以智能分析技術評估監控產品智能化

　　隨著現代信息社會的不斷發展，人們對安全的需求不斷增加，使得視頻監控系統在安全防范領域的運用越來越廣泛，因而它是實施安全監控的重要技術手段。但目前所使用的視頻監控系統，缺乏對視頻內容的智能分析，而主要靠人的視覺，使得視頻監控系統只能完成時間的視頻存儲記錄，而僅成為事后分析提供證據。這樣，不能在事前提供預/報警，而不能真正起到保平安的作用。

　　隨著光電等高新科學技術的發展，視頻監控系統也由數字化、網絡化，而正在逐步走向高清化并向智能化發展。所謂視頻監控系統的智能化，是指在不需要人為干預的情況下，系統能自動實現對監控圖像畫面中的異常情況進行檢測、分析與識別，并及時作出預/報警。由于智能視頻監控系統更能滿足人們對安全的需求，因而國內外有眼光和研發能力的安防監控企業已紛紛投入研發。現在，國內外市場已有智能視頻監控產品問世。

　　隨著國外的監控產品供應商不斷向國內引進智能化產品，以及國內的智能視頻監控產品的不斷出現，是否有智能視頻分析作用的產品就是智能化產品？它們的智能視頻分析識別能否起作用？在什么情況下起作用？能否滿足我們在不同場合對安全的不同層次的需求？能否給人們提供最大的安全效益而真正保平安？視頻監控系統怎樣才算是智能化？智能視頻監控產品與智能視頻分析技術有何關系？安防工程商怎樣才能選擇出實用的智能視頻監控產品？這些都是我們極其關心的問題。

　　眾所周知，安防工程商接到安防監控系統工程后，是根據產品供應商提供的全套的說明而選用的。但產品供應商本著追求自身最大經濟效益的原則，往往在說明書中不切實際地夸大自己的產品，一般是什么產品最賺錢就賣什么。而安防工程商對新產品的智能化情況并不了解，它到底能達到多大的安全效益也不是很清楚，因而造成許多投入使用的系統設備并不能滿足實際的安全需求的狀況，甚至有的在建成使用過程中成了一種擺設，形同虛設。這無疑對用戶的投資是一種極大的浪費。

　　如果用戶能對使用的視頻監控產品進行智能化的評估，或者這些產品均有權威評估鑒定部門請專家進行過評估，其效果就完全不一樣了。這樣，安防工程商不僅可以根據用戶的安全需求選用性價比最高的最恰當的智能產品，以最大限度地節約投資成本。而且，也可以充分利用其智能化功能，在安全威脅發生之前就能夠提示監控人員關注相關監控畫面，為潛在威脅做好準備工作，從而最大限度地滿足用戶的安全需求，以建成性能最優良的系統。這樣，用戶就不會盲目地為追究高尖端產品而投入大量的資金，造成極大的浪費，反而會理性地根據自己對某方面的安全需求而進行合理選擇，一方面節約投資成本，另一方面也滿足更高層次的安全需求。

　　因此，對視頻監控產品及其智能視頻分析技術的作用進行智能化的評估是非常有必要的。它不僅能評估該產品智能視頻分析識別的作用有效與否，而且能重要地評估其智能化的水平與等級，以供安防工程商與用戶選用參考。目前，安防行業的評估工作的開展是較為緩慢的，針對安全防范系統的評估還缺乏一整套規范的評估方法和步驟。本文就智能視頻監控產品智能視頻分析技術及其作用、智能視頻監控產品的等級與智能視頻分析技術作用的關系，如何評估智能視頻分析技術的作用及評估的方法和步驟等，談談自己的看法，以供安防工程商與用戶選用參考。

智能視頻分析技術及其作用

　　視頻分析技術是用計算機從視頻中通過運算和分析，提取視頻中有用信息的一項技術。對人類來說，我們可以通過觀察視頻圖像，智能化地提取所需目標信息。但對計算機來說，只是一個數據數列，一個包含每一幀每一個像素點的灰度值或彩色值的數列。其目標信息是包含在那些像素點的值所組成的平面圖像序列中的，是需要從“整體”上進行“理解”才能獲得的。視頻分析技術便是為了讓計算機通過特定的核心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，以實現計算機對于視頻的理解，讓計算機能“明白”視頻中所展現的是什么內容或者發生的是什么樣的事情，即“事件”。

　　視頻分析技術范圍很廣，只要是從視頻中通過運算處理，提取有用信息都可以稱為視頻分析技術。由于都是屬于對視頻內容的“分析、識別和理解”，因而目前已經比較成熟并已形成產品在實際項目中得到應用的技術，如車牌識別技術、視頻檢索技術、視頻人臉檢測等，都屬于“視頻分析技術”。因為它們都屬于對視頻中的有用信息的提取，如提取車牌號碼，提取視頻中的文字或特定圖形等。嚴格講，這些技術都只是視頻分析技術中的比較簡單的內容，只不過由于這些技術已得到較好地研究和應用，有了一些專門的稱謂，才單獨提了出來。目前，通常所說的視頻分析技術一般特指從視頻中目標運動行為的分析、提取和識別，它常用于安防監控領域，其所指代的范圍比之字面意思的含義已大幅縮小。

