视频图像智能分析处理技术解析

视频监控是安防系统中最有效的手段之一。自上世纪九十年代大量应用以来，特别是随着平安城市等大型工程的建设，成千上万的视频图像给广大工作人员的监看与管理工作带来困难。一个监控人员往往要兼顾几百路甚至上千路的监控视频信号，长时间工作后监控人员将逐渐进入一个生理疲劳状态，往往会因过度疲劳而无法在第一时间对视频画面中潜在的安全事件作出响应。
　　如何从海量图像中自动发现、分析有用的信息并立即进行处理，使视频监控系统重新成为防患于未然的重要手段，这已经成为安全系统建设和安全管理部门越来越关心的重要问题之一。面对越来越多的监控点，海量视频监控系统如果不加视频分析将只是“可视”而不能有效“监控”。因此，人们期望有一种产品能通过对视频图像的识别、分析而自动捕获到可疑目标，及时对可能发生的安全事件进行预警，降低监控人员工作强度。
　　智能分析处理技术的涵义国内技术现状智能视频分析利用智能神经网络技术，对视频图像进行分层处理，分离出对系统有用的人或物体。神经网络是基于模拟人脑智能特点和结构的一种信息处理系统，它通过对人脑的基本单元的建模和典型的激励函数的设计，来探索模拟人脑神经系统功能的模型，并研制一种具有并行分布处理与存储、高度自适应和自学功能、能分析较为复杂的非线性系统的软件模拟技术。
　　视频图像智能分析处理技术就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功能，对视频画面中的海量数据进行高速分析，过滤掉冗余的信息，为监控者提供有用的关键信息。
　　智能分析的“心脏”：DSP+算法
　　智能视频监控之所以能够担当起智能视频分析的重要角色，从而以主动监控改变传统被动监控方式，其根本的实现手段在于采用高速数字信号处理器（DSP）的高速实时的性能，极大地提高监控的即时性和有效性。德州仪器通用DSP业务发展部经理郑小龙认为，随着DSP性能的增强，视频智能分析算法可以由CPU处理转到DSP实时处理，于是视频智能分析实现了由后台转到前端的过渡。更多设备的数字视频监控产品可以借助于DSP增加视频分析功能以实现全面智能化。TI的通用数字媒体处理平台（DaVinci）经过几年的推广已为很多数字视频监控客户所认可，在拓展到智能视频分析应用中，有利于数字监控系统兼顾降低系统成本、缩短开发周期，以及支持丰富的接口标准。其中具有代表性是带有AMR核心的DM644x和不带有AMR核心的DM643X系列平台，两者都有C64x+的DSP核心，这是由C64x核心的升级，既可以兼容C64x的算法软件，又具有更高的性能和效率。
　　场景复杂性促智能分析技术多元化发展
　　近年来，智能视频分析技术得到了迅速发展。智能视频分析技术以及其市场正在慢慢的渗透到各个行业中。
　　把智能化技术和现有的安防产品相结合可以用于很多方面，从目前的技术和安防产品结合情况来看，以下几种需求可以得到满足：对运动目标进行检测、跟踪，对其行为进行分析，提高实时预警的性能；对输入图像流进行逻辑抽象，生成视频索引，提高视频检索的效率；根据场景内容进行镜头控制、视频压缩，既降低视频数据的总量，又保证异常事件发生时采集图像的质量；利用预警时视频中捕获的人脸图像进行时候调查、认证。
　　北京博睿视科技是一家成立于2007年6月，致力于智能视频监控算法的研究和智能视频监控系统的开发工作的公司。拥有雄厚的智能视频监控技术储备和研发能力，拥有一流的、具有高度实战能力的研发团队，能够将智能视频监控技术最优化的应用于智能视频监控产品的开发过程中，已经推出了几大系列的智能视频监控系统，包括博睿视防卫系统、博睿视烟雾检测系统、博睿视火焰检测系统、博睿视人群监控系统、博睿视统计系统、博睿视跟踪系统、博睿视诊断系统，可以满足多个应用场所的视频分析处理要求。
　　在目前日益复杂的视频监控系统的状况下，智能视频分析不仅要保持日常管理操作的简单和便捷，还要考虑系统覆盖范围越来越广的特点以及兼顾系统的经济、有效性。最后，它还必须将监控系统与门禁控制系统、报警系统融合到同一个平台，允许集成其他相关技术，同时保持系统的灵活性和可扩展性。
　　上海卓扬科技有限公司基于全球领先的ObjectVideoOnBoard？智能视频分析技术，率先开发出了自主品牌的IVOSystem系列智能视频分析系统，得到了各界的广泛关注。该系统将摄像机、智能视频分析、视频编码、通信网络完美结合，对人、车及其它物体进行自动识别，并对其行为进行识别、分析、判断，可以对各种安全事件进行主动预警。包括穿越单警戒线、穿越双警戒线、进入、离开、出现、消失、弃置、取走、场景变化、滞留等规则可供设置。
