樊亞琴

(山西省引黃工程管理局，山西太原 030012)

0 引言

近幾年，國內(nèi)視頻監(jiān)控系統(tǒng)建設(shè)蓬勃發(fā)展，目前全國僅公安系統(tǒng)已經(jīng)建設(shè)了70多萬個(gè)探頭，共享社會(huì)資源300多萬個(gè)，由此可見監(jiān)控已經(jīng)“無處不在”。特別是2010年上海世博會(huì)，2011年深圳第26屆世界大學(xué)生運(yùn)動(dòng)會(huì)等大型活動(dòng)的成功舉行，視頻監(jiān)控系統(tǒng)更是功不可沒，為和諧社會(huì)起到了重要作用。

從技術(shù)發(fā)展趨勢(shì)上來看，視頻監(jiān)控系統(tǒng)經(jīng)歷了模擬化、數(shù)字化、網(wǎng)絡(luò)化三個(gè)階段后，目前正在向智能化方向發(fā)展[1]。新一代的智能視頻分析技術(shù)涉及圖像處理、計(jì)算機(jī)視覺、模式識(shí)別、人工智能等眾多研究領(lǐng)域，是一個(gè)跨學(xué)科的綜合問題，也是一個(gè)極具挑戰(zhàn)性的前沿課題[2]。

智能視頻分析技術(shù)，國外起步較早，尤其是9·11事件、馬德里爆炸案以及倫敦爆炸案之后需求開始增長。國外的智能視頻監(jiān)控市場(chǎng)已經(jīng)從“概念驗(yàn)證”階段向“規(guī)模應(yīng)用”階段過渡，開始慢慢形成一個(gè)產(chǎn)業(yè)。國內(nèi)方面，這幾年不管是高?？蒲袡C(jī)構(gòu)，還是產(chǎn)業(yè)化方面都針對(duì)智能視頻分析技術(shù)開展了大量的工作，為智能監(jiān)控技術(shù)的實(shí)戰(zhàn)應(yīng)用奠定了基礎(chǔ)。

1 智能視頻分析需求分析

隨著大規(guī)模監(jiān)控網(wǎng)絡(luò)的建設(shè)，僅靠人力難以充分發(fā)揮監(jiān)控系統(tǒng)的效能，迫切需要智能視頻分析技術(shù)。由于缺乏智能，傳統(tǒng)的視頻監(jiān)控系統(tǒng)面臨以下幾個(gè)方面的不足:

1)效率低下。傳統(tǒng)的監(jiān)控系統(tǒng)中，“以人為主”的“圖像監(jiān)視”和“錄像調(diào)閱”已無法滿足監(jiān)控探頭和DVR錄像數(shù)據(jù)增長的需求。據(jù)調(diào)查，一個(gè)人只觀看兩臺(tái)顯示器，10 min后人眼就會(huì)忽略45%的屏幕內(nèi)容，22 min后人眼就會(huì)忽略95%的屏幕內(nèi)容。因此如何將人從繁雜而枯燥的任務(wù)中解脫出來，提高監(jiān)控的有效性是一個(gè)亟待解決的問題。

2)信息污染。海量的視頻信息中99.9%的信息是無用的，剩下的0.1%又是至關(guān)重要的[3]。大量的無用視頻信息，淹沒了少量的有用信息，使得有用信息的獲取變得困難。

3)資源浪費(fèi)。監(jiān)控探頭分布廣，數(shù)量多，行業(yè)復(fù)雜，海量視頻數(shù)據(jù)的傳輸和存儲(chǔ)，給帶寬及存儲(chǔ)資源帶來巨大壓力。

4)業(yè)務(wù)功能單一。由于缺乏有效的智能分析手段，目前的監(jiān)控系統(tǒng)仍舊是以“監(jiān)”視為主，缺乏有效的“控”制能力。

2 智能視頻分析技術(shù)

智能視頻分析技術(shù)應(yīng)用于監(jiān)控是對(duì)輸入的視頻流，進(jìn)行目標(biāo)檢測(cè)、跟蹤、分類以及內(nèi)容理解等，將各種圖像處理，計(jì)算機(jī)視覺以及模式識(shí)別等算法相結(jié)合，完成由視頻到事件參數(shù)的轉(zhuǎn)變。從智能化的程度上來看，智能視頻分析技術(shù)可以分為三級(jí)，如圖1所示。

主要技術(shù)包括以下幾個(gè)方面:

1)目標(biāo)檢測(cè)。在視頻監(jiān)控系統(tǒng)中，目標(biāo)檢測(cè)處于智能分析的低層，包括動(dòng)目標(biāo)以及靜目標(biāo)檢測(cè)，是各種后續(xù)處理的基礎(chǔ)。

2)目標(biāo)跟蹤。目標(biāo)跟蹤即對(duì)監(jiān)控區(qū)域內(nèi)的運(yùn)動(dòng)目標(biāo)的軌跡進(jìn)行跟蹤，是目標(biāo)監(jiān)控的最基本的應(yīng)用，也是其他事件監(jiān)測(cè)的基礎(chǔ)，處于智能視頻分析的中層。

3)目標(biāo)分類和識(shí)別。屬于智能視頻分析的中高層。目標(biāo)分類指根據(jù)檢測(cè)到目標(biāo)的形狀、外觀、輪廓等特征進(jìn)行分類(如行人、車輛、動(dòng)物等)。目標(biāo)識(shí)別指對(duì)目標(biāo)的身份進(jìn)行甄別，實(shí)際應(yīng)用中，如人臉識(shí)別，步態(tài)識(shí)別，車牌識(shí)別等。

