近年來,智能視頻監(jiān)控技術逐漸在機場、鐵路等領域應用,在為監(jiān)控行業(yè)減少大量勞動力的同時,將其從乏味而又煩瑣的“實時監(jiān)視、實時錄像”中解放出來。但IVS本身技術的有待成熟,以及對環(huán)境的高要求,使得工程商們頭疼不已,而其價格昂貴,也令用戶望而卻步。
文/李楠
2006年是視頻監(jiān)控具有里程碑意義的一年,智能視頻監(jiān)控從概念轉變?yōu)楝F實,為監(jiān)控行業(yè)減少大量勞動力的同時,將其從乏味而又煩瑣的“實時監(jiān)視、實時錄像”中解放出來。在國內外某些高端安防監(jiān)控領域,IVS已經逐漸得到應用,使得人們開始相信,智能視頻監(jiān)控的時代已經來臨了。
國內近幾年已在逐步開始使用智能視頻分析技術:青藏鐵路07年10月竣工驗收,全線1300公里通道采用視頻分析,對全線鐵路進行入侵保護;北京航空信息中心機房,采用入侵探測及防尾隨;上海浦東機場、首都機場及已經多條在建鐵路項目,均預算使用視頻分析技術。這些資料讓人們更加確定,智能視頻分析技術已經逐步走向應用端。
但是,IVS本身技術的有待成熟,以及對環(huán)境的高要求,使得工程商們頭疼不已,而其價格昂貴,也令用戶望而卻步。
技術:提高性能,實現更深層次的智能
有資料顯示,經過短短的20分鐘,監(jiān)控人員對監(jiān)視器的注意力會下降到無法接受的程度,從而使得傳統(tǒng)的視頻監(jiān)控系統(tǒng)面臨著“眼觀六路、熟視無睹”的困境?;谶@種情況,智能視頻分析技術是一個發(fā)展趨勢,是視頻監(jiān)控系統(tǒng)發(fā)展的必由之路。
智能視頻分析技術源自計算機視覺技術,它能夠在圖像及圖像描述之間建立映射關系,從而使計算機能夠通過數字圖像處理和分析來理解視頻畫面中的內容。“智能視頻監(jiān)控其實是個系統(tǒng)工程,其核心是智能視頻分析軟件(IVS),需要大量的周邊產品的配合”,深圳市朗馳欣創(chuàng)科技有限公司市場部經理李翔解釋道。智能視頻分析技術是實現“視頻創(chuàng)造價值”(從大量視頻資源中挖掘有價值的東西)的重要手段。從概念來講,視頻行為分析技術是對采集到的視頻上的行動物體進行分析,判斷出物體的行為軌跡、目標形態(tài)變化,并通過設置一定的條件和規(guī)則,判定異常行為,它糅合了圖像處理技術、計算機視覺技術、計算機圖形學、人工智能、圖像分析等多項技術。
如果將攝像機看作人的眼睛,智能視頻系統(tǒng)則可看作人的大腦,相對于硬件而言,軟件的地位猶為重要。作為一項被行業(yè)內人士譽為引領監(jiān)控革命的技術,它改變了兩種狀況:一是將監(jiān)控人員從煩瑣而枯燥的 “盯屏幕”中解脫出來,由計算機來完成這部分工作;二是在海量的視頻數據中快速搜索到想要找的圖像。并且可以在降低工作人員勞動強度的同時,實現移動偵測、物體追蹤、面部/車牌識別、人流統(tǒng)計等功能。在很大程度上具備先知先覺的預警功能,提高報警的精確度,節(jié)省網絡傳輸帶寬,有效擴展視頻資源用途。北京藍色星際軟件技術發(fā)展有限公司產品發(fā)展部經理楊云飛舉例說:“我們做過統(tǒng)計,如果這項技術在銀行的ATM機上使用得好,至少能為銀行節(jié)省40%的磁盤空間?!?
