《智能視頻分析技術在視頻監(jiān)控中的應用》由會員分享，可在線閱讀，更多相關《智能視頻分析技術在視頻監(jiān)控中的應用（10頁珍藏版）》請在裝配圖網(wǎng)上搜索。

1、智能視頻分析技術在視頻監(jiān)控中的應用 視頻監(jiān)控是安全防范系統(tǒng)的重要組成部分，是一種防范能力較強的綜合系統(tǒng)。目前，隨著社會經(jīng)濟的飛速發(fā)展和科學技術的進步，視頻監(jiān)控系統(tǒng)以其直觀、準確、及時和內(nèi)容豐富而廣泛應用于許多場合，然而視頻監(jiān)控的規(guī)模化應用致使通過人的因素去辨別很難做到萬無一失。計算機技術的飛速發(fā)展為視頻監(jiān)控的應用提供了更大的展示舞臺，智能化在數(shù)字安全防范領域也得到越來越多的應用。如果在視頻監(jiān)控中加入視頻的智能分析，可以對所關注的視頻源實時分析，有效避免信息遺漏，使各種高風險行為在發(fā)生之初就被發(fā)現(xiàn)，并提醒值班人員，從而避免危險發(fā)生。這不但能大大提高視頻監(jiān)控的效果和質(zhì)量，有力降低監(jiān)控工作人員的工

2、作強度，同時使也使整個監(jiān)控系統(tǒng)得到很好的融合。 一、智能視頻分析在視頻監(jiān)控中的必要性 傳統(tǒng)的視頻監(jiān)控系統(tǒng)通常是通過人員監(jiān)控和錄像來實現(xiàn)安全防護，實際上并不能主動有效地保障安全，尤其是監(jiān)控點過多的時候，人員監(jiān)控根本無法顧及所有監(jiān)控場景；同時，監(jiān)控人員的注意力很難保證二十四小時都能準確高效地監(jiān)控所有監(jiān)控場景；此外，”被動錄像"通常只能在"事件"發(fā)生之后通過調(diào)用錄像進行回放取證，一方面損失已經(jīng)產(chǎn)生不可能挽回，另一方面，通過人工回放錄像取證的方式效率十分低下。 智能分析視頻監(jiān)控則可以有效地解決以上問題。智能監(jiān)控的主要特征是采用計算機視覺方式，在幾乎不需要人為干預的情況下，通過對攝像機拍錄的圖像序

3、列進行定位、識別和跟蹤，并在此基礎上分析和判斷目標的行為，從而做到既能完成日常管理又能在異常情況發(fā)生的時候及時作出反應，如圖1所示。智能監(jiān)控的主要優(yōu)勢有：群體行為分析、入侵檢測和運動目標跟蹤、有效擴展視頻資源的用途、滯留物和搬移物報警、對攝像機保護、降低人力成本。 圖1視頻智能分析的必要性 、智能視頻分析的實現(xiàn)原理 視頻智能分析是計算機圖像視覺技術在安防領域應用的一個分支，是一種基于目標行為的智能監(jiān)控技術。區(qū)別于傳統(tǒng)的移動偵測技術，智能視頻分析首先將場景中的背景和目標分離，識別出真正的目標，去除背景干擾（如樹葉抖動、水面波浪、燈光變化），進而分析并追蹤在攝像機場景內(nèi)出現(xiàn)的目標行為。

4、 智能視頻分析與移動偵測的本質(zhì)區(qū)別是前者可以準確識別出視頻中真正活動的目標，而后者只能判斷出畫面變化的內(nèi)容，無法區(qū)分目標和背景干擾。所以智能視頻分析相對于移動偵測，其抗干擾能力有了質(zhì)的提高。視頻分析技術通常采用背景減除技術來進行圖像變化的檢測（如入侵、丟包、逆行等都是一種模式的圖像變化），即將視頻幀與基準背景圖像進行比較，相同位置的像素（區(qū)域）變化則認為是變化了的區(qū)域，對這些區(qū)域進一步處理、識別、跟蹤，得到包括目標位置、尺寸、形狀、速度、停留時間等基本形態(tài)信息和動態(tài)信息，完成目標的跟蹤和行為理解之后，也就完成了圖像與圖像描述之間的映射關系，從而使系統(tǒng)進一步進行規(guī)則判定，直到觸發(fā)報警。 三、智

