背景

　　眾所周知，視頻監(jiān)控系統(tǒng)在安全防范領(lǐng)域的應(yīng)用越來越廣泛，已成為安防重要的技術(shù)手段。但目前所使用的視頻監(jiān)控技術(shù)，缺乏對視頻內(nèi)容有效的智能分析，而主要靠人力來監(jiān)視屏幕，其主要功能只是完成某時(shí)間段視頻圖像的存儲(chǔ)記錄，故而只能為事后分析提供證據(jù)。隨著社會(huì)的發(fā)展，人們對安防監(jiān)控的要求，已不單單是事后取證的作用，更需要提前預(yù)防、主動(dòng)報(bào)警等功能。因此被動(dòng)式視頻監(jiān)控狀況必須改變，亦即變被動(dòng)為主動(dòng)，以實(shí)現(xiàn)安防監(jiān)控技術(shù)的革新。在此大前提下，智能視頻分析已成為視頻監(jiān)控領(lǐng)域的前沿應(yīng)用和發(fā)展方向。

　　通過智能視頻分析技術(shù)，可以從海量的視頻信息中分離出最值得關(guān)注的重要信息，具備此種智能視頻分析技術(shù)的視頻設(shè)備，即智能視頻感知器，也必將成為物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用的前端核心設(shè)備。經(jīng)過對智能分析技術(shù)的深入研究，并充分考慮智能視頻分析應(yīng)用市場的實(shí)際需求，將智能視頻分析技術(shù)功能單一化、產(chǎn)品化、模塊化，或?qū)⑹侵悄芤曨l分析產(chǎn)品今后發(fā)展的一個(gè)方向，從而能便捷地將傳統(tǒng)的DVR(數(shù)字視頻錄像機(jī))、DVS(數(shù)字視頻服務(wù)器)、IPCAM(網(wǎng)絡(luò)攝影機(jī))實(shí)現(xiàn)智能化升級。

　　本文將基于智能視頻分析技術(shù)的新理念，對新型智能視頻分析服務(wù)器、模塊架構(gòu)、技術(shù)特征及在安全防范領(lǐng)域中的應(yīng)用作簡要分析和介紹。

　　應(yīng)用及其作用

　　何謂視頻分析

　　視頻分析技術(shù)通俗地說即是通過計(jì)算機(jī)的運(yùn)算和分析，從視頻信息中提取有用信息的技術(shù)。計(jì)算機(jī)處理或存儲(chǔ)的視頻信息只是一組組數(shù)據(jù)數(shù)列，即一個(gè)包含每一幀每一個(gè)像素點(diǎn)的灰度值或彩色值的數(shù)列。視頻分析技術(shù)讓計(jì)算機(jī)通過特定的算法程序提取視頻信號中所包含的內(nèi)容信息或個(gè)體運(yùn)動(dòng)信息，賦予計(jì)算機(jī)具備“理解”視頻的能力，即“明白”視頻中所展現(xiàn)的是什么內(nèi)容或者發(fā)生的是什么事件。

　　視頻分析通常采用背景減除技術(shù)來實(shí)現(xiàn)圖像變化的檢測(如入侵、丟包、逆行等都是一種模式的圖像變化)，即將實(shí)時(shí)視頻圖像與基準(zhǔn)背景圖像進(jìn)行比較，相同位置的像素(區(qū)域)變化則認(rèn)為是變化了的區(qū)域，對這些區(qū)域進(jìn)一步處理、識別、跟蹤，得到包括目標(biāo)位置、尺寸、形狀、速度、停留時(shí)間等基本形態(tài)信息和動(dòng)態(tài)信息，完成目標(biāo)的跟蹤和行為理解之后，也就完成了圖像與圖像描述之間的映射關(guān)系，再交由系統(tǒng)作進(jìn)一步的規(guī)則判定，直到觸發(fā)報(bào)警。其適用范圍很廣泛，只要基于對視頻進(jìn)行運(yùn)算處理，繼而提取有用信息的都可以稱為視頻分析技術(shù)?；趯σ曨l進(jìn)行“分析、識別和理解”的原理，目前，如車牌識別、視頻人臉識別等技術(shù)都已經(jīng)比較成熟，并在實(shí)際項(xiàng)目中均已得到了廣泛的應(yīng)用。

