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眾所周知，視頻監控系統在安全防范領域的應用越來越廣泛，已成為安防重要的技術手段。但目前所使用的視頻監控技術，缺乏對視頻內容有效的智能分析，而主要靠人力來監視屏幕，其主要功能只是完成某時間段視頻圖像的存儲記錄，故而只能為事后分析提供證據。隨著社會的發展，人們對安防監控的要求，已不單單是事后取證的作用，更需要提前預防、主動報警等功能。因此被動式視頻監控狀況必須改變，亦即變被動為主動，以實現安防監控技術的革新。在此大前提下，智能視頻分析已成為視頻監控領域的前沿應用和發展方向。

    通過智能視頻分析技術，可以從海量的視頻信息中分離出最值得關注的重要信息，具備此種智能視頻分析技術的視頻設備，即智能視頻感知器，也必將成為物聯網應用的前端核心設備。經過對智能分析技術的深入研究，并充分考慮智能視頻分析應用市場的實際需求，將智能視頻分析技術功能單一化、產品化、模塊化，或將是智能視頻分析產品今后發展的一個方向，從而能便捷地將傳統的DVR(數字視頻錄像機)、DVS(數字視頻服務器)、IPCAM(網絡攝影機)實現智能化升級。

    本文將基于智能視頻分析技術的新理念，對新型智能視頻分析服務器、模塊架構、技術特征及在安全防范領域中的應用作簡要分析和介紹。

    何謂視頻分析

    視頻分析技術通俗地說即是通過計算機的運算和分析，從視頻信息中提取有用信息的技術。計算機處理或存儲的視頻信息只是一組組數據數列，即一個包含每一幀每一個像素點的灰度值或彩色值的數列。視頻分析技術讓計算機通過特定的算法程序提取視頻信號中所包含的內容信息或個體運動信息，賦予計算機具備“理解”視頻的能力，即“明白”視頻中所展現的是什么內容或者發生的是什么事件。

    視頻分析通常采用背景減除技術來實現圖像變化的檢測(如入侵、丟包、逆行等都是一種模式的圖像變化)，即將實時視頻圖像與基準背景圖像進行比較，相同位置的像素(區域)變化則認為是變化了的區域，對這些區域進一步處理、識別、跟蹤，得到包括目標位置、尺寸、形狀、速度、停留時間等基本形態信息和動態信息，完成目標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系，再交由系統作進一步的規則判定，直到觸發報警。其適用范圍很廣泛，只要基于對視頻進行運算處理，繼而提取有用信息的都可以稱為視頻分析技術。基于對視頻進行“分析、識別和理解”的原理，目前，如車牌識別、視頻人臉識別等技術都已經比較成熟，并在實際項目中均已得到了廣泛的應用。

    智能視頻分析技術

    智能視頻分析技術，起源于計算機視覺技術。計算機視覺，是人工智能研究的分支之一，它在圖像及圖像描述之間建立映射關系，從而通過數字圖像處理和分析來理解視頻畫面中的內容。它使計算機得以從紛繁的視頻圖像中分辯、識別出關鍵目標。應用于安防視頻監控系統后，其可借助計算機強大的數據處理能力過濾掉圖像中無用的或干擾信息，并自動分析、抽取視頻源中關鍵的有用信息，使監控系統不但有眼睛(攝像機)，更由于智能視頻分析計算機或專用DSP處理器，使監控系統具有智慧的大腦功能，使監控變得“聰明”，能自動學習和思考，從而替代人力或者協助人力進行監控。

    視頻內容分析與識別軟件能通過分析實時視頻流，檢測識別出可疑的活動、事件或者行為模式。視頻監控智能化是指在不需要人為干預的情況下，系統能自動對監控畫面中異常情況進行檢測、識別，并及時作出預/報警。正因為視頻分析與識別需要通過定制的軟件來識別出各類異常的行為，因此必然會涉及到復雜的軟件算法，現在的智能視頻分析軟件已具有如周界監控與行為分析等多種類功能。

    現在的智能視頻分析技術從硬件上來說，常會有二種表現形態，一種是基于具高速運算性能的工業計算機(或稱服務器)，另一種是基于嵌入式技術的高性能DSP處理器，二種形態都需裝載專用的智能視頻分析軟件算法。前一種形態具有功能多樣性、高速、多路處理等特點，一般應用于后端;后一種形態往往功能單一、適合于單路處理，具有布置方便等特點，一般應用于前端。特別后一種形態，基于針對性強和布置方便等，其應用態勢很強勁。

