智能视频分析技术的类别和作用 - 安防知识网

在城市监控系统的安装速度不断加快，系统规模日渐扩大的同时，如何有效地对监控系统进行管理成为当前棘手问题。例如，如何管理、存储上万台甚至几十万摄像机每天所采集到的监控画面？怎样达到实时监控的效果？为了更有效地达到安全防范的目标，城市监控报警系统对智能视频分析技术的需求不断上升。

何为智能视频分析？

从狭义上来说，智能视频是对视频画面进行分析，从而在画面中截取一些有用的信息，它在某种程度上代替监控人员，节省了人力资源。换句话说，智能视频最重要的是如何在画面中截取有用的信息。那么，这就必须首先定义“何为有用或有价值的信息”。如果一个监控画面中没有任何画面的变化，那么它是一个价值不高的或没有必要立刻关注的画面。反之，如果画面有变化就必须马上被监视到。

根据以上的定义要求，安防行业开发出了移动侦测系统。其原理是在画面中用前一帧的画面减去现在这一帧的画面，从而找出两者的差异，然后通过差异占总体画面的百分比产生报警信号。但采用这种方式往往误报率十分高，因为画面十分容易因外界因素而产生细微或大幅度的变化，例如下雨、日光下的光线变化等外界环境因素。因此，这种方式不能在大规模、大场景下采用。严格来说，移动侦测不能定性为智能视频，但它确实是智能视频的最早体现模式。

现代的智能视频系统大多采用场景维护的方法来解决移动侦测的误报问题。这样，智能视频系统往往会利用其软件，自动学习场景的细微变化，从而建立并维护一个实时更新的背景环境，这个背景环境会根据环境的细微变化而变化。再将背景以外的东西从中抽离，从而形成画面上的物件。由于每样物件可以从背景中抽离，并可给出物件在画面中相对应的像素坐标，我们便可根据其坐标位置进行特定的报警处理。由于软件本身是会根据环境的变化而不断自动学习，这样便可大大降低系统的误报率。

智能视频分析技术的广义类别

从广义上来说，除了以上的描述被定性为智能视频分析外，我们也可以把智能视频分析定性为所有运算功能，起到对视频画面进行分类，比对或识别的作用。另一方面，它可以对画面进行分析，对画质进行某些优化，提供更好的画质以供监控人员观看。其中具体包括：视频分析类、视频识别类、视频改良类。

视频分析类
其主要功能是在监控画面中找出物件，并检测物件的运动特征属性，例如：物件相对的像素点位置，物件的移动方向及相对像素点移动速度，物件本身在画面中的形状及其改变。根据以上的基本功能，视频分析可分为以下几个功能模块： [nextpage]
·周界入侵检测、物件移动方向检测；
·物件运动、停止状态改变检测；
·物件出现与消失检测；
·流量统计包括（人流量、车流量统计）；
·PTZ自动追踪系统；
·摄像机智能自检功能。

视频识别类
视频识别类包括人脸识别及车牌识别，其主要的技术在于在视频画面中找出局部中一些画面的共性。例如：人脸必然有两个眼睛，如果我们可以找到双目的位置，那么就可以定性人脸的位置及尺寸。不过，以现有的技术来说，人脸识别系统必须在双目可视的情况下，才可进行人脸比对。其主要包括：
·人脸识别系统；
·车牌识别系统；
·照片比对系统；
·工业自动化上的机器视觉系统。

视频改良类
视频改良的主要功能是将以前不可视、模糊不清，或者是在振动的画面进行一些优化处理，以增加视频的可监控性能。具体包括：
·夜视图像增强处理；
·图像画面稳定系统；
·车牌识别影像增强系统。

智能视频的应用范畴

根据上述的三大功能，我们可以从应用的角度将其划分为两大类：安全防范应用与非安全防范应用。

安全防范方面的应用
由于近年来国内外恐怖袭击经常发生，而且用于恐怖袭击的武器也不断先进，造成公安及无辜平民的死伤也不断上升，反恐形势十分严峻，这导致公安对可应用于安全防范的智能视频系统或功能需求十分紧迫。[nextpage]

周界入侵检测、物件移动方向检测
周界入侵检测是利用运动目标的智能视频分析原理，在摄像机监视的场景范围内，根据监控需要和目的设置警戒区域。系统可以自动检测入侵到警戒区域内的运动目标及其行为，一旦发现有满足预设警戒条件，则自动产生报警信息，并用告警框标示出进入警戒区的目标，同时标识出其运动轨迹。
另外，我们还可以利用周界防范入侵检测系统来代替红外线对射或地感线圈。其主要功能应用于围墙边缘，以防止不相关的人非法闯入警戒区域。它也可以代替故有的移动侦测系统，减少系统总体的误报率，增加系统的可信度。尤其在城市安防项目中，由于摄像机的数目过多，只能采用电子手段来减少系统对监控人员的需求量。

