能分析技術(shù)在視頻監(jiān)控系統(tǒng)中的應(yīng)用

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　　在視頻監(jiān)控飛速發(fā)展的今天，視頻監(jiān)控畫面的海量信息大大超過了人力有效處理的范圍已經(jīng)成為客觀事實。智能視頻解決方案以數(shù)字化、網(wǎng)絡(luò)化視頻監(jiān)控為基礎(chǔ)，用戶可以設(shè)置某些特定的規(guī)則，系統(tǒng)識別不同的物體，同時識別目標(biāo)行為是否符合這些規(guī)則，一旦發(fā)現(xiàn)監(jiān)控畫面中的異常情況，系統(tǒng)能夠以最快和最佳的方式發(fā)出警報并提供有用信息，從而能夠更加有效的協(xié)助安全人員處理危機，最大限度的降低誤報和漏報現(xiàn)象，切實提高監(jiān)控區(qū)域的安全防范能力。

　　一、智能分析技術(shù)應(yīng)用的必要性和優(yōu)勢分析

　　傳統(tǒng)的視頻監(jiān)控系統(tǒng)通常是通過人員監(jiān)控和錄像來實現(xiàn)安全防護，實際上并不能主動有效地保障安全，尤其是監(jiān)控點過多的時候，人員監(jiān)控根本無法顧及所有監(jiān)控場景;同時，監(jiān)控人員的注意力很難保證二十四小時都能準(zhǔn)確高效地監(jiān)控所有監(jiān)控場景;此外，"被動錄像"通常只能在"事件"發(fā)生之后通過調(diào)用錄像進行回放取證，一方面損失已經(jīng)產(chǎn)生不可能挽回，另一方面，通過人工回放錄像取證的方式效率十分低下。

　　智能分析則可以有效地解決以上問題。智能分析技術(shù)的主要特征是采用計算機視覺方式，在幾乎不需要人為干預(yù)的情況下，通過對攝像機拍錄的圖像序列進行定位、識別和跟蹤，并在此基礎(chǔ)上分析和判斷目標(biāo)的行為，從而做到既能完成日常管理又能在異常情況發(fā)生的時候及時作出反應(yīng)。

　　智能視頻分析系統(tǒng)解決了安保人員從繁雜和枯燥的“盯屏幕”任務(wù)解脫出來，由設(shè)備來完成這部分工作;另外一個是實現(xiàn)了從海量的視頻數(shù)據(jù)中快速搜索到想要找的的圖像。有研究表明，操作人員盯著電視墻超過10分鐘后將漏掉90%的視頻信息而使這項工作失去意義，往往監(jiān)控系統(tǒng)就成了事后追查事件的依據(jù)。但智能視頻分析系統(tǒng)就把事后的取證變成了主動的防御，使得項目能夠以最省的成本，實現(xiàn)最有效的安保。智能視頻分析系統(tǒng)已成功應(yīng)用于各行各業(yè)，起到了舉足輕重的作用。

　　二、視頻分析技術(shù)應(yīng)用的現(xiàn)狀

　　從技術(shù)角度來講，目前國內(nèi)智能分析技術(shù)主要還集中在兩大類：一類是采用畫面分割前景提取等方法對視頻畫面中的目標(biāo)進行提取檢測，通過各種不同的規(guī)則來區(qū)分不同的事件，從而實現(xiàn)不同判斷并產(chǎn)生相應(yīng)的報警聯(lián)動等，例如：最早期的一些行為分析類功能(跨界、區(qū)域入侵、打架檢測、人員聚集等)、還有早期的交通事件檢測等都屬于這類算法技術(shù)的應(yīng)用。另一類是利用模式識別技術(shù)，對畫面中特定的物體進行建模，并通過大量樣本進行訓(xùn)練，從而達(dá)到對視頻畫面中的特定物體進行檢測及相關(guān)應(yīng)用。如車輛檢測、人臉檢測、人頭檢測(人流統(tǒng)計)等應(yīng)用。

　　從應(yīng)用角度來講，目前國內(nèi)智能分析技術(shù)主要有四大類：第一類是實時報警類，第二類是數(shù)據(jù)統(tǒng)計類，第三類是屬性識別類，第四類是圖像處理類。

