解析智能視頻監(jiān)控系統(tǒng)的構(gòu)建以及應(yīng)用

    眾所周知，視頻監(jiān)控系統(tǒng)的發(fā)展經(jīng)歷了第一代的全模擬系統(tǒng)，第二代的半數(shù)字化的系統(tǒng)，第三代的全數(shù)字化的系統(tǒng)（網(wǎng)絡(luò)攝像機和視頻服務(wù)器）三個階段的發(fā)展演變，現(xiàn)在整個行業(yè)正在醞釀視頻監(jiān)控新的革命——智能視頻監(jiān)控。

    視頻分析技術(shù)近年發(fā)展迅速，無論是從媒體的宣傳，還是從大大小小的展會，人們似乎感覺到“智能視頻、視頻分析、IVS/CV”已經(jīng)向我們走來了。幾年前的概念，如今成了現(xiàn)實，并且來勢洶洶，似乎要顛覆傳統(tǒng)的監(jiān)控方式、顛覆人們的監(jiān)控理念。的確，視頻分析技術(shù)早已經(jīng)從概念、從實驗室、從歐美應(yīng)用進入了中國，青藏鐵路、地鐵5號線、13號線、民航中心等，均已經(jīng)有多路視頻分析產(chǎn)品在日已夜繼的工作；入侵、丟包、防尾隨等均有所應(yīng)用。

    近期，一份來自IMS Research調(diào)查機構(gòu)的研究報告預(yù)測，下一個五年內(nèi)，視頻內(nèi)容分析市場將空前繁榮，從2004年的677萬美元急增至2009年的8392萬美元，漲幅達65.5%，并且，許多開發(fā)商對其前景相當(dāng)樂觀。

    2.撥云去霧存真諦

    視頻分析產(chǎn)生的背景很簡單，其一為安防應(yīng)用，就是當(dāng)安保人員面對十、百、千的攝像機，無法真正的在風(fēng)險或報警產(chǎn)生時預(yù)防或干預(yù)，多數(shù)靠事后回放相關(guān)的錄象；其二為非安防應(yīng)用，如商業(yè)上人流統(tǒng)計、防止扒竊等等。其理念是將風(fēng)險的分析和行為識別轉(zhuǎn)交給計算機或者芯片，使安保人員從“死盯”監(jiān)視器的工作中解脫出來，當(dāng)計算機發(fā)現(xiàn)問題時候，產(chǎn)生報警，此時安保人員進行響應(yīng)。

    作為傳統(tǒng)閉路電視監(jiān)控系統(tǒng)的下一波浪潮，數(shù)字錄像系統(tǒng)的到來無疑標(biāo)志著24*7全天候監(jiān)控系統(tǒng)進入了更加高效的新紀(jì)元。然而當(dāng)前仍然存在著一些嚴(yán)重的問題。接連數(shù)小時盯著通常顯示著靜止墻壁和護欄的多個監(jiān)視器，即使是最為訓(xùn)練有素的安保人員也會為此而面臨注意力極限的挑戰(zhàn)。再加上黑暗或惡劣的天氣情況等客觀條件，這一問題變得更加復(fù)雜。隨著數(shù)字監(jiān)控網(wǎng)絡(luò)中部署的攝像機和閉路電視監(jiān)視器不斷增多，安保人員有效審視網(wǎng)絡(luò)上所有各點圖像的能力實際上卻由于信息過載而有所下降。顯而易見，保安人員迫切需要一款更加智能化的系統(tǒng)來發(fā)揮自動“電子眼”的作用，以便對潛在入侵者、可疑目標(biāo)和其它安全侵犯活動進行至關(guān)重要的瞬間刺激型準(zhǔn)確檢測，由此安保人員將可以對事件做出迅速而明智的決定和實時響應(yīng)。

    視頻分析技術(shù)就是使用計算機圖像視覺分析技術(shù)，通過將場景中背景和目標(biāo)分離進而分析并追蹤在攝像機場景內(nèi)出現(xiàn)的目標(biāo)。用戶可以根據(jù)視頻內(nèi)容分析的功能，通過在不同攝像機的場景中預(yù)設(shè)不同的報警規(guī)則，一旦目標(biāo)在場景中出現(xiàn)了違反預(yù)定義規(guī)則的行為，系統(tǒng)會自動發(fā)出報警，監(jiān)控工作站自動彈出報警信息并發(fā)出警示音,用戶可以通過點擊報警信息，實現(xiàn)報警的場景重組并采取相關(guān)措施。

