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重的安全隱患。為了解決以上問題，高速交警支隊使用海康威視的高速公路違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，當在圖像中發(fā)生停車/逆行違章事件時，將目標的坐標傳送給球機，驅(qū)動球機進行跟蹤，知道看清目標車牌，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。?？低暱土鹘y(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)準確可靠;

　　2)能夠自動、連續(xù)、準確統(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)、檢測準確率達不到理想效果。視頻分析技術(shù)的準確率基本達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的深度信息。分析算法計算能夠通過這些信息跟進,準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確性。

　　(二)、各種自學習和自適應(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習和自適應(yīng)功能的。能夠根據(jù)不同的復(fù)雜環(huán)境進行自動學習和過濾，能夠?qū)⒁曨l中的一些干擾目標進行自動過濾。從而達到提高準確率，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、標注、識別等應(yīng)用，以達到對大量數(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。