　　視頻分析技術的作用是，讓計算機知道視頻中“發生的是什么事”，再與對應的規則相比對和判斷，自然就能夠讓計算機知道這些事件的特性。如果從視頻中個體運動行為的分析、提取和識別角度來看，就能令計算機判斷出這些個體進行了一些什么行為，進而可以判斷這些行為是否符合某些規則，是否屬于“某一類型”的行為。這樣，對于不符合規則的事件就可以進行即時的發現和報警，從而可擺脫人工的干預和判斷，實現令計算機“代替”人進行監控，也即實現了自動監控或“智能監控”。更形象地解釋是，視頻監控系統中的攝像機和視頻傳輸技術解決了“眼睛”（視網膜成像與視神經）的問題，使監控人員能夠不在現場的情況下通過攝像機看到現場的情景。而這一現場，還由于傳輸技術的進步擺脫了地域的限制，甚至可以在千里之外通過數字網絡傳輸看到；而視頻分析技術則給視頻監控系統加上了“大腦”，使安防監控系統至少在一定程度上能夠代替人來隨時監看這些視頻。這樣，就不需要再由人工隨時去監看這些視頻了。

　　實際上，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，它能夠在圖像及圖像描述之間建立映射關系，從而能夠通過數字圖像處理和分析來理解視頻畫面中的內容。計算機視覺技術可分為低層視覺技術與高層視覺技術。低層視覺技術要解決特征提取、運動檢測、多目標根蹤等基本問題；高層視覺技術要解決對場景的語義理解，如目標運動軌跡的判別，異常行為異常事件的最終結論等。因此，在計算機視覺領域中，一個最根本的問題就是如何從底層原始視頻數據得到高層的語義理解，而智能視頻監控技術中的智能視頻分析技術的研究正是緊緊圍繞這個基本問題，其研究范圍不是僅局限于某個特定問題，而是涉及到計算機視覺中從底層到高層的許多基本問題。

　　智能視頻監控技術主要是對視頻自動進行分析，從視頻中提取關鍵信息，發現與識別異常的感興趣事件，從而可以替代人為監控或者協助人為監控。顯然，視頻分析與識別涉及到復雜的軟件算法，它可以通過編程識別出奇怪與異常的行為。視頻內容分析與識別軟件能通過分析現場或記錄的視頻流，檢測識別出可疑的活動、事件或者行為模式。視頻監控系統的智能化是指在不需要人為干預的情況下，系統能自動實現對監控畫面中的異常情況進行檢測、識別，并及時作出預/報警。

　　視頻分析技術通常采用背景減除技術來進行圖像變化的檢測（如入侵、丟包、逆行等都是一種模式的圖像變化），即對視頻幀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，從而使系統進一步進行規則判定，直到觸發報警。

　　目前，普遍使用的運動目標檢測方法就是背景減除法，其算法雖較簡單，但仍然會受到光線、天氣等自然條件及背景自身變化（海浪、云影、樹葉搖動等情況）的影響。針對不同的天氣以及自然干擾，已應用有多種附加算法（過濾器）來彌補這些干擾。隨著光電圖像處理技木及微電子技術的發展，相信智能視頻分析技術會進一步成熟。

　　從廣義上來說，我們也可以把智能視頻分析技術分為如下三類：

　　視頻分析類

　　該類主要是在監控圖像中找出目標，并檢測目標的運動特征屬性。如目標相對的像素點位置，目標的移動方向及相對像素點移動速度，目標本身在畫面中的形狀及其改變。根據以上的基本功能，視頻分析可分為以下幾個功能模塊：

　　①周界入侵檢測、目標移動方向檢測；

　　②目標運動、停止狀態改變檢測；

　　③目標出現與消失檢測；

　　④人流量、車流量統計；

　　⑤PTZ自動追蹤系統；

　　⑥系統智能自檢功能等。

　　視頻識別類

　　該類包括人臉識別、步態識別與車牌識別，其主要技術是在視頻圖像中找出局部中一些畫面的共性。如人臉必然有兩個眼睛，如果我們可以找到雙目的位置，那么就可以定性人臉的位置及尺寸。不過，以現有的技術來說，人臉識別系統必須在雙目可視的情況下，才可進行人臉比對。其主要包括：

　　①人臉識別系統；

　　②步態識別系統；

　　③車牌識別系統；

　　④照片比對系統；

　　⑤工業自動化上的零件識別即機器視覺系統等。

　　視頻改善類

　　該類主要是將一些不可視、模糊不清，或者是對振動的圖像進行一些優化處理，以增加視頻的可監控性能。具體包括：

　　①紅外夜視圖像增強處理；

　　②車牌識別影像消模糊處理；

　　③光變與陰影抑制處理；

　　④潮汐與物體尺寸過濾處理；

　　⑤視頻圖像穩定系統等。

智能視頻監控系統或產品與智能視頻分析技術作用的關系

　　安防行業的評估工作起步較晚，目前該領域的評估主要是借鑒安全生產領域的評價方法來進行評估。如專家打分法、加權平均法、層次分析法、灰色系統法，或有的借鑒國外的效能評估的方法來對安全防范系統進行評估等等。但視頻監控系統的智能化評估，對于該系統智能視頻分析與識別技術能否起作用，能否真正發揮安全效益又至關重要。因此，必須研究出一種對智能視頻監控系統或產品以及智能視頻分析技術進行智能化評估的有效方法。