5、能視頻分析技術的分類 從廣義上來說，智能視頻分析技術主要包括以下三類： （1）視頻分析類 該類主要是在監(jiān)控圖像中找出目標，并檢測目標的運動特征屬性（如目標相對的像素點位置，目標的移動方向及相對像素點移動速度，目標本身在畫面中的形狀及其改變），根據(jù)以上的基本功能，視頻分析可分為以下幾個功能模塊：周界入侵檢測、目標移動方向檢測、目標運動、停止狀態(tài)改變檢測、目標出現(xiàn)與消失檢測、人流量、車流量統(tǒng)計、PTZ自動追蹤系統(tǒng)、系統(tǒng)智能自檢功能等。 （2）視頻識別類 該類包括人臉識別、步態(tài)識別與車牌識別，其主要技術是在視頻圖像中找出局部中一些畫面的共性，如人臉必然有兩個眼睛，如果可以找到雙目的位置，那

6、么就可以定性人臉的位置及尺寸。 （3）視頻改善類 該類主要是針對一些不可視、模糊不清，或者是對振動的圖像進行部分優(yōu)化處理，以增加視頻的可監(jiān)控性能。具體包括：紅外夜視圖像增強處理、車牌識別影像消模糊處理、光變與陰影抑制處理、潮汐與物體尺寸過濾處理、視頻圖像穩(wěn)定系統(tǒng)等。 從實現(xiàn)方式來看，智能視頻分析技術目前有兩種常用方式：第一種是基于智能視頻處理器的前端解決方案；第二種是基于監(jiān)控的后端智能視頻分析解決方案。 基于視頻處理器的前端解決方案：所有的目標跟蹤、行為判斷、報警觸發(fā)都是由前端智能分析設備完成，只將報警信息通過網(wǎng)絡傳輸至監(jiān)控中心。優(yōu)點是：視頻分析設備被放置在IP攝像機之后，這樣可以有效

7、地節(jié)約視頻流占用的帶寬；缺點是：價格昂貴，安裝復雜；前端設備分散、易損率高；報警記錄與視頻監(jiān)控分開。 基于監(jiān)控的后端智能視頻分析解決方案：所有的前端攝像機僅僅具備基本的視頻采集功能，而所有的視頻分析都必須匯集到后端或者關鍵節(jié)點處由計算機統(tǒng)一處理，如圖2所示。優(yōu)點是：無需紅外傳感器等前端檢測設備、可有效與現(xiàn)有監(jiān)控系統(tǒng)融合、針對不同需求規(guī)則改變靈活、可擴展性強；缺點是只能控制若干關鍵的監(jiān)控點，并且對計算機性能和網(wǎng)絡帶寬要求比較高。 圖2基于監(jiān)控的后端智能視頻分析 四、智能視頻分析系統(tǒng)的架構設計 智能視頻分析系統(tǒng)的設計是集安全防范技術、計算機應用技術、網(wǎng)絡通信技術、視頻傳輸技術、訪問控制

8、技術、云存儲、云計算等高新技術為一體的綜合管理系統(tǒng)?，F(xiàn)在大部分的智能監(jiān)控可以實現(xiàn)目標識別、徘徊檢測、物品遺留、區(qū)域入侵、丟失檢測、車流量統(tǒng)計及人流量統(tǒng)計等功能。 智能視頻分析系統(tǒng)的架構設計主要基于三層架構：即前端設備接入層、媒體處理層和用戶表示層。前端接入層主要由視頻采集單元、編碼單元、智能分析單元、報警單元等組成，主要負責對前端視頻信息、報警信息進行獲取，同時通過智能分析單元和編碼單元進行信息處理，最終接入業(yè)務中心；媒體處理層由中心業(yè)務平臺、媒體處理分發(fā)和網(wǎng)絡存儲單元組成，主要負責業(yè)務處理控制、視頻音頻傳送、存儲以及系統(tǒng)管理；作為整個智能視頻分析監(jiān)控的核心，中心業(yè)務平臺實現(xiàn)了用戶和前端設備

