变被动为主动 实现安防监控技术的革新

 　　众所周知，视频监控系统在安全防范领域的应用越来越广泛，已成为安防重要的技术手段。但目前所使用的视频监控技术，缺乏对视频内容有效的智能分析，而主要靠人力来监视屏幕，其主要功能只是完成某时间段视频图像的存储记录，故而只能为事后分析提供证据。随着社会的发展，人们对安防监控的要求，已不单单是事后取证的作用，更需要提前预防、主动报警等功能。因此被动式视频监控状况必须改变，亦即变被动为主动，以实现安防监控技术的革新。在此大前提下，智能视频分析已成为视频监控领域的前沿应用和发展方向。

　　通过智能视频分析技术，可以从海量的视频信息中分离出最值得关注的重要信息，具备此种智能视频分析技术的视频设备，即智能视频感知器，也必将成为物联网应用的前端核心设备。经过对智能分析技术的深入研究，并充分考虑智能视频分析应用市场的实际需求，将智能视频分析技术功能单一化、产品化、模块化，或将是智能视频分析产品今后发展的一个方向，从而能便捷地将传统的 DVR(数字视频录像机)、DVS(数字视频服务器)、IPCAM(网络摄影机)实现智能化升级。

　　本文将基于智能视频分析技术的新理念，对新型智能视频分析服务器、模块架构、技术特征及在安全防范领域中的应用作简要分析和介绍。

　　何谓视频分析

　　视频分析技术通俗地说即是通过计算机的运算和分析，从视频信息中提取有用信息的技术。计算机处理或存储的视频信息只是一组组数据数列，即一个包含每一帧每一个像素点的灰度值或彩色值的数列。视频分析技术让计算机通过特定的算法程序提取视频信号中所包含的内容信息或个体运动信息，赋予计算机具备“理解”视频的能力，即“明白”视频中所展现的是什么内容或者发生的是什么事件。

　　视频分析通常采用背景减除技术来实现图像变化的检测(如入侵、丢包、逆行等都是一种模式的图像变化)，即将实时视频图像与基准背景图像进行比较，相同位置的像素(区域)变化则认为是变化了的区域，对这些区域进一步处理、识别、跟踪，得到包括目标位置、尺寸、形状、速度、停留时间等基本形态信息和动态信息，完成目标的跟踪和行为理解之后，也就完成了图像与图像描述之间的映射关系，再交由系统作进一步的规则判定，直到触发报警。其适用范围很广泛，只要基于对视频进行运算处理，继而提取有用信息的都可以称为视频分析技术。基于对视频进行“分析、识别和理解”的原理，目前，如车牌识别、视频人脸识别等技术都已经比较成熟，并在实际项目中均已得到了广泛的应用。

　　智能视频分析技术

　　智能视频分析技术，起源于计算机视觉技术。计算机视觉，是人工智能研究的分支之一，它在图像及图像描述之间建立映射关系，从而通过数字图像处理和分析来理解视频画面中的内容。它使计算机得以从纷繁的视频图像中分辩、识别出关键目标。应用于安防视频监控系统后，其可借助计算机强大的数据处理能力过滤掉图像中无用的或干扰信息，并自动分析、抽取视频源中关键的有用信息，使监控系统不但有眼睛(摄像机)，更由于智能视频分析计算机或专用DSP处理器，使监控系统具有智慧的大脑功能，使监控变得“聪明”，能自动学习和思考，从而替代人力或者协助人力进行监控。

　　视频内容分析与识别软件能通过分析实时视频流，检测识别出可疑的活动、事件或者行为模式。视频监控智能化是指在不需要人为干预的情况下，系统能自动对监控画面中异常情况进行检测、识别，并及时作出预/报警。正因为视频分析与识别需要通过定制的软件来识别出各类异常的行为，因此必然会涉及到复杂的软件算法，现在的智能视频分析软件已具有如周界监控与行为分析等多种类功能。

