視頻圖像智能分析處理技術(shù)解析

視頻監(jiān)控是安防系統(tǒng)中最有效的手段之一。自上世紀(jì)九十年代大量應(yīng)用以來，特別是隨著平安城市等大型工程的建設(shè)，成千上萬的視頻圖像給廣大工作人員的監(jiān)看與管理工作帶來困難。一個監(jiān)控人員往往要兼顧幾百路甚至上千路的監(jiān)控視頻信號，長時間工作后監(jiān)控人員將逐漸進(jìn)入一個生理疲勞狀態(tài)，往往會因過度疲勞而無法在第一時間對視頻畫面中潛在的安全事件作出響應(yīng)。
　　如何從海量圖像中自動發(fā)現(xiàn)、分析有用的信息并立即進(jìn)行處理，使視頻監(jiān)控系統(tǒng)重新成為防患于未然的重要手段，這已經(jīng)成為安全系統(tǒng)建設(shè)和安全管理部門越來越關(guān)心的重要問題之一。面對越來越多的監(jiān)控點(diǎn)，海量視頻監(jiān)控系統(tǒng)如果不加視頻分析將只是“可視”而不能有效“監(jiān)控”。因此，人們期望有一種產(chǎn)品能通過對視頻圖像的識別、分析而自動捕獲到可疑目標(biāo)，及時對可能發(fā)生的安全事件進(jìn)行預(yù)警，降低監(jiān)控人員工作強(qiáng)度。
　　智能分析處理技術(shù)的涵義國內(nèi)技術(shù)現(xiàn)狀智能視頻分析利用智能神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)，對視頻圖像進(jìn)行分層處理，分離出對系統(tǒng)有用的人或物體。神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)是基于模擬人腦智能特點(diǎn)和結(jié)構(gòu)的一種信息處理系統(tǒng)，它通過對人腦的基本單元的建模和典型的激勵函數(shù)的設(shè)計(jì)，來探索模擬人腦神經(jīng)系統(tǒng)功能的模型，并研制一種具有并行分布處理與存儲、高度自適應(yīng)和自學(xué)功能、能分析較為復(fù)雜的非線性系統(tǒng)的軟件模擬技術(shù)。
　　視頻圖像智能分析處理技術(shù)就是自動的分析和抽取視頻源中的關(guān)鍵信息。如果把攝像機(jī)看作人的眼睛，而智能視頻系統(tǒng)或設(shè)備則可以看作人的大腦。智能視頻技術(shù)借助計(jì)算機(jī)強(qiáng)大的數(shù)據(jù)處理功能，對視頻畫面中的海量數(shù)據(jù)進(jìn)行高速分析，過濾掉冗余的信息，為監(jiān)控者提供有用的關(guān)鍵信息。
　　智能分析的“心臟”：DSP+算法
　　智能視頻監(jiān)控之所以能夠擔(dān)當(dāng)起智能視頻分析的重要角色，從而以主動監(jiān)控改變傳統(tǒng)被動監(jiān)控方式，其根本的實(shí)現(xiàn)手段在于采用高速數(shù)字信號處理器（DSP）的高速實(shí)時的性能，極大地提高監(jiān)控的即時性和有效性。德州儀器通用DSP業(yè)務(wù)發(fā)展部經(jīng)理鄭小龍認(rèn)為，隨著DSP性能的增強(qiáng)，視頻智能分析算法可以由CPU處理轉(zhuǎn)到DSP實(shí)時處理，于是視頻智能分析實(shí)現(xiàn)了由后臺轉(zhuǎn)到前端的過渡。更多設(shè)備的數(shù)字視頻監(jiān)控產(chǎn)品可以借助于DSP增加視頻分析功能以實(shí)現(xiàn)全面智能化。TI的通用數(shù)字媒體處理平臺（DaVinci）經(jīng)過幾年的推廣已為很多數(shù)字視頻監(jiān)控客戶所認(rèn)可，在拓展到智能視頻分析應(yīng)用中，有利于數(shù)字監(jiān)控系統(tǒng)兼顧降低系統(tǒng)成本、縮短開發(fā)周期，以及支持豐富的接口標(biāo)準(zhǔn)。其中具有代表性是帶有AMR核心的DM644x和不帶有AMR核心的DM643X系列平臺，兩者都有C64x+的DSP核心，這是由C64x核心的升級，既可以兼容C64x的算法軟件，又具有更高的性能和效率。
　　場景復(fù)雜性促智能分析技術(shù)多元化發(fā)展
　　近年來，智能視頻分析技術(shù)得到了迅速發(fā)展。智能視頻分析技術(shù)以及其市場正在慢慢的滲透到各個行業(yè)中。