    智能視頻分析技術應用

    下面以嵌入式單DSP智能視頻分析服務器為例，介紹智能視頻分析系統應用特點。嵌入式系統體積小，性能強，運行穩定。其采用先進的嵌入式技術，又為在精簡硬件的同時還能提升系統性能，故采用高性能的DSP算法，移植與優化了網絡編解碼等先進技術，并可根據用戶具體需要，選擇目標行為規則，能較好地與監控攝像機等前端設備配合工作，實現智能視頻監控，同時可實現安防監控按需報警、按需傳輸、按需存儲，最大限度地發揮監控系統潛力，提高監控管理水平，同時實現智能化高效監控。

    嵌入式單DSP智能視頻分析服務器可在前端嵌入式設備，實現各種類的智能視頻分析功能。以人臉捕捉功能為例，其能自動捕捉人臉照片，通過網絡傳送到人臉資料庫，進行篩選與備案。新建項目、小型項目、分散型項目一般都會采用此方式。

    現在，嵌入式單DSP智能視頻分析服務器已在視頻狀態檢測、越線檢測、禁區檢測、物品遺留檢測、物品移走檢測、密度超標檢測、人群突然聚集檢測、人群突然發散檢測、徘徊檢測、非法停車、人員計數等方面被廣泛應用，且都獲得了出色的應用表現，能真正實現監控智能化，提高安全防范級別和監控管理工作效率，既節省了施工和管理成本，又為客戶提供了全面的智能視頻監控系統解決方案。

    智能視頻分析技術及相應設備現在已被廣泛應用于軍隊、公安、監獄、銀行、交通、鐵路、機場、港口、電力、石油、煤礦、景區、文博、校園、住宅小區、商場、工廠、森林等行業。

智能視頻分析模塊

    智能視頻分析算法固態化和模塊化是當前智能視頻分析技術應用的趨勢，其是將智能視頻分析技術與高效的數字信號處理器(DSP)完美結合，能夠將智能視頻技術嵌入到攝像機、DVR以及任何網絡視頻監控產品內，使其立即晉級為智能化的視頻監控解決方案，大幅增加了產品的附加價值和經濟效益。其具有的高性能處理器和嵌入式平臺及強大的智能視頻分析算法，是DVR/DVS/IPCAM產品智能化升級的捷徑。

    下面就功能單一化、產品化、模塊化的智能視頻分析模塊的特征與應用作簡要介紹。

    圖1為智能視頻分析模塊與DVR/DVS/IPCAM對接應用示意圖，由圖可知該智能視頻分析模塊支持LAN接口在線升級;SPI&COMl兩個接口可用于智能視頻分析模塊與DVR/DVS/IPCAM進行智能視頻分析結果數據上報以及參數設置下發;智能視頻模塊支持標準的ITU—RBT.656數字視頻輸入。智能視頻分析模塊能與DVR/DVS/IPCAM可做到無縫連接，互為補充，形成完整的網絡平臺智能視頻監控系統。智能視頻分析平臺也能從后端集中視頻源內捕捉需要關注的信息。而這種方式比較適合比如“平安城市”等大型集中視頻監控平臺進行智能化改造的項目。 

智能視頻分析模塊與DVR/DVS/IPCAM對接應用示意圖  

    智能視頻分析技術應用舉例

    1、動態人臉捕捉儀

    動態人臉遮擋檢測是利用智能視頻分析技術，即人臉遮擋檢測算法，對人的臉部進行分析檢測，并自動判斷人的臉部特征，對戴墨鏡、壓低帽沿或戴口罩以及其他任何形式的有意識遮蓋臉部特征的可疑行為進行自動識別和報警。

    可實現智能地從后端集中視頻源內分離和捕捉人臉。通過在集中視頻監控平臺后端引入視頻源的方式，在后端智能視頻分析平臺上實現人臉捕捉，其主要性能如下：

    自動對視頻場景內的人臉進行檢測和捕捉，基于DSP平臺，支持1路或者2路視頻輸入，可實現對視頻場景內的人臉進行捕捉和照片存檔。可提供標準SDK接口協議，可通過RJ45、RS232\485等接口進行雙向通訊，易于與其他設備進行集成應用。