　　第一類，實時報警類，主要是通過分析技術(shù)對實時視頻進行內(nèi)容的分析和判斷，發(fā)現(xiàn)某種狀態(tài)達(dá)到報警規(guī)則的要求時，系統(tǒng)即可發(fā)出報警聯(lián)動。如最基礎(chǔ)的跨線報警、入侵報警、打架報警、聚眾報警等，當(dāng)然隨著應(yīng)用的深入，各行業(yè)應(yīng)用中也出現(xiàn)了很多帶有行業(yè)特征的實時報警應(yīng)用，如交通行業(yè)的擁堵報警、行人上高速報警;司法行業(yè)的攀高報警、離崗報警;金融行業(yè)的尾隨報警、貼假廣告報價等等。

　　第二類，數(shù)據(jù)統(tǒng)計類，主要是通過在特定的場景下，對視頻內(nèi)容中特定的內(nèi)容進行統(tǒng)計，形成相關(guān)的報表和數(shù)據(jù)應(yīng)用。例如，通過視頻分析對公路上的車流量進行自動統(tǒng)計，通過視頻分析對商場出入口等的人流量進行統(tǒng)計等等。

　　第三類，屬性識別類，主要是對視頻中特定事務(wù)的屬性進行自動識別，達(dá)到對視頻內(nèi)容的深入應(yīng)用和快速檢索等目的。如人臉識別、車牌識別、車標(biāo)識別、顏色識別、性別識別、身高識別、年齡識別、手勢識別等等。目前安防行業(yè)中應(yīng)用較多的主要還是人臉識別、車牌識別、車標(biāo)識別等。

　　第四類，圖像處理類，主要是對圖像整體進行分析判斷及優(yōu)化處理以達(dá)到更好的效果或者將不清楚的內(nèi)容通過算法計算處理達(dá)到看得清的效果。如目前的視頻增強技術(shù)(去噪、去霧、銳化、加亮等)、視頻復(fù)原技術(shù)(去模糊、畸變矯正等)。

　　從產(chǎn)品形態(tài)來講，目前市場上主要有兩大類產(chǎn)品形態(tài)，一類是前端智能產(chǎn)品。一類是后端服務(wù)器產(chǎn)品。這兩類產(chǎn)品各有優(yōu)缺點，根據(jù)不同的應(yīng)用和項目類型有不同的選擇。

　　目前市場上可以看到很多智能攝像機，即將一些視頻分析算法移植到網(wǎng)絡(luò)攝像機中，在攝像機中實現(xiàn)對實時視頻的分析和檢查，實現(xiàn)一些智能分析的功能(例如目前有實現(xiàn)車輛檢測的車輛抓拍攝像機、實現(xiàn)區(qū)域入侵等功能的目標(biāo)檢測報警的攝像機、有實現(xiàn)人類檢測抓拍的攝像機等等)，智能攝像機自帶分析功能，系統(tǒng)架構(gòu)簡單，同時目前的攝像機DSP處理能力已經(jīng)完全能運行各種較為復(fù)雜的分析算法，分析效果和后端產(chǎn)品基本相同。

　　智能分析服務(wù)器在市場上應(yīng)該還算是主流產(chǎn)品，服務(wù)器產(chǎn)品有軟件開發(fā)周期短、項目應(yīng)用靈活、改造項目適用性強等特點。同時比較復(fù)雜的智能分析功能需要的計算量還是很大，完全移植到攝像機中需要大量優(yōu)化和改進算法性能和提高前端設(shè)備硬件成本。而基于x86的服務(wù)器是目前運行這些復(fù)雜算法的最好選擇，成本相對較低，能夠達(dá)到的分析效果也最好。

　　例如，目前客流統(tǒng)計分析、人臉檢索分析、人臉比對、交通事件檢測、視頻內(nèi)容檢索、視頻質(zhì)量診斷等應(yīng)用大部分還集中在服務(wù)器產(chǎn)品上，移植到攝像機中的較少，即使有也是將部分運算量較小的內(nèi)容移植到攝像機中處理。但是服務(wù)器產(chǎn)品有一個不爭的劣勢，那就是穩(wěn)定性。穩(wěn)定性方面肯定沒嵌入式產(chǎn)品好。所以很多廠家還是會在成本控制的前提下，盡力優(yōu)化算法將各種功能盡可能的移植到嵌入式設(shè)備中去，提高系統(tǒng)的穩(wěn)定性，特別是一些需要在室外環(huán)境中使用的設(shè)備(如交通事件檢測等應(yīng)用)。

　　三、智能分析案例解析

　　1某高速交警違章智能取證系統(tǒng)

