?shù)难舆t以及控制協(xié)議解析機(jī)制的合理性。4. 2. 2.應(yīng)用前提避免在擁擠場景下使用該技術(shù)，場景擁擠程度越高，該技術(shù)的實(shí)用性也隨z下降。特別 是采川多個(gè)跟蹤攝像頭接力的系統(tǒng)，在國內(nèi)的應(yīng)川場景下，其系統(tǒng)整體的跟蹤穩(wěn)定性尤其需 要通過實(shí)際測試加以驗(yàn)證。攝像頭安裝盡量避免產(chǎn)生目標(biāo)物體與周圍運(yùn)動物體持續(xù)嚴(yán)重遮擋的

11、情況。4. 2. 3.評價(jià)方法除常規(guī)測試外，應(yīng)根據(jù)應(yīng)用需求選擇以下針對性測試：(1) 鎖定測試：單獨(dú)測試鎖定丨1標(biāo)這個(gè)階段的成功率。(2) 靜止測試：目標(biāo)長時(shí)間靜止，考察系統(tǒng)自身穩(wěn)定性。(3) 變速測試：在持續(xù)跟蹤階段，口標(biāo)突然停住、改變方向或改變速度。(4) 遮蔽測試：1=1標(biāo)周期性被行道樹或電線桿遮蔽，或1=1標(biāo)蓄意躲入障礙物。（5）疑似目標(biāo)測試：【標(biāo)與其他運(yùn)動物體相遇，或在目標(biāo)被暫時(shí)遮蔽時(shí)，周圍出現(xiàn)其他 運(yùn)動物體。4. 3.逆行檢測4. 3.1.技術(shù)原理該技術(shù)用于出入口檢測逆向進(jìn)出的人或物體。主要的技術(shù)特點(diǎn)在于根據(jù)物體運(yùn)動模式來 探測物體的逆行，在擁擠場景下仍然適川。4. 3. 2.應(yīng)用

12、前提攝像頭安裝角度盡量減輕人或物體之間的遮扌半。建議俯視角度在45度90度之間，攝 像頭視線應(yīng)基本與人流方向一致，水平偏角在止負(fù)30%z內(nèi)。4. 3. 3.評價(jià)方法除（基木部分）敘述的測試方式外，可附加下列針對性測試：擁擠場景針對性測試：以人行出入口為例，假設(shè)出入口水平方向可容納n個(gè)人，可令 2n4n的人以較自然的方式結(jié)隊(duì)通過，同時(shí)安排一人從相反方向進(jìn)入，主要檢測系統(tǒng)的漏報(bào) 率。短暫/局部行為針對性測試：女排一人在檢測區(qū)域內(nèi)以身體的部分（如手臂、上身等） 作相反方向的運(yùn)動，或作短暫的后退動作（可根據(jù)應(yīng)用需要），主要檢測系統(tǒng)的誤報(bào)率。4. 3. 4.參考指標(biāo)識別率80%,誤報(bào)率20%。4. 4.行人異常行為4. 4.1.技術(shù)原理該技術(shù)川于檢測監(jiān)控區(qū)域內(nèi)疑似搶刼或犯罪后逃竄的筒危行為。技術(shù)實(shí)現(xiàn)主要有兩種。 一類實(shí)現(xiàn)仍然基于前景物體檢測，根據(jù)詢景物體的運(yùn)動路線來估計(jì)其速度，超過一定的數(shù)值 就報(bào)警。這種速度估值的精度較低，而口無法克服攝像機(jī)近大