智能視頻分析技術(shù)在智慧安防中的應(yīng)用與展望

王勐

（浙江廣信智能建筑研究院有限公司）

1 引言

隨著人們對于安保工作的日益重視，原有的安防工程技術(shù)已經(jīng)不能很好地保障人們的安全，在這樣的大背景下智慧安防應(yīng)運而生。智慧安防工程通過網(wǎng)絡(luò)信息技術(shù)及智能化技術(shù)的運用極大地提高了安防工作的效果。但是視頻分析技術(shù)作為智慧安防工程的重要組成部分，目前的應(yīng)用還較為基礎(chǔ)，不能真正滿足智慧安防工程的需要，因此對視頻分析技術(shù)的提升刻不容緩。筆者將對智能視頻分析技術(shù)在智慧安防中的應(yīng)用加以分析并對其未來的發(fā)展進(jìn)行展望。

2 智能視頻分析技術(shù)簡介

如今在我們的日常生活中，攝像頭隨處可見，它們也在默默地保護(hù)著我們的安全，是我們?nèi)粘Ｉ畎卜拦こ痰闹匾画h(huán)。但是如此密集的攝像頭在更好的保障我們安全的同時也為安防人員帶來了新的難題，那就是這些攝像頭每日記錄下的視頻資料數(shù)目過于龐大，后期的視頻分析工作極難開展，同時在進(jìn)行信息提取時效率低下，反而降低了安防工作的效率。而且目前的視頻分析技術(shù)模式通常為提取監(jiān)控視頻，再由安防人員根據(jù)實際需要對于視頻中的有效信息進(jìn)行提取，用于后期的工作，主要承擔(dān)調(diào)查取證的任務(wù)，功能較為單一，不能真正發(fā)揮視頻監(jiān)控網(wǎng)絡(luò)的優(yōu)勢。為了解決這一問題，智能視頻分析技術(shù)被引入到智慧安防之中，并且這一技術(shù)目前已經(jīng)逐漸成為了主流。

智能視頻分析技術(shù)主要是在傳統(tǒng)視頻分析技術(shù)的基礎(chǔ)之上整合了計算機(jī)系統(tǒng)，使得安防工程中的視屏監(jiān)控由傳統(tǒng)的記錄功能轉(zhuǎn)變?yōu)榉治龉δ埽谶@一過程中攝像頭所記錄的視頻信息不僅會被存儲下來，其后臺的視頻分析系統(tǒng)也會對視頻信息進(jìn)行即時地分析，并通過對異常狀態(tài)的鑒別提出預(yù)警。在智能視頻分析技術(shù)中，為了可以快速地對大量的視頻資料進(jìn)行分析與監(jiān)控，除了要提升后臺計算機(jī)系統(tǒng)的運算處理能力之外，加強對無用視頻的過濾及有效信息的抽取能力也是當(dāng)下智能視頻分析技術(shù)的重點。而目前我國智慧安防工程中運用的智能視頻分析技術(shù)也基本實現(xiàn)了對于異常情況的及時甄別與預(yù)警，讓視頻分析技術(shù)不再只擔(dān)負(fù)調(diào)查取證的責(zé)任，而是進(jìn)行事前預(yù)警，減少安全問題的發(fā)生。

3 智能視頻技術(shù)的應(yīng)用現(xiàn)狀分析

使用智能視頻分析技術(shù)不僅可以有效地對安防視頻資料進(jìn)行存儲分類，還能對視頻監(jiān)控資料進(jìn)行及時的分析，并為安防工作提供指導(dǎo)，其性能遠(yuǎn)遠(yuǎn)優(yōu)于傳統(tǒng)的視頻分析技術(shù)，這一技術(shù)目前在智慧安防中也得到了廣泛的應(yīng)用。目前智能視頻分析技術(shù)在智慧安防中的主要運用集中于運動目標(biāo)識別、徘徊檢測以及360°全景跟蹤等領(lǐng)域，做到了由平安城市向智慧城市的轉(zhuǎn)變。