　　现在的智能视频分析技术从硬件上来说，常会有二种表现形态，一种是基于具高速运算性能的工业计算机(或称服务器)，另一种是基于嵌入式技术的高性能DSP处理器，二种形态都需装载专用的智能视频分析软件算法。前一种形态具有功能多样性、高速、多路处理等特点，一般应用于后端;后一种形态往往功能单一、适合于单路处理，具有布置方便等特点，一般应用于前端。特别后一种形态，基于针对性强和布置方便等，其应用态势很强劲。

　　智能视频分析技术应用

　　下面以嵌入式单DSP智能视频分析服务器为例，介绍智能视频分析系统应用特点。嵌入式系统体积小，性能强，运行稳定。其采用先进的嵌入式技术，又为在精简硬件的同时还能提升系统性能，故采用高性能的DSP算法，移植与优化了网络编解码等先进技术，并可根据用户具体需要，选择目标行为规则，能较好地与监控摄像机等前端设备配合工作，实现智能视频监控，同时可实现安防监控按需报警、按需传输、按需存储，最大限度地发挥监控系统潜力，提高监控管理水平，同时实现智能化高效监控。

　　嵌入式单DSP智能视频分析服务器可在前端嵌入式设备，实现各种类的智能视频分析功能。以人脸捕捉功能为例，其能自动捕捉人脸照片，通过网络传送到人脸资料库，进行筛选与备案。新建项目、小型项目、分散型项目一般都会采用此方式。

　　现在，嵌入式单DSP智能视频分析服务器已在视频状态检测、越线检测、禁区检测、物品遗留检测、物品移走检测、密度超标检测、人群突然聚集检测、人群突然发散检测、徘徊检测、非法停车、人员计数等方面被广泛应用，且都获得了出色的应用表现，能真正实现监控智能化，提高安全防范级别和监控管理工作效率，既节省了施工和管理成本，又为客户提供了全面的智能视频监控系统解决方案。

　　智能视频分析技术及相应设备现在已被广泛应用于军队、公安、监狱、银行、交通、铁路、机场、港口、电力、石油、煤矿、景区、文博、校园、住宅小区、商场、工厂、森林等行业。

　　智能视频分析模块

　　智能视频分析算法固态化和模块化是当前智能视频分析技术应用的趋势，其是将智能视频分析技术与高效的数字信号处理器(DSP)完美结合，能够将智能视频技术嵌入到摄像机、DVR以及任何网络视频监控产品内，使其立即晋级为智能化的视频监控解决方案，大幅增加了产品的附加价值和经济效益。其具有的高性能处理器和嵌入式平台及强大的智能视频分析算法，是DVR/DVS /IPCAM产品智能化升级的捷径。

　　下面就功能单一化、产品化、模块化的智能视频分析模块的特征与应用作简要介绍。

　　图1为智能视频分析模块与DVR/DVS/IPCAM对接应用示意图，由图可知该智能视频分析模块支持LAN接口在线升级;SPI&COMl两个接口可用于智能视频分析模块与DVR/DVS/IPCAM进行智能视频分析结果数据上报以及参数设置下发;智能视频模块支持标准的ITU—RBT.656数字视频输入。智能视频分析模块能与DVR/DVS/IPCAM可做到无缝连接，互为补充，形成完整的网络平台智能视频监控系统。智能视频分析平台也能从后端集中视频源内捕捉需要关注的信息。而这种方式比较适合比如“平安城市”等大型集中视频监控平台进行智能化改造的项目。

　　智能视频分析模块与DVR/DVS/IPCAM对接应用示意图

　　智能视频分析技术应用举例

　　1、动态人脸捕捉仪

　　动态人脸遮挡检测是利用智能视频分析技术，即人脸遮挡检测算法，对人的脸部进行分析检测，并自动判断人的脸部特征，对戴墨镜、压低帽沿或戴口罩以及其他任何形式的有意识遮盖脸部特征的可疑行为进行自动识别和报警。

　　可实现智能地从后端集中视频源内分离和捕捉人脸。通过在集中视频监控平台后端引入视频源的方式，在后端智能视频分析平台上实现人脸捕捉，其主要性能如下：

　　自动对视频场景内的人脸进行检测和捕捉，基于DSP平台，支持1路或者2路视频输入，可实现对视频场景内的人脸进行捕捉和照片存档。可提供标准SDK接口协议，可通过RJ45、RS232\485等接口进行双向通讯，易于与其他设备进行集成应用。

