視頻監(jiān)控系統(tǒng)如何更好的走向應用

智能視頻分析在中國，是一場國際領先技術(shù)公司和國內(nèi)視頻監(jiān)控主流廠商共赴的盛宴。 在國內(nèi)，業(yè)內(nèi)最為熟悉的智能視頻分析技術(shù)公司當屬美國的Object video和以色列的Ioimage。這兩大技術(shù)公司及其在國內(nèi)的合作者成為推動智能視頻分析在國內(nèi)發(fā)展的主要力量。 以色列Ioimage2006年進入中國市場。Ioimage是智能算法內(nèi)嵌DSP的技術(shù)代表，其中國市場合作伙伴則實現(xiàn)了Ioimage智能視頻分析技術(shù)和產(chǎn)品的中國。2009年推出的智能視覺監(jiān)控產(chǎn)品--Bellsentt系列。Bellsentt系列產(chǎn)品吸收Ioimage算法的精華，根據(jù)中國客戶的實際需求，把硬件、軟件、產(chǎn)品、平臺結(jié)合起來，結(jié)合客戶應用需求，并開放設備的API接口，開發(fā)出了智能化信息管理平臺。對Ioimage的智能視覺服務器作了改進和簡化，特別是將服務器作了模塊化改進，將智能服務器縮小成了幾層PCB板子的模塊，客戶只需要購買智能模塊，便能將普通的球機或槍機轉(zhuǎn)化成智能一體化球機和智能一體化槍機。通過這樣技術(shù)創(chuàng)新，實現(xiàn)了智能視頻分析技術(shù)的產(chǎn)品化。 美國Object Video是全球智能視頻分析技術(shù)的泰斗級公司。在中國有眾多的技術(shù)追隨者，選擇與智能視頻分析技術(shù)的核心技術(shù)供應商Object Video進行合作，在視頻監(jiān)控產(chǎn)品中引進Object Video的視頻分析技術(shù)。 國內(nèi)的視頻監(jiān)控廠商與Object Video合作開發(fā)智能視頻產(chǎn)品，必須要有上游的芯片方案設計商和系統(tǒng)設計商的參與。為國內(nèi)主流視頻監(jiān)控設備廠商提供芯片解決方案的國際芯片設計公司TI對這些企業(yè)智能視頻產(chǎn)品的開發(fā)起到了非常重要的作用。Object Video公司與TI合作推出了ObjectVideo OnBoardTM智能視頻軟件套件，其包括了Object Video的先進智能視頻應用軟件。ObjectVideo OnBoardTM結(jié)合達芬奇DaVinci技術(shù)，將智能分析技術(shù)嵌入方案中，幫助OEM廠商快速開發(fā)出具有強大可靠的智能視頻功能的新品，例如包括分析視頻，以及根據(jù)用戶定義的規(guī)則發(fā)出警報與其它告警信息。為了與基于TI DSP的數(shù)字媒體處理器協(xié)同工作，該軟件實行了進一步優(yōu)化，使得ObjectVideoOn BoardTM的OEM廠商可以直接在其產(chǎn)品中構(gòu)建智能功能，從而進一步提升產(chǎn)品的獨創(chuàng)性，加速上市時間，并能更便捷地提供針對特定客戶的解決方案。 ObjectVideo OnBoardTM可以為攝像機、網(wǎng)絡編碼器或其他視頻管理平臺實現(xiàn)嵌入式系統(tǒng)開發(fā)，使智能視頻分析系統(tǒng)能夠更貼近需要。通過在TI基于DSP的高性能DM64x系列數(shù)字媒體處理器中集成Object Video的軟件，視頻監(jiān)控設備就具備了內(nèi)置的高級視頻分析功能。這種終端產(chǎn)品不僅能夠采集并壓縮視頻以進行存儲和實現(xiàn)流媒體功能，而且還能對視頻進行分析，查看是否存在安全性問題或發(fā)生其他事故，如人員闖入、物品盜竊等，并能產(chǎn)生實時告報。 Object Video與其在亞太地區(qū)的OEM獨家經(jīng)銷商與技術(shù)合作伙伴WPG System合作，發(fā)布了PC式智能視頻分析技術(shù)，基于x86的OVIA平臺，可以在傳統(tǒng)的intel平臺上實現(xiàn)智能視頻分析。