　　智能視頻分析技術(shù)

　　智能視頻分析技術(shù)，起源于計(jì)算機(jī)視覺技術(shù)。計(jì)算機(jī)視覺，是人工智能研究的分支之一，它在圖像及圖像描述之間建立映射關(guān)系，從而通過數(shù)字圖像處理和分析來理解視頻畫面中的內(nèi)容。它使計(jì)算機(jī)得以從紛繁的視頻圖像中分辯、識別出關(guān)鍵目標(biāo)。應(yīng)用于安防視頻監(jiān)控系統(tǒng)后，其可借助計(jì)算機(jī)強(qiáng)大的數(shù)據(jù)處理能力過濾掉圖像中無用的或干擾信息，并自動(dòng)分析、抽取視頻源中關(guān)鍵的有用信息，使監(jiān)控系統(tǒng)不但有眼睛(攝像機(jī))，更由于智能視頻分析計(jì)算機(jī)或?qū)Ｓ肈SP處理器，使監(jiān)控系統(tǒng)具有智慧的大腦功能，使監(jiān)控變得“聰明”，能自動(dòng)學(xué)習(xí)和思考，從而替代人力或者協(xié)助人力進(jìn)行監(jiān)控。

　　視頻內(nèi)容分析與識別軟件能通過分析實(shí)時(shí)視頻流，檢測識別出可疑的活動(dòng)、事件或者行為模式。視頻監(jiān)控智能化是指在不需要人為干預(yù)的情況下，系統(tǒng)能自動(dòng)對監(jiān)控畫面中異常情況進(jìn)行檢測、識別，并及時(shí)作出預(yù)/報(bào)警。正因?yàn)橐曨l分析與識別需要通過定制的軟件來識別出各類異常的行為，因此必然會(huì)涉及到復(fù)雜的軟件算法，現(xiàn)在的智能視頻分析軟件已具有如周界監(jiān)控與行為分析等多種類功能。

　　現(xiàn)在的智能視頻分析技術(shù)從硬件上來說，常會(huì)有二種表現(xiàn)形態(tài)，一種是基于具高速運(yùn)算性能的工業(yè)計(jì)算機(jī)(或稱服務(wù)器)，另一種是基于嵌入式技術(shù)的高性能DSP處理器，二種形態(tài)都需裝載專用的智能視頻分析軟件算法。前一種形態(tài)具有功能多樣性、高速、多路處理等特點(diǎn)，一般應(yīng)用于后端;后一種形態(tài)往往功能單一、適合于單路處理，具有布置方便等特點(diǎn)，一般應(yīng)用于前端。特別后一種形態(tài)，基于針對性強(qiáng)和布置方便等，其應(yīng)用態(tài)勢很強(qiáng)勁。

　　智能視頻分析技術(shù)應(yīng)用

　　下面以嵌入式單DSP智能視頻分析服務(wù)器為例，介紹智能視頻分析系統(tǒng)應(yīng)用特點(diǎn)。嵌入式系統(tǒng)體積小，性能強(qiáng)，運(yùn)行穩(wěn)定。其采用先進(jìn)的嵌入式技術(shù)，又為在精簡硬件的同時(shí)還能提升系統(tǒng)性能，故采用高性能的DSP算法，移植與優(yōu)化了網(wǎng)絡(luò)編解碼等先進(jìn)技術(shù)，并可根據(jù)用戶具體需要，選擇目標(biāo)行為規(guī)則，能較好地與監(jiān)控?cái)z像機(jī)等前端設(shè)備配合工作，實(shí)現(xiàn)智能視頻監(jiān)控，同時(shí)可實(shí)現(xiàn)安防監(jiān)控按需報(bào)警、按需傳輸、按需存儲(chǔ)，最大限度地發(fā)揮監(jiān)控系統(tǒng)潛力，提高監(jiān)控管理水平，同時(shí)實(shí)現(xiàn)智能化高效監(jiān)控。