物体出现与消失
从视频中分析出物品的存在与否是一个非常有意义的智能视频分析功能。物品消失侦测采用区域检测对比算法来实现的。其基本原理是从固定摄像头摄像画面中提取出区域进行保存，物品状态分析服务器根据算法可以设定一定的时间周期，将与这些区域图像数据与原始数据进行比对。其具体方式为：系统根据算法把一个区域分割为多个区域，由于视频流是实时连续的，因此区域的检测和分割需要在每一帧内不停地计算，此外还要对帧间的区域进行跟踪，把不同时间的区域连接起来，从而给出正确的物品类型、状态和物品运动方向。当超过设定好的时间时，在区域物品状态发生变化之际，系统就会对消失或移动的物品进行报警。

其主要应用于机场海关等重要场合，以防止人员放置非法物品，例如：防止在机场放置爆炸装置；用于博物馆对高价值的物品进行安全防范，减少不必要的损失。

PTZ自动跟踪
在摄像机监视的场景范围内，当移动目标出现后，用户可以手动锁定（例如通过鼠标点击来锁定目标）或预置位自动触发锁定某个运动目标，可触发PTZ摄像机进行自主自动的PTZ跟踪，并且PTZ摄像机可自动控制云台进行全方位旋转。同时，该功能还可以针对被锁定的运动目标进行视觉导向的自动跟踪，以确保跟踪目标持续出现在镜头中央。自动PTZ跟踪模块弥补了固定摄像机监控视野窄的缺点，是完善的安全监控系统所必备的功能。[nextpage]

该功能实现过程为：主摄像机对视频监控区域的全景范围进行图像抓拍，并将抓拍到的图像传至视频服务器处理：视频服务器处理图像数据以提取目标的位置信息，对各从摄像机进行调度；从摄像机根据目标的位置信息对目标进行锁定跟踪，自动进行镜头缩放，以获得目标的清晰图像，如此一来，系统能对监控区域进行全方位的跟踪，并能对进入监控区域的目标进行自动锁定跟踪，而且相应速度快、精确度高。

其主要应用于机场、军队、监狱等高安全系数要求的场所，用以增加安全系数，防范及跟踪非法进入人员。

人脸捕捉、比对及照片比对
传统的视频监控系统存在一些很明显的不足之处，如：24小时地不停工作，有太多的现场和摄像机。监控工作本来就是一件无目的性的事情，当需要调用视频的时候，监控人员要查询以往所有的录像将是一件非常繁琐的事。而人脸检测/捕捉技术，能在一个大的背景复杂的摄像机监视场景范围内，准确检测和捕捉到人脸，并将实时存储的人脸照片或视频作为有用信号存储，再配合人脸分析比对数据库资料，这样一来，系统可短时间自动调出该人的信息。
系统再根据人脸捕捉的结果进行人脸自动比对或照片比对。其主要应用于机场、铁路、海关、银行及赌场等需要对人员需要安检识别的区域，如2008年奥运会就采用了人脸检测系统。

非安全防范上的应用

道路监控上的应用
针对车辆的反向行驶、非法停车、不按交通灯指示行驶等违规行为，可采用车辆行为检测系统找出违规车辆。并且。在车辆出现异常行为后，可采用车牌识别系统自动记录下违规车辆的车牌号码。

视频稳定系统
视频稳定算法的主要原理是：估计当前帧相对于前一帧（或者参考帧）的运动，并通过一定的方法得到描述两帧图像间变化的变换矩阵；然后，利用变换矩阵对当前帧图像进行校正，使得视频信息相对稳定。其主要功能为：稳定的视频可以更好地表现图像细节，从而提高视频监视的质量；实际中，图像抖动不利于人眼对图像的分析和观测，又易引起监控人员的视觉疲劳，视频稳定可改善这一状况；另外，稳定的图像为后端的数字视频记录设备提供了更有利于压缩的视频源，可大大提高压缩比，在相同码流下可以获得更高质量的图像，或者说在相同图像质量下，大大降低数据流量，利于多点同时观看。[nextpage]

智能视频系统的发展方向与不足

智能视频系统局部或全部取替监控人员的方向发展，真正解决了有录像没监视的现状，大大提高安防的监控力度，解决监控系统中的重要问题。
但同时，我们不得不承认，现在的智能视频系统只是处于初级阶段，存在不足之处，如：
·场景环境要求较高，往往需要根据不同的环境以及不同的需求进行不同的参数设置；
·需专业人员指导安装才可以顺利使用实施。只有熟悉技术的专业人员才能根据经验对现场环境进行判断分析，再指导安装实施使用；
·用户不懂运用和操作使用。由于用户普遍对智能视频系统的认识有限，导致用户不懂此技术的运用和操作，需要较长时间的引导。