通過OVIA平臺，視頻輸入可以支持模擬和數(shù)字雙模輸入:不僅支持通過視頻捕捉卡的模擬視頻輸入，還能支持基于RTSP MMS的網(wǎng)絡視頻流的數(shù)字輸入，從而支持對IP網(wǎng)絡攝像機、網(wǎng)絡視頻服務器DVS設備與其他網(wǎng)絡視頻源；實現(xiàn)單臺機器支持多路分析。Object Video推出了OVReady合作計劃。OVReady是一套基于WebService的XML行業(yè)標準，指定了智能分析設備與智能管理軟件之間進行信息交互的標準。OVIA平臺提供OVReady開放協(xié)議API接口，通過該協(xié)議可以快速的進行二次開發(fā)，與現(xiàn)有視頻管理系統(tǒng)整合。 智能視頻監(jiān)控到來之前，安防視頻監(jiān)控的發(fā)展已經(jīng)到了行業(yè)化和集成化的階段。因此，在智能視頻監(jiān)控到來時，視頻監(jiān)控領域?qū)χ悄鼙O(jiān)控技術(shù)的要求，依然是來自于不同行業(yè)對視頻監(jiān)控的各種個性化需求。這種個性化的需求將要求智能視頻技術(shù)針對不同的行業(yè)有不同的智能視頻分析規(guī)則。適合不同行業(yè)需求的智能視頻分析規(guī)則需要智能分析技術(shù)供應商、芯片設計商以及國內(nèi)的視頻監(jiān)控廠商共同研究用戶的智能化需求、如何去滿足用戶的需求以及滿足特定用戶智能視頻監(jiān)控需求的產(chǎn)品形態(tài)。 不同行業(yè)需要差異化的智能視頻分析規(guī)則 智能視頻監(jiān)控經(jīng)過四、五年的發(fā)展，但是，要談到智能視頻應用的推進，卻還有許多非?；A的技術(shù)問題沒有解決。石安科技認為，從客戶端來講，制約智能監(jiān)控發(fā)展的因素是業(yè)務需求與智能監(jiān)控所能達到的實際應用之間的脫節(jié)。目前客戶對智能監(jiān)控的了解還處于以下三種情況:客戶可能知道智能產(chǎn)品，但是對于自身的需求及智能監(jiān)控了解都不深入，想用智能產(chǎn)品，但不知道怎么用；客戶對智能產(chǎn)品有所了解，也分析了自身的需求，形成了一定的智能監(jiān)控概念和思路，但是不知道能否切實滿足需求；客戶已對智能產(chǎn)品做過深入學習，也明確自身的業(yè)務會用到哪些智能監(jiān)控技術(shù)，但是對于智能產(chǎn)品的性能指標能否達到自己的要求卻沒有把握。 對集成商、工程商來說，如何準確地了解客戶的實際需求，在眾多智能監(jiān)控產(chǎn)品中選擇出匹配的產(chǎn)品完成項目是發(fā)展網(wǎng)絡智能監(jiān)控業(yè)務的關(guān)鍵。目前，工程商對于客戶需求理解有偏差，尚無法針對性地根據(jù)客戶需求給出智能化解決方案的意見。在眾多智能產(chǎn)品中，從生產(chǎn)廠家來講，業(yè)務形態(tài)無法滿足需求以及產(chǎn)品形態(tài)的缺失是制約現(xiàn)階段智能監(jiān)控發(fā)展的主要因素。國內(nèi)智能監(jiān)控生產(chǎn)廠商大多引用國外廠商智能核心算法，其經(jīng)典應用規(guī)則不能適用于所有的國內(nèi)行業(yè)，很多行為分析的場景也不能用現(xiàn)有的算法來滿足。比如銀行智能監(jiān)控，現(xiàn)有的方案大多集中在周界防范的業(yè)務上，智能監(jiān)控系統(tǒng)協(xié)助安保人員對可能的犯罪行為起到預警作用。然而，這些并非銀行智能監(jiān)控的核心訴求，周界防范是對人力安保的一種輔助，如何防止ATM機機身損害，例如張貼紙條、取款口加裝設備等才是智能監(jiān)控真正要解決的問題。另一種業(yè)務形態(tài)的缺失體現(xiàn)在需求模糊，比如“平安城市”建設，現(xiàn)階段對于際智能監(jiān)控業(yè)務形態(tài)尚不完全清楚。 