　　項目用戶：高速交警支隊

　　實現(xiàn)功能：違章停車，逆行事件檢測并進行跟蹤抓拍;統(tǒng)計路段車流量

　　目前大多數(shù)視頻交通事件檢測產(chǎn)品只能進行全景檢測，當(dāng)發(fā)生違章事件時不能對違章車輛進行抓拍處罰，造成目前高速公路上違章事件屢禁不止，給高速公路帶來了嚴(yán)重的安全隱患。為了解決以上問題，高速交警支隊使用?？低暤母咚俟愤`章事件智能跟蹤取證系統(tǒng)。

　　本系統(tǒng)包括事件檢測服務(wù)器和智能跟蹤球機，事件檢測服務(wù)器對球機采集的視頻信號進行實時分析處理，當(dāng)在圖像中發(fā)生停車/逆行違章事件時，將目標(biāo)的坐標(biāo)傳送給球機，驅(qū)動球機進行跟蹤，知道看清目標(biāo)車牌，并記錄整個停車，跟蹤的視頻作為處罰依據(jù)。此系統(tǒng)目前能夠較好的對高速公路的違章行為進行非現(xiàn)場取證并處罰，解決了高速交警的難題，提高了高速公路非現(xiàn)場處罰的能力。

　　本系統(tǒng)通過長時間的運行，檢測率和誤報率都得到了用戶的認(rèn)可。

　　現(xiàn)場實際使用圖片

　　2某大型商場客流統(tǒng)計項目

　　項目用戶：商場總部

　　實現(xiàn)功能：客流統(tǒng)計

　　項目簡介：

　　為了及時收集和分析顧客購買行為數(shù)據(jù)，并對其進行多元化組合和深層挖掘，某大型商場在測試對比了多家產(chǎn)品后，選擇采用海康威視視頻客流統(tǒng)計系統(tǒng)對集團所屬各門店客流進行實時統(tǒng)計。海康威視客流統(tǒng)計系統(tǒng)的獨特之處在于：

　　1)采用網(wǎng)絡(luò)視頻進行客流統(tǒng)計，客流統(tǒng)計分析無需視頻采集卡等硬件輔 助，系統(tǒng)穩(wěn)定性好，統(tǒng)計數(shù)據(jù)準(zhǔn)確可靠;

　　2)能夠自動、連續(xù)、準(zhǔn)確統(tǒng)計進出門店每個出入口的客流數(shù)據(jù);

　　3)支持單、雙向(進和出)的客流統(tǒng)計;

　　4)支持店內(nèi)客流保有量的計算，為安全運營提供支撐;

　　5)可提供按分、時、日、周、月、年進行客流統(tǒng)計數(shù)據(jù)的同比數(shù)據(jù)和環(huán)比數(shù)據(jù);

　　6)支持餅狀、曲線、柱狀、EXCEL等多種圖形報表展現(xiàn)客流統(tǒng)計數(shù)據(jù);

　　7)提供接口與門店銷售系統(tǒng)數(shù)據(jù)進行對接，便于銷售部門統(tǒng)計客單價、評估促銷效果。

　　目前，多家門店安裝使用，統(tǒng)計平均準(zhǔn)確率≥95%。集團總部計劃在全國所有門店全部安裝這套視頻客流統(tǒng)計系統(tǒng)。

　　現(xiàn)場安裝圖

　　視頻檢測實際效果圖

　　四、智能分析技術(shù)應(yīng)用的瓶頸

　　早期視頻分析應(yīng)用產(chǎn)品出現(xiàn)在市場上，著實引起了一段騷動，而且在很多特殊的應(yīng)用場景和應(yīng)用環(huán)境，的確能給客戶帶來很大的價值。如商場的人流統(tǒng)計技術(shù)，為商場的數(shù)據(jù)分析帶來了巨大的技術(shù)支撐;如車牌識別技術(shù)，給公安交通管理帶來的價值是無法用數(shù)據(jù)來衡量的。但是，視頻分析技術(shù)還沒有完全成熟，目前應(yīng)該還屬于技術(shù)應(yīng)用的初級階段，還存在很多問題，這些問題可能也是限制視頻智能分析應(yīng)用快速發(fā)展的最主要的因素：

　　(一)、檢測準(zhǔn)確率達(dá)不到理想效果。視頻分析技術(shù)的準(zhǔn)確率基本達(dá)不到非常理想的效果，特別是實時報警類的應(yīng)用，誤報率和漏報率都是客戶最關(guān)心的問題，如果誤報太高，客戶也受不了，如果漏報，客戶更加受不了。特別是一些要求比較高的應(yīng)用，只要有漏的，實際作用就不大了。

