摘 要 隨著社會的發(fā)展，安防監(jiān)控系統(tǒng)越來越受到人們的重視。本文在介紹智能視頻分析技術(shù)的基礎(chǔ)上對智能視頻分析系統(tǒng)進行了設(shè)計，并對智能視頻分析系統(tǒng)的應(yīng)用前景進行了展望。

關(guān)鍵詞 智能化 視頻分析 系統(tǒng)設(shè)計 監(jiān)控

中圖分類號： TP37 文獻標識碼：A

1 引言

進入21世紀以來，經(jīng)濟和社會的發(fā)展促使著人們不斷提高安防意識，對于安防監(jiān)控的業(yè)務(wù)需求不斷增大，如何通過經(jīng)濟的、高效的、智能的和可行的技術(shù)手段來提高安防監(jiān)控，保障公眾安全和財產(chǎn)安全，成為了智能監(jiān)控領(lǐng)域內(nèi)普遍關(guān)注的熱點問題。

傳統(tǒng)的利用攝像頭和錄像監(jiān)視設(shè)備組成的監(jiān)控系統(tǒng)存在著諸多問題：例如需求操作人員進行查看和管理維護，只能作為事后取證的工具，無法解決快速報警、目標跟蹤及定位等問題。智能視頻分析技術(shù)是一種新的技術(shù)，是在視頻監(jiān)控系統(tǒng)發(fā)展到一定程度時市場自然提出的要求。

2 智能視頻分析技術(shù)

智能視頻分析技術(shù)屬于模式識別技術(shù)的一種，就是指采用智能化的視頻分析算法，利用計算機對視野范圍內(nèi)的目標的特定行為進行分析和提取，讓計算機判斷出這些個體進行了一些什么行為，進而可以判斷這些行為是否符合某些規(guī)則，是否屬于“某一類型”的行為，而這些類型的行為是應(yīng)該提醒監(jiān)控人員注意的“可疑行為”。當發(fā)現(xiàn)存在符合某種規(guī)則的行為（如定向運動、越界、游蕩、遺留等）發(fā)生時，自動向監(jiān)控系統(tǒng)發(fā)出提示信號，采取某種對應(yīng)措施（如聲光報警器報警）或通知監(jiān)控人員進行人工干預(yù)等。智能視頻分析技術(shù)實現(xiàn)用計算機“代替”人進行分析，也即實現(xiàn)了“自動分析”或是“智能分析”。

智能視頻主要技術(shù)包括以下幾個方面：

（1）目標檢測

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

（2）目標跟蹤

目標跟蹤即對監(jiān)控區(qū)域內(nèi)的運動目標的軌跡進行跟蹤，是目標監(jiān)控的最基本的應(yīng)用，也是其他事件監(jiān)測的基礎(chǔ)，處于智能視頻分析的中層。

（3）目標分類和識別

屬于智能視頻分析的中高層。目標分類指根據(jù)檢測到目標的形狀、外觀、輪廓等特征進行分類（如行人、車輛、動物等），目標識別指對目標的身份進行甄別，實際應(yīng)用中，如人臉識別，步態(tài)識別，車牌識別等。

（4）視頻內(nèi)容分析和理解

屬于高級智能視頻分析，是真正實現(xiàn)監(jiān)控智能化的關(guān)鍵。在上述低級處理的基礎(chǔ)上，進一步對場景中的行為，復(fù)雜事件等進行分析和識別，并用自然語言等加以描述。其中最典型的是對場景中的運動目標特別是人的行為的理解和描述。

（5）系統(tǒng)設(shè)計

智能視頻分析系統(tǒng)是以基于圖像處理、模式識別技術(shù)的計算機視覺技術(shù)為核心，結(jié)合多媒體技術(shù)、計算機網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的一種主動監(jiān)控分析系統(tǒng)。

本文中基于ARM Cortex的智能視頻分析系統(tǒng)，旨在打造基于智能視頻分析技術(shù)的成套安防報警管理系統(tǒng)解決方案。本系統(tǒng)借助計算機強大的數(shù)據(jù)處理功能，對視頻畫面中的海量數(shù)據(jù)進行高速分析，以數(shù)字化、網(wǎng)絡(luò)化視頻監(jiān)控為基礎(chǔ)，采用ARM Cortex嵌入式多任務(wù)系統(tǒng)技術(shù)、數(shù)字圖像壓縮/處理技術(shù)、智能視頻分析等技術(shù)，提供了入侵檢測、徘徊檢測、遺棄物檢測、物品搬移檢測、自動跟蹤檢測、非法停車檢測、煙火檢測以及防尾隨、人流統(tǒng)計和智能監(jiān)控異常檢測等功能。該系統(tǒng)中所做的智能視頻分析能夠識別不同的物體，發(fā)現(xiàn)監(jiān)控畫面中的異常情況，并能夠以最快和最佳的方式發(fā)出警報和提供有用信息，從而能夠更加有效地協(xié)助安全人員處理危機，并最大限度的降低誤報和漏報現(xiàn)象。

