許　英

Xu Ying

淺談智能視頻分析技術(shù)

許英

本文從視頻應(yīng)用的一些特殊場(chǎng)合出發(fā)，淺析智能視頻的應(yīng)用價(jià)值。

視頻分析；前端智能；后端智能；應(yīng)用場(chǎng)景

1　引言

視頻分析產(chǎn)生的背景很簡(jiǎn)單，其一為安防應(yīng)用，即當(dāng)值班人員面對(duì)數(shù)十、成百上千的攝像機(jī)，無(wú)法真正在風(fēng)險(xiǎn)產(chǎn)生前預(yù)防或干預(yù)，多數(shù)靠事后回放相關(guān)的影音；其二為非安防應(yīng)用，如商業(yè)上流量統(tǒng)計(jì)、預(yù)防盜竊等。其理念是將風(fēng)險(xiǎn)的分析和判斷識(shí)別轉(zhuǎn)交給計(jì)算機(jī)或者芯片，使值班人員從盯守監(jiān)視器中解脫出來(lái)，當(dāng)系統(tǒng)發(fā)現(xiàn)問(wèn)題的時(shí)候，產(chǎn)生報(bào)警，此時(shí)值班人員進(jìn)行響應(yīng)。

智能視頻分析監(jiān)控技術(shù)是指采用智能化的視頻分析算法，利用計(jì)算機(jī)對(duì)視野范圍內(nèi)目標(biāo)的特定行為進(jìn)行分析和提取，當(dāng)發(fā)現(xiàn)存在符合某種規(guī)則的行為（如定向運(yùn)動(dòng)、越界、游蕩、遺留等）發(fā)生時(shí)，自動(dòng)向監(jiān)控系統(tǒng)發(fā)出提示信號(hào)，采取某種對(duì)應(yīng)措施（如聲光報(bào)警器報(bào)警）或通知監(jiān)控人員進(jìn)行人工干預(yù)等。

近年來(lái)，具備“基礎(chǔ)智能”功能的人員卡口、車輛卡口、特征分析前端攝像機(jī)大放異彩，它的核心使命是把監(jiān)控畫(huà)面中的有用信息盡可能多的進(jìn)行識(shí)別和描述，如人、車、顏色、狀態(tài)等。而普通的智能產(chǎn)品（如拌線、區(qū)域安防等），是安防告警的輔助手段，以提供告警信號(hào)為主，多用在無(wú)人或者少人的場(chǎng)合。

2　智能視頻分析應(yīng)用場(chǎng)景及分類

2.1智能視頻分析應(yīng)用場(chǎng)景

與安全相關(guān)的應(yīng)用場(chǎng)景是目前市場(chǎng)上主要的智能視頻應(yīng)用場(chǎng)合，特別是在各類恐怖襲擊、爆炸案之后，特殊場(chǎng)合對(duì)于此類應(yīng)用的需求不斷增長(zhǎng)。這些應(yīng)用主要作用是協(xié)助政府或相關(guān)機(jī)構(gòu)的安全部門(mén)提高室外大地域公共環(huán)境的安全防護(hù)，這些場(chǎng)合主要包括：軍事重地、營(yíng)區(qū)、倉(cāng)庫(kù)等重要目標(biāo)周界的警戒和入侵檢測(cè)，安全部門(mén)門(mén)禁的人臉識(shí)別與黑白名單、車輛識(shí)別與黑白名單，政府單位的執(zhí)勤崗哨偵測(cè)，機(jī)場(chǎng)、火車站等地敏感地區(qū)的非法滯留等。

2.2智能視頻分析分類

從廣義上來(lái)說(shuō)，智能視頻分析技術(shù)主要包括視頻分析類、視頻識(shí)別類和視頻改善類三類。

（1）視頻分析類。該類主要是在監(jiān)控圖像中找出目標(biāo)，并檢測(cè)目標(biāo)的運(yùn)動(dòng)特征屬性（如目標(biāo)相對(duì)的像素點(diǎn)位置，目標(biāo)的移動(dòng)方向及相對(duì)像素點(diǎn)移動(dòng)速度，目標(biāo)本身在畫(huà)面中的形狀及其改變），根據(jù)以上的基本功能，視頻分析主要分為以下功能模塊：周界入侵檢測(cè)、目標(biāo)移動(dòng)方向檢測(cè)、目標(biāo)運(yùn)動(dòng)、停止?fàn)顟B(tài)改變檢測(cè)、目標(biāo)出現(xiàn)與消失檢測(cè)、人流量、車流量統(tǒng)計(jì)、PTZ自動(dòng)追蹤系統(tǒng)、系統(tǒng)智能自檢功能等。

