智能在監(jiān)控領(lǐng)域中的發(fā)展

　　在上世紀(jì)九十年代初以前，以模擬設(shè)備為主體的閉路電視監(jiān)控系統(tǒng)是最早的第一代監(jiān)控系統(tǒng)，該技術(shù)成熟，穩(wěn)定，在許多實(shí)際工程中都得到了廣泛的應(yīng)用，在某些場(chǎng)合這項(xiàng)技術(shù)至今還在人們關(guān)注的視野當(dāng)中。真正的智能監(jiān)控是隨著計(jì)算機(jī)的發(fā)展以及網(wǎng)絡(luò)的革新才出現(xiàn)的。九十年代中期，計(jì)算機(jī)處理能力的提高和視頻技術(shù)的發(fā)展使得人們開(kāi)始利用計(jì)算機(jī)的高速數(shù)據(jù)處理能力來(lái)進(jìn)行視頻的采集和處理，由此而生的數(shù)字化監(jiān)控系統(tǒng)稱之為第二代視頻監(jiān)控系統(tǒng)。從九十年代末開(kāi)始，隨著網(wǎng)絡(luò)帶寬，計(jì)算機(jī)處理能力和存儲(chǔ)容量的進(jìn)一步提高，以及各種視頻處理技術(shù)的出現(xiàn)，視頻監(jiān)控進(jìn)入了全新數(shù)字化時(shí)代。智能在安防中的應(yīng)用越來(lái)越重要。因此，第三代監(jiān)控系統(tǒng)的就是以網(wǎng)絡(luò)為依托，以數(shù)字視頻的壓縮、傳輸，存儲(chǔ)和播放為核心，以智能的圖像分析為特色的技術(shù)革命。闖入報(bào)警，非法停留，物品遺留，運(yùn)動(dòng)目標(biāo)跟蹤等等。這些高級(jí)智能分析的功能成為了現(xiàn)代安防監(jiān)控產(chǎn)品中一大特點(diǎn)。

　　相關(guān)智能算法的研究

　　提到安防不能不提智能，提到智能不得不提算法。算法，作為行為分析和圖像處理的靈魂，在今后的產(chǎn)品研發(fā)和方案實(shí)施中起著引導(dǎo)性的作用。監(jiān)控的領(lǐng)域不斷的擴(kuò)大，市場(chǎng)不斷的發(fā)展，使得巨大的視頻信息需要分析處理，對(duì)于智能視頻監(jiān)控系統(tǒng)來(lái)說(shuō)，面對(duì)如此大的信息量，好的技術(shù)和結(jié)構(gòu)是關(guān)鍵的問(wèn)題所在。在遠(yuǎn)程監(jiān)控過(guò)程中，為了減少網(wǎng)絡(luò)傳輸?shù)膲毫?，在設(shè)備前端將一些智能分析的模塊嵌入到產(chǎn)品的編碼模塊當(dāng)中去，通過(guò)前面的智能分析只提取有用的視頻信息，并對(duì)其進(jìn)行編碼壓縮傳輸，大大的減小了傳輸?shù)臄?shù)據(jù)量，而圖像分析部分則在解碼后由后端的軟件部分處理。這種分工式思想比單純的靠集中式軟件或硬件處理的效果都要好的多。

　　同H264等編解碼算法相比，視頻智能算法之所以沒(méi)有一個(gè)統(tǒng)一的標(biāo)準(zhǔn)，沒(méi)有ASIC化，就是因?yàn)槠鋸?fù)雜度以及目標(biāo)行為的多樣性，導(dǎo)致很難制定出一套標(biāo)準(zhǔn)的規(guī)則來(lái)應(yīng)用于各個(gè)行業(yè)領(lǐng)域。智能算法屬于新興的綜合類科學(xué)技術(shù)，許多有效的智能分析算法都是先從國(guó)外發(fā)展起來(lái)的，而且還有相當(dāng)一部分的算法要么復(fù)雜度太高，不適合實(shí)時(shí)性的要求;要么自適應(yīng)較差，對(duì)場(chǎng)景的依賴性太大;要么則還停留在理論研究的階段，離產(chǎn)品還比較遠(yuǎn)。國(guó)內(nèi)完全真正具有自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)的智能監(jiān)控產(chǎn)品很少，絕大多數(shù)產(chǎn)品的技術(shù)都是源于美國(guó)、歐洲、和以色列等發(fā)達(dá)國(guó)家。國(guó)內(nèi)大多數(shù)生產(chǎn)和安裝的視頻監(jiān)控系統(tǒng)仍停留在非智能的領(lǐng)域，在監(jiān)控系統(tǒng)中提到的"智能視頻監(jiān)控",實(shí)際上還停留在普通的網(wǎng)絡(luò)視頻監(jiān)控的概念上。

