本文從智能分析技術(shù)出發(fā)，通過(guò)回顧視頻監(jiān)控產(chǎn)品的發(fā)展歷程，分析了視頻監(jiān)控產(chǎn)品現(xiàn)狀及發(fā)展趨勢(shì)，詳細(xì)介紹了智能監(jiān)控產(chǎn)品及其系統(tǒng)結(jié)構(gòu)。
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視頻監(jiān)控的智能化技術(shù)簡(jiǎn)述
智能化視頻監(jiān)控技術(shù)的發(fā)展歷程可分為四個(gè)階段，第一階段是從視頻圖像中將運(yùn)動(dòng)物體提取出來(lái)，第二階段是運(yùn)用模式識(shí)別技術(shù)對(duì)運(yùn)動(dòng)物體進(jìn)行分類，第三階段是運(yùn)用目標(biāo)跟蹤技術(shù)獲得運(yùn)動(dòng)物體的運(yùn)動(dòng)軌跡，第四階段是分析運(yùn)動(dòng)物體的行為及身份。
要構(gòu)建智能視頻監(jiān)控系統(tǒng)，必須進(jìn)行復(fù)雜的背景建模、模式識(shí)別、目標(biāo)跟蹤等一系列工作，在智能視頻監(jiān)控系統(tǒng)中，智能算法的優(yōu)劣直接決定了系統(tǒng)的性能。智能算法有別于運(yùn)動(dòng)檢測(cè)算法，運(yùn)動(dòng)檢測(cè)算法主要是判斷場(chǎng)景中是否存在運(yùn)動(dòng)目標(biāo)，并且無(wú)法對(duì)運(yùn)動(dòng)目標(biāo)進(jìn)行分類，如光線變化、樹(shù)葉搖動(dòng)均屬于運(yùn)動(dòng)物體；智能算法采用背景建模來(lái)實(shí)現(xiàn)運(yùn)動(dòng)物體與背景的分離，避免了環(huán)境擾動(dòng)造成的虛假目標(biāo)，能可靠地提取運(yùn)動(dòng)物體、對(duì)運(yùn)動(dòng)物體進(jìn)行分類、獲取運(yùn)動(dòng)物體的運(yùn)動(dòng)軌跡、分析運(yùn)動(dòng)物體的行為及身份。
從圖1所示我們可以看到，利用普通的運(yùn)動(dòng)檢測(cè)方法無(wú)法獲得可靠的運(yùn)動(dòng)目標(biāo)信息，提取的運(yùn)動(dòng)信息受到圖像噪聲及圖像擾動(dòng)的干擾，而使用背景建模算法可獲得可靠的運(yùn)動(dòng)區(qū)域，并具有很高的抗干擾性。所以，背景建模是實(shí)現(xiàn)智能視頻監(jiān)控最基本的技術(shù)。
視頻監(jiān)控產(chǎn)品現(xiàn)狀
視頻監(jiān)控技術(shù)由電視技術(shù)發(fā)展而來(lái)，其核心技術(shù)是光電技術(shù)，主要產(chǎn)品包括攝像機(jī)、監(jiān)視器、錄像機(jī)、視頻電纜等，而視頻矩陣主機(jī)是為了滿足監(jiān)控中控制切換的特殊需求而產(chǎn)生的。
計(jì)算機(jī)的發(fā)明推動(dòng)了信息化發(fā)展，網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的發(fā)展進(jìn)一步推動(dòng)了計(jì)算機(jī)的應(yīng)用，但早期的計(jì)算機(jī)及網(wǎng)絡(luò)無(wú)法承載大量的、豐富的視頻信息，所以，視頻監(jiān)控系統(tǒng)一直以來(lái)，采用的是模擬產(chǎn)品。在進(jìn)入本世紀(jì)以后，計(jì)算機(jī)及網(wǎng)絡(luò)技術(shù)有了很大的發(fā)展，特別是計(jì)算機(jī)的處理能力、存儲(chǔ)能力有了較大的提高，最根本的還是視頻壓縮技術(shù)的發(fā)展，使視頻信息可以通過(guò)數(shù)字的形式被承載，孕育而生的主要產(chǎn)品是硬盤錄像機(jī)。硬盤錄像機(jī)的推出是視頻監(jiān)控發(fā)展歷程的一次革命，它集錄像、控制、報(bào)警聯(lián)動(dòng)、回放等功能于一身。
