1、智能视频监控系统1. 传统视频监控系统的不足20 多年来，随着计算机技术的发展，视频监控系统经历了 3 代：以视频矩阵为代表的模拟系统、以硬盘录像机为代表部分数字化的系统和以视频服务器为代表的完全数字化的系统， 在这一发展过程中，视频监控系统与设备虽然在功能和性能上得到了极大的提高，但是仍然受到了一些固有因素的限制，从而导致整个系统在安全性和实用性的不高，无法发挥具体的作用。主要包括如下不尽如人意的地方：1）保安值班人员具有人类自身的弱点，在值班时间内，注意能力不可能一直高度集中，不可能全天 24 小时进行有效的监视，有时无法察觉安全威胁。2）图像不能长时间显示，几乎没有一个视频监控系统会按照
2、和摄像机数目相同的模式配置显示设备，在中大型系统中，均采用模拟视频矩阵或者数字视频矩阵采用成组切换或者通用巡视的方式把视频图像切换到显示设备上。在这种情况下，很可能有大量的摄像机采集的视频图像，传输到监控中心以后，值班人员无法看到，而刚好在不显示某路视频图像的时间内就有值得注意的异常现象出现，由于值班人员并未当场发现并处理，这时，只能通过事后回放录像文件才能查找到相应的图像信息。这是由于监控视频图像的海量数据和相对较少的显示设备造成的矛盾。3）数据分析困难，传统视频监控系统缺乏智能因素，录像数据无法被有效的分类存储，最多只能打上时间标签，或者按照某一通道的外接报警信号或者简单的视频移动报警触发
3、录像，数据分析工作变得非常耗时，很难获得全部的相关信息。4）传统视频监控系统是一种“被动监控” ，目前的监控系统大部分情况下都仅起到一个“录像”的工作，即将一段时间内的视频图像传输到硬盘录像机进行保存，在发生异常情况或者突发事件后，需要查找录像，找出时间发生时的视频图像，但此时损失和影响已经造成，无法挽回，完全是一种“亡羊补牢”式的“被动监控” 。在这种意义上说，传输的视频监控系统还没有入侵报警系统实时性高和实用。2. 智能视频监控系统个人认为，智能视频监控系统可以定义为第四代视频监控。智能视频能够在图像及图像描述之间建立映射关系，从而使计算机能够通过数字图像处理和分析技术来理解视频画面中的内
4、容。视频监控中所说的智能视频技术主要指的是：“自动的分析和抽取视频源中的关键信息” 。如果把摄像机看作人的眼睛，而智能视频系统或设备则可以看作人的大脑。智能视频技术借助计算机强大的数据处理能力，对视频画面中的海量数据进行高速分析，过滤掉用户不关心的信息，而仅仅为用户提供有用的关键信息，并依据设定的规则进行判断和报警，是视频监控技术发展的趋势和方向。智能视频监控技术以常见的网络数字视频监控技术为基础，具备大家熟知的网络视频监控的优势，智能视频监控系统还具有更大的优势：1）全天候监控：借助智能视频监控系统，可以全天候 24 小时可靠监控，彻底改变以往完全由值班人员对监控画面进行监视和分析的模式，通
5、过嵌入在前端设备中的智能视频模块、或者中心安装的智能分析服务器，对所监控的画面进行不间断分析。2）提高报警精确度：不同于简单的视频移动检测报警功能，可以大大提高报警精确度，前端设备可以集成强大的图像处理能力，并运行高级智能算法，使用户可以更加精确的定义一个安全威胁的特征，有效降低误报和漏报现象，减少大量的无用视频数据。3）突发事件处置：通过设置规则并识别可疑活动（例如有人在公共场所遗留了可疑物体，或者有人在敏感区域停留的时间过长） ，在安全威胁发生之前就能够提示值班人员关注相关监控画面以提前做好准备，在特定的安全威胁出现时采取相应的预案，有效防止在混乱中由于人为因素而造成的延误。4）提高安全部