4)視頻內(nèi)容分析和理解。屬于高級(jí)智能視頻分析，是真正實(shí)現(xiàn)監(jiān)控智能化的關(guān)鍵。在上述中、低級(jí)處理的基礎(chǔ)上，進(jìn)一步對(duì)場(chǎng)景中的行為，復(fù)雜事件等進(jìn)行分析和識(shí)別，并用自然語言等加以描述。其中最典型的是對(duì)場(chǎng)景中的運(yùn)動(dòng)目標(biāo)特別是人的行為的理解和描述。

此外，隨著城市人口居住密度及流動(dòng)性越來越大、大型活動(dòng)逐漸增多，對(duì)群體監(jiān)控和分析也顯得日益重要，如人流密度統(tǒng)計(jì)，以及群體行為和運(yùn)動(dòng)分析等。

3 智能視頻監(jiān)控系統(tǒng)

智能分析技術(shù)應(yīng)用于視頻監(jiān)控領(lǐng)域，應(yīng)從整個(gè)系統(tǒng)的效能出發(fā)，綜合考慮成本，算法復(fù)雜度，實(shí)際需求等，滲透到系統(tǒng)的各個(gè)環(huán)節(jié)中。

1)前端智能化。在包含成千上萬個(gè)探頭的監(jiān)控網(wǎng)絡(luò)中，具有智能的監(jiān)控前端，不僅能提高對(duì)異常事件的反應(yīng)力，還可以降低海量視頻對(duì)傳輸存儲(chǔ)資源的需求。具有異常事件感知功能的智能前端技術(shù)，能主動(dòng)甄別攝像機(jī)視圖中的感興趣目標(biāo)。在諸如有人闖入、盜竊、提包遺失或者未經(jīng)許可在限制區(qū)域閑逛等違反自定義規(guī)則的情況發(fā)生時(shí)，發(fā)出告警信息，并可在多個(gè)探頭之間實(shí)現(xiàn)接力跟蹤。

2)存儲(chǔ)的智能化。在視頻分析技術(shù)的應(yīng)用下，基于事件特征的智能存儲(chǔ)能夠自動(dòng)對(duì)所存儲(chǔ)的視頻進(jìn)行標(biāo)注，從而便于后期的查閱檢索。另一方面，傳統(tǒng)的固定周期的視頻存儲(chǔ)，在存儲(chǔ)周期結(jié)束后，將不再保留任何歷史視頻數(shù)據(jù)(被清空或覆蓋)，這對(duì)一些在規(guī)定存儲(chǔ)周期內(nèi)還無法破案的事件，會(huì)造成無法彌補(bǔ)的損失。具有自動(dòng)生命周期衰竭規(guī)律的視頻存儲(chǔ)新技術(shù)，認(rèn)為信息是有生命周期的，動(dòng)態(tài)的對(duì)存儲(chǔ)信息進(jìn)行全程管理。

3)檢索的智能化。目前安防監(jiān)控中，大容量數(shù)字化存儲(chǔ)已經(jīng)得到了大量應(yīng)用。隨著高清化的發(fā)展，存儲(chǔ)容量得到進(jìn)一步擴(kuò)大，傳統(tǒng)的基于預(yù)設(shè)告警和時(shí)間的視頻檢索方式已不能滿足需求，迫切需要基于內(nèi)容的視頻檢索技術(shù)。而智能分析與存儲(chǔ)技術(shù)的發(fā)展使得海量視頻檢索成為可能。在存儲(chǔ)的時(shí)候，利用智能分析技術(shù)將每段視頻都打上特有的標(biāo)記，后端數(shù)據(jù)的管理和檢索可以根據(jù)標(biāo)記快速查找。因此智能分析與存儲(chǔ)技術(shù)必須協(xié)調(diào)起來，才能最終達(dá)到智能檢索的效果。

4)應(yīng)用及管理的智能化。智能綜合管理平臺(tái)應(yīng)對(duì)各類報(bào)警事件進(jìn)行集中管理、集中監(jiān)控、相互聯(lián)動(dòng)，能夠?qū)ΡO(jiān)控圖像中的關(guān)鍵信息進(jìn)行自動(dòng)、智能、實(shí)時(shí)的甄選、處理與理解，并用于突發(fā)社會(huì)安全事件的輔助決策與預(yù)警，真正實(shí)現(xiàn)視頻監(jiān)控的目的。智能綜合管理平臺(tái)管理將監(jiān)控設(shè)備管理、監(jiān)控圖像資料管理和監(jiān)控人員管理有機(jī)地集成起來，有利于從全局角度出發(fā)優(yōu)化系統(tǒng)資源的配置，避免將來重復(fù)建設(shè)和盲目建設(shè)。

4 結(jié)語

智能視頻分析技術(shù)應(yīng)用于監(jiān)控領(lǐng)域，不僅使得傳統(tǒng)的被動(dòng)監(jiān)控變?yōu)橹鲃?dòng)監(jiān)控，而且為海量信息傳輸、存儲(chǔ)以及檢索提供了新途徑。但是受各種因素影響，智能視頻監(jiān)控系統(tǒng)目前還處于初步應(yīng)用的階段，今后需在智能視頻分析算法、系統(tǒng)方案、降低成本等方面加快發(fā)展速度。

[1]鄭世寶.智能視頻監(jiān)控技術(shù)與應(yīng)用[J].安防科技，2009(3):59-61.

[2]王素玉，沈蘭蓀.智能視頻監(jiān)控技術(shù)研究進(jìn)展[J].中國圖像圖形學(xué)報(bào)，2007，9(12):1506-1510.

[3]張永生.智能視頻分析發(fā)展現(xiàn)狀與趨勢(shì)[J].中國公共安全(綜合版)，2009(10):110-112.