    3.智能分析非萬能

    也許，乍一聽到“智能”這個詞時，有些人會立馬聯(lián)想到高精尖的、監(jiān)測可疑行為的人工智能軟件。沒錯，IVS的確是一個優(yōu)秀的監(jiān)控工具，但它并非無所不能。為了使IVS的性能達到最佳效果，用戶除了不能選錯應(yīng)用場所之外，還必須根據(jù)具體需求制定相應(yīng)的升級策略，兼顧不同的標(biāo)準(zhǔn)協(xié)議。惟有如此，才能物盡其能。

    無論IVS軟件已經(jīng)進步到何種程度，始終有其局限性。當(dāng)前IVS技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)欠缺，且沒有得到成熟和廣泛的應(yīng)用。以“無人看管的行李”為例，廠商解釋與實際功能之間有太多讓人疑惑的地方。目前，運行正常且更切實際的視頻分析功能有邊界保護、入侵探測、人群及路線控制、定向報警、車牌識別、遺留物體探測、移動和溢出監(jiān)測。其次，在非繁華地段，較成熟的應(yīng)用有人數(shù)統(tǒng)計、車輛統(tǒng)計以及逗留跟蹤。

    在極度繁忙或攝取距離過遠(yuǎn)的情況下，諸如人數(shù)統(tǒng)計、面部識別、扒手或偷竊監(jiān)測、物體跟蹤是難以完成的。人數(shù)統(tǒng)計的最佳時機為當(dāng)人進入或離開某區(qū)域、路過走廊和通道、肩并肩行走之時。而當(dāng)人群擁擠交錯時，軟件無法精確識別并分析，因為攝取的圖像模糊不清，導(dǎo)致了非常高的誤報率。

    另一個局限性是其面部識別功能。眾所周知，偽裝可能導(dǎo)致這項功能無法可靠進行。目前，不單是自動威脅監(jiān)測，IVS監(jiān)測扒手或偷竊的功能也不容人過于樂觀。同樣，在十分繁忙的環(huán)境中跟蹤目標(biāo)也相當(dāng)困難。比如，在有成千上萬的人進出、逗留、拿起或放下行李的大型地下車站，假警報異常多且毫無用處。

    4.傳統(tǒng)智能兩相宜

    綜上所述，既然傳統(tǒng)的視頻監(jiān)控發(fā)展遇到了瓶頸，而新興的智能監(jiān)控亦有局限性，最終用戶將如何選擇？我們?nèi)绾谓o用戶提供最優(yōu)的解決方案？天津天地偉業(yè)經(jīng)過深入的用戶需求分析，結(jié)合國內(nèi)外智能監(jiān)控技術(shù)現(xiàn)狀，為用戶提供多套針對不同環(huán)境的完整、完善的解決方案，亦即傳統(tǒng)視頻監(jiān)控與智能監(jiān)控技術(shù)相結(jié)合的解決方案。

    首先，由于應(yīng)用的千差萬別，智能視頻監(jiān)控將表現(xiàn)出多種產(chǎn)品形態(tài)，包括：

   （1）智能處理算法加載在網(wǎng)絡(luò)視頻服務(wù)器（NVS/DVS）上，形成智能視頻服務(wù)器；
   （2）智能處理算法加載在硬盤錄像機內(nèi)，形成智能分析硬盤錄像機；
   （3）智能處理算法還將以純軟件的方式和視頻監(jiān)控管理軟件一起實現(xiàn)集中式分析和處理的能力。

    解決方案一：對于傳統(tǒng)模擬監(jiān)控（已建或新建），選擇重點、高危監(jiān)控目標(biāo)和場所，針對此部分圖像進行分析功能，主動監(jiān)控，將預(yù)警、警情實時發(fā)給模擬矩陣和DVR，完成快速切換和錄像，選擇智能視頻服務(wù)器（IVS  BOX），解決方案如圖所示：