6、门的保护级别：协助政府或其他机构的安全部门提高室外区域或者公共环境的安全防护。此类应用主要包括：高级视频移动侦测、物体追踪、人物面部识别、车辆识别、和非法滞留等。 5）视频资源的其他应用：除了安全相关类应用之外，智能视频还可以应用到一些非安全相关类的应用当中。此类应用主要包括：人数统计、人群控制、注意力控制和交通流量控制等，可以利用智能视频监控系统进行远程视频会议的参加人数统计等功能。 智能监控的出现，转被动为主动，真正实现了实际应用意义上的 724 全天候实时监控，能尽可能发挥监控系统的最大效力，有效的提高值班人员工作效率与利用率。3. 可以智能识别的视频行为通过对摄像机采集的视频图像进行智
7、能分析，可以进行多种检测：突然入侵检测、移动物体检测、运动路径检测、遗留物体检测、运动方向检测和移走物体检测等，从而可以对人或者物体进行分析，可以定义“越界” 、 “出现” 、“增加” 、 “遗留” 、 “长时间逗留” 、 “聚众” 、 “违反出入规则” 、 “车辆逆行”等等报警规则。1）突然入侵检测：在视频图像的设定区域内，检测突然出现和入侵的物体并及时报警。可以应用在军事重地、军械库 、监狱，国家领导人、重要人物住所，涉枪防爆和剧毒化学等重点单位。目前在视频监控系统中经常使用的视频移动报警技术就是一种初步的突然入侵检测技术。图 3-1 突然入侵检测2）移动物体检测：在视频图像设定的区域内，
8、对移动物体进行动态跟踪，可以检测设定区域内是否有可疑人物进入，逗留或徘徊，对检测到的目标物跟踪并且提出报警。同样可以应用在军事重地、军械库 、监狱，国家领导人、重要人物住所，机场、高速公路、火车站和港口等。图 3-2 移动物体检测3）运动路径检测：在视频图像设定的区域内，集中监控人，车或其他物体是否沿着某一方向穿越进入某一指定区域，对进入设定区域内的目标物进行探测，跟踪并及时报警。可以检测车辆是否逆行，人是否从禁止进入的出口进入等。可以应用在车辆逆行、违章掉头、违章左转、违章右转、闯红灯，人在机场，海关出入口逆行等行为检测。图 3-3 运动路径检测4）遗留物体检测：在视频图像设定的区域内，检测
9、车辆或其他目标物停靠或滞留超过一定的时间，对被蓄意放在设定区域的物品进行探测并报警，比如有人遗留包裹或爆炸物等。可以用于在机场，地铁等交通要塞的反恐行为侦测或者应用在复杂环境的公共场合，并且可以应用于隧道，高速公路违章停车的检测。图 3-4 遗留物体检测5）运动方向检测：在视频图像设定的区域内，监控车辆或行人按预定义的多个方向朝确定目标的接近或背离运动。能够对物体的运动方向进行准确识别和判断。可以应用在军事重地，军械库，监狱，油田，国家重要办公机关、国家领导人、重要人物住所等场合。图 3-5 运动方向检测6）移走物体检测：当设定的监控区域内目标物被移走，替代或恶意遮挡时发出报警。可以用来保护财
10、产安全。非常适合应用在博物馆、珠宝店、展览会等放置贵重物品的场所。在前几届北京举办的安防展会上，经常可以见到关于放置在展台上充电的手机被盗，然后通过查找录像找到盗窃者的报道，而使用了智能视频监控系统以后，在手机被盗的短时间内就可以报警，避免手机丢失。图 3-6 移走物体检测4. 智能分析和中控设备的整合目前市场上的智能视频监控产品主要有 2 类：一类是纯软件方式的产品，需要在一台通用计算机上进行安装并通过视频采集卡接收输入视频并进行分析；另外一类则是一个专用的嵌入式系统，直接有视频输入接口，并在 DSP 上完成视频的分析和报警，该类产品相对于纯软件的方式有多方面的优势，并且在进行视频智能分析的