　　嵌入式單DSP智能視頻分析服務(wù)器可在前端嵌入式設(shè)備，實(shí)現(xiàn)各種類的智能視頻分析功能。以人臉捕捉功能為例，其能自動(dòng)捕捉人臉照片，通過網(wǎng)絡(luò)傳送到人臉資料庫，進(jìn)行篩選與備案。新建項(xiàng)目、小型項(xiàng)目、分散型項(xiàng)目一般都會(huì)采用此方式。

　　現(xiàn)在，嵌入式單DSP智能視頻分析服務(wù)器已在視頻狀態(tài)檢測、越線檢測、禁區(qū)檢測、物品遺留檢測、物品移走檢測、密度超標(biāo)檢測、人群突然聚集檢測、人群突然發(fā)散檢測、徘徊檢測、非法停車、人員計(jì)數(shù)等方面被廣泛應(yīng)用，且都獲得了出色的應(yīng)用表現(xiàn)，能真正實(shí)現(xiàn)監(jiān)控智能化，提高安全防范級別和監(jiān)控管理工作效率，既節(jié)省了施工和管理成本，又為客戶提供了全面的智能視頻監(jiān)控系統(tǒng)解決方案。

　　智能視頻分析技術(shù)及相應(yīng)設(shè)備現(xiàn)在已被廣泛應(yīng)用于軍隊(duì)、公安、監(jiān)獄、銀行、交通、鐵路、機(jī)場、港口、電力、石油、煤礦、景區(qū)、文博、校園、住宅小區(qū)、商場、工廠、森林等行業(yè)。[nextpage]

　　智能視頻分析模塊特征與應(yīng)用

　　智能視頻分析模塊

　　智能視頻分析算法固態(tài)化和模塊化是當(dāng)前智能視頻分析技術(shù)應(yīng)用的趨勢，其是將智能視頻分析技術(shù)與高效的數(shù)字信號處理器(DSP)完美結(jié)合，能夠?qū)⒅悄芤曨l技術(shù)嵌入到攝像機(jī)、DVR以及任何網(wǎng)絡(luò)視頻監(jiān)控產(chǎn)品內(nèi)，使其立即晉級為智能化的視頻監(jiān)控解決方案，大幅增加了產(chǎn)品的附加價(jià)值和經(jīng)濟(jì)效益。其具有的高性能處理器和嵌入式平臺(tái)及強(qiáng)大的智能視頻分析算法，是DVR/DVS/IPCAM產(chǎn)品智能化升級的捷徑。

　　下面就功能單一化、產(chǎn)品化、模塊化的智能視頻分析模塊的特征與應(yīng)用作簡要介紹。

　　圖1為智能視頻分析模塊與DVR/DVS/IPCAM對接應(yīng)用示意圖，由圖可知該智能視頻分析模塊支持LAN接口在線升級; SPI&COMl兩個(gè)接口可用于智能視頻分析模塊與DVR/DVS/IPCAM進(jìn)行智能視頻分析結(jié)果數(shù)據(jù)上報(bào)以及參數(shù)設(shè)置下發(fā);智能視頻模塊支持標(biāo)準(zhǔn)的ITU—RBT.656數(shù)字視頻輸入。智能視頻分析模塊能與DVR/DVS/IPCAM可做到無縫連接，互為補(bǔ)充，形成完整的網(wǎng)絡(luò)平臺(tái)智能視頻監(jiān)控系統(tǒng)。智能視頻分析平臺(tái)也能從后端集中視頻源內(nèi)捕捉需要關(guān)注的信息。而這種方式比較適合比如“平安城市”等大型集中視頻監(jiān)控平臺(tái)進(jìn)行智能化改造的項(xiàng)目。