　　大都還是IP監(jiān)控和數(shù)字化監(jiān)控等，不具備所說(shuō)的高級(jí)智能分析的內(nèi)容。為此國(guó)內(nèi)有很多公司在智能方面也投入了大量的人力物力開(kāi)發(fā)研究，并在傳統(tǒng)的運(yùn)動(dòng)目標(biāo)檢測(cè)等方面做了大量的改進(jìn)，取得了突破性的效果。擁有自主知識(shí)產(chǎn)品的智能化的安防產(chǎn)品，對(duì)提高國(guó)內(nèi)的整體智能化監(jiān)控水平，提高國(guó)內(nèi)產(chǎn)品在國(guó)際競(jìng)爭(zhēng)中的地位有著非常重要的作用。

　　從算法的角度來(lái)說(shuō)，監(jiān)控產(chǎn)品的智能化在技術(shù)方面還有很多的研究要做，但這也給了大家一個(gè)機(jī)遇，誰(shuí)在今后的發(fā)展中掌握了核心的技術(shù)，誰(shuí)就能夠挖到第一桶金，占據(jù)相關(guān)領(lǐng)域的市場(chǎng)。在智能圖像分析中，運(yùn)動(dòng)目標(biāo)的檢測(cè)和跟蹤應(yīng)該是高級(jí)智能分析里面最基本的功能。是入侵報(bào)警，非法停留，丟包遺物等行為分析的基礎(chǔ)。下面就簡(jiǎn)單分析一下物體識(shí)別跟蹤的過(guò)程。

　　具體應(yīng)用舉例

　　算法的實(shí)現(xiàn)可以看作一個(gè)建模的過(guò)程，也可以理解成一種應(yīng)用數(shù)學(xué)工程。運(yùn)動(dòng)目標(biāo)的檢測(cè)識(shí)別是指從序列圖像中將變化的前景從背景中分離出來(lái)，是數(shù)字圖像處理的一個(gè)主要部分。天氣和光照的變化，復(fù)雜背景中其他物體的干擾，運(yùn)動(dòng)的影子以及攝像機(jī)的運(yùn)動(dòng)、抖動(dòng)等都會(huì)對(duì)目標(biāo)的提取過(guò)程帶來(lái)困難。因此運(yùn)動(dòng)目標(biāo)的正確檢測(cè)和準(zhǔn)確跟蹤成為了視頻監(jiān)控系統(tǒng)中一項(xiàng)重要的技術(shù)點(diǎn)。整個(gè)過(guò)程可以簡(jiǎn)單分為以下幾個(gè)步驟：視頻預(yù)處理，目標(biāo)檢測(cè)與識(shí)別，目標(biāo)分類，目標(biāo)跟蹤，行為分析和規(guī)則創(chuàng)建。

　　視頻預(yù)處理

　　視頻預(yù)處理過(guò)程其實(shí)就是降低噪聲，突出跟蹤目標(biāo)。圖像噪聲有兩類，一類是源噪聲，一類屬于觀察噪聲。環(huán)境光線變化，背景的樹(shù)葉，雨雪等都屬于源噪聲;而觀察噪聲主要指得是攝像頭抖動(dòng)，傳輸線路干擾等影響。這些噪聲都會(huì)對(duì)跟蹤目標(biāo)提取過(guò)程造成麻煩。在消除噪聲方面一般采用的方法為數(shù)字穩(wěn)像，背景自適應(yīng)學(xué)習(xí)，閾值分割，形態(tài)學(xué)濾波，二值化等。這些處理可以消除圖像中大部分噪聲，減少其對(duì)目標(biāo)檢測(cè)的干擾。

　　目標(biāo)檢測(cè)與識(shí)別

　　利用運(yùn)動(dòng)目標(biāo)提取過(guò)程得到前景運(yùn)動(dòng)的物體后，就需要對(duì)目標(biāo)有一個(gè)識(shí)別的過(guò)程。這種識(shí)別分為單目標(biāo)人工識(shí)別和多目標(biāo)區(qū)域識(shí)別。對(duì)于單個(gè)物體的跟蹤來(lái)說(shuō)，可以從視頻中人為的選取出感興趣的物體，并對(duì)其進(jìn)行跟蹤;對(duì)于區(qū)域多物體來(lái)說(shuō)，則可以劃分出一個(gè)區(qū)域，只對(duì)進(jìn)入?yún)^(qū)域的物體進(jìn)行識(shí)別和跟蹤。