11、同时，还可以进行视频压缩、编码，然后进行网络传输。本部分主要分析嵌入式智能分析产品和中控设备的整合问题。嵌入式智能分析产品设置了报警规则、对视频图像进行分析后，如果满足了报警条件，除了在视频图像上叠加报警信息进行报警以外，还可以通过继电器输出、串口输出和网络输出进行报警，通过这 3 种报警接口均可以和中控设备或者其它设备进行集成。1）继电器输出这是最简单的报警信号输出方式，可以连接任何类型的中控主机。这种应用方式虽然简单，但是要占用主机的一路输入，在大型系统中应用有所不便。2）串行接口在和中控主机进行集成时，从实现的可能性来看，短期内，利用串行接口和中控主机进行通讯，是视频智能分析设备和中控设
12、备进行集成的比较好的方法。只需要获得嵌入式智能分析产品的串口通讯协议，就可以通过中控设备对视频分析模块进行管理，接收分析模块的报警信息。3）网络接口从长远考虑，视频分析设备和中控设备通过网络接口进行集成，或者单独开发一套视频分析管理软件，是一个必然的发展方向。通过管理软件，可以对视频分析设备、报警信号进行管理，并可以进行报警信息查询的工作。使用这种方式，需要获得视频分析设备的 SDK，而对于国外产品， SDK 大多不是免费赠送。5. 国内外视频分析市场概况从市场的需求情况来看，随着反恐形势的不断严峻，智能视频监控系统正在越来越多的引起人们的关注，需求量处于不断上升的过程当中。从总体上看，国外的
13、智能视频应用市场正在从“概念验证”阶段向“规模应用”阶段转化，智能视频已经慢慢开始形成为一个产业。在智能视频应用的概念模型出现后不久，一些国外的公司就已经开始着手研发相关的软硬件产品。例如，网络视频市场的全球领导厂商瑞典 Axis 网络通讯有限公司就已经推出其智能视频产品，其中包括 AXIS242SIV 视频服务器和AXIS IVM 120 人数统计智能视频应用模块。 AXIS 242S IV 集成了专用 DSP 芯片（TI DM 642） ，具备强大的图像处理能力，并可支持第三方应用软件模块的运行和开发。AXIS IVM 120 人数统计智能视频应用模块可以使视频监控设备通过对监控画面的分析
14、自动为用户计算进/出特定区域的人数，能够有效帮助服务、零售等行业的管理者分析营业情况或提高服务质量。国内最早出现的视频分析系统，应该叫做图片智能分析系统，在交通行业有大量使用，例如电子警察、智能卡口系统等，可以通过摄像机采集的视频图像，抽取其中的单帧图像进行分析，可以获得图片内车辆的车牌号码。航天部第二研究院有一款目前已经在交通行业应用的产品，可以对视频图像进行智能分析，识别出交通可疑事件（如事故、超速、遗撒、闯入禁区、逆行、滞留等）的发生，与国外相比，国内的智能视频市场还有很大的差距，一般在监控系统中提到的“智能视频监控”实际上还停留在普通的网络视频监控（IP 监控、数字化监控）的概念上，但
15、随着市场上开始出现了与国外类似的智能视频应用需求，已经有研究机构推出了该类产品，但是距离产品化和规模应用还有一定的差距。6. 总结智能化、数字化、网络化是视频监控发展的必然趋势，智能视频监控的出现正是这一趋势的直接体现。智能视频监控设备比普通的网络视频监控设备具备更加强大的图像处理能力和智能因素，因此可以为用户提供更多高级的视频分析功能，它可以极大的提高视频监控系统的能力，并使视频资源能够发挥更大的作用。为了推动智能视频产业的发展，达到多方共赢效果，需要将监控设备硬件供应商、智能视频软件供应商、分销商和经销商和系统集成商所有这些参与者合理的组织起来，使他们能够充分发挥各自的优势，创造出能够满足最终用户需求的全面解决方案。