　　把智能化技術(shù)和現(xiàn)有的安防產(chǎn)品相結(jié)合可以用于很多方面，從目前的技術(shù)和安防產(chǎn)品結(jié)合情況來看，以下幾種需求可以得到滿足：對運(yùn)動目標(biāo)進(jìn)行檢測、跟蹤，對其行為進(jìn)行分析，提高實(shí)時預(yù)警的性能；對輸入圖像流進(jìn)行邏輯抽象，生成視頻索引，提高視頻檢索的效率；根據(jù)場景內(nèi)容進(jìn)行鏡頭控制、視頻壓縮，既降低視頻數(shù)據(jù)的總量，又保證異常事件發(fā)生時采集圖像的質(zhì)量；利用預(yù)警時視頻中捕獲的人臉圖像進(jìn)行時候調(diào)查、認(rèn)證。
　　北京博睿視科技是一家成立于2007年6月，致力于智能視頻監(jiān)控算法的研究和智能視頻監(jiān)控系統(tǒng)的開發(fā)工作的公司。擁有雄厚的智能視頻監(jiān)控技術(shù)儲備和研發(fā)能力，擁有一流的、具有高度實(shí)戰(zhàn)能力的研發(fā)團(tuán)隊(duì)，能夠?qū)⒅悄芤曨l監(jiān)控技術(shù)最優(yōu)化的應(yīng)用于智能視頻監(jiān)控產(chǎn)品的開發(fā)過程中，已經(jīng)推出了幾大系列的智能視頻監(jiān)控系統(tǒng)，包括博睿視防衛(wèi)系統(tǒng)、博睿視煙霧檢測系統(tǒng)、博睿視火焰檢測系統(tǒng)、博睿視人群監(jiān)控系統(tǒng)、博睿視統(tǒng)計(jì)系統(tǒng)、博睿視跟蹤系統(tǒng)、博睿視診斷系統(tǒng)，可以滿足多個應(yīng)用場所的視頻分析處理要求。
　　在目前日益復(fù)雜的視頻監(jiān)控系統(tǒng)的狀況下，智能視頻分析不僅要保持日常管理操作的簡單和便捷，還要考慮系統(tǒng)覆蓋范圍越來越廣的特點(diǎn)以及兼顧系統(tǒng)的經(jīng)濟(jì)、有效性。最后，它還必須將監(jiān)控系統(tǒng)與門禁控制系統(tǒng)、報警系統(tǒng)融合到同一個平臺，允許集成其他相關(guān)技術(shù)，同時保持系統(tǒng)的靈活性和可擴(kuò)展性。
　　上海卓揚(yáng)科技有限公司基于全球領(lǐng)先的ObjectVideoOnBoard？智能視頻分析技術(shù)，率先開發(fā)出了自主品牌的IVOSystem系列智能視頻分析系統(tǒng)，得到了各界的廣泛關(guān)注。該系統(tǒng)將攝像機(jī)、智能視頻分析、視頻編碼、通信網(wǎng)絡(luò)完美結(jié)合，對人、車及其它物體進(jìn)行自動識別，并對其行為進(jìn)行識別、分析、判斷，可以對各種安全事件進(jìn)行主動預(yù)警。包括穿越單警戒線、穿越雙警戒線、進(jìn)入、離開、出現(xiàn)、消失、棄置、取走、場景變化、滯留等規(guī)則可供設(shè)置。
　　日本NEC公司推出的SmartCatch智能視頻分析技術(shù)是一種用于CCTV監(jiān)控的行為識別解決方案。它可以捕捉到各種預(yù)先設(shè)定的違規(guī)組合行為，如進(jìn)入安全敏感區(qū)域、違規(guī)停車、遺留物品、移動或破壞物品等，系統(tǒng)能通過各種方式（響鈴、短信息、郵件）自動產(chǎn)生告警信號。SmartCatch適合現(xiàn)有的監(jiān)控系統(tǒng)，包括與 CCTV視頻監(jiān)控錄像、門禁系統(tǒng)共同使用。它可以隨時根據(jù)需要進(jìn)行擴(kuò)充，通過軟件來配置管理、監(jiān)控和報告。SmartCatch兼容模擬和數(shù)字?jǐn)z像機(jī)，也可以與其他的感應(yīng)器，如門禁控制、生物識別、微波設(shè)備結(jié)合。
　　視頻圖像智能分析的作用
　　智能視頻分析需要自動識別監(jiān)控對象，及時感知目標(biāo)對象所發(fā)生的變化，而當(dāng)異常情況出現(xiàn)時能夠?qū)崿F(xiàn)自動報警等功能。我們知道，“監(jiān)”和“控”是相輔相承的，前一部分的“監(jiān)”做到并不太難，而后一部分“控”要真正做到才是至關(guān)重要的。能夠更好更快的實(shí)現(xiàn)“控”的要求，就必須通過智能視頻分析技術(shù)，來提升“監(jiān)”的有效性。
　　智能視頻分析技術(shù)的產(chǎn)業(yè)化發(fā)展為視頻監(jiān)控智能化提供了絕好的機(jī)遇。智能視頻分析系統(tǒng)對視頻中異常行為事件進(jìn)行實(shí)時提取和篩選，并及時發(fā)出預(yù)警，改變了傳統(tǒng)視頻監(jiān)控系統(tǒng)只能“監(jiān)”不能“控”的被動狀態(tài)，解決了事后取證難的問題，讓監(jiān)控變得更加主動。其相比于傳統(tǒng)視頻監(jiān)控系統(tǒng)更加快速的反應(yīng)時間以及更加強(qiáng)大的數(shù)據(jù)檢索和分析功能，使得監(jiān)控能力得到極大的改善。
