劉原 曹玉新 高春林 邵康文

摘??要：通過引入三維分析視頻探測技術(shù)，實現(xiàn)了基于地理位置信息和集中策略管理的自動廣域監(jiān)測系統(tǒng)，為用戶提供可行的智能方案，實現(xiàn)視頻監(jiān)測技術(shù)朝著高清化、集成化繼續(xù)發(fā)展。

關(guān)鍵詞：視頻監(jiān)控;三維視頻分析;人工智能

中圖分類號：X924.3 ???文獻標識碼：A ???文章編號：2096-6903（2019）01-0000-00

0引言

對關(guān)鍵基礎(chǔ)設施的安全保護是安全防范工程中的重要一環(huán)，但是由于這些設施通常占地面積大、資產(chǎn)分散、出入口較多，因此對安全防范系統(tǒng)是一個極大挑戰(zhàn)。采用傳統(tǒng)的視頻監(jiān)控在此場景下將面臨大量的攝像機視頻源輸入問題，人類大腦由于會自然地交替出現(xiàn)注意力集中和注意力分散的生理顯現(xiàn)，因此注意力疲勞是視頻監(jiān)控操作工作人員面臨的一個棘手問題。隨著科技的發(fā)展，一種全新的廣域監(jiān)測技術(shù)逐漸引入市場，其特點是依托智能軟件處理并綜合攝像機、錄像機和其他相關(guān)的傳感器件，通過人工智能篩選與工作人員操作的輔助操作，最大可能實現(xiàn)自動化的監(jiān)視和對可疑事件的判斷。

廣域視頻監(jiān)控的自動識別在實踐中也面臨很多問題，為系統(tǒng)的實現(xiàn)效果帶來了極大挑戰(zhàn)：

1地域廣、干擾多、誤報率高

首先是來自氣象條件的干擾，如室外高溫、高濕、臺風、海水腐蝕、霧、雷雨、灰塵等干擾。其次監(jiān)控區(qū)域內(nèi)不可預測的外來干擾，如小動物、飛行器等。再次是監(jiān)控范圍內(nèi)的環(huán)境條件，如監(jiān)控區(qū)域內(nèi)的水面反射等。最后是一些情境的正確識別，比如遺留物體、閑逛目標、絆網(wǎng)以及標準水平下的人員或車輛移動等。

2集成和聯(lián)動效果難以實現(xiàn)

傳統(tǒng)視頻監(jiān)控可以實現(xiàn)遠程圖形呈現(xiàn)，但是缺乏有效的自動聯(lián)動追蹤，降低了打擊效果和對周邊情況的掌控能力。

3解決方案

在視頻監(jiān)控中應用人工智能技術(shù)可以有效解決人員的視覺疲勞和在海量數(shù)據(jù)中自動提取有效信息等問題。來自西門子的VistaScape是一種面向高度集成化、無人化、信息化的管理目標的廣域自動視頻監(jiān)控系統(tǒng)，所謂自動廣域監(jiān)測是指通過中央策略管理及區(qū)域?qū)崟r圖形顯示器，運用智能軟件技術(shù)來集中管理視頻和各類傳感器。其要點是引入三維分析技術(shù)和地理信息系統(tǒng)，將傳統(tǒng)的平面視頻監(jiān)控轉(zhuǎn)向地理平臺圖形系統(tǒng)并實現(xiàn)三維視頻融合探測，其中智能分析視頻探測是方案框架中的重要特點。

通常視頻監(jiān)視主要基于二維技術(shù)，在小范圍內(nèi)比較實用，主要原因是二維分析技術(shù)十分依賴分析目標形狀且要求目標像素高，不適用于長距離應用。VistaScape使用三維分析技術(shù)，引入了目標深度位置的屬性，因此三維分析法能研究分析探測攝像機的地理坐標，以及攝像機拍攝的實際位置。相對于兩維分析法判斷影像相關(guān)位置、高度及寬度，三維分析法可以額外的獲取物體實際的確切位置，可以提供目標物的物理坐標并且經(jīng)過系統(tǒng)三維建模處理后，顯示在全場的電子地圖上。

