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(jī)和視頻服務(wù)器）三個(gè)階段的發(fā)展演變，現(xiàn)在整個(gè)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(wú)論是從媒體的宣傳，還是從大大小小的展會(huì)，人們似乎感覺(jué)到“智能視頻、視頻分析、IVS/CV”已經(jīng)向我們走來(lái)了。幾年前的概念，如今成了現(xiàn)實(shí)，并且來(lái)勢(shì)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(shí)驗(yàn)室、從歐美應(yīng)用進(jìn)入了中國(guó)，青藏鐵路、地鐵5號(hào)線、13號(hào)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(lái)自IMS Research調(diào)查機(jī)構(gòu)的研究報(bào)告預(yù)測(cè)，下一個(gè)五年內(nèi)，視頻內(nèi)容分析市場(chǎng)將空前繁榮，從2004年的677萬(wàn)美元急增至2009年的8392萬(wàn)美元，漲幅達(dá)65.5%，并且，許多開發(fā)商對(duì)其前景相當(dāng)樂(lè)觀。

    2.撥云去霧存真諦

    視頻分析產(chǎn)生的背景很簡(jiǎn)單，其一為安防應(yīng)用，就是當(dāng)安保人員面對(duì)十、百、千的攝像機(jī)，無(wú)法真正的在風(fēng)險(xiǎn)或報(bào)警產(chǎn)生時(shí)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(jì)、防止扒竊等等。其理念是將風(fēng)險(xiǎn)的分析和行為識(shí)別轉(zhuǎn)交給計(jì)算機(jī)或者芯片，使安保人員從“死盯”監(jiān)視器的工作中解脫出來(lái)，當(dāng)計(jì)算機(jī)發(fā)現(xiàn)問(wèn)題時(shí)候，產(chǎn)生報(bào)警，此時(shí)安保人員進(jìn)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(lái)無(wú)疑標(biāo)志著24*7全天候監(jiān)控系統(tǒng)進(jìn)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(wèn)題。接連數(shù)小時(shí)盯著通常顯示著靜止墻壁和護(hù)欄的多個(gè)監(jiān)視器，即使是最為訓(xùn)練有素的安保人員也會(huì)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(wèn)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(jī)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(diǎn)圖像的能力實(shí)際上卻由于信息過(guò)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(lái)發(fā)揮自動(dòng)“電子眼”的作用，以便對(duì)潛在入侵者、可疑目標(biāo)和其它安全侵犯活動(dòng)進(jìn)行至關(guān)重要的瞬間刺激型準(zhǔn)確檢測(cè)，由此安保人員將可以對(duì)事件做出迅速而明智的決定和實(shí)時(shí)響應(yīng)。

    視頻分析技術(shù)就是使用計(jì)算機(jī)圖像視覺(jué)分析技術(shù)，通過(guò)將場(chǎng)景中背景和目標(biāo)分離進(jìn)而分析并追蹤在攝像機(jī)場(chǎng)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(guò)在不同攝像機(jī)的場(chǎng)景中預(yù)設(shè)不同的報(bào)警規(guī)則，一旦目標(biāo)在場(chǎng)景中出現(xiàn)了違反預(yù)定義規(guī)則的行為，系統(tǒng)會(huì)自動(dòng)發(fā)出報(bào)警，監(jiān)控工作站自動(dòng)彈出報(bào)警信息并發(fā)出警示音,用戶可以通過(guò)點(diǎn)擊報(bào)警信息，實(shí)現(xiàn)報(bào)警的場(chǎng)景重組并采取相關(guān)措施。

    3.智能分析非萬(wàn)能

    也許，乍一聽到“智能”這個(gè)詞時(shí)，有些人會(huì)立馬聯(lián)想到高精尖的、監(jiān)測(cè)可疑行為的人工智能軟件。沒(méi)錯(cuò)，IVS的確是一個(gè)優(yōu)秀的監(jiān)控工具，但它并非無(wú)所不能。為了使IVS的性能達(dá)到最佳效果，用戶除了不能選錯(cuò)應(yīng)用場(chǎng)所之外，還必須根據(jù)具體需求制定相應(yīng)的升級(jí)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(wú)論IVS軟件已經(jīng)進(jìn)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(méi)有得到成熟和廣泛的應(yīng)用。以“無(wú)人看管的行李”為例，廠商解釋與實(shí)際功能之間有太多讓人疑惑的地方。目前，運(yùn)行正常且更切實(shí)際的視頻分析功能有邊界保護(hù)、入侵探測(cè)、人群及路線控制、定向報(bào)警、車牌識(shí)別、遺留物體探測(cè)、移動(dòng)和溢出監(jiān)測(cè)。其次，在非繁華地段，較成熟的應(yīng)用有人數(shù)統(tǒng)計(jì)、車輛統(tǒng)計(jì)以及逗留跟蹤。

    在極度繁忙或攝取距離過(guò)遠(yuǎn)的情況下，諸如人數(shù)統(tǒng)計(jì)、面部識(shí)別、扒手或偷竊監(jiān)測(cè)、物體跟蹤是難以完成的。人數(shù)統(tǒng)計(jì)的最佳時(shí)機(jī)為當(dāng)人進(jìn)入或離開某區(qū)域、路過(guò)走廊和通道、肩并肩行走之時(shí)。而當(dāng)人群擁擠交錯(cuò)時(shí)，軟件無(wú)法精確識(shí)別并分析，因?yàn)閿z取的圖像模糊不清，導(dǎo)致了非常高的誤報(bào)率。