   解決方案二：對于傳統(tǒng)模擬監(jiān)控（已建或新建），選擇重點、高危監(jiān)控目標(biāo)和場所，針對此部分圖像進行分析功能，主動監(jiān)控，將預(yù)警、警情實時發(fā)給模擬矩陣和DVR，完成快速切換和錄像，選擇智能分析硬盤錄像機，解決方案如圖所示：

 
    解決方案三、對于網(wǎng)絡(luò)的數(shù)字化監(jiān)控系統(tǒng)，同樣選擇重點、高危監(jiān)控目標(biāo)和場所，直接在前端選擇智能視頻服務(wù)器（IVS  BOX），主動監(jiān)控，將預(yù)警、警情實時發(fā)給后端管理平臺，完成快速切換和錄像，解決方案如圖所示： 

    5.十大功能供選擇

   （1）周界警戒及入侵檢測：在復(fù)雜的天氣環(huán)境中（例如雨雪、大霧、大風(fēng)等）精確的偵測和識別單個物體或多個物體的運動情況并進行運動軌跡跟蹤，包括運動方向、運動特征等；
   （2）物品被盜或移動檢測；當(dāng)監(jiān)控場景中的物體被盜和移動，算法將自動檢測這種動作，常用于貴重物品和關(guān)鍵設(shè)備的監(jiān)控。
   （3）遺留、遺棄物品檢測：當(dāng)一個物體（如箱子、包裹、車輛、人物等）在敏感區(qū)域停留的時間過長，或超過了預(yù)定義的時間長度就產(chǎn)生報警。典型應(yīng)用場景包括機場、火車站、地鐵站等。
   （4）流量統(tǒng)計：統(tǒng)計穿越入口或指定區(qū)域的人或物體的數(shù)量。例如為業(yè)主計算某天光顧其店鋪的顧客數(shù)量；
   （5）擁擠檢測；識別人群的整體運動特征，包括速度、方向等等，用以避免形成擁塞，或者及時發(fā)現(xiàn)異常情況。典型的應(yīng)用場景包括超級市場、火車站等人員聚集的地方；
   （6）PTZ跟蹤；偵測到移動物體之后，根據(jù)物體的運動情況，自動發(fā)送PTZ控制指令，使攝像機能夠自動跟蹤物體，在物體超出該攝像機監(jiān)控范圍之后，自動通知物體所在區(qū)域的攝像機繼續(xù)進行追蹤；
   （7）焰火檢測：根據(jù)發(fā)生火情過程中煙火表現(xiàn)出的時-空特征進行煙火的實時檢測；
   （8）人體行為分析：在目標(biāo)檢測分類的基礎(chǔ)上，利用人體的各種行為特征對其所進行各種行為的描述和分析，提取哪些危險和有潛在危險的行為，如打斗、搶奪和突然倒地等行為；
   （9）人臉識別：自動檢測和識別人物的臉部特征，并通過與數(shù)據(jù)庫檔案進行比較來識別或驗證人物的身份；
   （10）車輛識別：識別車輛的形狀、顏色、車牌號碼等特征，并反饋給監(jiān)控者。此類應(yīng)用可以用在被盜車輛追蹤等場景中。

    6.期待明天更美好

    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，智能視頻監(jiān)控的出現(xiàn)正是這一趨勢的直接體現(xiàn)。智能視頻監(jiān)控將一改傳統(tǒng)監(jiān)控的被動監(jiān)視、事后查錄像的尷尬境地，可以為用戶提供更多高級的視頻分析功能，可以極大的提高視頻監(jiān)控系統(tǒng)的能力，并使視頻資源能夠發(fā)揮更大的作用。為了推動智能視頻產(chǎn)業(yè)的發(fā)展，達到多方共贏效果，天津天地偉業(yè)數(shù)碼科技有限公司將繼續(xù)發(fā)揮在傳統(tǒng)監(jiān)控領(lǐng)域的強大優(yōu)勢，并積極開發(fā)、完善新興的智能監(jiān)控系統(tǒng)，使二者能夠充分發(fā)揮各自的優(yōu)勢，創(chuàng)造出能夠滿足最終用戶需求的全面解決方案。