以智能分析技術(shù)評(píng)估監(jiān)控產(chǎn)品智能化

　　隨著現(xiàn)代信息社會(huì)的不斷發(fā)展，人們對(duì)安全的需求不斷增加，使得視頻監(jiān)控系統(tǒng)在安全防范領(lǐng)域的運(yùn)用越來(lái)越廣泛，因而它是實(shí)施安全監(jiān)控的重要技術(shù)手段。但目前所使用的視頻監(jiān)控系統(tǒng)，缺乏對(duì)視頻內(nèi)容的智能分析，而主要靠人的視覺，使得視頻監(jiān)控系統(tǒng)只能完成時(shí)間的視頻存儲(chǔ)記錄，而僅成為事后分析提供證據(jù)。這樣，不能在事前提供預(yù)/報(bào)警，而不能真正起到保平安的作用。

　　隨著光電等高新科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，視頻監(jiān)控系統(tǒng)也由數(shù)字化、網(wǎng)絡(luò)化，而正在逐步走向高清化并向智能化發(fā)展。所謂視頻監(jiān)控系統(tǒng)的智能化，是指在不需要人為干預(yù)的情況下，系統(tǒng)能自動(dòng)實(shí)現(xiàn)對(duì)監(jiān)控圖像畫面中的異常情況進(jìn)行檢測(cè)、分析與識(shí)別，并及時(shí)作出預(yù)/報(bào)警。由于智能視頻監(jiān)控系統(tǒng)更能滿足人們對(duì)安全的需求，因而國(guó)內(nèi)外有眼光和研發(fā)能力的安防監(jiān)控企業(yè)已紛紛投入研發(fā)?，F(xiàn)在，國(guó)內(nèi)外市場(chǎng)已有智能視頻監(jiān)控產(chǎn)品問世。

　　隨著國(guó)外的監(jiān)控產(chǎn)品供應(yīng)商不斷向國(guó)內(nèi)引進(jìn)智能化產(chǎn)品，以及國(guó)內(nèi)的智能視頻監(jiān)控產(chǎn)品的不斷出現(xiàn)，是否有智能視頻分析作用的產(chǎn)品就是智能化產(chǎn)品？它們的智能視頻分析識(shí)別能否起作用？在什么情況下起作用？能否滿足我們?cè)诓煌瑘?chǎng)合對(duì)安全的不同層次的需求？能否給人們提供最大的安全效益而真正保平安？視頻監(jiān)控系統(tǒng)怎樣才算是智能化？智能視頻監(jiān)控產(chǎn)品與智能視頻分析技術(shù)有何關(guān)系？安防工程商怎樣才能選擇出實(shí)用的智能視頻監(jiān)控產(chǎn)品？這些都是我們極其關(guān)心的問題。

　　眾所周知，安防工程商接到安防監(jiān)控系統(tǒng)工程后，是根據(jù)產(chǎn)品供應(yīng)商提供的全套的說明而選用的。但產(chǎn)品供應(yīng)商本著追求自身最大經(jīng)濟(jì)效益的原則，往往在說明書中不切實(shí)際地夸大自己的產(chǎn)品，一般是什么產(chǎn)品最賺錢就賣什么。而安防工程商對(duì)新產(chǎn)品的智能化情況并不了解，它到底能達(dá)到多大的安全效益也不是很清楚，因而造成許多投入使用的系統(tǒng)設(shè)備并不能滿足實(shí)際的安全需求的狀況，甚至有的在建成使用過程中成了一種擺設(shè)，形同虛設(shè)。這無(wú)疑對(duì)用戶的投資是一種極大的浪費(fèi)。

　　如果用戶能對(duì)使用的視頻監(jiān)控產(chǎn)品進(jìn)行智能化的評(píng)估，或者這些產(chǎn)品均有權(quán)威評(píng)估鑒定部門請(qǐng)專家進(jìn)行過評(píng)估，其效果就完全不一樣了。這樣，安防工程商不僅可以根據(jù)用戶的安全需求選用性價(jià)比最高的最恰當(dāng)?shù)闹悄墚a(chǎn)品，以最大限度地節(jié)約投資成本。而且，也可以充分利用其智能化功能，在安全威脅發(fā)生之前就能夠提示監(jiān)控人員關(guān)注相關(guān)監(jiān)控畫面，為潛在威脅做好準(zhǔn)備工作，從而最大限度地滿足用戶的安全需求，以建成性能最優(yōu)良的系統(tǒng)。這樣，用戶就不會(huì)盲目地為追究高尖端產(chǎn)品而投入大量的資金，造成極大的浪費(fèi)，反而會(huì)理性地根據(jù)自己對(duì)某方面的安全需求而進(jìn)行合理選擇，一方面節(jié)約投資成本，另一方面也滿足更高層次的安全需求。

