智能視頻分析技術(shù)將重新定義視頻監(jiān)控系統(tǒng)

    舊金山國際機(jī)場(SFO)聚集了大量的商務(wù)旅行者、度假者、移民、中停旅客和現(xiàn)場工作人員，其中不乏相貌可疑的人，因此在那里看到使用了大量的視頻監(jiān)視系統(tǒng)沒有什么值得大驚小怪的。令人驚訝的地方是視頻監(jiān)視系統(tǒng)的靈巧。 

    說到視頻監(jiān)視，人們就會(huì)想到銀行，銀行里眼睛銳利的監(jiān)視人員始終不移地盯著監(jiān)視器屏幕以發(fā)現(xiàn)任何可疑的人物，但現(xiàn)在已經(jīng)不需要這樣辛苦了，那些警惕的哨兵正迅速地被精巧的視頻分析設(shè)備所代替。

    “如果讓安全保衛(wèi)人員老盯著監(jiān)視器，看上10分鐘、20分鐘，他們就會(huì)感到無聊而分散注意力，”Frost&Sullivan技術(shù)市場研究公司的一位安全分析師Dilip Sarangan分析說：“而一臺計(jì)算機(jī)則永遠(yuǎn)不會(huì)感到無聊或厭煩，因而就不會(huì)有漏檢的事情發(fā)生�！�

    通過學(xué)習(xí)人的行為并自動(dòng)地實(shí)時(shí)檢測各種物體，智能視頻分析設(shè)備能夠以更低的整體成本實(shí)現(xiàn)安全性的提高�！皩τ谝曨l監(jiān)視而言，主動(dòng)反應(yīng)遠(yuǎn)比被動(dòng)反應(yīng)重要�！绷硪患壹夹g(shù)研究公司Gartner公司的安全行業(yè)分析師T. Jeff Vining介紹說。

    政府機(jī)構(gòu)和其它組織正在加速挖掘智能視頻分析產(chǎn)品的潛力，目前已經(jīng)有超過一打的公司可以提供某種視頻分析產(chǎn)品，包括Vidient、Westec Interactive和Visual Defence在內(nèi)的多家恭貨商可以提供能夠監(jiān)視局部區(qū)域(內(nèi)門或外門)異常狀況的產(chǎn)品，預(yù)計(jì)智能視頻系統(tǒng)的銷售額將從2005年的6千萬美元增長到2012年的4億美元。Sarangan預(yù)測：“智能視頻系統(tǒng)將成為商業(yè)應(yīng)用的主流�！�

    掃描SFO

    每年大約有三千兩百多萬旅客經(jīng)過舊金山國際機(jī)場，即使用大量的監(jiān)視人員盯著監(jiān)視器屏幕識別那些行為怪癖和可疑的人，也只能監(jiān)視人流的一小部分，為獲得一個(gè)即有效又不增加人力成本到極限的解決方案，舊金山國際機(jī)場采用了由Vidient公司提供的智能視頻分析系統(tǒng)SmartCatch。

    SmartCatch與機(jī)場現(xiàn)有的閉路電視(CCTV)系統(tǒng)協(xié)同檢測異�；蚩梢尚袨�(圖1)。當(dāng)行為分析軟件識別出一個(gè)異常情況時(shí)，就立即將視頻片段通過呼機(jī)、手提電腦、移動(dòng)電話或其它通訊設(shè)備發(fā)送給響應(yīng)者前來進(jìn)行現(xiàn)場調(diào)查。

圖1：Vidients公司的SmartCatch與CCTV系統(tǒng)協(xié)同工作，
識別任何諸如閑蕩、尾隨、違章停車的異常行為。 

    “談到'行為'，并不是指面貌識別或讀取證件信息，而說的是人與物的行為�！盫idient公司CEOSteve Goldberg解釋說。換而言之，視頻監(jiān)視系統(tǒng)用來尋找識別那些不在正常位置或在某個(gè)位置停留時(shí)間過長的人和諸如行李箱和包裹這樣的物品。

    SFO公共事務(wù)主管Michael McCarron舉例說：“如果將車停在陡坡路邊而且留在那兒不動(dòng)，那么監(jiān)視系統(tǒng)就會(huì)發(fā)生安全警報(bào)。”在只掃一張ID卡而有兩個(gè)人通過安全門及發(fā)生擁擠或走錯(cuò)出口的情況下，智能化視頻監(jiān)視系統(tǒng)也能識別出尾隨的人。

