视频分析技术在公安系统中的应用

 　　一、前言

　　视频监控技术发展迅速，经历了三个阶段的发展演变，从第一代的模拟VCR系统（模拟摄像机+画面分割器+磁带录像机），发展到现在的第二代的模拟与数字结合的DVR系统（模拟摄像机+数码硬盘录像机），目前已经向第三代的完全数字化系统（NVR、网络摄像机）迈进。无论模拟系统还是数字系统，都还是“实时监控，实时录像”的工作模式，监控人员面对成百上千的摄像机，持续监控屏幕，面对海量的视频数据，无论是想及时发现警情做出反应，还是要提取有价值的录像都异常困难，使视频监控系统沦为一个事后查看的工具，完全是一种“被动”的监控模式，并不能减少案件的发生。如何在案情发生的同时获取相关的视频信息，并根据现场的实际情况，及时调度人员处理？这成为客户面对的主要问题。

　　智能视频分析技术是采用智能化的视频分析算法，应用先进的计算机技术，对视频图像进行分析，过滤掉大量不相关的内容，为监控人员提供有用的关键信息进行实时分析，变“被动查询”为“主动预警”，可以在案件发生之前发出警告，防患于未然。

　　二、智能视频分析技术原理

　　智能视频分析技术（IVS，Intelligentvideosurveillance）

　　是计算机视觉与模式识别技术在视频监控领域的应用，采用智能化的视频分析算法，对视频图像中目标的行为进行识别、筛选及监测，自动分析和抽取关键信息，当提取到符合预设的某种规则的行为发生时，可以通过声音、画面、屏幕等方式通知监控人员采取相应的措施。

　　视频分析技术普遍采用背景减除法来进行图像变化的检测，是将视频帧与基准背景图像进行比较，对发生变化的区域做进一步的分析、识别、筛选，并根据预设规则进行判断，直到触发报警。该技术的关键点是基准背景的建立，实际上是选择一个时间段的图像资料平均值作为参照，与之偏离都是一个变化的场景，系统进行相应的分析并作出判断。为了减少光线、天气及环境自身变化对分析结果的影响，并相应有多种附加算法（过滤镜）应用来补偿。

　　视频分析技术主要包括：行为分析、车牌识别、人脸分析、视频质量分析等。行为分析包括越线、游荡、奔跑、滑到、人群聚集、人数统计、物品遗留及丢失等。车牌识别包括车辆号牌、车辆颜色及类型识别等。人脸识别是通过抓拍的人脸图像进行分析，并和已有的人脸数据库比对，按照一定的相似度判别人的身份。视频质量分析是监测每一路视频的信号质量，对视频丢失、模糊、滚屏、雪花、增益失衡等故障作出判断并发出报警，并同时记录监测结果，自动生成统计报表。

　　视频分析技术有二种技术平台：一种是基于DSP的前端IPC、DVS，将算法封装在硬件内，通过DSP处理器进行运算、分析，具有安装简单、易于系统集成、稳定性高的特点，适合在前端安装。另一种是基于通用处理器的服务器，利用Intel或AMD的通用处理器的图像高速运算能力，进行多路视频分析。由于采用后端服务器，架构开放，可以与现有监控系统很好的相融合，适合多路图像同时进行处理。

　　三、应用

　　智能视频分析技术无需对前端摄像机及传输设备进行任何的改造，只需在监控中心加装智能视频分析服务器，接入原有的视频监控系统网络即可，节约施工成本，安装方便维护。

　　在“平安城市”治安监控项目中，从实战出发，智能视频分析服务器可以部署在基层派出所监控中心，通过网络及DVR接入所属摄像机，对不同的摄像机随时设置不同的识别功能。

　　在道路监控中，可以设置车辆违章泊车、压双黄实线掉头转弯、车辆逆行等行为的智能分析。对敏感区域进行必要的设置，当车辆在禁停区域泊车或其他违章行为，智能视频分析系统可以即时判断车辆违章，在向监控人员发出提示的同时实时记录违章过程（可以预设录像20秒的视频），并同时抓拍车辆号牌，可以作为违章处罚的依据。