　　因此，對(duì)視頻監(jiān)控產(chǎn)品及其智能視頻分析技術(shù)的作用進(jìn)行智能化的評(píng)估是非常有必要的。它不僅能評(píng)估該產(chǎn)品智能視頻分析識(shí)別的作用有效與否，而且能重要地評(píng)估其智能化的水平與等級(jí)，以供安防工程商與用戶選用參考。目前，安防行業(yè)的評(píng)估工作的開展是較為緩慢的，針對(duì)安全防范系統(tǒng)的評(píng)估還缺乏一整套規(guī)范的評(píng)估方法和步驟。本文就智能視頻監(jiān)控產(chǎn)品智能視頻分析技術(shù)及其作用、智能視頻監(jiān)控產(chǎn)品的等級(jí)與智能視頻分析技術(shù)作用的關(guān)系，如何評(píng)估智能視頻分析技術(shù)的作用及評(píng)估的方法和步驟等，談?wù)勛约旱目捶?，以供安防工程商與用戶選用參考。

智能視頻分析技術(shù)及其作用

　　視頻分析技術(shù)是用計(jì)算機(jī)從視頻中通過運(yùn)算和分析，提取視頻中有用信息的一項(xiàng)技術(shù)。對(duì)人類來(lái)說，我們可以通過觀察視頻圖像，智能化地提取所需目標(biāo)信息。但對(duì)計(jì)算機(jī)來(lái)說，只是一個(gè)數(shù)據(jù)數(shù)列，一個(gè)包含每一幀每一個(gè)像素點(diǎn)的灰度值或彩色值的數(shù)列。其目標(biāo)信息是包含在那些像素點(diǎn)的值所組成的平面圖像序列中的，是需要從“整體”上進(jìn)行“理解”才能獲得的。視頻分析技術(shù)便是為了讓計(jì)算機(jī)通過特定的核心算法程序提取視頻信號(hào)中所包含的內(nèi)容信息或個(gè)體運(yùn)動(dòng)信息，以實(shí)現(xiàn)計(jì)算機(jī)對(duì)于視頻的理解，讓計(jì)算機(jī)能“明白”視頻中所展現(xiàn)的是什么內(nèi)容或者發(fā)生的是什么樣的事情，即“事件”。

　　視頻分析技術(shù)范圍很廣，只要是從視頻中通過運(yùn)算處理，提取有用信息都可以稱為視頻分析技術(shù)。由于都是屬于對(duì)視頻內(nèi)容的“分析、識(shí)別和理解”，因而目前已經(jīng)比較成熟并已形成產(chǎn)品在實(shí)際項(xiàng)目中得到應(yīng)用的技術(shù)，如車牌識(shí)別技術(shù)、視頻檢索技術(shù)、視頻人臉檢測(cè)等，都屬于“視頻分析技術(shù)”。因?yàn)樗鼈兌紝儆趯?duì)視頻中的有用信息的提取，如提取車牌號(hào)碼，提取視頻中的文字或特定圖形等。嚴(yán)格講，這些技術(shù)都只是視頻分析技術(shù)中的比較簡(jiǎn)單的內(nèi)容，只不過由于這些技術(shù)已得到較好地研究和應(yīng)用，有了一些專門的稱謂，才單獨(dú)提了出來(lái)。目前，通常所說的視頻分析技術(shù)一般特指從視頻中目標(biāo)運(yùn)動(dòng)行為的分析、提取和識(shí)別，它常用于安防監(jiān)控領(lǐng)域，其所指代的范圍比之字面意思的含義已大幅縮小。