行業(yè)內在競相“大規(guī)模圈地”的同時,將提高視頻和數據的準確度與精確作為自己追求的目標,而本身算法優(yōu)秀與否也成為決定性因素。朗馳欣創(chuàng)李翔解釋說:“目前就功能來說,其實都是噱頭,核心層面還是算法的優(yōu)秀性和針對應用的策略問題,表現出來的虛擬警戒線、區(qū)域內的離開與進入、遺留、盜竊等歸根結底是一個核心的不同應用表現?!毕到y(tǒng)預先設定一定的分析規(guī)則,當相對于分析場景靜態(tài)背景的移動物體運動軌跡、形狀變異、相對位置關系等運動要素達到規(guī)則閥值時,系統(tǒng)會按照預先設定的報警規(guī)則,自動發(fā)出聲音、光,或自動彈出顯現異?,F象畫面,甚至發(fā)送信息到關鍵崗位的某個負責人進行提示。不同的軟件則運用不同的算法以實現不同的功能。他同時說:“有些基本算法原則在不同的應用下有可能截然相反,因此,對于不同的應用要對核心底層的算法做一些針對性的變化調整?!?
而除了在算法上做到精確之外,各大公司也在其他方面逐步改進。例如美國Verint公司推出的Nextiva系統(tǒng)對源視頻經過數字編碼后完全基于網絡域模式進行傳輸和管理,取消了矩陣,同時針對客戶習慣于使用鍵盤的傳統(tǒng)操作模式可以在網絡的任意位置保留此項功能,可在網絡的任意位置查看、管理或保存視頻信號,既尊重了傳統(tǒng)的使用習慣,更體現了技術的創(chuàng)新和系統(tǒng)安全系數的提升。
而北京中盛益華科技有限公司推出Csvision智能視頻分析系統(tǒng),將分析部分嵌于網絡視頻編碼器主芯片中,以網絡視頻管理系統(tǒng)為分析結果輸出平臺,可根據不同的客戶需求,設立不同的規(guī)則,并將智能視頻融入到真實的應用中。例如在機場的應用中,除了將智能視頻應用于機場周界檢測中,同時將安檢系統(tǒng)并行整合到同一個平臺當中,便于機場安全系統(tǒng)的建設與管理。
產品:逐步推出,滿足行業(yè)需求
智能視頻監(jiān)控是未來監(jiān)控的發(fā)展方向,行業(yè)稱之為第五代電視監(jiān)控技術,目前已有較多廠商開始投入研發(fā)并已有自己的產品。
據了解,行業(yè)內目前處于領先地位的當數AXIS、Object Video、Verint、NICE等,其產品在質量、功能上的優(yōu)勢,使其占據了大部分的市場空間。其中AXIS已推出智能視頻產品,包括AXIS 242SIV視頻服務器和AXIS IVM 120人數統(tǒng)計智能視頻應用模塊,其專注于處理智能視頻應用的高級運算,增加了一個數字信號處理(DSP)芯片,并在內部執(zhí)行對音視頻的分析,將最重要的信息在網絡上傳送,使視頻監(jiān)控設備通過對監(jiān)控畫面的分析自動為用戶計算進/出特定區(qū)域的人數,能夠幫助服務、零售等行業(yè)的管理者分析營業(yè)情況或提高服務質量。同時,AXIS還推出了包括車牌號識別、非法滯留檢測模塊等。而居全球門禁市場領先地位的美國LENEL公司,也宣布推出On Guard Intelligent Video智能視頻監(jiān)控系統(tǒng),將智能視頻分析技術嵌入到軟件中,并將復雜的算法放在后臺的服務器中進行處理,用戶選擇后,將其打包發(fā)給用戶。
國內的廠家也不甘落后,經過長期的研發(fā),逐步推出自己的智能視頻分析產品。北京迪威泰克數碼科技有限公司自主研發(fā)的“沸點”BP—IVS系列智能視頻分析數字硬盤錄像系統(tǒng),可根據客戶的不同要求,根據不同環(huán)境,產生出不同的算法,具有較強的針對性,包括數字圖像錄制、安全規(guī)則比對、報警控制管理、高速目標跟蹤以及視頻網絡傳輸、集中控制管理等多種功能,形成一套完整的智能視頻分析系統(tǒng),已于2006年9月在“北京城鐵13號線安防與反恐系統(tǒng)”工程中投入使用。而北京兆維泰奇科技有限公司也宣布推出基于Object Video技術的Eagle Mage智能視頻分析系統(tǒng),可依據不同用戶的安全策略,在潛在危險的征兆之初即可偵測出危機并給予反應。另外杭州??低暋⑸虾p┚S、北京智安邦等也紛紛推出各自的智能視頻產品。深圳朗馳欣創(chuàng)李翔解釋說:“目前,國際和國內的技術提供方都使出殺手锏在市場博弈的同時,也都在努力地提高現有的技術水平,并且核心軟件授權合作的模式也在大范圍的展開?!?