首先便是在運動目標(biāo)識別功能上的突破。目前我國各個主干道的路口及小區(qū)、停車場的入口處均配備有車輛信息視頻識別系統(tǒng)，但是此類傳統(tǒng)的視頻車輛信息識別系統(tǒng)只能實時提取運動中車輛的車牌號信息，對于智慧安防工作幫助有限，不能及時發(fā)現(xiàn)車輛動向的異常[1]。針對這一現(xiàn)狀，我國在原有的車輛視頻信息分析技術(shù)的基礎(chǔ)上加以創(chuàng)新，引入了動態(tài)分析技術(shù)，可以對車輛的更多信息加以捕捉與分析，例如車輛的顏色、車型、行駛狀態(tài)甚至車內(nèi)人員的動態(tài)。而這些數(shù)據(jù)經(jīng)過提取之后也并非互相離散，而是將之整合成為一個結(jié)構(gòu)化數(shù)據(jù)，不僅便于后期的提取分析，也可以實現(xiàn)與安防大數(shù)據(jù)的碰撞，有助于系統(tǒng)進(jìn)行分析。另外除了在信息提取及信息整合等方面做出提升外，目前智能視頻分析技術(shù)還優(yōu)化了系統(tǒng)的夜間成像效果，通過攝像頭技術(shù)的優(yōu)化減少了夜間車輛燈光以及惡劣天氣條件對于視頻成像的影響，讓智能視頻分析系統(tǒng)可以全天候滿足安防工作的要求。

智能視頻分析技術(shù)為安防工作帶來的最大改變便是可以通過對視頻的分析發(fā)現(xiàn)異常并提前采取措施預(yù)防可能出現(xiàn)的安全問題，因此在監(jiān)控過程中保持對可疑目標(biāo)的監(jiān)控便是智能視頻分析技術(shù)的重中之重。而由于監(jiān)控網(wǎng)絡(luò)所使用是攝像頭大多監(jiān)控范圍較小而且視野較窄，因此難以滿足對特定目標(biāo)的跟蹤要求。在以往的安防工作中，大多采用PTZ技術(shù)進(jìn)行目標(biāo)跟蹤，但是隨著安防工作要求的提升，PTZ目標(biāo)跟蹤技術(shù)已經(jīng)不能滿足當(dāng)下的跟蹤要求，而近年來一種高速球配合360°全景攝像頭的新型技術(shù)逐漸取代了PTZ目標(biāo)跟蹤技術(shù)[2]。該技術(shù)的運作原理是通過圓周排列的一組攝像頭對監(jiān)控范圍進(jìn)行360°的全方位監(jiān)控，而在全景攝像頭下方的高速球攝像頭則負(fù)責(zé)對特定目標(biāo)的跟蹤與監(jiān)控。在監(jiān)控過程中，技術(shù)人員首先會在全景攝像頭的視頻分析過程中根據(jù)事件判別算法來找出可疑目標(biāo)，隨后高速球攝像頭便會聚焦于特定目標(biāo)并對其進(jìn)行跟蹤監(jiān)控，同時監(jiān)控數(shù)據(jù)也會及時反饋至安防人員處，便于安防人員進(jìn)行進(jìn)一步的分析與行動安排。而為了滿足日益嚴(yán)格的跟蹤監(jiān)控要求，目前該技術(shù)使用的高速球攝像頭不僅可以迅速對焦、變焦以提升視頻清晰度，同時還可以對多達(dá)60個不同目標(biāo)進(jìn)行同時跟蹤，而且安防人員也可以隨時切換重點監(jiān)控目標(biāo)，提升監(jiān)控工作質(zhì)量。