　　智能視頻分析技術(shù)應(yīng)用舉例

　　1、動(dòng)態(tài)人臉捕捉儀

　　動(dòng)態(tài)人臉遮擋檢測是利用智能視頻分析技術(shù)，即人臉遮擋檢測算法，對人的臉部進(jìn)行分析檢測，并自動(dòng)判斷人的臉部特征，對戴墨鏡、壓低帽沿或戴口罩以及其他任何形式的有意識遮蓋臉部特征的可疑行為進(jìn)行自動(dòng)識別和報(bào)警。

　　可實(shí)現(xiàn)智能地從后端集中視頻源內(nèi)分離和捕捉人臉。通過在集中視頻監(jiān)控平臺(tái)后端引入視頻源的方式，在后端智能視頻分析平臺(tái)上實(shí)現(xiàn)人臉捕捉，其主要性能如下：

　　自動(dòng)對視頻場景內(nèi)的人臉進(jìn)行檢測和捕捉，基于DSP平臺(tái)，支持1路或者2路視頻輸入，可實(shí)現(xiàn)對視頻場景內(nèi)的人臉進(jìn)行捕捉和照片存檔?？商峁?biāo)準(zhǔn)SDK接口協(xié)議，可通過RJ45、RS232\485等接口進(jìn)行雙向通訊，易于與其他設(shè)備進(jìn)行集成應(yīng)用。

　　功能特點(diǎn)：

　　· 嵌入式處理，自動(dòng)檢測視頻場景內(nèi)的人臉，捕捉人臉中的部分照片，并且傳送到后端;

　　· 可直接接入普通模擬攝像頭或者數(shù)字視頻流，可對監(jiān)控場所進(jìn)出的所有人臉進(jìn)行24小時(shí)自動(dòng)捕捉;

　　· 可直接通過網(wǎng)口/U5B接口對產(chǎn)品進(jìn)行升級處理，維護(hù)方便、快捷;提供RS232/RS485、剛45、U58、SD等各類豐富的硬件接口;

　　· 支持與后端的人臉照片比對，配合軟件使用;

　　· 智能分析結(jié)果:通過中間件保存到服務(wù)器或者提供結(jié)果給第三方使用;

　　· 智能錄像：錄像文件通過FIRS播放器可以顯示智能分析的結(jié)果(人臉大小要求-不低于100×80象素)。[nextpage]

　　應(yīng)用范圍：

　　地鐵、火車站、長途車站、碼頭、機(jī)場、政府部門、樓堂會(huì)館等各類人群聚集場所的出入口，對通過的人群進(jìn)行自動(dòng)人臉檢測、照片捕捉存檔，以供后期的人臉檢索、黑名單/白名單比對。

　　應(yīng)該說，當(dāng)今智能視頻分析模塊應(yīng)用于人臉捕捉儀上的功能與主要參數(shù)大同小異，上述解釋僅以某型人臉捕捉儀為例進(jìn)行說明。

　　2、入侵檢測預(yù)警器

　　一種視頻行為分析技術(shù)應(yīng)用的裝置，能進(jìn)行大范圍預(yù)報(bào)警檢測，具有高檢測率和低誤報(bào)率。所謂視頻行為分析技術(shù)就是對視頻場景內(nèi)的相關(guān)運(yùn)動(dòng)目標(biāo)(人或物體)進(jìn)行檢測、分類及軌跡追蹤，并根據(jù)制定的分析(觸發(fā))規(guī)則，由系統(tǒng)自動(dòng)分析、判斷運(yùn)動(dòng)目標(biāo)的行為信息，并將信息輸出到相關(guān)的系統(tǒng)平臺(tái)。該終端基于DSP平臺(tái)，可1路或2路視頻輸入，通過智能視頻分析，可實(shí)現(xiàn)對視頻場景內(nèi)的周界入侵行為進(jìn)行預(yù)警，提供本地IO輸出，可實(shí)現(xiàn)本地和遠(yuǎn)程報(bào)警。其終端提供標(biāo)準(zhǔn)SDK接口協(xié)議，可通過RJ45、RS232/485等接口進(jìn)行雙向通訊，用于與其他設(shè)備進(jìn)行集成應(yīng)用.