在國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)化組織和互聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用的共同推動(dòng)下，TCP/IP已成網(wǎng)絡(luò)通信的技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)，基于IP網(wǎng)絡(luò)的視頻監(jiān)控在近幾年來(lái)發(fā)展迅猛，產(chǎn)生了網(wǎng)絡(luò)硬盤錄像機(jī)、視頻編解碼器等視頻監(jiān)控產(chǎn)品。這些產(chǎn)品將豐富的、大量的視頻信息轉(zhuǎn)化成數(shù)字，用于存儲(chǔ)、傳輸。通過(guò)網(wǎng)絡(luò)承載的視頻數(shù)據(jù)得到了更廣泛的應(yīng)用，可以將視頻數(shù)據(jù)嵌入到業(yè)務(wù)系統(tǒng)（如GIS系統(tǒng)、指揮調(diào)度系統(tǒng)、遙測(cè)系統(tǒng)等），也容易與其他安防子系統(tǒng)進(jìn)行集成（如報(bào)警子系統(tǒng)、門禁子系統(tǒng)、出入口控制子系統(tǒng)等）。另外，接入網(wǎng)絡(luò)的計(jì)算機(jī)客戶端或IE瀏覽終端均可方便地監(jiān)視實(shí)時(shí)圖像或查看歷史圖像。綜上所述，視頻監(jiān)控IP網(wǎng)絡(luò)化監(jiān)控的主要產(chǎn)品是網(wǎng)絡(luò)硬盤錄像機(jī)和視頻編解碼器。
視頻監(jiān)控產(chǎn)品的發(fā)展趨勢(shì)
隨著技術(shù)的進(jìn)步和市場(chǎng)需求，就已有的產(chǎn)品，如網(wǎng)絡(luò)硬盤錄像機(jī)、視頻編解碼器等，會(huì)向高分辨率、高路數(shù)及面向特定應(yīng)用的專業(yè)化產(chǎn)品發(fā)展。目前，就整個(gè)IP網(wǎng)絡(luò)監(jiān)控系統(tǒng)來(lái)說(shuō)，已產(chǎn)生了相關(guān)延伸產(chǎn)品，如向前延伸的網(wǎng)絡(luò)攝像機(jī)、網(wǎng)絡(luò)快球等等，向后延伸的NVR、網(wǎng)絡(luò)存儲(chǔ)設(shè)備等。這些產(chǎn)品是否適用，主要取決于具體的應(yīng)用需求。筆者認(rèn)為，使用延伸產(chǎn)品構(gòu)建IP網(wǎng)絡(luò)監(jiān)控系統(tǒng)，必然需要經(jīng)歷一個(gè)漸進(jìn)的過(guò)程，特別是使用集中式的網(wǎng)絡(luò)存儲(chǔ)，因?yàn)橐曨l監(jiān)控中的數(shù)據(jù)管理與普通數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)中的數(shù)據(jù)管理存在很大的差異。