9、的接入認證、設備綜合管理、媒體分發(fā)轉發(fā)及業(yè)務功能控制等功能，網(wǎng)絡存儲單元則需要實現(xiàn)網(wǎng)絡媒體數(shù)據(jù)的數(shù)字化錄像、存儲、檢索、回放以及管理，如圖3所示。 回也］曰qd"do叵j=回 圖3智能視頻分析系統(tǒng)架構示意圖 圖3說明： 標示名稱功能描述 CAM攝像頭最前端設備，完成視頻采集 IVAS智能網(wǎng)絡視頻分析服務器接入前端設備，完成實時視頻分析計算，并進行實時告警，可支持本地錄像、支持云臺操作。 VMS視頻分析管理服務器系統(tǒng)的數(shù)據(jù)中心、指令中心，具有處理各種指令分發(fā)、數(shù)據(jù)請求的服務。 EMS電子地圖系統(tǒng)全景地圖，可以顯示整個監(jiān)控區(qū)域全貌，并且顯示所有監(jiān)控設備位置、實時狀態(tài)、檢測到的目標物

10、體在全局地圖中的位置等。 ISCA智能視頻監(jiān)控客戶端應用智能視頻監(jiān)控的終端應用程序，獨立運行。 ISCC智能視頻監(jiān)控Web客戶端智能視頻監(jiān)控的終端應用，嵌入網(wǎng)絡瀏覽器（如IE）運行。 HSWeb頁面系統(tǒng)利用服務器端腳本，提供HTTP服務。 NVRS網(wǎng)絡視頻存儲服務器處理指定的視頻數(shù)據(jù)存儲業(yè)務，可保證重要通道的視頻數(shù)據(jù)安全。 SDU信號及數(shù)據(jù)管理服務單元進行系統(tǒng)內(nèi)各種輔助信號和數(shù)據(jù)的處理和管理。 DBS數(shù)據(jù)庫服務器利用數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)進行數(shù)據(jù)關系化存儲。 （1）智能網(wǎng)絡視頻分析服務器IVAS IVAS是前端運行性態(tài)的運算單元設備，運行有智能視頻分析服務程序，帶有視頻信號輸入接口、串

11、行通信接口（RS485/232）。從而可以完成視頻信號采集、分析、編碼、傳輸，前端設備協(xié)同控制，其他數(shù)字設備控制等工作。 （2）視頻分析管理服務器VMS VMS是系統(tǒng)的管理中心，通過VMS管理和配置多個IVAS，并可以通過訪問Web頁面管理整個系統(tǒng)。通過VMS可以實現(xiàn)視頻的集中存儲和管理，實現(xiàn)隨時、隨地通過網(wǎng)絡調(diào)取任意視頻的功能，并與系統(tǒng)的其他組件如地圖服務器配合等。 （3）電子地圖系統(tǒng)EMS 可以顯示整個監(jiān)控區(qū)域全貌，并且顯示所有監(jiān)控設備位置、實時狀態(tài)、檢測到的目標物體在全局地圖中的位置、設置所需標注的設備（如攝像機等）的位置信息等。 （4）智能視頻監(jiān)控客戶端應用ISCA 智能視

12、頻監(jiān)控客戶端應用是進行系統(tǒng)設置與管理的終端用戶界面軟件，可以接入本地IVAS進行管理、遠程接入IVAS進行管理。 （5）Web頁面系統(tǒng)HS與智能視頻監(jiān)控Web客戶端ISCC 提供遠程Web訪問，可以完全在IE中實現(xiàn)獨立的智能視頻監(jiān)控客戶端應用ISCA的各項功能。 （6）網(wǎng)絡視頻存儲服務器NVRS NVRS通過接入網(wǎng)絡來承擔所指定的視頻數(shù)據(jù)存儲業(yè)務，可減輕承擔本地錄像任務的IVAS的負荷，可以保證重要通道的視頻信息安全。 （7）信號及數(shù)據(jù)管理服務單元SDU SDU進行系統(tǒng)內(nèi)的各種輔助信號和數(shù)據(jù)的處理和管理。在某些情況下，系統(tǒng)需要集成多種數(shù)據(jù)采集儀器、信號指示設備的管理，前者如溫濕度的

