智能視頻監(jiān)控系統(tǒng)

1、智能視頻監(jiān)控系統(tǒng)1. 傳統(tǒng)視頻監(jiān)控系統(tǒng)的不足20 多年來，隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)的發(fā)展，視頻監(jiān)控系統(tǒng)經(jīng)歷了 3 代：以視頻矩陣為代表的模擬系統(tǒng)、以硬盤錄像機(jī)為代表部分?jǐn)?shù)字化的系統(tǒng)和以視頻服務(wù)器為代表的完全數(shù)字化的系統(tǒng)， 在這一發(fā)展過程中，視頻監(jiān)控系統(tǒng)與設(shè)備雖然在功能和性能上得到了極大的提高，但是仍然受到了一些固有因素的限制，從而導(dǎo)致整個(gè)系統(tǒng)在安全性和實(shí)用性的不高，無法發(fā)揮具體的作用。主要包括如下不盡如人意的地方：1）保安值班人員具有人類自身的弱點(diǎn)，在值班時(shí)間內(nèi)，注意能力不可能一直高度集中，不可能全天 24 小時(shí)進(jìn)行有效的監(jiān)視，有時(shí)無法察覺安全威脅。2）圖像不能長時(shí)間顯示，幾乎沒有一個(gè)視頻監(jiān)控系統(tǒng)會(huì)按照

2、和攝像機(jī)數(shù)目相同的模式配置顯示設(shè)備，在中大型系統(tǒng)中，均采用模擬視頻矩陣或者數(shù)字視頻矩陣采用成組切換或者通用巡視的方式把視頻圖像切換到顯示設(shè)備上。在這種情況下，很可能有大量的攝像機(jī)采集的視頻圖像，傳輸?shù)奖O(jiān)控中心以后，值班人員無法看到，而剛好在不顯示某路視頻圖像的時(shí)間內(nèi)就有值得注意的異?，F(xiàn)象出現(xiàn)，由于值班人員并未當(dāng)場發(fā)現(xiàn)并處理，這時(shí)，只能通過事后回放錄像文件才能查找到相應(yīng)的圖像信息。這是由于監(jiān)控視頻圖像的海量數(shù)據(jù)和相對較少的顯示設(shè)備造成的矛盾。3）數(shù)據(jù)分析困難，傳統(tǒng)視頻監(jiān)控系統(tǒng)缺乏智能因素，錄像數(shù)據(jù)無法被有效的分類存儲，最多只能打上時(shí)間標(biāo)簽，或者按照某一通道的外接報(bào)警信號或者簡單的視頻移動(dòng)報(bào)警觸發(fā)

3、錄像，數(shù)據(jù)分析工作變得非常耗時(shí)，很難獲得全部的相關(guān)信息。4）傳統(tǒng)視頻監(jiān)控系統(tǒng)是一種“被動(dòng)監(jiān)控”，目前的監(jiān)控系統(tǒng)大部分情況下都僅起到一個(gè)“錄像”的工作，即將一段時(shí)間內(nèi)的視頻圖像傳輸?shù)接脖P錄像機(jī)進(jìn)行保存，在發(fā)生異常情況或者突發(fā)事件后，需要查找錄像，找出時(shí)間發(fā)生時(shí)的視頻圖像，但此時(shí)損失和影響已經(jīng)造成，無法挽回，完全是一種“亡羊補(bǔ)牢”式的“被動(dòng)監(jiān)控”。在這種意義上說，傳輸?shù)囊曨l監(jiān)控系統(tǒng)還沒有入侵報(bào)警系統(tǒng)實(shí)時(shí)性高和實(shí)用。2. 智能視頻監(jiān)控系統(tǒng)個(gè)人認(rèn)為，智能視頻監(jiān)控系統(tǒng)可以定義為第四代視頻監(jiān)控。智能視頻能夠在圖像及圖像描述之間建立映射關(guān)系，從而使計(jì)算機(jī)能夠通過數(shù)字圖像處理和分析技術(shù)來理解視頻畫面中的內(nèi)容。