　　功能特點(diǎn)：

　　· 嵌入式處理終端，自動(dòng)檢測視頻場景內(nèi)的可疑周界入侵行為，自動(dòng)進(jìn)行本地和遠(yuǎn)程報(bào)警，并進(jìn)行證據(jù)保全;可直接接模擬攝像頭或IPCAM，自動(dòng)進(jìn)行24小時(shí)不間斷檢測。也可直接通過網(wǎng)口/USB接口對產(chǎn)品進(jìn)行升級處理;能提供RS232/485、RJ45、USB、SD等各類豐富硬件接口;

　　· 支持越線、進(jìn)入或離開禁區(qū)、逆行、徘徊等入侵智能檢測;可實(shí)時(shí)看到智能分析的結(jié)果，并可對檢測目標(biāo)進(jìn)行標(biāo)記和跟蹤。

　　應(yīng)用范圍：

　　安裝于小區(qū)、別墅、廠礦、倉庫、貨場、校園、企業(yè)、軍事基地周邊等各類需要對周界入侵行為進(jìn)行防范的場所，對越線、禁區(qū)、逆行等各類周界入侵行為進(jìn)行24小時(shí)不間斷檢測和預(yù)警。

　　3、人群聚集度檢測儀

　　人群密度檢測也是智能視頻分析技術(shù)之一，它通過攝像機(jī)采集視頻信息，并運(yùn)用智能視頻分析技術(shù)分析畫面中的活體移動(dòng)目標(biāo)，進(jìn)而統(tǒng)計(jì)計(jì)算設(shè)定區(qū)域內(nèi)的目標(biāo)數(shù)量和密度，當(dāng)數(shù)量值超過預(yù)設(shè)的閾值時(shí)自動(dòng)產(chǎn)生報(bào)警信息，提示監(jiān)控人員采取針對性的措施?？蓱?yīng)用于人群非法集會(huì)、機(jī)場驗(yàn)證大廳等場景。

　　功能特點(diǎn)：

　　嵌入式處理，自動(dòng)檢測視頻場景內(nèi)的可疑人群聚集行為，自動(dòng)進(jìn)行本地和遠(yuǎn)程報(bào)警，并進(jìn)行證據(jù)保全;可直接接入普通模擬攝像頭或者數(shù)字視頻流，自動(dòng)進(jìn)行24小時(shí)不問斷檢測和預(yù)警。也可直接通過網(wǎng)口/USB接口對產(chǎn)品進(jìn)行升級處理;也能提供RS232/485、RJ45、USB、SD等各類豐富硬件接口。系統(tǒng)基于DSP平臺(tái)，自動(dòng)分析視頻場景內(nèi)的人群聚集行為進(jìn)行分級別的預(yù)警，提供本地IO輸出，可實(shí)現(xiàn)本地和遠(yuǎn)程報(bào)警。能提供標(biāo)準(zhǔn)SDK接口協(xié)議，可通過RJ45、RS232/485等接口與其他設(shè)備進(jìn)行集成應(yīng)用。

　　應(yīng)用范圍：

　　適用于市政廣場、機(jī)場碼頭通道、企事業(yè)單位大門口、軍事禁區(qū)周邊等，對可疑人群聚集進(jìn)行24小時(shí)不間斷的檢測和預(yù)警。

　　其它應(yīng)用

　　智能視頻分析技術(shù)具有其它多種類應(yīng)用，如視頻客流統(tǒng)計(jì)、多光源人臉識別、局部高清人臉捕捉、動(dòng)態(tài)車牌捕捉、運(yùn)動(dòng)目標(biāo)檢測、物品狀態(tài)檢測、攝像機(jī)健康檢測等等。