智能視頻監(jiān)控系統(tǒng)發(fā)展及應(yīng)用研究

劉佳

（中煤科工集團重慶研究院有限公司，重慶，400037）

1 智能視頻監(jiān)控的發(fā)展歷程以及研究現(xiàn)狀

從20世紀下半世紀開始，視頻監(jiān)控系統(tǒng)發(fā)展取得了很好的成就，整個監(jiān)控系統(tǒng)的發(fā)展經(jīng)歷了三大階段，模擬視頻監(jiān)控系統(tǒng)，數(shù)字視頻監(jiān)控系統(tǒng)，全數(shù)字化監(jiān)控系統(tǒng)。模擬監(jiān)控系統(tǒng)早期的視頻監(jiān)控是以攝像機，監(jiān)視器等等組成的純模擬的視頻監(jiān)控系統(tǒng)，也就是閉路監(jiān)視系統(tǒng)；數(shù)字視頻監(jiān)控系統(tǒng)出現(xiàn)在1995年左右，在市場流通上主要以DVR的形式來出現(xiàn)，數(shù)字視頻監(jiān)控系統(tǒng)的利用大大提高了用戶對錄像信息的處理能力。DVR可以使模擬的數(shù)字信號存儲在硬盤上；進入21世紀以來，經(jīng)濟科技迅猛發(fā)展，計算機技術(shù)，網(wǎng)絡(luò)寬度，存儲器容量不斷提高。網(wǎng)絡(luò)監(jiān)控系統(tǒng)在此背景下蓬勃發(fā)展，這些技術(shù)的應(yīng)用是使視頻監(jiān)控技術(shù)進入全數(shù)字化的網(wǎng)絡(luò)時代，也就是第三代視頻監(jiān)控系統(tǒng)。

2 智能視頻監(jiān)控系統(tǒng)的基本結(jié)構(gòu)

2.1 視頻數(shù)據(jù)采集

視頻的數(shù)據(jù)采集主要依靠的是高分辨率的攝像機，高分辨率的攝像機以一定的頻率對原始圖像進行采集，將模擬信號轉(zhuǎn)換換為數(shù)字視頻信號。在視頻采集的過程中，只有當采樣頻率達到某一要求時，才能達到實時監(jiān)控的目的，符合人眼的視覺需求。

2.2 視頻數(shù)據(jù)壓縮編碼

進行實時視頻數(shù)據(jù)采集，其數(shù)據(jù)量是十分巨大的，這就要求在傳輸?shù)臅r候進行壓縮，這樣可以降低用戶在存儲介質(zhì)以及傳輸信道方面的總體擁有成本。而活動視頻序列的幀內(nèi)以及幀與幀之間包含很大的空間冗余以及心理視覺冗余，可以通過挖掘這些冗余信息，對圖像視頻數(shù)據(jù)檢修工壓縮來達到適應(yīng)信道的要求，也就是視頻壓縮與編碼。

2.3 視頻數(shù)據(jù)傳輸

視頻傳輸數(shù)據(jù)主要依托于同軸電纜，雙絞線以及光纜等等，為了獲得高質(zhì)量的視頻流，在視頻傳輸?shù)倪^程中還需要多種技術(shù)的支持，比如說應(yīng)用層質(zhì)量控制技術(shù)，媒體同步技術(shù)等等。

3 智能視頻監(jiān)控系統(tǒng)的關(guān)鍵技術(shù)及優(yōu)勢

智能視頻監(jiān)控，也就是采用有關(guān)的智能視頻分析的算法，利用有關(guān)的計算機視覺技術(shù)對所監(jiān)控范圍之內(nèi)的監(jiān)控對象進行有關(guān)的行為分析以及內(nèi)容提取，當發(fā)現(xiàn)被監(jiān)控目標符合某種算法規(guī)則的行為時，就會自動進行報警，通過一定的技術(shù)通知有關(guān)的工作人員進行干預。智能視頻分析技術(shù)是智能視頻監(jiān)控技術(shù)的核心技術(shù)之一，這項技術(shù)可以實現(xiàn)對監(jiān)控對象自動定位，動態(tài)定位跟蹤，目標分類識別，行為描述，事件分析等等。