4、視頻監(jiān)控中所說的智能視頻技術(shù)主要指的是：“自動(dòng)的分析和抽取視頻源中的關(guān)鍵信息”。如果把攝像機(jī)看作人的眼睛，而智能視頻系統(tǒng)或設(shè)備則可以看作人的大腦。智能視頻技術(shù)借助計(jì)算機(jī)強(qiáng)大的數(shù)據(jù)處理能力，對視頻畫面中的海量數(shù)據(jù)進(jìn)行高速分析，過濾掉用戶不關(guān)心的信息，而僅僅為用戶提供有用的關(guān)鍵信息，并依據(jù)設(shè)定的規(guī)則進(jìn)行判斷和報(bào)警，是視頻監(jiān)控技術(shù)發(fā)展的趨勢和方向。智能視頻監(jiān)控技術(shù)以常見的網(wǎng)絡(luò)數(shù)字視頻監(jiān)控技術(shù)為基礎(chǔ)，具備大家熟知的網(wǎng)絡(luò)視頻監(jiān)控的優(yōu)勢，智能視頻監(jiān)控系統(tǒng)還具有更大的優(yōu)勢：1）全天候監(jiān)控：借助智能視頻監(jiān)控系統(tǒng)，可以全天候24 小時(shí)可靠監(jiān)控，徹底改變以往完全由值班人員對監(jiān)控畫面進(jìn)行監(jiān)視和分析的模式，通過嵌入在

5、前端設(shè)備中的智能視頻模塊、或者中心安裝的智能分析服務(wù)器，對所監(jiān)控的畫面進(jìn)行不間斷分析。2）提高報(bào)警精確度：不同于簡單的視頻移動(dòng)檢測報(bào)警功能，可以大大提高報(bào)警精確度，前端設(shè)備可以集成強(qiáng)大的圖像處理能力，并運(yùn)行高級智能算法，使用戶可以更加精確的定義一個(gè)安全威脅的特征，有效降低誤報(bào)和漏報(bào)現(xiàn)象，減少大量的無用視頻數(shù)據(jù)。3）突發(fā)事件處置：通過設(shè)置規(guī)則并識別可疑活動(dòng)（例如有人在公共場所遺留了可疑物體，或者有人在敏感區(qū)域停留的時(shí)間過長），在安全威脅發(fā)生之前就能夠提示值班人員關(guān)注相關(guān)監(jiān)控畫面以提前做好準(zhǔn)備，在特定的安全威脅出現(xiàn)時(shí)采取相應(yīng)的預(yù)案，有效防止在混亂中由于人為因素而造成的延誤。4）提高安全部門的保護(hù)級

6、別：協(xié)助政府或其他機(jī)構(gòu)的安全部門提高室外區(qū)域或者公共環(huán)境的安全防護(hù)。此類應(yīng)用主要包括：高級視頻移動(dòng)偵測、物體追蹤、人物面部識別、車輛識別、和非法滯留等。5）視頻資源的其他應(yīng)用：除了安全相關(guān)類應(yīng)用之外，智能視頻還可以應(yīng)用到一些非安全相關(guān)類的應(yīng)用當(dāng)中。此類應(yīng)用主要包括：人數(shù)統(tǒng)計(jì)、人群控制、注意力控制和交通流量控制等，可以利用智能視頻監(jiān)控系統(tǒng)進(jìn)行遠(yuǎn)程視頻會(huì)議的參加人數(shù)統(tǒng)計(jì)等功能。智能監(jiān)控的出現(xiàn)，轉(zhuǎn)被動(dòng)為主動(dòng)，真正實(shí)現(xiàn)了實(shí)際應(yīng)用意義上的 7×24 全天候?qū)崟r(shí)監(jiān)控，能盡可能發(fā)揮監(jiān)控系統(tǒng)的最大效力，有效的提高值班人員工作效率與利用率。3. 可以智能識別的視頻行為通過對攝像機(jī)采集的視頻圖像進(jìn)行智能

7、分析，可以進(jìn)行多種檢測：突然入侵檢測、移動(dòng)物體檢測、運(yùn)動(dòng)路徑檢測、遺留物體檢測、運(yùn)動(dòng)方向檢測和移走物體檢測等，從而可以對人或者物體進(jìn)行分析，可以定義“越界”、“出現(xiàn)”、“增加”、 “遺留”、“長時(shí)間逗留”、“聚眾”、“違反出入規(guī)則”、“車輛逆行”等等報(bào)警規(guī)則。1）突然入侵檢測：在視頻圖像的設(shè)定區(qū)域內(nèi)，檢測突然出現(xiàn)和入侵的物體并及時(shí)報(bào)警。可以應(yīng)用在軍事重地、軍械庫 、監(jiān)獄，國家領(lǐng)導(dǎo)人、重要人物住所，涉槍防爆和劇毒化學(xué)等重點(diǎn)單位。目前在視頻監(jiān)控系統(tǒng)中經(jīng)常使用的視頻移動(dòng)報(bào)警技術(shù)就是一種初步的突然入侵檢測技術(shù)。圖 3-1 突然入侵檢測2）移動(dòng)物體檢測：在視頻圖像設(shè)定的區(qū)域內(nèi)，對移動(dòng)物體進(jìn)行動(dòng)態(tài)跟蹤，可