目前，用于行為分析的智能產(chǎn)品主要有兩種形態(tài):一種應用于前端，將智能視頻分析算法內(nèi)嵌入網(wǎng)絡視頻服務器或網(wǎng)絡攝像機中；另一種應用在后端，通過純軟件的形式對場景進行智能分析。這樣的產(chǎn)品形態(tài)太簡單、太少，不能滿足不同用戶的不同需求。產(chǎn)品形態(tài)的缺失導致智能監(jiān)控系統(tǒng)的成本上升，而且客戶在選擇產(chǎn)品時感覺不是產(chǎn)品滿足需求，而是自身適應產(chǎn)品。目前運用智能監(jiān)控較多的行業(yè)主要是交通、政府部門、軍隊武警、公安、建筑展館等。這些行業(yè)應用中，周界防范是最普遍的智能功能應用。對功能的需求主要集中在周界、自動跟蹤、物體出現(xiàn)/消失、流量統(tǒng)計分析上。 這些行業(yè)對智能功能應用的需求就僅止于此嗎？當然不是。這只是目前智能分析技術(shù)做到的應用。各行業(yè)不斷涌現(xiàn)新的業(yè)務需求，對于智能視頻分析技術(shù)的功能性、各種場景的適應性、指標參數(shù)的準確性更高的要求。在不同行業(yè)、場所對于智能監(jiān)控的需求也有著較大的差異，很難用一套通用的智能技術(shù)或者產(chǎn)品覆蓋各個行業(yè)。這就要求廠商要去挖掘和總結(jié)適用于不同行業(yè)的智能視頻分析規(guī)則。 比如，銀行智能監(jiān)控除了傳統(tǒng)的周界防范，關(guān)鍵需求為ATM機機身異物檢測預警，對于ATM取款機，銀行方面除了需要知道取款人的身份以外，還需要保護好昂貴的取款設備，盡早杜絕一些欺詐行為。人臉遮擋識別、特殊動作識別尾隨、貼膠布等功能就非常適合在ATM取款機上進行大面積推廣。針對銀行營業(yè)場所的日常安全，智能視頻分析常采用的規(guī)則是取走識別、離開識別、滯留識別、棄置識別:可以對錢箱進行監(jiān)控，在視頻畫面中錢箱所在區(qū)域設置取走識別，當錢箱離開規(guī)定區(qū)域或者發(fā)生移動時產(chǎn)生取走報警；對特定的工作人員設置離開識別，當離開所設定的個人辦公區(qū)域時產(chǎn)生離開報警提示；選擇營業(yè)廳內(nèi)重要區(qū)域選擇滯留識別，當有人長時間逗留產(chǎn)生徘徊報警；使用離開識別，當需固定值守崗位人員離開崗位后產(chǎn)生離開報警；使用棄置識別，當營業(yè)廳內(nèi)如大堂有遺留物品時進行報警；使用警戒線及區(qū)域入侵檢測功能，可對營業(yè)場所的周界出現(xiàn)人、車輛或任何物體入侵時進行報警，可進行時間的管理。 而武警、公安等行業(yè)對于智能監(jiān)控流動性、隱蔽性的要求較高；公安及司法行業(yè)的主要需求是檢測是否有奔跑、斗毆、追逐及聚眾等異常行為的發(fā)生，這類應用的場景一般非常復雜，要求智能產(chǎn)品對復雜場景有較強的適應能力。 如監(jiān)獄在防范在押人員越獄的同時，提出對于執(zhí)勤崗哨異常行為分析的新需求；再如治安監(jiān)控，重點關(guān)注人比較密集的場所，需要打擊“兩搶”犯罪，防止群發(fā)的惡性事件等。在廣場、車站等地方的監(jiān)控點，密切注意人流的動向，對人群的突然聚集進行分析和報告。在道路的監(jiān)控系統(tǒng)中加上對人的突然變速分析，及時判斷行人意外情況，也是對于“兩搶”犯罪行為進行智能分析判斷的一個規(guī)則。 智能視頻分析技術(shù)在監(jiān)獄安防管理中的一個重要作用是防止在押犯越獄逃跑。因而采用穿越警戒線、進入識別的規(guī)則:為了防止罪犯翻越圍墻逃跑，組合采用穿越警戒線、進入識別這兩種功能對圍墻附近等重點警戒區(qū)域?qū)嵤┍O(jiān)控。把圍墻的前面，即在押人員經(jīng)圍墻必須經(jīng)過的區(qū)域，設置為目標范圍，一旦有人進入，立即發(fā)出報警。為了避免錯報和不必要的失誤，如工作人員自己進入目標范圍而引發(fā)的報警，可以配合穿越警戒線功能以提高報警的精確度。目標范圍內(nèi)，再設置一條警戒線。有人進入目標范圍報警一次，當跨過警戒線報警第二次。