　　(二)、受環(huán)境干擾大。視頻分析技術(shù)最大的一個問題就是受環(huán)境和視頻質(zhì)量的干擾太大，光線、雜物、惡劣天氣、晃動、飛蟲等的干擾，就會使應(yīng)用系統(tǒng)效果非常差，甚至失效，無法進行正常工作。

　　(三)、安裝調(diào)試復(fù)雜。智能分析應(yīng)用產(chǎn)品幾乎都需要按每一個應(yīng)用場景進行不同的參數(shù)調(diào)試，而且會涉及到非常多的專業(yè)的參數(shù)調(diào)試。非專業(yè)人員根本無法調(diào)試出理想效果。

　　五、智能分析技術(shù)應(yīng)用的發(fā)展趨勢

　　總體來看，限制智能分析技術(shù)應(yīng)用的最大因素就是準(zhǔn)確率問題。所以智能分析技術(shù)應(yīng)用的發(fā)展趨勢肯定是朝著提高準(zhǔn)確率的方向前進的。同時另一方面，大家也會尋找一些不關(guān)心準(zhǔn)確率，而更多關(guān)注效率的一些應(yīng)用方向。

　　主要應(yīng)該有幾個方面的發(fā)展：

　　(一)、從源頭增加可判斷信息。雙目攝像機的推廣應(yīng)該是一個大方向，雙目攝像機帶有兩個鏡頭，獲取的視頻中帶有目標(biāo)的深度信息。分析算法計算能夠通過這些信息跟進,準(zhǔn)確的判斷物體之間的距離、深度、高度等信息，能夠提高整體算法的準(zhǔn)確性。

　　(二)、各種自學(xué)習(xí)和自適應(yīng)算法的研究和應(yīng)用。后續(xù)的智能分析產(chǎn)品應(yīng)該是帶有強大的自學(xué)習(xí)和自適應(yīng)功能的。能夠根據(jù)不同的復(fù)雜環(huán)境進行自動學(xué)習(xí)和過濾，能夠?qū)⒁曨l中的一些干擾目標(biāo)進行自動過濾。從而達(dá)到提高準(zhǔn)確率，降低調(diào)試復(fù)雜度的目的。例如，抗抖動算法、重復(fù)運動物體過濾、微小物體自動過濾、強光自動抑制、三維建模等技術(shù)的發(fā)展和深入應(yīng)用。

　　(三)、視頻數(shù)據(jù)深入挖掘應(yīng)用迅速發(fā)展。隨著視頻分析技術(shù)的快速發(fā)展，視頻數(shù)據(jù)量也非常大，如何讓視頻分析技術(shù)在大數(shù)據(jù)中發(fā)揮作用也成為人們關(guān)注的一個方向。利用各種不同的算法計算，將大量視頻數(shù)據(jù)中不同屬性的事物進行檢索、標(biāo)注、識別等應(yīng)用，以達(dá)到對大量數(shù)據(jù)中內(nèi)容的快速查找檢索。大大降低人工成本，提高效率。甚至在有些方面讓一些人工無法完成的任務(wù)成為可能。如：人臉大數(shù)據(jù)庫檢索，身份證庫重復(fù)人員查找、視頻中穿某種衣服、某種顏色的車輛查找、車牌查找、甚至可以做到以圖搜圖等應(yīng)用(輸入一張圖片找到和圖片類似的片段)。

　　六、結(jié)束語

　　隨著“國家應(yīng)急體系”、“平安城市”、“平安建設(shè)”、“科技強警”等重大工程項目在全國的不斷推進，國內(nèi)視頻監(jiān)控市場前景良好。智能視頻相關(guān)產(chǎn)品的應(yīng)用隨著視頻監(jiān)控市場規(guī)模的不斷壯大也將從相對集中的區(qū)域向各行業(yè)大幅度的伸展。就市場需求而言，目前整個市場對智能視頻分析的認(rèn)知都在不斷提高。安防與視頻監(jiān)控系統(tǒng)集成和產(chǎn)品研發(fā)公司將憑借多年系統(tǒng)集成和產(chǎn)品研發(fā)經(jīng)驗，對于不同行業(yè)細(xì)分市場需求的充分理解，將智能視頻分析與檢測技術(shù)與安防監(jiān)控行業(yè)有機結(jié)合，構(gòu)建可靠實用的智能分析應(yīng)用，為安防監(jiān)控的智能應(yīng)用發(fā)展貢獻力量。