    功能特點：

    ·嵌入式處理，自動檢測視頻場景內的人臉，捕捉人臉中的部分照片，并且傳送到后端;

    ·可直接接入普通模擬攝像頭或者數字視頻流，可對監控場所進出的所有人臉進行24小時自動捕捉;

    ·可直接通過網口/U5B接口對產品進行升級處理，維護方便、快捷;提供RS232/RS485、剛45、U58、SD等各類豐富的硬件接口;

  2、入侵檢測預警器

    一種視頻行為分析技術應用的裝置，能進行大范圍預報警檢測，具有高檢測率和低誤報率。所謂視頻行為分析技術就是對視頻場景內的相關運動目標(人或物體)進行檢測、分類及軌跡追蹤，并根據制定的分析(觸發)規則，由系統自動分析、判斷運動目標的行為信息，并將信息輸出到相關的系統平臺。該終端基于DSP平臺，可1路或2路視頻輸入，通過智能視頻分析，可實現對視頻場景內的周界入侵行為進行預警，提供本地IO輸出，可實現本地和遠程報警。其終端提供標準SDK接口協議，可通過RJ45、RS232/485等接口進行雙向通訊，用于與其他設備進行集成應用.

    功能特點：

    ·嵌入式處理終端，自動檢測視頻場景內的可疑周界入侵行為，自動進行本地和遠程報警，并進行證據保全;可直接接模擬攝像頭或IPCAM，自動進行24小時不間斷檢測。也可直接通過網口/USB接口對產品進行升級處理;能提供RS232/485、RJ45、USB、SD等各類豐富硬件接口;

    ·支持越線、進入或離開禁區、逆行、徘徊等入侵智能檢測;可實時看到智能分析的結果，并可對檢測目標進行標記和跟蹤。

    應用范圍：

    安裝于小區、別墅、廠礦、倉庫、貨場、校園、企業、軍事基地周邊等各類需要對周界入侵行為進行防范的場所，對越線、禁區、逆行等各類周界入侵行為進行24小時不間斷檢測和預警。

    3、人群聚集度檢測儀

    人群密度檢測也是智能視頻分析技術之一，它通過攝像機采集視頻信息，并運用智能視頻分析技術分析畫面中的活體移動目標，進而統計計算設定區域內的目標數量和密度，當數量值超過預設的閾值時自動產生報警信息，提示監控人員采取針對性的措施。可應用于人群非法集會、機場驗證大廳等場景。

    功能特點：

    嵌入式處理，自動檢測視頻場景內的可疑人群聚集行為，自動進行本地和遠程報警，并進行證據保全;可直接接入普通模擬攝像頭或者數字視頻流，自動進行24小時不問斷檢測和預警。也可直接通過網口/USB接口對產品進行升級處理;也能提供RS232/485、RJ45、USB、SD等各類豐富硬件接口。系統基于DSP平臺，自動分析視頻場景內的人群聚集行為進行分級別的預警，提供本地IO輸出，可實現本地和遠程報警。能提供標準SDK接口協議，可通過RJ45、RS232/485等接口與其他設備進行集成應用。

    應用范圍：

    適用于市政廣場、機場碼頭通道、企事業單位大門口、軍事禁區周邊等，對可疑人群聚集進行24小時不間斷的檢測和預警。

    其它應用

    智能視頻分析技術具有其它多種類應用，如視頻客流統計、多光源人臉識別、局部高清人臉捕捉、動態車牌捕捉、運動目標檢測、物品狀態檢測、攝像機健康檢測等等。

    ·支持與后端的人臉照片比對，配合軟件使用;

    ·智能分析結果:通過中間件保存到服務器或者提供結果給第三方使用;

    ·智能錄像：錄像文件通過FIRS播放器可以顯示智能分析的結果(人臉大小要求-不低于100×80象素)。   

    應用范圍：

    地鐵、火車站、長途車站、碼頭、機場、政府部門、樓堂會館等各類人群聚集場所的出入口，對通過的人群進行自動人臉檢測、照片捕捉存檔，以供后期的人臉檢索、黑名單/白名單比對。

    應該說，當今智能視頻分析模塊應用于人臉捕捉儀上的功能與主要參數大同小異，上述解釋僅以某型人臉捕捉儀為例進行說明。