目前的視頻監(jiān)控系統(tǒng)，多數(shù)只用于事后追溯，但越來(lái)越多的應(yīng)用需要具備事前追蹤的作用，那么對(duì)于具備相當(dāng)規(guī)模的系統(tǒng)，無(wú)論是以光電技術(shù)為主的模擬視頻監(jiān)控系統(tǒng)，還是以IT技術(shù)為主的IP網(wǎng)絡(luò)視頻監(jiān)控系統(tǒng)，如要達(dá)到事前追蹤的作用，絕大多數(shù)的系統(tǒng)通常采用報(bào)警子系統(tǒng)或采用視頻運(yùn)動(dòng)檢測(cè)等方式。無(wú)論采用哪種方式，均有一定的局限性，如對(duì)于一些公眾場(chǎng)合，如銀行的營(yíng)業(yè)廳、車站、碼頭等等，因無(wú)法提取、分析移動(dòng)目標(biāo)物體，所以不能產(chǎn)生有效的報(bào)警，只能采用人工識(shí)別、跟蹤的方式來(lái)監(jiān)視可疑目標(biāo)，這對(duì)于大系統(tǒng)來(lái)說(shuō)，需要花費(fèi)大量的人力、物力才能達(dá)到，而基于人本身的缺陷，如長(zhǎng)時(shí)間面對(duì)監(jiān)控畫面，容易產(chǎn)生疲勞，導(dǎo)致集中注意力，造成人為監(jiān)控的可靠性不高。所以要真正達(dá)到可靠地進(jìn)行事前追蹤，只有智能技術(shù)才能滿足要求。所以，具有智能功能的視頻監(jiān)控產(chǎn)品是一個(gè)重要的發(fā)展趨勢(shì)。
智能監(jiān)控產(chǎn)品
智能監(jiān)控系統(tǒng)構(gòu)建于智能產(chǎn)品的基礎(chǔ)上，圖2所示的是一個(gè)智能監(jiān)控系統(tǒng)的體系結(jié)構(gòu)。
在智能監(jiān)控系統(tǒng)體系結(jié)構(gòu)中，最核心的技術(shù)在于視頻分析層，它提取了運(yùn)動(dòng)目標(biāo)的坐標(biāo)和尺寸，獲取了運(yùn)動(dòng)軌跡和目標(biāo)類型，這些數(shù)據(jù)可直接送給應(yīng)用層，在應(yīng)用層上，可實(shí)現(xiàn)人數(shù)統(tǒng)計(jì)、車輛數(shù)統(tǒng)計(jì)、場(chǎng)景內(nèi)的擁擠程度分析、目標(biāo)物體的行為分析等等智能功能。應(yīng)用層通過(guò)設(shè)置報(bào)警規(guī)則，如劃警戒線、設(shè)置警戒區(qū)域等，可實(shí)現(xiàn)基于視頻的周界防范等應(yīng)用。
在產(chǎn)品化方面，視頻分析層、報(bào)警分析層、報(bào)警處理層，一般嵌入在前端視頻接入設(shè)備中，如網(wǎng)絡(luò)硬盤錄像機(jī)、視頻編碼器、IP攝像機(jī)、IP快球等，應(yīng)用層在后臺(tái)實(shí)現(xiàn)，根據(jù)具體應(yīng)用要求實(shí)現(xiàn)相應(yīng)的智能功能。
綜上所述，智能化產(chǎn)品是嵌入在目前的視頻監(jiān)控產(chǎn)品中，后臺(tái)的軟件開(kāi)發(fā)出基于特定要求的智能功能，從而構(gòu)建滿足需求的智能監(jiān)控系統(tǒng)。
結(jié)束語(yǔ)
具有智能分析的監(jiān)控系統(tǒng)，其重要的衡量指標(biāo)是目標(biāo)分類準(zhǔn)確率和事件報(bào)警準(zhǔn)確率。智能行為分析是智能監(jiān)控的一個(gè)方面，其他還有人臉識(shí)別、車牌識(shí)別等智能技術(shù)，其技術(shù)原理與產(chǎn)品形態(tài)均類似，但在智能算法上有各自的特點(diǎn)。
我們相信，不久的將來(lái)，我們會(huì)看到越來(lái)越多的智能化監(jiān)控系統(tǒng)，幫助我們能更好地發(fā)揮監(jiān)控系統(tǒng)的作用。
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