8、以檢測設(shè)定區(qū)域內(nèi)是否有可疑人物進(jìn)入，逗留或徘徊，對檢測到的目標(biāo)物跟蹤并且提出報(bào)警。同樣可以應(yīng)用在軍事重地、軍械庫 、監(jiān)獄，國家領(lǐng)導(dǎo)人、重要人物住所，機(jī)場、高速公路、火車站和港口等。圖 3-2 移動(dòng)物體檢測3）運(yùn)動(dòng)路徑檢測：在視頻圖像設(shè)定的區(qū)域內(nèi)，集中監(jiān)控人，車或其他物體是否沿著某一方向穿越進(jìn)入某一指定區(qū)域，對進(jìn)入設(shè)定區(qū)域內(nèi)的目標(biāo)物進(jìn)行探測，跟蹤并及時(shí)報(bào)警?？梢詸z測車輛是否逆行，人是否從禁止進(jìn)入的出口進(jìn)入等。可以應(yīng)用在車輛逆行、違章掉頭、違章左轉(zhuǎn)、違章右轉(zhuǎn)、闖紅燈，人在機(jī)場，海關(guān)出入口逆行等行為檢測。圖 3-3 運(yùn)動(dòng)路徑檢測4）遺留物體檢測：在視頻圖像設(shè)定的區(qū)域內(nèi)，檢測車輛或其他目標(biāo)物?？炕驕?/p>

9、超過一定的時(shí)間，對被蓄意放在設(shè)定區(qū)域的物品進(jìn)行探測并報(bào)警，比如有人遺留包裹或爆炸物等?？梢杂糜谠跈C(jī)場，地鐵等交通要塞的反恐行為偵測或者應(yīng)用在復(fù)雜環(huán)境的公共場合，并且可以應(yīng)用于隧道，高速公路違章停車的檢測。圖 3-4 遺留物體檢測5）運(yùn)動(dòng)方向檢測：在視頻圖像設(shè)定的區(qū)域內(nèi)，監(jiān)控車輛或行人按預(yù)定義的多個(gè)方向朝確定目標(biāo)的接近或背離運(yùn)動(dòng)。能夠?qū)ξ矬w的運(yùn)動(dòng)方向進(jìn)行準(zhǔn)確識別和判斷?？梢詰?yīng)用在軍事重地，軍械庫，監(jiān)獄，油田，國家重要辦公機(jī)關(guān)、國家領(lǐng)導(dǎo)人、重要人物住所等場合。圖 3-5 運(yùn)動(dòng)方向檢測6）移走物體檢測：當(dāng)設(shè)定的監(jiān)控區(qū)域內(nèi)目標(biāo)物被移走，替代或惡意遮擋時(shí)發(fā)出報(bào)警?？梢杂脕肀Ｗo(hù)財(cái)產(chǎn)安全。非常適合應(yīng)用在博物

10、館、珠寶店、展覽會(huì)等放置貴重物品的場所。在前幾屆北京舉辦的安防展會(huì)上，經(jīng)?？梢砸姷疥P(guān)于放置在展臺上充電的手機(jī)被盜，然后通過查找錄像找到盜竊者的報(bào)道，而使用了智能視頻監(jiān)控系統(tǒng)以后，在手機(jī)被盜的短時(shí)間內(nèi)就可以報(bào)警，避免手機(jī)丟失。圖 3-6 移走物體檢測4. 智能分析和中控設(shè)備的整合目前市場上的智能視頻監(jiān)控產(chǎn)品主要有 2 類：一類是純軟件方式的產(chǎn)品，需要在一臺通用計(jì)算機(jī)上進(jìn)行安裝并通過視頻采集卡接收輸入視頻并進(jìn)行分析；另外一類則是一個(gè)專用的嵌入式系統(tǒng)，直接有視頻輸入接口，并在 DSP 上完成視頻的分析和報(bào)警，該類產(chǎn)品相對于純軟件的方式有多方面的優(yōu)勢，并且在進(jìn)行視頻智能分析的同時(shí)，還可以進(jìn)行視頻壓縮、

11、編碼，然后進(jìn)行網(wǎng)絡(luò)傳輸。本部分主要分析嵌入式智能分析產(chǎn)品和中控設(shè)備的整合問題。嵌入式智能分析產(chǎn)品設(shè)置了報(bào)警規(guī)則、對視頻圖像進(jìn)行分析后，如果滿足了報(bào)警條件，除了在視頻圖像上疊加報(bào)警信息進(jìn)行報(bào)警以外，還可以通過繼電器輸出、串口輸出和網(wǎng)絡(luò)輸出進(jìn)行報(bào)警，通過這 3 種報(bào)警接口均可以和中控設(shè)備或者其它設(shè)備進(jìn)行集成。1）繼電器輸出這是最簡單的報(bào)警信號輸出方式，可以連接任何類型的中控主機(jī)。這種應(yīng)用方式雖然簡單，但是要占用主機(jī)的一路輸入，在大型系統(tǒng)中應(yīng)用有所不便。2）串行接口在和中控主機(jī)進(jìn)行集成時(shí)，從實(shí)現(xiàn)的可能性來看，短期內(nèi)，利用串行接口和中控主機(jī)進(jìn)行通訊，是視頻智能分析設(shè)備和中控設(shè)備進(jìn)行集成的比較好的方法。