    Vidient公司基于Windows的技術(shù)是以由NEC公司計(jì)算機(jī)視覺工程師歷經(jīng)三年而開發(fā)的視頻算法為基礎(chǔ)而開發(fā)的。Goldberg解釋說：“這些算法的基礎(chǔ)通常是自適應(yīng)過濾或自適應(yīng)處理—已經(jīng)應(yīng)用在其它數(shù)據(jù)和語音應(yīng)用中的神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)”。SmartCatch檢測可疑情況的準(zhǔn)確率在95%到98%之間。

    和大多數(shù)智能化視頻分析系統(tǒng)一樣，Vidients公司的產(chǎn)品也將每幅圖象作為像素馬賽克來進(jìn)行分析，其中分析算法的作用是檢測馬賽克運(yùn)動(dòng)與否，將運(yùn)動(dòng)(或靜止)的像素簇從背景中分離出來。Sarangan解釋說：“視頻分析系統(tǒng)基本上全是軟件。”

    不斷改進(jìn)的技術(shù)

    據(jù)Visual Defence公司的總技術(shù)官M(fèi)ichael Godfrey介紹，帶有IP流視頻功能的攝像機(jī)使得在已有的監(jiān)視系統(tǒng)中增加分析功能的工作相對容易一些。由于原始數(shù)據(jù)已經(jīng)是數(shù)字格式，因此智能化的視頻分析技術(shù)就很容易集成到監(jiān)視系統(tǒng)中�！拔铱梢詫⒁曨l分析服務(wù)器配置在網(wǎng)絡(luò)中的任何地方�！盙odfrey介紹說。

    現(xiàn)在更快速、更強(qiáng)勁的處理器使監(jiān)視攝像機(jī)直接具備分析功能成為可能。例如，Lumenera公司已經(jīng)推出一系列攝像機(jī)，采用德州儀器公司的DaVinci數(shù)字視頻技術(shù)來提供先進(jìn)的圖象處理、壓縮和視頻分析功能。

    Godfrey介紹說：“攝像機(jī)本身也在變得更智能化�！痹S多“靈巧”的攝像機(jī)現(xiàn)在也支持可下載的第三方分析模塊，這樣使用戶可以使用專為某項(xiàng)特殊任務(wù)設(shè)計(jì)的專用模塊，例如身體運(yùn)動(dòng)分析或目標(biāo)跟蹤�！安皇芟抻谀撤N特殊類型的分析模塊，”Godfrey指出。在整個(gè)系統(tǒng)內(nèi)，根據(jù)需要可以為各種攝像機(jī)配置不同的功能模塊。

    無論是基于攝像機(jī)還是基于服務(wù)器，分析系統(tǒng)都有其局限性。即使運(yùn)行在最強(qiáng)大的處理器上的最精巧的算法在處理繁忙、復(fù)雜的視覺環(huán)境(需要監(jiān)視很多不同類型的位置)時(shí)也會(huì)遇上麻煩。

    “如果將它置于一個(gè)象紐約這樣的城市中，那么要監(jiān)視的目標(biāo)數(shù)量之多就可能使它的大腦過載，但如果監(jiān)視一個(gè)特定的區(qū)域，那么它就工作得非常好�！盫ining表示。即便如此，智能化的視頻分析系統(tǒng)也會(huì)受到欺騙而發(fā)出假警報(bào)。

    “我可能只是站在機(jī)場外面等人，但監(jiān)視系統(tǒng)則有可能認(rèn)為我在閑蕩，事實(shí)上我并沒有做任何壞事。”Sarangan舉例說。Vining也注意到，只要不漏掉嚴(yán)重情況，就所付出的費(fèi)用而言用戶一般也會(huì)容忍偶爾的、沒有負(fù)面影響的虛假警報(bào)。

    另一個(gè)問題有關(guān)網(wǎng)絡(luò)容量。如果通過網(wǎng)絡(luò)傳輸視頻流，那么傳輸速率大約是2Mbytes/s，Sarangan表示。這意味著一個(gè)配置100部攝象機(jī)的系統(tǒng)每秒大約要傳輸200Mbytes的數(shù)據(jù)。由于許多象公共交通系統(tǒng)這樣的大型設(shè)施可能需要數(shù)千部攝象機(jī)，網(wǎng)絡(luò)成本就會(huì)迅速攀升，會(huì)有大量數(shù)據(jù)流過網(wǎng)絡(luò)。