　　隨著技術(shù)的不斷成熟，在世界范圍內(nèi)逐漸出現(xiàn)了一些專業(yè)的IVS研究廠家，像美國的ObjectVideo、Vidient；以色列的NICE、Mate、IOImage；澳大利亞的IOmniscient等。這些廠家都相繼進(jìn)入中國市場，一度造成外國廠商獨(dú)占國內(nèi)智能視頻分析市場的局面。而終究因其技術(shù)與中國國情的差異性，無法真正滲透中國市場。這一現(xiàn)狀給國內(nèi)的智能視頻技術(shù)研究廠家?guī)硖魬?zhàn)的同時，同樣也提供了一個非常好的發(fā)展機(jī)遇。國內(nèi)逐漸出現(xiàn)了像智安邦、飛瑞斯、貝爾信等專業(yè)的智能視頻分析研究廠家，相關(guān)產(chǎn)品也先后在平安城市以及各重點(diǎn)行業(yè)取得突破性應(yīng)用。
　　公安部在其“十一五”規(guī)劃中明確提出：將人臉識別、智能的目標(biāo)識別與分析作為其七個重點(diǎn)發(fā)展方向當(dāng)中的兩個，由此可見其重要性。如今，智能視頻監(jiān)控在國內(nèi)已經(jīng)有了一定規(guī)模的應(yīng)用：青藏鐵路2007年10月竣工驗(yàn)收，全線1300路通道采用智能視頻分析，對全線鐵路進(jìn)行入侵保護(hù)；北京地鐵5號線，全線23個車站，重點(diǎn)區(qū)域均采用了丟炸彈及入侵探測；北京航空信息中心機(jī)房，采用了入侵及防尾隨探測；北京奧運(yùn)會、上海世博會、廣州亞運(yùn)會場館建設(shè)項(xiàng)目，均已建和預(yù)算使用智能視頻分析技術(shù)……
　　結(jié)束語
　　有專家指出，繼模擬、數(shù)字和IP監(jiān)控之后，下一波興起的將是包含智能監(jiān)視和智能分析的智能監(jiān)控技術(shù)。智能視頻監(jiān)控是一種執(zhí)行智能視頻分析和全自動視頻監(jiān)控的高級解決方案。它能從模擬或數(shù)字視頻流中自動跟蹤并識別對象，分析運(yùn)動并提取視頻信息。智能視頻監(jiān)控允許用戶利用安全攝像機(jī)輕松監(jiān)測并保證各區(qū)域的安全，同時還降低了人工成本，并提高了生產(chǎn)效率。
　　當(dāng)前，一些專業(yè)視頻分析研究廠家也正著手完善現(xiàn)有的核心技術(shù)，進(jìn)一步提升和優(yōu)化現(xiàn)有算法結(jié)構(gòu)，在功能、應(yīng)用和價格上力求更加注重用戶的實(shí)際需求，以實(shí)現(xiàn)最佳的系統(tǒng)產(chǎn)品形式。
　　為使智能視頻技術(shù)得到更廣泛應(yīng)用，TI所推出的視頻分析基礎(chǔ)函數(shù)庫，該函數(shù)庫名位VLIB，支持基于C64+x核心開發(fā)具有特色的智能視頻應(yīng)用算法。VLIB的實(shí)質(zhì)是集合了超過 40 種軟件的DSP函數(shù)內(nèi)核，客戶通過調(diào)用這些函數(shù)庫，即可實(shí)現(xiàn)背景建模與背景抽取算法、目標(biāo)特性提取、跟蹤與識別、以及低級別像素處理等功能。鄭小龍告訴記者，如果把研發(fā)視頻分析產(chǎn)品看作是建造智能化大廈，則VLIB函數(shù)庫所提供的好比是建筑材料，開發(fā)者無須再從頭新型最底層的工作，而只需專注于具體的應(yīng)用實(shí)現(xiàn)。
　　據(jù)深圳市永研科技發(fā)展有限公司總經(jīng)理張永福介紹，近年來，有單一算法、對象跟蹤算法、多對象行為檢測算法三種方法出現(xiàn)于視頻分析市場。單一算法：可以識別和捕捉出現(xiàn)在監(jiān)控畫面里移動的物體。雖然此方法起到些作用，但它不能作為一個完整的解決方案，而且畫面中人數(shù)多的時候或復(fù)雜的行為就不能用。對象跟蹤算法： 通過使用一種圖形化的地圖，攝像機(jī)可以捕捉移動的物體，這些對象被完全秘密監(jiān)控。雖然這種方法有所進(jìn)步，但它無法識別一些可以導(dǎo)致違規(guī)的行為，而且這種方法跟蹤對象需要攝像頭畫面的重疊。多對象行為檢測：這是通過一種神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)算法，可以識別多個物體的多種行為，可以作為一個完備的安全方案，十分有效地應(yīng)用到監(jiān)控系統(tǒng)里，實(shí)時地發(fā)現(xiàn)各種違規(guī)行為。
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