就目前而言,國內技術較國外發(fā)展稍晚,計算機的基礎研究雖然落后于國際先進水平,但實際差距不大。國外廠商大多有自己的核心技術,但只是智能視頻系統(tǒng)的其中一個部分,沒有形成完整的系統(tǒng),或是算法,或是芯片,或是一個分析軟件,而對于產品的外部形態(tài)并沒有完全形成。國內廠商在自主研發(fā)的同時,借鑒國外技術,并將這些核心技術運用到自己的產品中,包括DVR、IP Camera等,將視頻分析技術與數字監(jiān)控錄像系統(tǒng)進行有機的整合,共同完成智能化系統(tǒng),并可使各部分根據客戶的喜好來進行配置。
應用:高端領域現端倪
美國9?11事件之后,人們逐漸意識到自己所處的公共環(huán)境并不是十分安全的,對安全的要求越來越高,安全監(jiān)控也開始成為人們日益關注的話題。此時智能視頻監(jiān)控的出現在很大程度上開始滿足人們的需求。據資料顯示,過去的5年內,只有10家IVS研發(fā)公司,如今廠商不止10倍地增加。美國舊金山國際機場于2006年開始采用智能視頻分析技術來監(jiān)控它上萬平方米的停機坪和機場設施,一旦發(fā)現異常情況,立即采取有效的應對措施。而紐約、倫敦、新德里這些城市已率先使用IVS系統(tǒng),對其機場、交通、鐵路等區(qū)域進行監(jiān)控,并在很大程度上適應反恐的需求。
而在國內,一批安防等級要求高、有報警需求的領域也逐步使用智能視頻監(jiān)控,包括鐵路、智能交通、機場、軍隊應用等。
青藏鐵路縱橫千里,氣候惡劣,鐵路運營時刻處于動態(tài)中,是國內第一條全線進行智能視頻監(jiān)控的高原鐵路。它采用世界最為先進的視頻監(jiān)控及智能行為分析技術,對45個車站(6個有人值守站,39個無人值守車站)、193個基站點、10個隧道以及12座重點大橋進行監(jiān)控,通過這一系統(tǒng)可隨時觀察和掌握千里之外的鐵路沿線情況,可以在災害天氣發(fā)生時實時掌握線路異常和災害程度,從而及時通過調度中心調整列車運行;通過視頻的輔助作用還可監(jiān)控列車會讓、中間站調車作業(yè)等情況,確保運輸安全等。通車運營近一年來,青藏鐵路“千里眼”監(jiān)控設備和技術運行穩(wěn)定有效,確保了行車安全。
連接深港兩地的西部通道,來往車輛、人流繁多,而某些人利用各種方法進行偷渡,為了解決這些問題,邊檢站采用視頻監(jiān)控系統(tǒng)監(jiān)測各類出入車輛及人群,用以邊界區(qū)域反偷渡、來往車輛逆行、人車混流以及各種突發(fā)事件的監(jiān)控,一旦發(fā)生異常情況,及時采取應對措施。在使用過程中,視頻監(jiān)控充分保障西部通道的順利運行,及時防止一些偷渡行為。
而其他一些領域,比如首都機場、上海浦東機場均已開始使用智能視頻監(jiān)控系統(tǒng)。美國VERINT公司亞太區(qū)總裁 Ady Meretz稱:“在大多數情況下,這些機構希望將被動式的監(jiān)視轉變?yōu)榉e極式的監(jiān)視,從而更有效地監(jiān)視廣大的周圍環(huán)境及更有效地利用有限的保安人員?!?