這樣能有效提醒執(zhí)勤人員，采取充分的警戒措施，也能降低監(jiān)控的失誤率，提高工作效率。 對于涉及公安機關(guān)社會治安監(jiān)控的智能視頻分析技術(shù)，公安部一所副所長陳朝武認為其智能視頻分析的規(guī)則一定要和公安業(yè)務結(jié)合起來，特別要和刑偵破案經(jīng)驗結(jié)合起來才能定義和破案相關(guān)的視頻內(nèi)容特征，從而發(fā)現(xiàn)有限規(guī)則，再把這些規(guī)則輸入計算機，讓計算機按照這樣的規(guī)則去提取圖像特征，這樣才能使智能視頻分析和公安業(yè)務真正結(jié)合起來，才能有助破案，節(jié)省警力。如:異常行為分析，群體性事件感知，利用智能視頻人數(shù)統(tǒng)計功能，在一定的公共重要場所，通過感知人群密度的快速增加發(fā)出報警，也能起到預防群體性事件發(fā)生的作用。在大型活動的監(jiān)控中，必須先提煉出有助破案的犯罪分子的行為特征，結(jié)合算法規(guī)則，配置相應的參數(shù)。集成了這種算法和參數(shù)的攝像機才能有效進行智能視頻分析。 另外，智能視頻快速檢索是智能視頻分析應用的一個重要功能。在視頻智能分析和檢索過程中，對有些質(zhì)量比較差的圖像，需要先進行視頻增強，讓視頻畫面清晰可辨，才能使智能視頻分析準確性增強。因此，視頻增強功能也是視頻分析的重要內(nèi)容。 陳朝武認為，如何滿足這些不同的監(jiān)控圖像智能視頻分析的應用需求，是視頻監(jiān)控圖像內(nèi)容智能視頻分析技術(shù)研究和應用的難點。從事智能視頻分析研究的人員一定要從應用的角度去思考:什么樣的算法適合什么樣的場景？這是智能視頻分析非常關(guān)鍵的。我們所看到的智能視頻分析演示，它的算法是不是也同樣能夠適用我們特定的觀察場景？在應用場景的全天候變化情況下，各種參數(shù)選擇如何確定分析效果最佳？這是智能視頻分析應用的關(guān)鍵。 中國市場需要怎樣的智能視頻監(jiān)控產(chǎn)品 和視頻監(jiān)控應用的行業(yè)化趨勢一樣，智能視頻分析技術(shù)在監(jiān)控領域由于行業(yè)需求的差異，將長期處在一個需求不斷被細化、被實現(xiàn)的過程中。目前能實現(xiàn)的智能視頻分析的內(nèi)容主要包括幾個大類:1、對人、物的識別；2、對人、物運動軌跡的識別；3、對視頻環(huán)境影響的判斷和補償。智能視頻監(jiān)控產(chǎn)品功能也主要圍繞如何滿足上述需求設計。 對人、物的識別:主要就是識別監(jiān)控系統(tǒng)關(guān)心的內(nèi)容，包括人臉識別、車牌號識別、車輛類型識別、船只識別、紅綠燈識別等等。識別類的智能監(jiān)控技術(shù)，最關(guān)鍵的要求就是識別的準確率。比方說車牌號識別，目前市場上做的好的，識別率在95％甚至98％以上，這樣就能夠較好地滿足道路監(jiān)控類客戶的需求。如果識別率低于90％，就會對管理人員帶來很大的麻煩。識別類技術(shù)，常常應用于道路監(jiān)控、金融銀行、航道管理等行業(yè)，主要是為客戶提供識別記錄和分級管理的依據(jù)。 對人、物運動軌跡的識別和處理:目前細分的很多，主要包括虛擬警戒線、虛擬警戒區(qū)域、智能跟蹤、人數(shù)統(tǒng)計、車流統(tǒng)計、物體出現(xiàn)和消失、人員突然奔跑、人員突然聚集等等。此類技術(shù)，除了數(shù)量統(tǒng)計外，一般是對某個過程進行判斷，一旦發(fā)現(xiàn)了異常情況，如有人進入警戒區(qū)域、廣場東北角有人迅速聚集等情況，就發(fā)出報警信息，提醒值班監(jiān)控人員關(guān)注相應熱點區(qū)域。對于數(shù)量統(tǒng)計類技術(shù)，關(guān)鍵的技術(shù)點是發(fā)現(xiàn)異常情況，并對異常情況進行數(shù)量統(tǒng)計。所以要求統(tǒng)計數(shù)據(jù)的準確率，盡量降低誤差。運動軌跡識別處理類的技術(shù)，受實際監(jiān)控應用場景影響非常大。