    另一個(gè)局限性是其面部識(shí)別功能。眾所周知，偽裝可能導(dǎo)致這項(xiàng)功能無(wú)法可靠進(jìn)行。目前，不單是自動(dòng)威脅監(jiān)測(cè)，IVS監(jiān)測(cè)扒手或偷竊的功能也不容人過(guò)于樂(lè)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(wàn)的人進(jìn)出、逗留、拿起或放下行李的大型地下車站，假警報(bào)異常多且毫無(wú)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(guò)深入的用戶需求分析，結(jié)合國(guó)內(nèi)外智能監(jiān)控技術(shù)現(xiàn)狀，為用戶提供多套針對(duì)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(wàn)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(jī)內(nèi)，形成智能分析硬盤錄像機(jī)；
   （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(shí)現(xiàn)集中式分析和處理的能力。

    解決方案一：對(duì)于傳統(tǒng)模擬監(jiān)控（已建或新建），選擇重點(diǎn)、高危監(jiān)控目標(biāo)和場(chǎng)所，針對(duì)此部分圖像進(jìn)行分析功能，主動(dòng)監(jiān)控，將預(yù)警、警情實(shí)時(shí)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(duì)于傳統(tǒng)模擬監(jiān)控（已建或新建），選擇重點(diǎn)、高危監(jiān)控目標(biāo)和場(chǎng)所，針對(duì)此部分圖像進(jìn)行分析功能，主動(dòng)監(jiān)控，將預(yù)警、警情實(shí)時(shí)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(jī)，解決方案如圖所示：

 
    解決方案三、對(duì)于網(wǎng)絡(luò)的數(shù)字化監(jiān)控系統(tǒng)，同樣選擇重點(diǎn)、高危監(jiān)控目標(biāo)和場(chǎng)所，直接在前端選擇智能視頻服務(wù)器（IVS  BOX），主動(dòng)監(jiān)控，將預(yù)警、警情實(shí)時(shí)發(fā)給后端管理平臺(tái)，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(cè)：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(cè)和識(shí)別單個(gè)物體或多個(gè)物體的運(yùn)動(dòng)情況并進(jìn)行運(yùn)動(dòng)軌跡跟蹤，包括運(yùn)動(dòng)方向、運(yùn)動(dòng)特征等；
   （2）物品被盜或移動(dòng)檢測(cè)；當(dāng)監(jiān)控場(chǎng)景中的物體被盜和移動(dòng)，算法將自動(dòng)檢測(cè)這種動(dòng)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(cè)：當(dāng)一個(gè)物體（如箱子、包裹、車輛、人物等）在敏感區(qū)域停留的時(shí)間過(guò)長(zhǎng)，或超過(guò)了預(yù)定義的時(shí)間長(zhǎng)度就產(chǎn)生報(bào)警。典型應(yīng)用場(chǎng)景包括機(jī)場(chǎng)、火車站、地鐵站等。
   （4）流量統(tǒng)計(jì)：統(tǒng)計(jì)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(jì)算某天光顧其店鋪的顧客數(shù)量；
   （5）擁擠檢測(cè)；識(shí)別人群的整體運(yùn)動(dòng)特征，包括速度、方向等等，用以避免形成擁塞，或者及時(shí)發(fā)現(xiàn)異常情況。典型的應(yīng)用場(chǎng)景包括超級(jí)市場(chǎng)、火車站等人員聚集的地方；
   （6）PTZ跟蹤；偵測(cè)到移動(dòng)物體之后，根據(jù)物體的運(yùn)動(dòng)情況，自動(dòng)發(fā)送PTZ控制指令，使攝像機(jī)能夠自動(dòng)跟蹤物體，在物體超出該攝像機(jī)監(jiān)控范圍之后，自動(dòng)通知物體所在區(qū)域的攝像機(jī)繼續(xù)進(jìn)行追蹤；
   （7）焰火檢測(cè)：根據(jù)發(fā)生火情過(guò)程中煙火表現(xiàn)出的時(shí)-空特征進(jìn)行煙火的實(shí)時(shí)檢測(cè)；
   （8）人體行為分析：在目標(biāo)檢測(cè)分類的基礎(chǔ)上，利用人體的各種行為特征對(duì)其所進(jìn)行各種行為的描述和分析，提取哪些危險(xiǎn)和有潛在危險(xiǎn)的行為，如打斗、搶奪和突然倒地等行為；
   （9）人臉識(shí)別：自動(dòng)檢測(cè)和識(shí)別人物的臉部特征，并通過(guò)與數(shù)據(jù)庫(kù)檔案進(jìn)行比較來(lái)識(shí)別或驗(yàn)證人物的身份；
   （10）車輛識(shí)別：識(shí)別車輛的形狀、顏色、車牌號(hào)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(chǎng)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(shì)，智能視頻監(jiān)控的出現(xiàn)正是這一趨勢(shì)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(dòng)監(jiān)視、事后查錄像的尷尬境地，可以為用戶提供更多高級(jí)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(dòng)智能視頻產(chǎn)業(yè)的發(fā)展，達(dá)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(qiáng)大優(yōu)勢(shì)，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(shì)，創(chuàng)造出能夠滿足最終用戶需求的全面解決方案。