13、定時采集、玻璃破裂傳感器、振動傳感器等的監(jiān)測，后者如門禁開關的日志查詢、開關管理、警鈴的啟停等，如圖4所示。 H踐伏応座驗3 圖4信號及數(shù)據(jù)管理服務單元連接示意圖 （8）數(shù)據(jù)庫服務器DBAS DBAS可采用MySQL或MicrosoftSQLServer等數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)進行各種數(shù)據(jù)的關系存儲。提供接口供Web系統(tǒng)和數(shù)據(jù)管理系統(tǒng)DMS服務。 五、智能分析系統(tǒng)功能說明 智能視頻分析首先要求用戶指定一個檢測區(qū)域，該檢測區(qū)域可以是不規(guī)則的任意形狀，然后在該區(qū)域中啟用各種檢測功能。智能視頻分析支持的檢測功能主要有： （1）運動目標的檢測軌跡追蹤 在攝像機監(jiān)視的場景范圍內(nèi)，對出現(xiàn)的運動

14、目標進行監(jiān)測、分類識別（人、動物和車輛等）及軌跡的追蹤。可根據(jù)需要設置各種警戒要求，一旦系統(tǒng)監(jiān)測到的運動目標及其行為符合預先設定的警戒條件，則自動產(chǎn)生報警信息，如圖5所示。 圖5運動目標的檢測軌跡追蹤 （2）周界警戒及入侵檢測 在攝像機監(jiān)視的場景范圍內(nèi)，可根據(jù)監(jiān)控需要和目的設置警戒區(qū)域，系統(tǒng)可以自動檢測入侵到警戒區(qū)域內(nèi)的運動目標及其行為，一旦發(fā)現(xiàn)有滿足預設警戒信息，并用告警框標示出進入警戒區(qū)的目標，同時標識出其運動軌跡。 入侵檢測可以根據(jù)環(huán)境設置多種檢測方式，可以設置進入某一劃定的區(qū)域就報警；可以穿越劃定的某條絆線就報警。而且絆線還可以帶有方向性，如可以設置為出絆線內(nèi)的區(qū)域不報警，

15、進入絆線內(nèi)區(qū)域時報警。 絆線（警戒線）穿越 在攝像機監(jiān)視的視場范圍內(nèi)，可以設置多條警戒線并規(guī)定其禁止穿越方向。一旦有移動目標按照禁止穿越方向穿越警戒線即產(chǎn)生告警，并用告警框標識出該移動目標及其運動軌跡。 提醒相關人員注意有人或車穿越警戒線。如果移動目標沒有按照設定方向穿越警戒線，則不會產(chǎn)生任何告警，如圖6所示。 圖6絆線（警戒線）穿越示意圖 雙絆線（警戒線）穿越 使用絆線檢測時，在樹枝晃動、多汽車燈光的區(qū)域容易形成誤報。為了解決這些區(qū)域的誤報問題，將絆線改成雙絆線，只有檢測物體穿越兩根絆線后才會報警，這樣能大大降低誤報的可能性，更好地提高檢測準確率，如圖7所示。 圖7雙絆

16、線（警戒線）穿越 區(qū)域入侵 在一些不方便設置絆線，或者在沒有明確邊界但需要警戒的區(qū)域設置區(qū)域入侵檢測功能。在需要警戒的區(qū)域架設監(jiān)控攝像機，在攝像機監(jiān)視的視場范圍內(nèi)，可根據(jù)需要設置任意形狀、任意數(shù)量的警戒區(qū)域。一旦有滿足預設條件的目標進入警戒區(qū)域，則自動產(chǎn)生告警，并用告警框標識出進入警戒區(qū)域的目標，同時標識出其運動軌跡，提醒相關人員注意有移動目標入侵，如圖8所示。 圖8區(qū)域入侵 (3) 物品狀態(tài)檢測 在監(jiān)視場景中，當警戒區(qū)域內(nèi)特定位置的某件或多件物品的狀態(tài)發(fā)生變化(突然消失或突然出現(xiàn))進行檢測分析，并自動發(fā)出報警信息，提醒相關人員?？梢苑譃椋何锲废Щ蛞苿訖z測、滯留物檢測等。 滯