智能視頻分析技術(shù)的基礎(chǔ)是動態(tài)視頻目標檢測技術(shù)，整個技術(shù)主要是通過監(jiān)控畫面對整個監(jiān)控區(qū)域的圖像變化進行監(jiān)控，從監(jiān)控的區(qū)域中將所控對象目標提取出來。技術(shù)主要是采取背景減除法，時間差分法等等。動態(tài)視頻目標跟蹤是指結(jié)合物體的外表以及運動的特征來實現(xiàn)對不同形狀，顏色，不同背景的目標進行識別的技術(shù)。實現(xiàn)這種功能的方法一般都是基于運動估計跟蹤，基于特征的跟蹤等等。動態(tài)視頻目標分類識別主要包括以下幾個部分：其一是對目標外形的識別，其二是對目標行為的分析。近幾年來，機器學習，深度學習蓬勃發(fā)展，這些學習方法的對構(gòu)建人行為的統(tǒng)計模型起到一定的促進作用。但是這些學習方式任然是行為理解的難點，這兩種學習方式主要的方法是狀態(tài)空間法以及模板匹配法。智能視頻監(jiān)控的目的就是為了能夠?qū)崿F(xiàn)對異常事件的分析以及報警。

智能視頻監(jiān)控系統(tǒng)與以往的監(jiān)控系統(tǒng)相比存在著很多的區(qū)別，彌補了傳統(tǒng)的視頻監(jiān)控系統(tǒng)的缺陷，將被動的監(jiān)控轉(zhuǎn)換為主動的識別。使用智能視頻監(jiān)控系統(tǒng)不僅僅能夠?qū)崿F(xiàn)全天自動監(jiān)控，而且能夠提高工作效率以及工作質(zhì)量，降低由于人為因素所造成的故障概率。通過視頻技術(shù)的分析模塊，對所監(jiān)控的畫面自動的進行分析，從而實現(xiàn)對異常事件的編碼，報警以及保存。這樣的系統(tǒng)，能夠提高報警的實時性， 并運用高級的智能視頻的分析算法，使用戶可以更加準確的定義安全威脅的特征，識別可疑活動，可以在威脅發(fā)生的前期提醒工作人員，這樣就能夠有效的降低危險系數(shù)。除此之外，智能視頻監(jiān)控系統(tǒng)還應(yīng)用的人數(shù)統(tǒng)計，有關(guān)的人物統(tǒng)計，身份識別。

4 智能視頻監(jiān)控系統(tǒng)的應(yīng)用及發(fā)展方向

對于現(xiàn)在的智能視頻監(jiān)控系統(tǒng)的應(yīng)用主要集中在以下兩個方面：安全相關(guān)類應(yīng)用和非安全相關(guān)類應(yīng)用。

對于安全相關(guān)類應(yīng)用，主要集中應(yīng)用在安防系統(tǒng)中，近幾年來，國際活動不斷增加，恐怖襲擊事件發(fā)生的概率也不斷增多，整個社會對于智能視頻監(jiān)控系統(tǒng)的需求量也不斷增加，其主要包括高級視頻移動監(jiān)測，物體追蹤，人臉的是被，車輛識別等等。在我國，在很多場合都安裝有智能視頻監(jiān)控系統(tǒng)，比如說軍事基地，機場，監(jiān)獄等等。對于一些公共場合，比如說高鐵站，其周圍太過于分散，監(jiān)控人員不能夠完全的將每一個地方進行監(jiān)控，這時，智能視頻監(jiān)控系統(tǒng)就能夠發(fā)揮其的作用，自動監(jiān)測所監(jiān)控范圍內(nèi)可疑物體以及可疑人物。

對于非安全相關(guān)的應(yīng)用中，主要應(yīng)用在服務(wù)以及零售行業(yè)，利用其可以提高服務(wù)水平以及營業(yè)額。比如說利用在人數(shù)統(tǒng)計，人群控制，注意力控制和交通流量控制等等。比如說可以對大型商場人流量進行統(tǒng)計，從而估測這個商場的營業(yè)水平，除此之外還可以通過人臉的識別技術(shù)來提高服務(wù)水平，提高工作質(zhì)量以及工作水平。

5 小結(jié)

智能視頻監(jiān)控系統(tǒng)在應(yīng)用中還存在一檔問題，比如時候是圖像的清晰度問題，安全檢查問題等等，但是隨著技術(shù)的不斷進步，這些技術(shù)上的難關(guān)會很快攻克，整個系統(tǒng)的成本也會逐漸下降，本文主要對智能視頻監(jiān)控系統(tǒng)發(fā)展及其應(yīng)用做簡要的介紹，希望讀者對其發(fā)展方向，應(yīng)用前景有一定的了解。

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