（2）視頻識(shí)別類。該類包括人臉識(shí)別、步態(tài)識(shí)別與車牌識(shí)別，其主要技術(shù)是在視頻圖像中找出局部中一些畫(huà)面的共性，如人臉必然有兩個(gè)眼睛，如果可以找到雙目的位置，那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(duì)某些不可視、模糊不清，或者是對(duì)振動(dòng)的圖像進(jìn)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(qiáng)處理、車牌識(shí)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(guò)濾處理、視頻圖像穩(wěn)定系統(tǒng)等。

3　智能視頻分析實(shí)現(xiàn)方式

智能視頻分析技術(shù)目前有兩種常用方式：一種是基于智能視頻處理器的前端解決方案，另一種是基于監(jiān)控的后端智能視頻分析解決方案。

3.1后端智能

基于監(jiān)控的后端智能視頻分析解決方案是所有的前端攝像機(jī)僅僅具備基本的視頻采集功能，所有的視頻分析都必須匯集到后端或者關(guān)鍵節(jié)點(diǎn)處由計(jì)算機(jī)或者監(jiān)控平臺(tái)統(tǒng)一處理。其優(yōu)點(diǎn)是：對(duì)前端設(shè)備要求低、可有效與現(xiàn)有監(jiān)控系統(tǒng)融合，可擴(kuò)展性強(qiáng)；缺點(diǎn)是只能控制若干關(guān)鍵的監(jiān)控點(diǎn)，并且對(duì)計(jì)算機(jī)性能和網(wǎng)絡(luò)帶寬要求比較高。

3.2前端智能

基于視頻處理器的前端解決方案可以使得視頻分析技術(shù)采用分布式的架構(gòu)方式，在此方式下，所有的目標(biāo)跟蹤、行為判斷、報(bào)警觸發(fā)都是由前端智能分析設(shè)備完成，視頻分析單元一般位于視頻采集設(shè)備附近（或內(nèi)置于攝像機(jī)），這樣可以有選擇地設(shè)置系統(tǒng)，讓系統(tǒng)只有當(dāng)報(bào)警發(fā)生的時(shí)候才傳輸視頻到控制中心或存儲(chǔ)中心，相對(duì)于服務(wù)器方式，大大節(jié)省的網(wǎng)絡(luò)負(fù)擔(dān)及存儲(chǔ)空間。

3.2.1前端智能，便于大規(guī)模部署

目前廣泛使用的摘要系統(tǒng)多以后端摘要為主，存在錄像摘要時(shí)間較長(zhǎng)，服務(wù)器性能有限等問(wèn)題。在平安城市等具有海量監(jiān)控點(diǎn)的情況下，基于“特征分析攝像機(jī)+后端智能管理”的模式，可有效分?jǐn)傁到y(tǒng)各部分的工作負(fù)荷，高效實(shí)現(xiàn)監(jiān)控目標(biāo)摘要，便于大規(guī)模部署。

3.2.2語(yǔ)義搜索，海量數(shù)據(jù)快速定位

基于特征分析攝像機(jī)輸出的結(jié)構(gòu)化數(shù)據(jù)，后端業(yè)務(wù)系統(tǒng)可通過(guò)語(yǔ)義信息，例如：時(shí)間、顏色、類型等信息，對(duì)海量數(shù)據(jù)進(jìn)行快速檢索，快速找到監(jiān)控目標(biāo)。

3.2.3以圖搜圖，模仿人腦分析目標(biāo)