借助三維視頻動態(tài)分析技術(shù)，通過比較像素計數(shù)及異樣地點確定目標大小、移動速度及具體位置，通過進一步的數(shù)據(jù)分析能辨別目標特征。通過軟件平臺的智能跟蹤運算，有可能按照模型預測并提示可能發(fā)生的安全事件，同時也可以醒目的標示在電子區(qū)域地圖上。系統(tǒng)提供可縮放的三維電子地圖，提供了虛擬圍界設置功能，支持陸地、海域、河流也可以跨越水域。虛擬保護屏障可根據(jù)安保策略設置，只需輕點鼠標就能根據(jù)要求改變設置。

該方案的另一個特點是引入了集中策略管理概念，集中策略管理降低了每臺傳感器標準改變時所需的時間與資源，并允許用戶制定更多的策略。不同于先前針對攝像機或傳感器制定策略，本自動廣域監(jiān)測系統(tǒng)是相對于真實地理位置制定策略。用戶面對的界面是一張現(xiàn)場圖或一個模型，所以用戶只需點擊鼠標，在區(qū)域四周畫上多邊形記號就能根據(jù)特定物理區(qū)域制定策略。

比如下述定義可以作為策略編制到軟件當中：

（1）車輛不能放慢速度或?？吭谟蛶旄浇墓飞?。

（2）船只不能接近機場跑道500米范圍內(nèi)。

（3）只有佩戴徽章的人員才能接近水治理池塘5米范圍內(nèi)。

整個智能廣域視頻管理通常由兩部分組成，一是前端的圖像信息采集及傳輸系統(tǒng);二是后端的視頻分析管理系統(tǒng)。前端通常設置探測攝像機比如熱成像攝像機，同時另裝聯(lián)動快球或槍式攝像機實現(xiàn)聯(lián)動追蹤，如圖1所示。

4應用實踐

在深圳鹽田港項目中，VistaScape解決方案通過整合攝像機和其他探測設備的信號輸入，將整個安保區(qū)域的情況顯示在同一屏幕上，與傳統(tǒng)的保安系統(tǒng)相比，其監(jiān)控效果更佳。本系統(tǒng)能夠?qū)崟r地偵測和跟蹤現(xiàn)場的各種事件并進行分類，確保對全場各個角落的情況了如指掌。同時作為今后安防應急指揮中心的核心組成部分，VistaScape可以提供全場的地理模型，確保安保人員可以隨時掌握現(xiàn)場情況，便于及時正確處理應急事件，提高反應速度，如圖2所示。

在大連大窯灣保稅港區(qū)同樣應用該方案來管理周界防范及視頻監(jiān)控系統(tǒng)，VistaScape能夠在一個屏幕上完全顯示受控環(huán)境的全貌，并能以坐標的形式對安全事件地點進行準確定位，借助聲光報警、圖像信號、電子地圖，安保人員通過一個三維的地圖即可監(jiān)視到整個區(qū)域的設施情況。

5總結(jié)

該廣域自動視頻監(jiān)控解決方案實現(xiàn)了廣域可視化和集中策略管理的管理目標，順應了廣域視頻監(jiān)控智能化發(fā)展的趨勢。目前監(jiān)控系統(tǒng)仍在朝著高清化、集成化繼續(xù)發(fā)展，人工智能在視頻監(jiān)控解決方案的應用也如火如荼且前景廣闊。在診斷類的智能分析、識別類的智能分析、有效信息檢索以至于專家系統(tǒng)等方向，人工智能技術(shù)將會在視頻監(jiān)控領(lǐng)域發(fā)揮更大的作用。

收稿日期：2019-05-18

作者簡介：劉原（1964—），男，河北景縣人，本科，高級工程師，研究方向：數(shù)據(jù)中心、生命科學以及綠色建筑的智能化解決方案。

Wide-area Automatic Video Surveillance Solution Based on 3D Video Analysis Technology

LIU Yuan，CAO Yu-xin，GAO?Chun-lin，SHAO?Kang-wen

（Siemens Building Technology （Tianjin） Co.， Ltd.， Tianjin 300050）

Abstract： By introducing 3D analysis video detection technology， an automatic wide-area monitoring system based on geographic location information and centralized policy management is realized， which provides users with feasible intelligent solutions to realize the detection of the target of video surveillance technology， that is， behavior recognition.

Keywords：?video surveillance; 3D video analysis; artificial intelligence