　　視頻分析技術(shù)的作用是，讓計(jì)算機(jī)知道視頻中“發(fā)生的是什么事”，再與對(duì)應(yīng)的規(guī)則相比對(duì)和判斷，自然就能夠讓計(jì)算機(jī)知道這些事件的特性。如果從視頻中個(gè)體運(yùn)動(dòng)行為的分析、提取和識(shí)別角度來(lái)看，就能令計(jì)算機(jī)判斷出這些個(gè)體進(jìn)行了一些什么行為，進(jìn)而可以判斷這些行為是否符合某些規(guī)則，是否屬于“某一類型”的行為。這樣，對(duì)于不符合規(guī)則的事件就可以進(jìn)行即時(shí)的發(fā)現(xiàn)和報(bào)警，從而可擺脫人工的干預(yù)和判斷，實(shí)現(xiàn)令計(jì)算機(jī)“代替”人進(jìn)行監(jiān)控，也即實(shí)現(xiàn)了自動(dòng)監(jiān)控或“智能監(jiān)控”。更形象地解釋是，視頻監(jiān)控系統(tǒng)中的攝像機(jī)和視頻傳輸技術(shù)解決了“眼睛”（視網(wǎng)膜成像與視神經(jīng)）的問題，使監(jiān)控人員能夠不在現(xiàn)場(chǎng)的情況下通過攝像機(jī)看到現(xiàn)場(chǎng)的情景。而這一現(xiàn)場(chǎng)，還由于傳輸技術(shù)的進(jìn)步擺脫了地域的限制，甚至可以在千里之外通過數(shù)字網(wǎng)絡(luò)傳輸看到；而視頻分析技術(shù)則給視頻監(jiān)控系統(tǒng)加上了“大腦”，使安防監(jiān)控系統(tǒng)至少在一定程度上能夠代替人來(lái)隨時(shí)監(jiān)看這些視頻。這樣，就不需要再由人工隨時(shí)去監(jiān)看這些視頻了。

　　實(shí)際上，智能視頻分析技術(shù)，起源于計(jì)算機(jī)視覺技術(shù)。計(jì)算機(jī)視覺，是人工智能研究的分支之一，它能夠在圖像及圖像描述之間建立映射關(guān)系，從而能夠通過數(shù)字圖像處理和分析來(lái)理解視頻畫面中的內(nèi)容。計(jì)算機(jī)視覺技術(shù)可分為低層視覺技術(shù)與高層視覺技術(shù)。低層視覺技術(shù)要解決特征提取、運(yùn)動(dòng)檢測(cè)、多目標(biāo)根蹤等基本問題；高層視覺技術(shù)要解決對(duì)場(chǎng)景的語(yǔ)義理解，如目標(biāo)運(yùn)動(dòng)軌跡的判別，異常行為異常事件的最終結(jié)論等。因此，在計(jì)算機(jī)視覺領(lǐng)域中，一個(gè)最根本的問題就是如何從底層原始視頻數(shù)據(jù)得到高層的語(yǔ)義理解，而智能視頻監(jiān)控技術(shù)中的智能視頻分析技術(shù)的研究正是緊緊圍繞這個(gè)基本問題，其研究范圍不是僅局限于某個(gè)特定問題，而是涉及到計(jì)算機(jī)視覺中從底層到高層的許多基本問題。

　　智能視頻監(jiān)控技術(shù)主要是對(duì)視頻自動(dòng)進(jìn)行分析，從視頻中提取關(guān)鍵信息，發(fā)現(xiàn)與識(shí)別異常的感興趣事件，從而可以替代人為監(jiān)控或者協(xié)助人為監(jiān)控。顯然，視頻分析與識(shí)別涉及到復(fù)雜的軟件算法，它可以通過編程識(shí)別出奇怪與異常的行為。視頻內(nèi)容分析與識(shí)別軟件能通過分析現(xiàn)場(chǎng)或記錄的視頻流，檢測(cè)識(shí)別出可疑的活動(dòng)、事件或者行為模式。視頻監(jiān)控系統(tǒng)的智能化是指在不需要人為干預(yù)的情況下，系統(tǒng)能自動(dòng)實(shí)現(xiàn)對(duì)監(jiān)控畫面中的異常情況進(jìn)行檢測(cè)、識(shí)別，并及時(shí)作出預(yù)/報(bào)警。