基于特征分析攝像機(jī)輸出的最佳抓拍圖片，后端業(yè)務(wù)系統(tǒng)可采用以圖搜圖的方式，對(duì)海量圖片信息進(jìn)行快速檢索，實(shí)現(xiàn)如人臉以圖搜圖、車輛以圖搜圖、人臉比對(duì)、車輛比對(duì)等深度應(yīng)用。

3.2.4二次挖掘，人工智能深度應(yīng)用

基于特征分析攝像機(jī)提供的視頻、圖片、結(jié)構(gòu)化數(shù)據(jù)等信息，業(yè)務(wù)系統(tǒng)可進(jìn)行二次數(shù)據(jù)挖掘，對(duì)車輛、人員等進(jìn)行更多信息提取，例如車標(biāo)、車型、車速、人員年齡、性別等信息，為深度應(yīng)用提供數(shù)據(jù)支撐。

4　智能視頻分析的應(yīng)用場(chǎng)景

4.1周界警戒及入侵檢測(cè)

采用視頻監(jiān)控加智能分析報(bào)警的方法對(duì)外圍周界進(jìn)行無(wú)縫覆蓋，發(fā)現(xiàn)有目標(biāo)侵入立即發(fā)出報(bào)警。設(shè)備采用低照度及感知型攝像機(jī)，并安裝聲光報(bào)警器，報(bào)警發(fā)生時(shí)聲光報(bào)警器響起，同時(shí)后端機(jī)房也能準(zhǔn)確顯示報(bào)警位置?？梢愿兄O(shè)定區(qū)域內(nèi)突然出現(xiàn)和入侵的物體并及時(shí)報(bào)警，比如在軍事禁區(qū)等重要場(chǎng)所出現(xiàn)可疑人物等。

4.2人臉識(shí)別與黑白名單

（1）關(guān)卡信息視頻監(jiān)控。在海關(guān)、機(jī)場(chǎng)、火車站、企業(yè)、園區(qū)等出入口場(chǎng)合，或者城市重點(diǎn)路段，使用具備人臉識(shí)別的人員卡口前端智能攝像機(jī)，對(duì)于過(guò)往人群，既可以抓拍最佳人臉也可以抓拍最佳人身像。光線良好的情況下，人臉與人員抓拍率均在95％以上。

（2）人員目標(biāo)特征分析。人員抓拍次數(shù)可控，可選取單個(gè)人員的多張抓拍照片中最優(yōu)的一張進(jìn)行存儲(chǔ)，節(jié)省存儲(chǔ)空間。根據(jù)環(huán)境自動(dòng)調(diào)整算法，選取最優(yōu)人臉，并自動(dòng)識(shí)別人員行進(jìn)的方向、速度等信息，方便后期進(jìn)行結(jié)構(gòu)化數(shù)據(jù)生成。

（3）人員實(shí)時(shí)計(jì)數(shù)。具備人臉識(shí)別的前端智能攝像機(jī)還可以對(duì)雙向通行的人員進(jìn)行計(jì)數(shù)，在光線良好充足的情況下，全天候統(tǒng)計(jì)準(zhǔn)確率大于80％。在商場(chǎng)、博物館等場(chǎng)所可以用來(lái)進(jìn)行客流統(tǒng)計(jì)，為管理者提供決策依據(jù)。

4.3車輛識(shí)別與黑白名單

具備車輛識(shí)別的前端智能攝像機(jī)一般分為卡口、電警、違停和出入口多種類型。車輛關(guān)卡攝像機(jī)部署在車頭方向，可識(shí)別車牌、車型和車身顏色等信息。即使在逆光環(huán)境下，車輛內(nèi)的人臉也可以抓拍得十分清楚。800萬(wàn)像素的單車道卡口，抓拍到的車內(nèi)人臉可達(dá)智能識(shí)別的標(biāo)準(zhǔn)，包括年檢標(biāo)準(zhǔn)都可以清晰辨識(shí)?？梢宰詣?dòng)檢測(cè)與取證禁止停車區(qū)域內(nèi)的車輛違法停車行為，從全景到車輛特征再到車牌細(xì)節(jié)，都清晰呈現(xiàn)。

4.4目標(biāo)統(tǒng)計(jì)與擁擠探測(cè)