但據調查得知,由于成本過高,及大部分人對IVS的了解程度尚不夠等因素,使IVS使用得不是很普遍,還處于真正實際運用的初級階段。深圳隆豐智能科技有限公司新業(yè)務拓展經理余石平稱:“就目前來講,國外也處于推廣期,并不是人們所想的到處都在使用,國內的使用與國外基本接軌,并且多使用在機場、交通、邊檢、海關等具備經濟能力、有高安防需求的領域?!北本┲惺⒁嫒A科技有限公司市場部王寧寧說:“國內目前的IVS處于前期的發(fā)展階段,客戶的認知度不夠高,對產品本身的認知能力不是很強。而產品想要普及必須有需求客戶,但是國內最終還是中高端客戶占絕對數量?!?
IVS并非無所不能
在使用過程中,IVS系統(tǒng)也會出現誤報、漏報,硬件不穩(wěn)定引起死機、重啟,網絡原因造成的無法訪問,甚至在某些場所預期的功能無法實現等等問題,這些都會令工程商們頭疼不已。對于這些問題,深圳隆豐余石平這樣解釋:“這些問題要從產品軟硬件本身、網絡、使用者幾個方面來考慮。一般來說,這項技術發(fā)展得還不夠成熟,還處于實驗與初步應用階段,因此軟硬件各方面還沒有達到預期的效果,而系統(tǒng)本身不是萬能,尚且還在初級應用階段,誤報、漏報是任何系統(tǒng)都無法避免的?!薄爸悄芤曨l只是人眼和判斷的代替,進行提示以減少人的勞動量,人自身都無法做到完全沒有錯誤?!北本┑贤┛藬荡a科技有限公司總經理劉劍平補充道。
而用戶認為:得不到即時的信息反饋,甚至很難從IVS得到價值,也是目前市場上經常聽到的一個聲音?!坝捎贗VS本身的技術不是很成熟,及某些廠商對IVS的功能過度吹噓,使得用戶的期望值過高。目前來說,IVS完全做不到預防,只能進行提醒?!?/P>
北京兆維泰奇科技有限公司技術總監(jiān)沈宇楓對此這樣解釋。由于IVS對周圍環(huán)境、光照度、安裝位置等的要求甚高,同時要求硬件的處理能力足夠強大,因此在實際運用中具有局限性。在人流眾多、擁擠的環(huán)境下,某些功能諸如人流統(tǒng)計、偷竊、尾隨等情況都無法識別,易出現誤報漏報情況。
而人臉識別同樣具有局限性。在繁復的環(huán)境下,這種功能也難以實現,藍色星際楊云飛介紹:“這種功能要求人必須在攝像機前中規(guī)中矩的站立幾秒鐘,同樣一個人,戴上一頂帽子就無法識別?!北本┲前舶羁萍加邢薰靖笨偨浝韺O寶玉說:“目前機器的判斷能力與模糊判斷能力還是不盡人意,并不能完全取代人,它還是具有一定的局限性?!?