　　視頻分析技術(shù)通常采用背景減除技術(shù)來(lái)進(jìn)行圖像變化的檢測(cè)（如入侵、丟包、逆行等都是一種模式的圖像變化），即對(duì)視頻幀與基準(zhǔn)背景圖像進(jìn)行比較，相同位置的像素（區(qū)域）變化則認(rèn)為是變化了的區(qū)域，對(duì)這些區(qū)域進(jìn)一步處理、識(shí)別、跟蹤，得到包括目標(biāo)位置、尺寸、形狀、速度、停留時(shí)間等基本形態(tài)信息和動(dòng)態(tài)信息，完成目標(biāo)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(guān)系，從而使系統(tǒng)進(jìn)一步進(jìn)行規(guī)則判定，直到觸發(fā)報(bào)警。

　　目前，普遍使用的運(yùn)動(dòng)目標(biāo)檢測(cè)方法就是背景減除法，其算法雖較簡(jiǎn)單，但仍然會(huì)受到光線、天氣等自然條件及背景自身變化（海浪、云影、樹葉搖動(dòng)等情況）的影響。針對(duì)不同的天氣以及自然干擾，已應(yīng)用有多種附加算法（過濾器）來(lái)彌補(bǔ)這些干擾。隨著光電圖像處理技木及微電子技術(shù)的發(fā)展，相信智能視頻分析技術(shù)會(huì)進(jìn)一步成熟。

　　從廣義上來(lái)說，我們也可以把智能視頻分析技術(shù)分為如下三類：

　　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(gè)功能模塊：

　?、僦芙缛肭謾z測(cè)、目標(biāo)移動(dòng)方向檢測(cè)；

　?、谀繕?biāo)運(yùn)動(dòng)、停止?fàn)顟B(tài)改變檢測(cè)；

　　③目標(biāo)出現(xiàn)與消失檢測(cè)；

　　④人流量、車流量統(tǒng)計(jì)；

　?、軵TZ自動(dòng)追蹤系統(tǒng)；

　?、尴到y(tǒng)智能自檢功能等。

　　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面的共性。如人臉必然有兩個(gè)眼睛，如果我們可以找到雙目的位置，那么就可以定性人臉的位置及尺寸。不過，以現(xiàn)有的技術(shù)來(lái)說，人臉識(shí)別系統(tǒng)必須在雙目可視的情況下，才可進(jìn)行人臉比對(duì)。其主要包括：

　　①人臉識(shí)別系統(tǒng)；

　?、诓綉B(tài)識(shí)別系統(tǒng)；

　?、圮嚺谱R(shí)別系統(tǒng)；

　?、苷掌葘?duì)系統(tǒng)；

　?、莨I(yè)自動(dòng)化上的零件識(shí)別即機(jī)器視覺系統(tǒng)等。

　　視頻改善類

　　該類主要是將一些不可視、模糊不清，或者是對(duì)振動(dòng)的圖像進(jìn)行一些優(yōu)化處理，以增加視頻的可監(jiān)控性能。具體包括：

　?、偌t外夜視圖像增強(qiáng)處理；

　?、谲嚺谱R(shí)別影像消模糊處理；

　?、酃庾兣c陰影抑制處理；

　　④潮汐與物體尺寸過濾處理；

　?、菀曨l圖像穩(wěn)定系統(tǒng)等。

智能視頻監(jiān)控系統(tǒng)或產(chǎn)品與智能視頻分析技術(shù)作用的關(guān)系

　　安防行業(yè)的評(píng)估工作起步較晚，目前該領(lǐng)域的評(píng)估主要是借鑒安全生產(chǎn)領(lǐng)域的評(píng)價(jià)方法來(lái)進(jìn)行評(píng)估。如專家打分法、加權(quán)平均法、層次分析法、灰色系統(tǒng)法，或有的借鑒國(guó)外的效能評(píng)估的方法來(lái)對(duì)安全防范系統(tǒng)進(jìn)行評(píng)估等等。但視頻監(jiān)控系統(tǒng)的智能化評(píng)估，對(duì)于該系統(tǒng)智能視頻分析與識(shí)別技術(shù)能否起作用，能否真正發(fā)揮安全效益又至關(guān)重要。因此，必須研究出一種對(duì)智能視頻監(jiān)控系統(tǒng)或產(chǎn)品以及智能視頻分析技術(shù)進(jìn)行智能化評(píng)估的有效方法。