用于在高速公路或環(huán)線公路上監(jiān)視交通情況，例如統(tǒng)計(jì)通過(guò)的車輛數(shù)、平均車速、是否有非法?？俊⑹欠裼泄收宪囕v等。統(tǒng)計(jì)穿越入口或指定區(qū)域的人或物體的數(shù)量，例如為業(yè)主計(jì)算某天光顧其店鋪的顧客數(shù)量，從而深度挖掘該地區(qū)的消費(fèi)能力。探測(cè)某個(gè)區(qū)域人群過(guò)于擁擠，此技術(shù)基于“人數(shù)統(tǒng)計(jì)”，如某個(gè)區(qū)域人數(shù)超過(guò)30人將觸發(fā)報(bào)警。

4.5重要目標(biāo)涉密物體移動(dòng)偵測(cè)

當(dāng)設(shè)定的監(jiān)控區(qū)域內(nèi)目標(biāo)物（槍等）被移走、替代或惡意遮擋時(shí)發(fā)出報(bào)警，用來(lái)保護(hù)財(cái)產(chǎn)安全。

4.6執(zhí)勤崗哨偵測(cè)

在哨位管理的區(qū)域安裝固定攝像機(jī)，智能視覺(jué)服務(wù)器啟用哨位偵測(cè)模式。當(dāng)被監(jiān)控哨位出現(xiàn)脫崗或有眾多人員集聚時(shí)報(bào)警，提示管理人員進(jìn)行處理，交接崗時(shí)記錄抓拍。哨兵在崗哨內(nèi)執(zhí)勤，姿勢(shì)正確且在規(guī)定的區(qū)域內(nèi)活動(dòng)，屬于正常狀態(tài)，不會(huì)觸發(fā)報(bào)警。而哨兵在崗哨內(nèi)執(zhí)勤過(guò)程中，出現(xiàn)靠墻、彎腰、坐下、倒地、脫崗或聚眾時(shí)，系統(tǒng)識(shí)別為哨位異常觸發(fā)報(bào)警。

4.7非法滯留偵測(cè)

當(dāng)一個(gè)物體（如箱子、包裹、車輛、人物等）在營(yíng)區(qū)的敏感區(qū)域停留的時(shí)間過(guò)長(zhǎng)，或超過(guò)了預(yù)定義的時(shí)間長(zhǎng)度就產(chǎn)生報(bào)警。檢測(cè)物體被移動(dòng)或出現(xiàn)可疑物體，車輛或其他目標(biāo)物?？炕驕舫^(guò)一定的時(shí)間，對(duì)被蓄意放在設(shè)定區(qū)域的物品進(jìn)行探測(cè)并報(bào)警，比如有人遺留包裹或爆炸物等。

5　結(jié)束語(yǔ)

不同行業(yè)對(duì)于視頻監(jiān)控的需求有著非常明顯的差異，特別是對(duì)于智能視頻分析技術(shù)的應(yīng)用需求，由此也決定了不同行業(yè)間檢測(cè)行為類型與異常事件的特殊性。隨著各行業(yè)應(yīng)用不斷深入，安全級(jí)別防范控制要求進(jìn)一步提升，安防領(lǐng)域?qū)⒚媾R越來(lái)越多不同的挑戰(zhàn)，其對(duì)視頻監(jiān)控的需求也日益多樣化和復(fù)雜化。

如何能夠在海量視頻數(shù)據(jù)中識(shí)別與挖掘更多有價(jià)值的信息，已成為了智能視頻分析技術(shù)在深化行業(yè)應(yīng)用過(guò)程中共同面臨的問(wèn)題。只有結(jié)合行業(yè)應(yīng)用實(shí)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，使智能視頻分析得到深入的應(yīng)用。■

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Discussion on Intelligent Video Analytical Technology

This paper analyzes the application value of intelligent video in some special scenarios.

Video analyzing；intelligent front-end；intelligent Back-end；application scenario

10.3969/J.ISSN.1672-7274.2016.09.005

TN919.8，TP392

A

1672-7274（2016）09-0017-03

Xu Ying