　　日本NEC公司推出的SmartCatch智能视频分析技术是一种用于CCTV监控的行为识别解决方案。它可以捕捉到各种预先设定的违规组合行为，如进入安全敏感区域、违规停车、遗留物品、移动或破坏物品等，系统能通过各种方式（响铃、短信息、邮件）自动产生告警信号。SmartCatch适合现有的监控系统，包括与 CCTV视频监控录像、门禁系统共同使用。它可以随时根据需要进行扩充，通过软件来配置管理、监控和报告。SmartCatch兼容模拟和数字摄像机，也可以与其他的感应器，如门禁控制、生物识别、微波设备结合。
　　视频图像智能分析的作用
　　智能视频分析需要自动识别监控对象，及时感知目标对象所发生的变化，而当异常情况出现时能够实现自动报警等功能。我们知道，“监”和“控”是相辅相承的，前一部分的“监”做到并不太难，而后一部分“控”要真正做到才是至关重要的。能够更好更快的实现“控”的要求，就必须通过智能视频分析技术，来提升“监”的有效性。
　　智能视频分析技术的产业化发展为视频监控智能化提供了绝好的机遇。智能视频分析系统对视频中异常行为事件进行实时提取和筛选，并及时发出预警，改变了传统视频监控系统只能“监”不能“控”的被动状态，解决了事后取证难的问题，让监控变得更加主动。其相比于传统视频监控系统更加快速的反应时间以及更加强大的数据检索和分析功能，使得监控能力得到极大的改善。
　　随着技术的不断成熟，在世界范围内逐渐出现了一些专业的IVS研究厂家，像美国的ObjectVideo、Vidient；以色列的NICE、Mate、IOImage；澳大利亚的IOmniscient等。这些厂家都相继进入中国市场，一度造成外国厂商独占国内智能视频分析市场的局面。而终究因其技术与中国国情的差异性，无法真正渗透中国市场。这一现状给国内的智能视频技术研究厂家带来挑战的同时，同样也提供了一个非常好的发展机遇。国内逐渐出现了像智安邦、飞瑞斯、贝尔信等专业的智能视频分析研究厂家，相关产品也先后在平安城市以及各重点行业取得突破性应用。
　　公安部在其“十一五”规划中明确提出：将人脸识别、智能的目标识别与分析作为其七个重点发展方向当中的两个，由此可见其重要性。如今，智能视频监控在国内已经有了一定规模的应用：青藏铁路2007年10月竣工验收，全线1300路通道采用智能视频分析，对全线铁路进行入侵保护；北京地铁5号线，全线23个车站，重点区域均采用了丢炸弹及入侵探测；北京航空信息中心机房，采用了入侵及防尾随探测；北京奥运会、上海世博会、广州亚运会场馆建设项目，均已建和预算使用智能视频分析技术……
　　结束语
　　有专家指出，继模拟、数字和IP监控之后，下一波兴起的将是包含智能监视和智能分析的智能监控技术。智能视频监控是一种执行智能视频分析和全自动视频监控的高级解决方案。它能从模拟或数字视频流中自动跟踪并识别对象，分析运动并提取视频信息。智能视频监控允许用户利用安全摄像机轻松监测并保证各区域的安全，同时还降低了人工成本，并提高了生产效率。
　　当前，一些专业视频分析研究厂家也正着手完善现有的核心技术，进一步提升和优化现有算法结构，在功能、应用和价格上力求更加注重用户的实际需求，以实现最佳的系统产品形式。
　　为使智能视频技术得到更广泛应用，TI所推出的视频分析基础函数库，该函数库名位VLIB，支持基于C64+x核心开发具有特色的智能视频应用算法。VLIB的实质是集合了超过 40 种软件的DSP函数内核，客户通过调用这些函数库，即可实现背景建模与背景抽取算法、目标特性提取、跟踪与识别、以及低级别像素处理等功能。郑小龙告诉记者，如果把研发视频分析产品看作是建造智能化大厦，则VLIB函数库所提供的好比是建筑材料，开发者无须再从头新型最底层的工作，而只需专注于具体的应用实现。
　　据深圳市永研科技发展有限公司总经理张永福介绍，近年来，有单一算法、对象跟踪算法、多对象行为检测算法三种方法出现于视频分析市场。单一算法：可以识别和捕捉出现在监控画面里移动的物体。虽然此方法起到些作用，但它不能作为一个完整的解决方案，而且画面中人数多的时候或复杂的行为就不能用。对象跟踪算法： 通过使用一种图形化的地图，摄像机可以捕捉移动的物体，这些对象被完全秘密监控。虽然这种方法有所进步，但它无法识别一些可以导致违规的行为，而且这种方法跟踪对象需要摄像头画面的重叠。多对象行为检测：这是通过一种神经网络算法，可以识别多个物体的多种行为，可以作为一个完备的安全方案，十分有效地应用到监控系统里，实时地发现各种违规行为。