17、留物檢測 對監(jiān)控區(qū)域內(nèi)發(fā)現(xiàn)有可疑遺棄物時可發(fā)生報警，拍照并錄像，如圖9所示。 圖9滯留物檢測 物品消失或移動檢測 在攝像機監(jiān)控范圍內(nèi)，重要物品一旦被遮擋、移動時系統(tǒng)立即發(fā)出告警，通知安保人員查看處理該事件，同時拍照、錄像，以方便事后回查、取證，如圖10所示。 圖10物品消失或移動檢測 (4) 視頻異常檢測 自動、實時監(jiān)測視頻異常及環(huán)境突變，對視頻遮擋/移動/中斷、各種干擾、畫面質(zhì)量進行實時監(jiān)測，保障視頻監(jiān)控系統(tǒng)有效工作。圖11所示即為圖像質(zhì)量診斷實例： ID：0laft I T~-4f7|心 ■ 1t--? **J Crtf>r'M邸」

18、 圖11視頻異常檢測 六、應用現(xiàn)狀與發(fā)展方向 1. 應用現(xiàn)狀 視頻智能分析技術近幾年一直得到廣泛關注，按理說這一技術的大規(guī)模應用對于提高安全防范系統(tǒng)的利用效率會起到很大的作用，但實際上卻沒有得到有效的推廣。造成這一現(xiàn)象的主要原因有：現(xiàn)在視頻智能分析的應用主要在特定的行業(yè)中，如看守所、監(jiān)獄、博物館、倉庫、廠區(qū)、地鐵站等特定的場景，而在社會或民用監(jiān)控領域的諸多應用上仍存在一定問題，如環(huán)境復雜度的增加會使得誤報率上升，從而難以達到預定的分析目的和應用效果；二是針對實際應用中需監(jiān)視數(shù)量比較大的項目，智能分析系統(tǒng)的構架無論從實際經(jīng)驗上，還是技術上都顯得比較缺乏，無法完全消除誤報

19、的影響，行為判斷能力弱，畫面難以達到特征識別技術要求以及CPU的處理瓶頸問題仍是智能視頻分析的”短板”。 2. 發(fā)展方向 不同的行業(yè)對于視頻監(jiān)控的需求一般有著非常明顯的差異，特別是對于智能視頻分析技術的應用需求，由此也決定了不同行業(yè)間檢測行為類型與異常事件的特殊性。隨著各行業(yè)應用的不斷深入以及安全級別控制要求的進一步提升，各安防領域?qū)⒚媾R越來越多不同的挑戰(zhàn)，其對視頻監(jiān)控的需求也日益多樣化和復雜化。如何能夠識別與分析更多的行為已成為了智能視頻分析技術在深化行業(yè)應用過程中不得不面臨的問題。只有結合行業(yè)應用實際，深入了解各不同行業(yè)的具體要求，才能更好地抓住用戶的需求，將智能視頻分析得到深入的應用。 七、結束語 隨著我國經(jīng)濟的發(fā)展，未來視頻監(jiān)控的發(fā)展將會是以智能化、網(wǎng)絡化為發(fā)展核心，讓視頻監(jiān)控像人眼一樣可以識別事件并報警。各行各業(yè)的安全防范也將得到持續(xù)的發(fā)展，政府部門監(jiān)管力度也在不斷加大，智能視頻分析的應用隨著視頻監(jiān)控市場規(guī)模的不斷發(fā)展而發(fā)展，將從相對集中的應用領域向各行各業(yè)深層次大幅度延伸。