　　功能特点：

　　·嵌入式处理，自动检测视频场景内的人脸，捕捉人脸中的部分照片，并且传送到后端;

　　·可直接接入普通模拟摄像头或者数字视频流，可对监控场所进出的所有人脸进行24小时自动捕捉;

　　·可直接通过网口/U5B接口对产品进行升级处理，维护方便、快捷;提供RS232/RS485、刚45、U58、SD等各类丰富的硬件接口;

　　·支持与后端的人脸照片比对，配合软件使用;

　　·智能分析结果:通过中间件保存到服务器或者提供结果给第三方使用;

　　·智能录像：录像文件通过FIRS播放器可以显示智能分析的结果(人脸大小要求-不低于100×80象素)。

　　应用范围：

　　地铁、火车站、长途车站、码头、机场、政府部门、楼堂会馆等各类人群聚集场所的出入口，对通过的人群进行自动人脸检测、照片捕捉存档，以供后期的人脸检索、黑名单/白名单比对。

　　应该说，当今智能视频分析模块应用于人脸捕捉仪上的功能与主要参数大同小异，上述解释仅以某型人脸捕捉仪为例进行说明。

　　2、入侵检测预警器

　　一种视频行为分析技术应用的装置，能进行大范围预报警检测，具有高检测率和低误报率。所谓视频行为分析技术就是对视频场景内的相关运动目标(人或物体)进行检测、分类及轨迹追踪，并根据制定的分析(触发)规则，由系统自动分析、判断运动目标的行为信息，并将信息输出到相关的系统平台。该终端基于DSP平台，可1路或2路视频输入，通过智能视频分析，可实现对视频场景内的周界入侵行为进行预警，提供本地IO输出，可实现本地和远程报警。其终端提供标准SDK接口协议，可通过RJ45、RS232/485等接口进行双向通讯，用于与其他设备进行集成应用.

　　功能特点：

　　·嵌入式处理终端，自动检测视频场景内的可疑周界入侵行为，自动进行本地和远程报警，并进行证据保全;可直接接模拟摄像头或IPCAM，自动进行24小时不间断检测。也可直接通过网口/USB接口对产品进行升级处理;能提供RS232/485、RJ45、USB、SD等各类丰富硬件接口;

　　·支持越线、进入或离开禁区、逆行、徘徊等入侵智能检测;可实时看到智能分析的结果，并可对检测目标进行标记和跟踪。

　　应用范围：

　　安装于小区、别墅、厂矿、仓库、货场、校园、企业、军事基地周边等各类需要对周界入侵行为进行防范的场所，对越线、禁区、逆行等各类周界入侵行为进行24小时不间断检测和预警。

　　3、人群聚集度检测仪

　　人群密度检测也是智能视频分析技术之一，它通过摄像机采集视频信息，并运用智能视频分析技术分析画面中的活体移动目标，进而统计计算设定区域内的目标数量和密度，当数量值超过预设的阈值时自动产生报警信息，提示监控人员采取针对性的措施。可应用于人群非法集会、机场验证大厅等场景。

　　功能特点：

　　嵌入式处理，自动检测视频场景内的可疑人群聚集行为，自动进行本地和远程报警，并进行证据保全;可直接接入普通模拟摄像头或者数字视频流，自动进行24小时不问断检测和预警。也可直接通过网口/USB接口对产品进行升级处理;也能提供RS232/485、RJ45、USB、SD等各类丰富硬件接口。系统基于DSP平台，自动分析视频场景内的人群聚集行为进行分级别的预警，提供本地IO输出，可实现本地和远程报警。能提供标准SDK接口协议，可通过RJ45、RS232/485等接口与其他设备进行集成应用。

　　应用范围：

　　适用于市政广场、机场码头通道、企事业单位大门口、军事禁区周边等，对可疑人群聚集进行24小时不间断的检测和预警。

　　其它应用

　　智能视频分析技术具有其它多种类应用，如视频客流统计、多光源人脸识别、局部高清人脸捕捉、动态车牌捕捉、运动目标检测、物品状态检测、摄像机健康检测等等。