本文中所設(shè)計的智能視頻分析系統(tǒng)可以劃分為幾個子模塊：

（1）ARM Cortex處理平臺

實際應(yīng)用環(huán)境中越來越復(fù)雜的算法帶來了巨大的計算量，目前廣泛應(yīng)用在智能分析設(shè)備中DSP芯片計算能力有限，已經(jīng)不能滿足某些復(fù)雜算法的需要。并且無法植入嵌入式操作系統(tǒng)，無法成為一個獨立的嵌入式終端。本系統(tǒng)采用TI公司的以ARM Cortex-A9為核心的OMAP4430處理器，該處理器具有雙核對稱處理器、1GHZ的運算速度。ARM NEON技術(shù)將DSP和媒體處理能力提高了近4倍，并支持改良的浮點運算，滿足下一代3D圖形、游戲物理應(yīng)用以及傳統(tǒng)嵌入式控制應(yīng)用的需求。本系統(tǒng)充分利用其對于圖像處理的優(yōu)化支持和開發(fā)工具，完成視頻分析算法的移植和運行工作?；贏RM Cortex的硬件平臺使用的關(guān)鍵技術(shù)包括核心芯片技術(shù)和ARM Cortex嵌入式實時多任務(wù)處理系統(tǒng)技術(shù)，以實現(xiàn)網(wǎng)路升級、許可證管理等各項功能，節(jié)約在更新?lián)Q代時購置新設(shè)備成本。

（2）算法分析模塊

運用數(shù)字視頻處理技術(shù)與智能分析技術(shù)，對已有的算法進行改進，開發(fā)具有自主知識產(chǎn)權(quán)的智能視頻分析算法，并使用VC6.0實現(xiàn)，完成入侵檢測、圍欄入侵檢測、區(qū)域入侵檢測、徘徊檢測、遺棄物檢測、物品搬移檢測、自動跟蹤檢測、非法停車檢測、車牌自動識別、人流（車流）統(tǒng)計、煙火檢測、智能監(jiān)控防尾隨、智能分析之異常檢測。

（3）視頻傳輸與控制信號的架設(shè)

關(guān)鍵技術(shù)包括MPEG-4編碼與解碼；媒體數(shù)據(jù)傳輸和控制協(xié)議；SIP協(xié)議開發(fā)。RTP提供具有實時特征的、端到端的數(shù)據(jù)傳輸服務(wù)。在視頻數(shù)據(jù)前插入包含有載荷標識、序號、時間戳和同步源標識符的RTP包頭，然后利用數(shù)據(jù)報套接字（UDP）在IP網(wǎng)絡(luò)上傳輸RTP包。RTCP負責(zé)管理傳輸質(zhì)量在當前應(yīng)用進程之間交換控制信息。在RTP會話期間，各參與者周期性地傳送RTCP包，包中含有已發(fā)送的數(shù)據(jù)包的數(shù)量、丟失的數(shù)據(jù)包的數(shù)量等統(tǒng)計資料。SIP服務(wù)器可以利用這些信息動態(tài)地改變傳輸速率，甚至改變有效載荷類型。RTP/RTCP可視為應(yīng)用程序，集成于嵌入式終端的應(yīng)用程序中。SIP協(xié)議開發(fā)是在攝像頭所級聯(lián)的嵌入式終端中，基于ARM實現(xiàn)SIP協(xié)議編程。

（4）手持終端設(shè)備無線視頻通信

在基于ARM Cortex的智能視頻分析系統(tǒng)中，網(wǎng)絡(luò)通訊是非常重要的一部分，無線視頻通信技術(shù)，采用了基于IEEE 802.11b標準的無線局域網(wǎng)絡(luò)，提供了寬帶圖像傳輸環(huán)境。采用了MPEG-4壓縮技術(shù)，在高圖像質(zhì)量的前提下，可實現(xiàn)高壓縮效率。本無線視頻通信方案可有效地權(quán)衡視頻通信中有效性和可靠性的矛盾，保證圖像高質(zhì)量和實時性強地傳輸。

3 應(yīng)用前景

智能視頻分析系統(tǒng)還屬于新興領(lǐng)域，根據(jù)權(quán)威的IDC報告稱：智能視頻分析系統(tǒng)在中國的市場普及率還未達到5%。目前國內(nèi)智能視頻分析系統(tǒng)已經(jīng)應(yīng)用于高速公路、地鐵、商場、銀行和住宅小區(qū)等場所，服務(wù)于安全防衛(wèi)、交通管理或者行為分析等應(yīng)用。隨著安防發(fā)展的不斷加快，人們的安全防范意識不斷增強，將會對智能視頻分析提出更高的要求。不同行業(yè)對于智能視頻分析的要求是不同的，不同行業(yè)間檢測行為類型與異常事件的特殊性也是智能視頻分析技術(shù)研究中不得不面臨的問題。智能視頻分析技術(shù)只要結(jié)合行業(yè)實際應(yīng)用，針對不同行業(yè)具體要求，滿足用戶需求，必然會在各行業(yè)中逐步顯現(xiàn)威力。雖然目前智能視頻分析技術(shù)對環(huán)境適應(yīng)性有一定限制，但隨著圖像處理、圖像分析以及計算機視覺等學(xué)科的發(fā)展，眾多優(yōu)秀算法的提出將使得智能視頻分析更加智能。智能視頻分析是監(jiān)控領(lǐng)域最新的、最具發(fā)展?jié)摿Φ姆较?，隨著投入力量的不斷增加，智能視頻監(jiān)控產(chǎn)品必定會有更加廣闊的前景。

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