除了對視頻監(jiān)控技術(shù)的升級之外，智能視頻分析技術(shù)的另一個突破便在于其對于視頻監(jiān)控畫質(zhì)的提升。在以往的安防視頻分析工作之中，由于監(jiān)控視頻畫面模糊而阻礙調(diào)查的事件屢見不鮮[3]。而智能視頻分析技術(shù)為了提升對視頻信息的提取精度，對攝像頭進(jìn)行了升級，采用了4K超高清智能紅外網(wǎng)絡(luò)球機(jī)在將監(jiān)控視頻的畫質(zhì)提升至4K的同時，其應(yīng)用的VCA功能、ROI編碼及智能跟蹤技術(shù)大大提升了視頻監(jiān)控質(zhì)量，不僅可以及時掌握監(jiān)控區(qū)域的情況并進(jìn)行視頻信息提取及分析，在后期的取證過程中也避免了由于畫質(zhì)模糊造成的問題。

智能視頻分析技術(shù)雖然優(yōu)化了運動目標(biāo)識別技術(shù)，將目標(biāo)信息整合為結(jié)構(gòu)化的信息數(shù)據(jù)，減輕了信息提取工作的難度，但是全時的監(jiān)控難免會產(chǎn)生大量的無用視頻，對后期的分析提取工作造成干擾，因此在目前的智能視頻分析技術(shù)應(yīng)用過程中運用了視頻摘要技術(shù)[4]。視頻摘要技術(shù)指的是通過前期的后臺分析對重復(fù)無用的視頻信息予以省略，同時根據(jù)視頻信息分析的實際需要截取有效的監(jiān)控視頻片段，形成一個精煉的視頻摘要，安防人員便可以在短時間內(nèi)瀏覽監(jiān)控視頻的同時不遺漏關(guān)鍵信息。而且在智能視頻分析技術(shù)的實際應(yīng)用中，視頻摘要還會被系統(tǒng)分離存儲，這樣也可以大大降低后期安防人員調(diào)取視頻的難度。但是目前視頻摘要技術(shù)還不成熟，環(huán)境較為復(fù)雜的視頻難以進(jìn)行視頻壓縮，還需要對此類情境下的監(jiān)控視頻處理過程進(jìn)行優(yōu)化。

4 智能視頻分析技術(shù)在智慧安防中的應(yīng)用展望

雖然智能視頻分析技術(shù)在智慧安防中的應(yīng)用大大改善了視頻監(jiān)控工作的現(xiàn)狀，但由于該技術(shù)在我國剛剛起步，目前還存在較多不足，因此安防技術(shù)人員需要改進(jìn)相關(guān)技術(shù)以滿足未來的安防技術(shù)要求。

首先，目前視頻監(jiān)控工作大多數(shù)還是使用單攝像頭進(jìn)行，單攝像頭不僅視野范圍較小同時視頻信息的獲取也不夠立體，視頻難以反應(yīng)不同對象間的空間位置關(guān)系，因此在信息提取時會出現(xiàn)誤差，同時動作分析也缺乏準(zhǔn)確性。因此未來智能視頻分析技術(shù)的發(fā)展首先要改變當(dāng)前“單眼監(jiān)控”的現(xiàn)狀，實現(xiàn)“多眼監(jiān)控”。

多眼監(jiān)控首先指的是對同一地點的視頻監(jiān)控要使用多個攝像頭同時進(jìn)行，這樣多個攝像頭的視頻信息經(jīng)過智能系統(tǒng)整合處理后，便可以得到類似于人眼監(jiān)控的效果，監(jiān)控視頻可以準(zhǔn)確的反映對象間的空間位置關(guān)系，便于信息的提取與分析。除了對單獨位置的視覺監(jiān)控，對目標(biāo)的跟蹤監(jiān)控過程也需要實現(xiàn)多攝像頭間的聯(lián)動，避免監(jiān)控盲區(qū)的出現(xiàn)。為了達(dá)到這一效果，首先需要優(yōu)化攝像頭的分布規(guī)劃，消除不同攝像頭的監(jiān)控范圍真空區(qū)，另外還需要優(yōu)化網(wǎng)絡(luò)平臺的控制系統(tǒng)，在進(jìn)行跟蹤監(jiān)控時要預(yù)判目標(biāo)的運動軌跡，并控制不同的攝像頭對于目標(biāo)的整個行動進(jìn)行監(jiān)控[5]。