12、只需要獲得嵌入式智能分析產(chǎn)品的串口通訊協(xié)議，就可以通過中控設(shè)備對視頻分析模塊進(jìn)行管理，接收分析模塊的報(bào)警信息。3）網(wǎng)絡(luò)接口從長遠(yuǎn)考慮，視頻分析設(shè)備和中控設(shè)備通過網(wǎng)絡(luò)接口進(jìn)行集成，或者單獨(dú)開發(fā)一套視頻分析管理軟件，是一個(gè)必然的發(fā)展方向。通過管理軟件，可以對視頻分析設(shè)備、報(bào)警信號進(jìn)行管理，并可以進(jìn)行報(bào)警信息查詢的工作。使用這種方式，需要獲得視頻分析設(shè)備的 SDK，而對于國外產(chǎn)品，SDK 大多不是免費(fèi)贈(zèng)送。5. 國內(nèi)外視頻分析市場概況從市場的需求情況來看，隨著反恐形勢的不斷嚴(yán)峻，智能視頻監(jiān)控系統(tǒng)正在越來越多的引起人們的關(guān)注，需求量處于不斷上升的過程當(dāng)中。從總體上看，國外的智能視頻應(yīng)用市場正在從“概念

13、驗(yàn)證”階段向“規(guī)模應(yīng)用”階段轉(zhuǎn)化，智能視頻已經(jīng)慢慢開始形成為一個(gè)產(chǎn)業(yè)。在智能視頻應(yīng)用的概念模型出現(xiàn)后不久，一些國外的公司就已經(jīng)開始著手研發(fā)相關(guān)的軟硬件產(chǎn)品。例如，網(wǎng)絡(luò)視頻市場的全球領(lǐng)導(dǎo)廠商瑞典 Axis 網(wǎng)絡(luò)通訊有限公司就已經(jīng)推出其智能視頻產(chǎn)品，其中包括 AXIS242SIV 視頻服務(wù)器和 AXIS IVM 120 人數(shù)統(tǒng)計(jì)智能視頻應(yīng)用模塊。AXIS 242S IV 集成了專用 DSP 芯片（TI DM 642），具備強(qiáng)大的圖像處理能力，并可支持第三方應(yīng)用軟件模塊的運(yùn)行和開發(fā)。AXIS IVM 120 人數(shù)統(tǒng)計(jì)智能視頻應(yīng)用模塊可以使視頻監(jiān)控設(shè)備通過對監(jiān)控畫面的分析自動(dòng)為用戶計(jì)算進(jìn)/出特定區(qū)域的

14、人數(shù)，能夠有效幫助服務(wù)、零售等行業(yè)的管理者分析營業(yè)情況或提高服務(wù)質(zhì)量。國內(nèi)最早出現(xiàn)的視頻分析系統(tǒng)，應(yīng)該叫做圖片智能分析系統(tǒng)，在交通行業(yè)有大量使用，例如電子警察、智能卡口系統(tǒng)等，可以通過攝像機(jī)采集的視頻圖像，抽取其中的單幀圖像進(jìn)行分析，可以獲得圖片內(nèi)車輛的車牌號碼。航天部第二研究院有一款目前已經(jīng)在交通行業(yè)應(yīng)用的產(chǎn)品，可以對視頻圖像進(jìn)行智能分析，識別出交通可疑事件（如事故、超速、遺撒、闖入禁區(qū)、逆行、滯留等）的發(fā)生，與國外相比，國內(nèi)的智能視頻市場還有很大的差距，一般在監(jiān)控系統(tǒng)中提到的“智能視頻監(jiān)控”實(shí)際上還停留在普通的網(wǎng)絡(luò)視頻監(jiān)控（ IP 監(jiān)控、數(shù)字化監(jiān)控）的概念上，但隨著市場上開始出現(xiàn)了與國外類似的智能視頻應(yīng)用需求，已經(jīng)有研究機(jī)構(gòu)推出了該類產(chǎn)品，但是距離產(chǎn)品化和規(guī)模應(yīng)用還有一定的差距。6. 總結(jié)智能化、數(shù)字化、網(wǎng)絡(luò)化是視頻監(jiān)控發(fā)展的必然趨勢，