智能視頻監(jiān)控系統(tǒng)的架構(gòu)與技術(shù)特性

如今,視頻監(jiān)控智能化是打的趨勢(shì),智能監(jiān)控系統(tǒng)相比傳統(tǒng)監(jiān)控有著無(wú)法比擬的優(yōu)勢(shì)。在大數(shù)據(jù)處理,智能跟蹤目標(biāo),行為識(shí)別等等方面,智能監(jiān)控系統(tǒng)都有較為明顯的技術(shù)優(yōu)勢(shì),在安防領(lǐng)域得到了較多的應(yīng)用。下面介紹智能監(jiān)控系統(tǒng)的架構(gòu)與技術(shù)特性,幫助大家更好的了解智能監(jiān)控系統(tǒng)。

一,智能視頻監(jiān)控系統(tǒng)的系統(tǒng)架構(gòu)

智能視頻監(jiān)控系統(tǒng)的邏輯結(jié)構(gòu)主要分為視頻采集、智能視頻分析、監(jiān)控中心三部分,如下圖:

1.視頻采集:由攝像機(jī)(可以是可見光、紅外、微光等類型)進(jìn)行視頻采集。

2.智能分析模塊:實(shí)現(xiàn)運(yùn)動(dòng)目標(biāo)檢測(cè)、分類、跟蹤并進(jìn)行行為和事件檢測(cè),同時(shí)還負(fù)責(zé)當(dāng)出現(xiàn)異常行為或事件時(shí)發(fā)出報(bào)警信息,是智能視頻監(jiān)控系統(tǒng)的核心模塊。

3.監(jiān)控中心:監(jiān)控人員直接交互,在監(jiān)控端可以進(jìn)行報(bào)警準(zhǔn)則的設(shè)定,建立事件、異常行為等模型,也可以制定報(bào)警響應(yīng),并能對(duì)整個(gè)監(jiān)控系統(tǒng)進(jìn)行監(jiān)視和管理。智能視頻監(jiān)控系統(tǒng)工作基本原理主要分為視頻圖像采集、視頻圖像處理、數(shù)據(jù)通信、決策報(bào)警和傳感器控制系統(tǒng)等部分。

首先由視頻采集模塊獲取視頻數(shù)據(jù),當(dāng)視頻數(shù)據(jù)輸入到視頻圖像處理模塊時(shí),先利用目標(biāo)檢測(cè)技術(shù)提取出視頻中的運(yùn)動(dòng)目標(biāo),再對(duì)檢測(cè)到的運(yùn)動(dòng)目標(biāo)進(jìn)行跟蹤,同時(shí)進(jìn)行分類,然后將目標(biāo)檢測(cè)、提取、跟蹤與分類得到的目標(biāo)信息與預(yù)先設(shè)定好的事件、行為模型用事件檢測(cè)技術(shù)極性邏輯判斷,如符合預(yù)定的準(zhǔn)則就由決策報(bào)警模塊發(fā)出預(yù)警或報(bào)警響應(yīng),如不符合預(yù)定準(zhǔn)則則繼續(xù)進(jìn)行目標(biāo)檢測(cè)。

二,智能視頻監(jiān)控系統(tǒng)的兩種技術(shù)構(gòu)架方式

視頻監(jiān)控的智能化表現(xiàn)為計(jì)算機(jī)視覺算法在視頻分析中的應(yīng)用。智能視頻監(jiān)控區(qū)別于傳統(tǒng)意義上的監(jiān)控系統(tǒng)在于變被動(dòng)監(jiān)控為主動(dòng)監(jiān)控(自動(dòng)檢測(cè)、識(shí)別潛在入侵者、可疑目標(biāo)和突發(fā)事件),即它的智能性。簡(jiǎn)單而言,不僅用攝像機(jī)代替人眼,而且用計(jì)算機(jī)代替人、協(xié)助人,來(lái)完成監(jiān)視或控制的任務(wù),從而減輕人的負(fù)擔(dān)。智能視頻監(jiān)控系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)通常有如下兩種:

1,主動(dòng)智能監(jiān)視系統(tǒng)

這類系統(tǒng)的特點(diǎn)是主動(dòng)攝像機(jī)不僅可以理解視場(chǎng)內(nèi)的場(chǎng)景,還可以有選擇性專注于特定的活動(dòng)或感興趣的事件。主動(dòng)智能監(jiān)視系統(tǒng)需要額外完成兩個(gè)任務(wù):管理主動(dòng)攝像機(jī)資源,即確定哪些攝像機(jī)用于監(jiān)視全景,哪些攝像機(jī)用于監(jiān)視特定行為或事件;利用視頻分析算法提供的信息控制攝像機(jī)的運(yùn)動(dòng)和變焦。