此類技術(shù)的關(guān)鍵是能夠盡快發(fā)現(xiàn)異常，需要盡量避免遺漏，提高預報的準確率。目前此類功能主要應用于平安城市建設、商業(yè)監(jiān)控等行業(yè)。 對視頻環(huán)境影響的判斷和補償:環(huán)境的影響主要包括雨、雪、大霧等惡劣天氣、夜間低照度情況、攝像頭遮擋或偏移、攝像頭抖動等等。智能監(jiān)控技術(shù)能夠?qū)崿F(xiàn)在惡劣視頻環(huán)境情況下實現(xiàn)較正常的監(jiān)控功能。受環(huán)境影響視頻不清楚的時候，盡早發(fā)現(xiàn)？？面中的人，或者判斷攝像頭偏移的情況后發(fā)出報警。此類功能關(guān)鍵技術(shù)點是在各種應用場合下，均能夠較穩(wěn)定地輸出智能分析的信息，盡量減少環(huán)境對視頻監(jiān)控的影響。此類功能具備普遍的適應性，80％以上的監(jiān)控點，都有增添此類功能的潛在需求。 目前市場上的智能視頻分析系統(tǒng)，主要有兩種產(chǎn)品形態(tài): 一種是智能視頻分析設備前置系統(tǒng)。這個系統(tǒng)將智能視頻分析單元，放在前端攝像機處，實時視頻分析單元一般為嵌入式產(chǎn)品，分析的特征、參數(shù)、結(jié)果在需要時上傳到監(jiān)控中心。這是典型的分布式系統(tǒng)架構(gòu)。當我們對固定場景的圖像做智能視頻分析的時候常用這種形態(tài)，這個系統(tǒng)特點是實時前端分析，其分析結(jié)果和算法速度不受傳輸環(huán)節(jié)的影響。 第二種是中心智能分析系統(tǒng)。這種系統(tǒng)一般是把算法集中在監(jiān)控中心的PC端上，可集成更多的算法同時運行。一般說來，一種算法對某一個特定的內(nèi)容分析效果較好。而PC機可以對多種算法進行集成，綜合分析的內(nèi)容會更豐富，效果更好。這個系統(tǒng)可以通過后端矩陣切換完成對前端多個攝像機分時段做圖像視頻分析。目前市面上見到的產(chǎn)品只有這兩種形態(tài)。不同產(chǎn)品和系統(tǒng)的區(qū)別可能就是根據(jù)分析內(nèi)容采用不同的算法和不同的輸出結(jié)果表示方式。 從Ioimage、貝爾信、石安、?？低暋⒖七_、博世等企業(yè)提供給市場的智能視頻監(jiān)控產(chǎn)品看，目前的智能視頻監(jiān)控產(chǎn)品主要有智能視覺服務器/智能視頻服務器、智能網(wǎng)絡攝像機、智能視覺視頻監(jiān)控軟件、智能視頻DVR/IVR、智能視頻網(wǎng)絡模擬雙模攝像機等產(chǎn)品。智能分析功能則以模塊化的方式嵌入設備。目前內(nèi)嵌智能視覺分析技術(shù)包括入侵檢測、遺棄物檢測、物品搬移檢測、PTZ自動跟蹤、非法停車檢測、徘徊檢測、計數(shù)統(tǒng)計等。 我們以ioimage ioibox trk10為列，分析一下這款智能視頻嵌入式服務器的產(chǎn)品形態(tài)和智能功能。trk10是一款集視頻編碼和智能視覺分析功能于一身的濃縮型嵌入式服務器，內(nèi)置高性能智能視頻分析，可集成到靜態(tài)及云臺PTZ安全監(jiān)控攝像機，可內(nèi)嵌于攝像機護罩內(nèi)或放在隱蔽處配合傳統(tǒng)的CCTV系統(tǒng)實現(xiàn)室內(nèi)或室外自動跟蹤檢測、遺棄物檢測、非法停車檢測、物品搬移檢測等功能。智能視覺服務器是一個基于DSP，并擁有混合接口的安防前端設備，可以將模擬音頻和視頻輸入轉(zhuǎn)換為基于IP的MPEG-4流媒體，同時也支持通過模擬視頻輸出。經(jīng)過智能處理之后，這兩種輸出可以同時工作，并且輸出的兩種視頻里都可以疊加報警框/跟蹤框、軌跡線等OSD。Trk10內(nèi)嵌以太網(wǎng)供電功能PoE，可以減少外部電源和電源走線的部署費用以及隨之而來的施工麻煩，方便工程施工。trk10內(nèi)嵌了目標威脅檢測智能視覺分析技術(shù)中完整的入侵檢測、遺棄物檢測、物品搬移檢測、PTZ自動跟蹤、非法停車檢測、徘徊檢測6大分析模塊。