正如所有新生技術一樣,初期出現的問題無法避免?!拔覀儠谇捌诎惭b中,為工程商及用戶提供詳細的數據,并在早期介入工程應用中,在前期設置中對用戶進行提醒,某些無法滿足的功能,我們會如實相告。目前已成功運用到軍工、政府部門中,而用戶要求并不復雜,都可被滿足?!北本┱拙S泰奇沈宇楓解釋說。深圳隆豐智能余石平補充說明:“只要有固定場景的攝像機,根據一定的規(guī)則,對準一個合適的角度,采集具有一定清晰度的圖像,IVS的功能基本上可以實現?!薄岸鉀Q穩(wěn)定性這個問題,一方面是不斷優(yōu)化系統(tǒng)算法,二是盡可能的根據現場環(huán)境調整合適的識別參數?!碧旖蛱斓貍I(yè)網絡視頻部副經理瞿關明對此這樣解釋。
智能視頻分析技術緣何無法普及
價格昂貴,無法屈尊降貴
一套IVS系統(tǒng)融合多種模式,要檢測出多種行為必須在內部建立不同的算法,需要有專門的科研人員進行算法軟件編制,而在安裝過程中需要由專業(yè)的技術人員進行調試,以致成本過高。在07年智能視頻曾創(chuàng)下一路36萬人民幣的記錄,雖然目前價格已有所下降,但還沒有達到大規(guī)模破冰,一路價格仍在幾萬人民幣左右,且根據功能的不同應用,價格差距頗大。美國VERINT公司 Ady Meretz說:“中國人工成本低,大多數公司認為可以雇用更多安全工作人員來加強設施安全,完全忽視 IVS所帶來的好處?!闭怯捎趦r格的居高不下,國內的消費水平無法達到,使得IVS只能在高端領域中進行使用,難以“飛入尋常百姓家”。
技術不夠成熟,功能無法全部實現
雖然近年智能視頻技術迅速發(fā)展,應用范圍也在不斷擴展,市場上已經有了網絡監(jiān)控的各種產品,如網絡攝像機、網絡矩陣等,但由于這些系統(tǒng)的質量還有待提高,圖像看起來有明顯的延遲、跳動、不夠清晰等缺陷,由于硬件本身性能不夠穩(wěn)定,易出現死機、重啟、誤漏報等問題。而IVS本身算法的局限,在理想環(huán)境下才可實現其全部功能,所以在實際應用中,只能初步實現較簡單的功能。杭州??低晹底旨夹g有限公司模式圖像識別資源經理浦世亮說:“目前機器不能象人一樣對所有的場景進行識別,產品的覆蓋面與適用范圍決定著產品的功能是否能夠全部實現,具有針對性。”
用戶期望值過高,難以完全接受IVS
雖然IVS技術飛速發(fā)展,但國內的安防業(yè)起步較晚,目前仍然處于第三代IP監(jiān)控的普及和成熟階段,不管是甲方還是工程商都很難一步跨越這個階段而直接接受智能視頻。某些廠商大力吹噓其功能,使得用戶期望值過高,過度注重功能化,而在實際運用中,卻難以滿足較復雜的運用。上海瑞潤電子科技有限公司總經理凌寧說:“用戶期望值過高,將技術想象的過于完美,但是由于目前技術還不夠完善,對環(huán)境等要求過高,用戶使用后會發(fā)現不完全是自己所想要的,因此滿意率不夠高?!?
缺乏專業(yè)的技術和人才
中國的安防行業(yè)起步較晚,視頻監(jiān)控技術還處于較低水平,與國外的技術仍然存在差距。國外的產品經過長時期的測試與改善,包含了大量成熟的處理異常情況的技巧。而國內除了借鑒國外的核心技術外,產品尚處于最初級階段,在算法、適應能力等方面尚有不足,技術方面也缺乏大量專業(yè)的人才,因此,要形成完善的產業(yè)鏈,需要一段較長的時間來完成技術和人才的積累。
美國Verint公司 Ady Meretz對于中國的市場有這樣的理解:“在中國,IVS 的采用被資源限制。技術相當落后,缺乏熟練的員工。我們有必要教育市場,讓他們跟得上技術。但是我們相信其他垂直市場會很快地理解IVS并采用IVS。”
結語
雖然目前IVS持續(xù)進步,并有可能徹底改變視頻安全市場,這是在過去十年里沒有其他技術做得到的。但其本身具有局限性,“人不能100%的依賴機器,它只是對現有的監(jiān)控系統(tǒng)進行升級,為人類減少一部分的勞動力。”美國LENEL公司北亞區(qū)銷售總監(jiān) Tony Luce建議。IVS不是萬能,并非所有的工作都可以代替人類,一項新技術的產生和發(fā)展,是需要有一個過程的,人們應當理性看待IVS,并將其合理利用。