■ 肖坦 張濤 楊栩

肖坦：北京國鐵華晨通信信息技術有限公司，工程師，北京，100070

張濤：北京國鐵華晨通信信息技術有限公司，工程師，北京，100070

楊栩：北京國鐵華晨通信信息技術有限公司，工程師，北京，100070

視頻分析技術已應用于青藏、京津、合武等線路視頻監(jiān)控，為了使視頻分析性能達到最佳，在工程設計階段，應當考慮視頻分析的因素，以便為視頻分析算法提供良好的工作條件，發(fā)揮其最大的優(yōu)勢。工程實施中，除針對不同應用場所選擇不同應用算法之外，還必須根據(jù)具體需求制定相應的優(yōu)化升級策略，兼顧不同的環(huán)境和條件。

1 視頻分析功能方案設計

視頻分析功能方案設計包括：確定實際現(xiàn)場所需要的視頻分析類型；選擇算法性能優(yōu)秀的視頻分析廠商；計算攝像機內(nèi)部參數(shù)和外部參數(shù)以便確定符合條件的攝像機。

1.1 確定視頻分析產(chǎn)品

首先，根據(jù)實際場合確定視頻分析類型[1]。對于鐵道線路，一般采用入侵檢測；對于客運站，則應當采用人流密度統(tǒng)計、遺留物偵測、逆行、逗留等視頻分析應用。其次，由于不同廠商在不同算法上水平差異很大，因此需要根據(jù)特定視頻分析功能選擇合適的視頻分析廠商。圖1展示了某國際安防網(wǎng)站使用兩臺攝像機連續(xù)一周對3家視頻分析廠商周界保護功能的測試誤報統(tǒng)計[2]。由此可見，目前視頻分析廠商雖然很多，但是其水平參差不齊，因而應該經(jīng)過嚴密測試從中篩選優(yōu)秀的視頻分析廠商。

1.2 計算攝像機相關參數(shù)

視頻分析算法的輸入是由攝像機捕獲的視頻數(shù)據(jù)，因此攝像機所能提供的視頻信號優(yōu)劣程度對視頻分析的性能至關重要。以入侵檢測為例，一般視頻分析廠家能夠進行穩(wěn)定探測和追蹤的目標像素值為100 Pixels，根據(jù)監(jiān)控區(qū)域的距離就能通過如圖2所示的鏡頭成像幾何關系進行計算，得出所需鏡頭的焦距（CCD的尺寸假定已知）。目前市場上有很多此類監(jiān)控系統(tǒng)設計的軟件可用于計算，如VideoCAD等。此外，為了保證視頻分析的效果，攝像機一般是自動聚焦，且必須關閉攝像機的自動背光功能。

2 視頻分析功能方案的實施

2.1 攝像機的安裝優(yōu)化

攝像機的安裝位置、角度等對視頻分析的實際效果有著很大影響，因此在視頻分析實施過程中，攝像機的安裝有很多值得注意的地方。首先，攝像機的朝向應避免正對光源，其自動光圈功能應當禁用。其次，一般攝像機的快門速度在夜晚會自動降低，所以應禁用此功能，攝像機的OSD功能也應禁用以避免不必要的誤報。再次，如果攝像機本身具有防抖功能，則應開啟此功能，以減少攝像機抖動所帶來的誤報。另外，最好是白天調(diào)整好整個畫面的清晰度之后夜晚再進行微調(diào)，以達到白天和夜晚視頻分析效果的均衡化。

光照條件同樣對視頻分析性能有較大影響，因此應避免光照設備安裝在攝像機之前。另外，夜間狀況下現(xiàn)場照度應不小于5 Lux。

針對攝像機的FOV（Field of View），應當盡可能使目標的運動方向垂直于攝像機鏡頭的光軸。目標迎著攝像機的方向入侵，其移動距離約70 m時攝像機的視角變化僅為6°（范圍82°～88°）（見圖3），顯然目標在圖像上移動的像素數(shù)值也不明顯，這對入侵檢測極為不利。

對于多個攝像機的FOV配合情況，應當注意攝像機之間的重疊區(qū)域，以保證區(qū)域交疊不會出現(xiàn)漏報情況。圖4和圖5分別描述了攝像機放置位置不同產(chǎn)生正確和不正確的多攝像機交疊情況，圖4會造成目標的錯誤分類和漏報。

2.2 視頻分析參數(shù)優(yōu)化

視頻分析性能優(yōu)化最重要一步就是視頻分析參數(shù)的優(yōu)化。（1）對應用場景進行分類，如線路、車站、彎道、隧道、橋梁等，針對不同視頻場景建立不同的視頻分析參數(shù)模板；（2）針對每一路場景進行視頻分析參數(shù)的配置，從場景的ROI（Region of Interest）到各種濾波器的選擇，逐步求精，每一路場景都獲得一個初始的視頻參數(shù)配置；（3）針對每一種典型場景進行周期一般為一周的測試，包括正報測試（采用人工模擬方式）和誤報測試，通過這一階段反復的調(diào)試和優(yōu)化，可以得到針對每一種特定場景的場景模板；（4）根據(jù)每一種場景的特定模板將所有場景視頻分析參數(shù)進行優(yōu)化，并再次模擬測試統(tǒng)計正報和誤報性能，根據(jù)測試結果進行每個場景的參數(shù)調(diào)優(yōu)，這個階段不斷循環(huán)。每一個場景經(jīng)過優(yōu)化過程后，可以獲得一個較為穩(wěn)定的配置參數(shù)，效果也是最優(yōu)。除此之外，根據(jù)實際情況，有的場景還需要白天和夜晚2種參數(shù)，不同季節(jié)也需要不同的參數(shù)，這些都是視頻分析實施非常重要的細微之處。

3 結束語

視頻分析算法本身的魯棒性和先進性是視頻分析性能表現(xiàn)的基石，視頻監(jiān)控系統(tǒng)的前期設計是視頻分析性能表現(xiàn)良好的前提，視頻分析參數(shù)的優(yōu)化過程是提升視頻分析性能的最大引擎。只有三者緊密結合在一起，才能使視頻分析性能達到最佳水平。

[1]鄒芳，肖坦，蔣征朋. 視頻分析技術綜述及鐵路應用初探[J]. 鐵路通信信號工程技術，2008，5（3）