2,分布式智能視頻監(jiān)視系統(tǒng)

這類系統(tǒng)是通過無(wú)線視頻通信網(wǎng)絡(luò)將各點(diǎn)智能攝像機(jī)與中心站連接起來(lái),智能監(jiān)視服務(wù)器不僅可以生成圖像還可以分析視頻,根據(jù)視頻分析的信息控制攝像機(jī)以及確定使用恰當(dāng)?shù)拇鎯?chǔ)資源和帶寬傳送高質(zhì)量視頻給終端用戶。智能攝像機(jī)最大程度減小了系統(tǒng)結(jié)構(gòu)的成本。

三,智能視頻監(jiān)控技術(shù)特性

智能視頻監(jiān)控技術(shù)一直在發(fā)展,然而,環(huán)境的復(fù)雜性以及目標(biāo)行為的多樣性等原因使得智能監(jiān)控算法變得復(fù)雜,且算法通常是針對(duì)具體的應(yīng)用而設(shè)計(jì)的。盡管已經(jīng)提出許多被證明是有效的智能分析算法,但是受計(jì)算機(jī)數(shù)據(jù)處理能力的限制,難以適合實(shí)時(shí)計(jì)算,自適應(yīng)性也較差,應(yīng)用場(chǎng)合受限。

目前,對(duì)于以目標(biāo)整體的運(yùn)動(dòng)軌跡作為研究目標(biāo),提取運(yùn)動(dòng)目標(biāo)的運(yùn)動(dòng)特征或者其本身所具有的特性這種類型的視頻智能分析已經(jīng)取得了一定的成果。這一類研究目標(biāo)不一定是人,也可以是車輛、動(dòng)物或飛機(jī)、坦克等軍事目標(biāo)。以目標(biāo)的局部部分運(yùn)動(dòng)為研究目標(biāo),提取其局部的“肢體語(yǔ)言”特征分析判斷目標(biāo)的行為,比如視頻的手語(yǔ)識(shí)別、步態(tài)識(shí)別、表情識(shí)別或者動(dòng)作識(shí)別等。此類監(jiān)視問題的困難在于運(yùn)動(dòng)模式的提取以及高效可靠的識(shí)別算法。

智能視頻監(jiān)控系統(tǒng)可以解決兩個(gè)主要問題:一個(gè)是將安防操作人員從繁雜而枯燥的“盯屏幕”任務(wù)中解脫出來(lái)。由機(jī)器來(lái)完成這部分工作,對(duì)異常情況能夠及時(shí)處理等,比如報(bào)警等;另外一個(gè)是為在海量的視頻數(shù)據(jù)中快速搜索到想要找的圖像。

對(duì)于上述兩個(gè)問題,視頻分析廠家經(jīng)常提到的案例是:操作人員盯著屏幕超過10分鐘后將漏掉90%的視頻信息而使這項(xiàng)工作失去意義;倫敦地鐵案中,安保人員花了70個(gè)工時(shí)才在大量磁帶中找到需要的信息。智能視頻監(jiān)控的核心內(nèi)容是對(duì)特定目標(biāo)的自動(dòng)檢測(cè)、跟蹤與行為識(shí)別,包括運(yùn)動(dòng)檢測(cè)、目標(biāo)分類、目標(biāo)跟蹤、行為識(shí)別等4個(gè)方面內(nèi)容。

例如對(duì)人體的跟蹤:首先從實(shí)時(shí)圖像序列中檢測(cè)出運(yùn)動(dòng)物體,再判定運(yùn)動(dòng)物體中的人體,然后跟蹤人體的運(yùn)動(dòng)軌跡,并分析和選定有異常行為的人,如在車站,機(jī)場(chǎng)等遺留包裹的人。最后對(duì)行為異常的人進(jìn)行持續(xù)跟蹤。

最后,智能視頻監(jiān)控系統(tǒng)的核心價(jià)值在于智能視頻分析技術(shù),由運(yùn)動(dòng)目標(biāo)檢測(cè)、分類、跟蹤和行為識(shí)別等幾個(gè)基本節(jié)組成,還包括智能視頻檢索技術(shù),其中行為識(shí)別又包括異常行為檢測(cè)、異常事件檢測(cè)以及視頻內(nèi)容理解描述等。近年來(lái),智能視頻監(jiān)控技術(shù)取得長(zhǎng)足發(fā)展,應(yīng)用領(lǐng)域不斷擴(kuò)大,從自動(dòng)目標(biāo)檢測(cè)到現(xiàn)在的事件檢測(cè)、自動(dòng)目標(biāo)識(shí)別,其監(jiān)控產(chǎn)品也逐漸由模擬化向數(shù)字化、網(wǎng)絡(luò)化與智能化方向發(fā)展