电视监控系统在创新中实现超越 - 安防知识网

电视监控是一种拾取图像的探测手段，探测什么、如何探测、探测到的信息如何处理使之成为有价值的证据或情报，都是需要深入探讨的问题。安全系统如果不具备预警功能就不是好系统。电视监控系统如何实现预警，是安全需求提出的挑战，是摆在我们面前最紧迫的课题。\r\n

安全的需求使电视监控热起来了，伦敦爆炸案的调查过程使安全官员对电视监控产生了更高的期望。安防业者在暗自庆幸这个好机遇的同时，应清醒地认识到正面对着的新挑战。电视监控能够解决所有问题吗？现行的系统能够满足安全的需求吗？认真的想一下，会发现很多概念还是模糊的。电视监控是一种拾取图像的探测手段，探测什么、如何探测、探测到的信息如何处理使之成为有价值的证据或情报，都是需要深入探讨的问题。我们知道：安全系统如果不具备预警功能就不是好系统。电视监控系统如何实现预警，是安全需求提出的挑战，是摆在我们面前最紧迫的课题。

电视监控的变革
大家习惯把电视监控系统分为几代、几种模式，但这些模式并没有本质的差别。我们经常讲图像系统的智能化（其它安全系统亦是如此），但智能的真正含义并不清楚。笔者曾提出应用电视正在“从经典走向现代”的观点，指出完成这一转变的主要标志之一是：系统从目视解释（视读）走向机器解释（机读）。实现机器解释的基础是数字化，是图像识别、人工智能、建模、神经元、计算机技术等综合应用的结果。是从静态识别向动态识别发展的结果。它意味着：电视监控系统要改变系统对图像信息不作任何处理的现状，处理就是对图像信息自动的解读，是理解（understanding）图像。

系统由目视解释转变为自动解释是电视监控技术的飞跃，是安防系统智能化的必然，但解释（机读）什么，也是要认真探索的课题。摄像机监控已经很廉价、但通过输出得到有价值的信息却是昂贵的。目前已流行在银行、仓库和停车场的摄像机监控通常只是用于事后（after the fact）的取证，作为法庭（forensic）的工具。因此、它损失了图像的基本价值（一个动态的、实时的媒质），就如同把直播变成录像一样。而这种应用与人们对视频系统真正需求是有差距的。安全迫切需要是能够连续地监控，并及时告警安全官员事件（盗窃、破坏、入侵）可能发生或正在进行，预测一个趋势，提醒管理人员事态的发展到了限定的界线。以便及时地阻止事件的发生或产生严重的后果（损失）。

是事后的图像取证（只要作好完整的记录就行了），还是具有早期探测（预警）功能的特征提取和识别，并在事发前能够识别和判断出可疑的行为，将是电视监控技术革命性变化的标志。为此、电视业界必须把视频解释技术（video understanding）作为重要的研究（发展）方向，主要课题有：
·实时运动目标的探测和跟踪（以一个静止的或运动的摄像机平台）、不是通过亮度检测，（传统的视频探测），而是通过图像内容的分析来实现探测；
·普通目标类（人、小车、卡车等）的识别，对目标的整体特征进行识别；
·特殊目标类（警车、快递面包）的识别，提取目标内在、局部的特征；
·人的动态识别，主要是对人的行为（运动状态、方向等）的识别；
·人的步态（gait）分析、是一种生物特征识别，主要用于个体识别；
·单、多动因（agent）的动态识别、根据不同的动因，识别特定的运动目标；
·目标姿态的估计（参照几何空间模型）、把监控目标的姿态作为特征，分析其变化，并判断其是否到达临界的状态；
·动态摄像控制和多摄像机集中（协调）跟踪、智能（协调地联动）控制探测装置，完整、准确地获得图像信息；
·实时数据的传输、图像处理方法和动态场景可视化（visualization）；
·不明目标（体积、亮度、形状）的探测和监视，特别是远距离目标日探测；
·多目标（人、车）的分类和统计（运动规律和计数），在多种运动目标的环境下，实现目标的分类，并做出统计，由此产生对监控环境变化趋势的预测；
·新传感器、新成像技术的研究，包括新的图像器件，处理技术以及非可见光成像技术的研究。[nextpage]

安防业发展趋势
上述课题属于通用性的应用基础研究、是安防业界的科研院所和研究型企业应着力加强和重点投入的方向。在这些研究成果的基础上可以产生许多特殊的、实用性的方向，如：
·发现一个可疑的人游荡在安全管理的区域（停车场、设施周围），发现一个人对防护目标有特殊的关注或异常的行为等；
·发现一个不明物品较长时间的出现在安全区域（公共场所、大桥下），特别是从移动目标上分离出来的物品，较长时间的处于静止状态，发现防范区内的物品增加或减少了；
·发现监控目标（监房中的人犯、行驶的车辆）较长时间出现异常的状态（较长时间静止、运动过度）；
·监视在公共场所的行人拥挤、收集购物中心和娱乐场所消费者的人类学统计数据，通过对目标的分类和统计，提前判断可能出现的拥堵，对销售趋势做出预测；
·用于测量交通流量，对城市交通状况做出整体的、趋势性的预测，作为交通信号系统、指示系统、诱导系统的基本输入参数；
·在一些可以限定条件（光照、方位）的环境下，建立图像识别（面像、步态）识别系统，发现受控对象或可疑目标的出现。

这些就是应用研究的内容了，它除了技术的因数外，还要考虑系统的结构（应用方式）和应用环境的因素。一定要与用户密切结合，充分地了解安全的需求。概括地讲：上述应用可以在背景环境比较简单的条件下，如桥下、重要设施外墙及室内人流少的时间。主要是单目标的识别和形态分析；也可应用于复杂环境下，主要是人、车等目标的分类和统计。

电视监控技术的这个趋势和上述技术的应用已经初露端倪，最近一些公司推出的视频内容分析设备就具有越界探测、定向运动探测、出和入的管理、移动探测、静止探测（丢弃、静止）、人物计数、速度异常探测等功能。这样的设备可有两条技术路线：一是模块化，把功能全部放在前端（模块），出现异常才向监控中心传送图像和报警信号，监控中心仅对前端的进行功能设置；再一是软件化，系统功能完全在后端实现，通过系统平台运行的软件，前端只是通用的视频源（摄像机）。图像识别系统作为一种出入控制手段已有了初步地应用，目标识别也有了试验系统。

公安业务也好、公安（安防）技术也好，都是围绕两个方面展开：“打”、“防”。两者基础都是获得信息。事发后的信息是证据，用于打。事发前的信息是情报，具有预警的价值，是防所依据的。电视技术的应用要加强后者的研究。使之在防的体系中起到重要的作用。

技术的发展是循序渐进的，不会在一夜之间出现革命性的变化。但一个重大的事件带来的机遇、产生的推动力将会极大地激励和催化技术的进步。电视监控技术正处于这样的时刻。

我希望安防技术人员，能把握时机，追求技术创新、应用创新和观念创新，把电视监控提高到一个崭新的阶段。