　　在复杂的公共场所中，可以设置奔跑、游荡等行为分析。如在人流如鲫的环境中突然出现异常奔跑或游荡，智能视频分析系统可以即时判断并触发报警，在向监控人员发出提示的同时实时记录事件发生过程，监控人员可以立即从海量的监控图像中发现该事件，并根据现场的情况采取相应的措施，可以主动出击。

　　在车站、码头、政府机关等场合中，可以设置人群聚集行为分析。当人员聚集的数量超过预设数值时，智能视频分析系统触发报警，监控人员立即发现异常情况并采取相应的应对的措施。

　　在监狱、看守所、戒毒所等场合，可以设置越线、人员统计等行为分析。在监控围墙的摄像机视频图像中设置警戒区域，当有人进入该区域，智能视频分析系统即时判断并触发报警，在向监控人员发出提示的同时实时记录事件发生过程，监控人员可以立即从海量的监控图像中发现该事件，并根据现场的情况采取相应的措施，可以主动出击。

　　视频质量分析系统部署在公安分局或市局较为适宜，可以对下属派出所的所有摄像机视频信号进行质量分析，发现问题并记录在数据库。目前视频质量分析系统中，视频信号的采集有2种方式：在模拟系统中，视频质量分析系统是在服务器上安装4路视频采集卡，通过视频矩阵的输出口轮流切换输入每一路模拟视频信号进行分析；在数字系统中，视频质量分析系统的服务器是从DVR每一通道的视频流中抽取1帧或多帧图像进行分析，可以设置每秒、每分钟或每小时进行一次抽取资料进行分析，同时自动记录故障现象（以图片或视频流的方式记录），并可以把发生故障的摄像机显示在电子地图上，不同颜色表示不同故障，方便监控人员处理，并自动生成实用的统计表格。

　　四、存在问题

　　视频分析技术具有广阔的市场前景，它的应用可以大大降低监控工作人员的劳动强度，并在案件发生前发出“预警”信息，提高接、处警的效率。然而，随着视频分析技术的逐步推广应用，自身的误报、成本高、调试等问题也日益引起人们的关注。

　　4.1算法存在的问题

　　目前，市场上出现了很多自称拥有“核心算法”的视频分析技术厂家，制作几个视频分析的片段推销产品（很多片段都是事后利用录像进行分析），实际上他们大多都是从国外某些成熟的技术模块上进行二次开发应用而来的，真正具有自主知识产权和研发能力的公司并不多。

　　目前视频分析技术算法是基于非压缩图像格式，而现有的视频监控系统都是压缩视频流的方式，这样就产生了二种视频采集方式：一种是自带视频采集功能，通过视频采集卡，将模拟视频信号转换后进行分析；

　　另外一种是通过网络模式采集压缩视频流，将压缩的视频流转换成非压缩格式进行分析，导致要采用具有高运算能力的处理器，如双核、四核服务器等，消耗了大量的资源进行视频格式转换，一般视频分析及视频格式转换各自消耗50%的资源，这也是限制视频分析路数的主要原因。

　　4.2误报问题

　　在实际应用中，由于现场环境的复杂性、多变性以及视频监控系统本身图像质量的原因，会产生大量误报信息，如何提高分析的精度、减低误报率，尤其是在人流复杂的环境进行精确分析，这就体现了厂家的实力。

　　有研发能力的厂家为了提高视频分析的精确度，降低系统误报率，会采集大量的视频信息进行分析，对光照度（逆光、反光、车灯、阴影等）、天气的变化（雨、雾、雪、烟雾等）、环境的变化（树叶、人流、晃动等）等因素进行精确的计算，不断调整参数，并合理运用“过滤”机制减少误报率。

　　4.3工程商的问题

　　目前，有很多工程商对视频智能分析技术一知半解，听信厂家的广告宣传，认为视频分析技术无所不能，片面理解视频分析技术，导致在施工过程中存在各种问题，导致系统误报问题不断。

　　视频分析技术的调试存在“72小时调试法”的说法，就是说每一种分析技术从调试到投入使用，需要根据现场的实际情况，经过72小时试运行及不断的修正、精心调试，逐步降低误报率，提高精度，才可以投入使用。

　　一个成功的视频智能分析系统，除了厂家要有持续的研发能力

　　提供技术保障外，还要求工程商有丰富的工程经验，透彻理解视频分析技术，精心安装，耐心调试，才可以达到满意的效果。