　　目標(biāo)分類

　　對(duì)于監(jiān)控區(qū)域內(nèi)的單個(gè)物體跟蹤來(lái)說(shuō)是不需要分類的。即使物體在運(yùn)動(dòng)過(guò)程中發(fā)生了遮擋，當(dāng)物體滿足線性運(yùn)動(dòng)，背景變化比較平緩時(shí)，該算法仍然可以對(duì)物體進(jìn)行準(zhǔn)確的跟蹤。對(duì)于復(fù)雜環(huán)境下的非線性運(yùn)動(dòng)的物體，我們則在診-來(lái)單目標(biāo)跟蹤的基礎(chǔ)上加入一些目標(biāo)特征信息來(lái)幫助識(shí)別跟蹤。目標(biāo)分類一般應(yīng)用于多目標(biāo)情況下跟蹤單目標(biāo)，或者多目標(biāo)跟蹤多目標(biāo)的環(huán)境。當(dāng)環(huán)境中有多個(gè)運(yùn)動(dòng)目標(biāo)的時(shí)候我們可以把每個(gè)運(yùn)動(dòng)的目標(biāo)都提取出來(lái)，按照位置、速度、形狀、紋理以及色彩等有關(guān)特征對(duì)它們進(jìn)行分類。首先將感興趣目標(biāo)的特征信息保存下來(lái)，然后對(duì)其進(jìn)行跟蹤。當(dāng)視頻中跟蹤的物體消失后又出現(xiàn)時(shí)，我們就重新用以前保存的特征信息和當(dāng)前畫(huà)面中出現(xiàn)的所有運(yùn)動(dòng)目標(biāo)進(jìn)行匹配。通過(guò)比較的結(jié)果，就可以判定出現(xiàn)的物體中哪一個(gè)是剛才跟蹤的目標(biāo)。

　　行為分析和規(guī)則創(chuàng)建

　　如果說(shuō)物體的跟蹤過(guò)程是一個(gè)單純的技術(shù)處理過(guò)程的話，行為分析則應(yīng)該屬于高級(jí)智能的范疇了。簡(jiǎn)單的講，行為分析就是在人為規(guī)則創(chuàng)建的基礎(chǔ)上，對(duì)視頻中的圖像進(jìn)行自動(dòng)的分析和抽取視頻源中關(guān)鍵信息的過(guò)程。因?yàn)橐?guī)則的創(chuàng)建是與環(huán)境相關(guān)的，比如場(chǎng)景中的情況不同，設(shè)置觸發(fā)報(bào)警的條件和區(qū)域也不同。因此在智能安防的發(fā)展中，軟件端的工作的重心就是盡量使智能分析朝著人性化的方向發(fā)展，在簡(jiǎn)單的設(shè)置下，可以讓智能分析對(duì)整個(gè)圖像有一個(gè)自主學(xué)習(xí)適應(yīng)的過(guò)程，進(jìn)一步減少人的因素的影響，減輕人的工作量。

　　總結(jié)與展望

　　隨著中國(guó)安防產(chǎn)業(yè)發(fā)展越來(lái)越快，市場(chǎng)規(guī)模不斷擴(kuò)大，從事安防產(chǎn)業(yè)的公司也越來(lái)越多。對(duì)于推廣智能安防產(chǎn)品的公司而言，只有抓住了安防市場(chǎng)的脈搏，掌握了關(guān)鍵的技術(shù)，才能正確應(yīng)對(duì)未來(lái)市場(chǎng)的需求而不斷的推陳出新，不斷的在市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)中發(fā)現(xiàn)機(jī)遇。同國(guó)外相比，中國(guó)的智能安防技術(shù)還有很長(zhǎng)的路要走，但可以肯定的說(shuō)，隨著國(guó)內(nèi)外技術(shù)交流次數(shù)的頻繁增加，國(guó)內(nèi)人才數(shù)量的倍增以及研發(fā)環(huán)境的完善，這些差距會(huì)越來(lái)越小。希望今后國(guó)內(nèi)從事安防行業(yè)的各個(gè)公司也能夠在保護(hù)公司自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)的前提下，多多進(jìn)行溝通和交流，不斷完善安防行業(yè)的產(chǎn)品規(guī)范和市場(chǎng)規(guī)范。在建立共贏市場(chǎng)的前提下，不斷的技術(shù)創(chuàng)新，把以智能圖像處理技術(shù)為核心的智能視頻監(jiān)控產(chǎn)品在各個(gè)行業(yè)和領(lǐng)域中廣泛推廣，為人們的生活創(chuàng)造一個(gè)和平安全的環(huán)境。