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论智能分析技术在视频监控系统中的集成应用

在视频监控飞速发展的今天,视频监控画面的海量信息大大超过了人力有效处理的范围已经成为客观事实。智能视频分析系统以数字化、网络化、智能化、集成化视频监控为基础,用户可以设置某些特定的规则,系统自动识别不同的物体,同时识别目标行为是否符合这些规则,一旦发现监控画面中的异常情况,系统能够以最快和最佳的方式发出警报并提供有用信息,从而能够更加有效地协助安全人员处理危机,最大限度的降低误报和漏报现象,切实提高监控区域的安全防范能力。可以看出,智能视频分析系统的应用充分体现了智能分析技术在视频监控中的重要作用。

  一、智能分析技术的发展现状
  从技术角度来讲,目前国内智能分析技术主要集中在两大类:一类是采用画面分割前景提取等方法对视频画面中的目标进行提取检测,通过各种不同的规则来区分不同的事件,从而实现不同判断并产生相应的报警联动等。如最早期的一些行为分析类功能(跨界、区域入侵、打架检测、人员聚集等),还有早期的交通事件检测等都属于这类算法技术的应用。另一类是利用模式识别技术,对画面中特定的物体进行建模,并通过大量样本进行训练,从而达到对视频画面中的特定物体进行检测及相关应用。如车辆检测、人脸检测、人头检测(人流统计)等应用。
  从应用角度来讲,目前国内智能分析技术主要有四大类:第一类是实时报警类;第二类是数据统计类;第三类是属性识别类;第四类是图像处理类。
  第一类,实时报警类。主要是通过分析技术对实时视频进行内容的分析和判断,发现某种状态达到报警规则的要求时,系统即可发出报警联动。如最基础的跨线报警、入侵报警、打架报警、聚众报警等。当然随着应用的深入,各行业应用中也出现了很多带有行业特征的实时报警应用,如:交通行业的拥堵报警、行人上高速报警;司法行业的攀高报警、离岗报警;金融行业的尾随报警、贴假广告报价等。
  第二类,数据统计类。主要是通过在特定的场景下,对视频内容中特定的内容进行统计,形成相关的报表和数据应用。如通过视频分析对公路上的车流量、商场出入口人流量等进行自动统计。
  第三类,属性识别类。主要是对视频中特定事务的属性进行自动识别,达到对视频内容的深入应用和快速检索等目的。如人脸识别、车牌识别、车标识别、颜色识别、性别识别、身高识别、年龄识别、手势识别等。目前安防行业中应用较多的主要还是人脸识别、车牌识别、车标识别等。
  第四类,图像处理类。主要是对图像整体进行分析判断及优化处理以达到更好的效果或者将不清楚的内容通过算法计算处理达到看得清的效果。如目前的视频增强技术(去噪、去雾、锐化、加亮等)、视频复原技术(去模糊、畸变矫正等)。
  从产品形态来看,目前市场上主要有两大类产品形态,一类是前端智能产品,一类是后端服务器产品。这两类产品各有优缺点,根据不同的应用和项目类型有不同的选择。
  目前市场上有很多智能摄像机,它们就是将一些视频分析算法移植到网络摄像机中,在摄像机中实现对实时视频的分析和检查,实现一些智能分析的功能(例如目前有实现车辆检测的车辆抓拍摄像机、实现区域入侵等功能的目标检测报警的摄像机、有实现人类检测抓拍的摄像机等)。智能摄像机自带分析功能,系统架构简单,同时目前的摄像机DSP处理能力已经完全能运行各种较为复杂的分析算法,分析效果和后端产品基本相同。
  智能分析服务器目前在市场上应该还算是主流产品,后端服务器产品具有软件开发周期短、项目应用灵活、改造项目适用性强等特点,而前端比较复杂的智能分析功能需要的计算量还是很大,完全移植到摄像机中需要大量优化、改进算法性能,大大提高了前端设备硬件成本。相比之下,基于x86的服务器是目前运行这些复杂算法的最好选择,成本相对较低,能够达到的分析效果也最好。
  目前客流统计分析、人脸检索分析、人脸比对、交通事件检测、视频内容检索、视频质量诊断等应用大部分还集中在后端服务器产品上,移植到摄像机中的较少,即使有也是将部分运算量较小的内容移植到摄像机中处理。但是服务器产品有一个不争的劣势,稳定性方面肯定没嵌入式产品好,所以很多厂家还是会在成本控制的前提下,尽力优化算法将各种功能尽可能的移植到嵌入式设备中去,提高系统的稳定性,特别是一些需要在室外环境中使用的设备(如交通事件检测等应用)。

  二、智能分析案例解析
  1.某高速交警违章智能取证系统
  实现功能:违章停车、逆行事件检测并进行跟踪抓拍;统计路段车流量。
  目前大多数视频交通事件检测产品只能进行全景检测,当发生违章事件时不能对违章车辆进行抓拍处罚,造成目前高速公路上违章事件屡禁不止,给高速公路带来了严重的安全隐患。为了解决以上问题,某高速交警支队使用了海康威视的高速公路违章事件智能跟踪取证系统。
  本系统包括事件检测服务器和智能跟踪球机。事件检测服务器对球机采集的视频信号进行实时分析处理,当在图像中发生停车/逆行违章事件时,将目标的坐标传送给球机,驱动球机进行跟踪,直到看清目标车牌并记录整个停车、跟踪的视频作为处罚依据。此系统目前能够较好的对高速公路的违章行为进行非现场取证并处罚,解决了高速交警的难题,提高了高速公路非现场处罚的能力。


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