智能視頻分析技術(shù)現(xiàn)階段存在的另一個主要問題就是對目標(biāo)的行為分析不夠準(zhǔn)確，這首先受制于視頻的清晰度，另外目前的視頻分析技術(shù)的分析手段單一也是主要原因之一。針對這一問題，未來的智能視頻分析技術(shù)首先需要加強對于環(huán)境因素影響的排除，提升動態(tài)監(jiān)控的清晰度。另外還需要引入例如人臉識別、表情監(jiān)控、以圖搜圖等新型的視頻信息提取分析技術(shù)，以提升目標(biāo)行為分析的準(zhǔn)確度。而且目前智能視頻分析技術(shù)的目標(biāo)行為監(jiān)控通常沒有根據(jù)視頻監(jiān)控的應(yīng)用范圍進(jìn)行相應(yīng)的優(yōu)化，只是對常規(guī)的異常行為進(jìn)行監(jiān)控，不能滿足特殊環(huán)境下的監(jiān)控需要，因此未來技術(shù)人員需要根據(jù)視頻監(jiān)控的具體環(huán)境進(jìn)行行為分析程序的優(yōu)化。例如在景區(qū)的智能視頻分析系統(tǒng)就需要對客流量、通行狀態(tài)等信息進(jìn)行分析并為景點管理人員提供管理方面的指導(dǎo)。

另外，當(dāng)下的智能視頻分析技術(shù)缺乏統(tǒng)一的標(biāo)準(zhǔn)，不同地區(qū)所使用的視頻監(jiān)控設(shè)備以及控制系統(tǒng)往往存在較大的差異，這也導(dǎo)致不同地區(qū)間的監(jiān)控視頻資料難以進(jìn)行互通，影響了安防工作的進(jìn)行[6]。這就需要行業(yè)盡快制定統(tǒng)一的標(biāo)準(zhǔn)，讓不同地區(qū)的智能視頻分析系統(tǒng)可以高效協(xié)作，共同完成安防工作，還可以制定嚴(yán)格地監(jiān)控視頻安裝運行標(biāo)準(zhǔn)，確保監(jiān)控視頻設(shè)備及視頻分析系統(tǒng)滿足實際使用需求。

5 結(jié)束語

隨著目前安防工作要求的提高以及智慧安防的普及，傳統(tǒng)的視頻監(jiān)控體系及視頻信息分析技術(shù)已經(jīng)不能滿足當(dāng)前的安防工作要求。因此利用智能化及網(wǎng)絡(luò)化技術(shù)的智能視頻信息分析技術(shù)成為了當(dāng)前的主流，其也優(yōu)化了運動目標(biāo)識別、特定目標(biāo)跟蹤監(jiān)控過程，并提升了監(jiān)控視頻畫質(zhì)，有效改善了安防工作效果。在未來智能視頻分析技術(shù)還需要加強多眼監(jiān)控以及目標(biāo)行為分析技術(shù)，更好地助力于智慧安防工作。

[1]毛亮.智能視頻分析技術(shù)在智慧城市中的發(fā)展與深度應(yīng)用[J].中國安防,2017(6):49-52.

[2]賀志剛,陳春.基于智能視頻分析技術(shù)的“智慧警務(wù)”建設(shè)思考[J].中國科技博覽,2014(37):294-295.

[3]梁焱.基于智能視頻分析的智慧黃山景區(qū)安全防范管理與服務(wù)[J].中國信息化,2013(14).

[4]張海,左曉華.智能視頻分析技術(shù)在高校安全防衛(wèi)中的應(yīng)用[J].產(chǎn)業(yè)與科技論壇,2016,15(5):61-62.

[5]王兵.智能視頻分析技術(shù)在安防領(lǐng)域的應(yīng)用解析[J].中國安防,2013(12):48-52.[6]陳平.智能視頻分析在智慧城市發(fā)展中的作用[J].中國安防,2017(6):59-61.