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本文從智能分析技術出發(fā)，通過回顧視頻監(jiān)控產(chǎn)品的發(fā)展歷程，分析了視頻監(jiān)控產(chǎn)品現(xiàn)狀及發(fā)展趨勢，詳細介紹了智能監(jiān)控產(chǎn)品及其系統(tǒng)結構。

杭州海康威視數(shù)字技術有限公司上海分公司

視頻監(jiān)控的智能化技術簡述

智能化視頻監(jiān)控技術的發(fā)展歷程可分為四個階段，第一階段是從視頻圖像中將運動物體提取出來，第二階段是運用模式識別技術對運動物體進行分類，第三階段是運用目標跟蹤技術獲得運動物體的運動軌跡，第四階段是分析運動物體的行為及身份。
   
要構建智能視頻監(jiān)控系統(tǒng)，必須進行復雜的背景建模、模式識別、目標跟蹤等一系列工作，在智能視頻監(jiān)控系統(tǒng)中，智能算法的優(yōu)劣直接決定了系統(tǒng)的性能。智能算法有別于運動檢測算法，運動檢測算法主要是判斷場景中是否存在運動目標，并且無法對運動目標進行分類，如光線變化、樹葉搖動均屬于運動物體；智能算法采用背景建模來實現(xiàn)運動物體與背景的分離，避免了環(huán)境擾動造成的虛假目標，能可靠地提取運動物體、對運動物體進行分類、獲取運動物體的運動軌跡、分析運動物體的行為及身份。

   
從圖1所示我們可以看到，利用普通的運動檢測方法無法獲得可靠的運動目標信息，提取的運動信息受到圖像噪聲及圖像擾動的干擾，而使用背景建模算法可獲得可靠的運動區(qū)域，并具有很高的抗干擾性。所以，背景建模是實現(xiàn)智能視頻監(jiān)控最基本的技術。

視頻監(jiān)控產(chǎn)品現(xiàn)狀

視頻監(jiān)控技術由電視技術發(fā)展而來，其核心技術是光電技術，主要產(chǎn)品包括攝像機、監(jiān)視器、錄像機、視頻電纜等，而視頻矩陣主機是為了滿足監(jiān)控中控制切換的特殊需求而產(chǎn)生的。
   
計算機的發(fā)明推動了信息化發(fā)展，網(wǎng)絡技術的發(fā)展進一步推動了計算機的應用，但早期的計算機及網(wǎng)絡無法承載大量的、豐富的視頻信息，所以，視頻監(jiān)控系統(tǒng)一直以來，采用的是模擬產(chǎn)品。在進入本世紀以后，計算機及網(wǎng)絡技術有了很大的發(fā)展，特別是計算機的處理能力、存儲能力有了較大的提高，最根本的還是視頻壓縮技術的發(fā)展，使視頻信息可以通過數(shù)字的形式被承載，孕育而生的主要產(chǎn)品是硬盤錄像機。硬盤錄像機的推出是視頻監(jiān)控發(fā)展歷程的一次革命，它集錄像、控制、報警聯(lián)動、回放等功能于一身。
   
在國際標準化組織和互聯(lián)網(wǎng)應用的共同推動下，TCP/IP已成網(wǎng)絡通信的技術標準，基于IP網(wǎng)絡的視頻監(jiān)控在近幾年來發(fā)展迅猛，產(chǎn)生了網(wǎng)絡硬盤錄像機、視頻編解碼器等視頻監(jiān)控產(chǎn)品。這些產(chǎn)品將豐富的、大量的視頻信息轉化成數(shù)字，用于存儲、傳輸。通過網(wǎng)絡承載的視頻數(shù)據(jù)得到了更廣泛的應用，可以將視頻數(shù)據(jù)嵌入到業(yè)務系統(tǒng)（如GIS系統(tǒng)、指揮調度系統(tǒng)、遙測系統(tǒng)等），也容易與其他安防子系統(tǒng)進行集成（如報警子系統(tǒng)、門禁子系統(tǒng)、出入口控制子系統(tǒng)等）。另外，接入網(wǎng)絡的計算機客戶端或IE瀏覽終端均可方便地監(jiān)視實時圖像或查看歷史圖像。綜上所述，視頻監(jiān)控IP網(wǎng)絡化監(jiān)控的主要產(chǎn)品是網(wǎng)絡硬盤錄像機和視頻編解碼器。

視頻監(jiān)控產(chǎn)品的發(fā)展趨勢

隨著技術的進步和市場需求，就已有的產(chǎn)品，如網(wǎng)絡硬盤錄像機、視頻編解碼器等，會向高分辨率、高路數(shù)及面向特定應用的專業(yè)化產(chǎn)品發(fā)展。目前，就整個IP網(wǎng)絡監(jiān)控系統(tǒng)來說，已產(chǎn)生了相關延伸產(chǎn)品，如向前延伸的網(wǎng)絡攝像機、網(wǎng)絡快球等等，向后延伸的NVR、網(wǎng)絡存儲設備等。這些產(chǎn)品是否適用，主要取決于具體的應用需求。筆者認為，使用延伸產(chǎn)品構建IP網(wǎng)絡監(jiān)控系統(tǒng)，必然需要經(jīng)歷一個漸進的過程，特別是使用集中式的網(wǎng)絡存儲，因為視頻監(jiān)控中的數(shù)據(jù)管理與普通數(shù)據(jù)業(yè)務中的數(shù)據(jù)管理存在很大的差異。

   
目前的視頻監(jiān)控系統(tǒng)，多數(shù)只用于事后追溯，但越來越多的應用需要具備事前追蹤的作用，那么對于具備相當規(guī)模的系統(tǒng)，無論是以光電技術為主的模擬視頻監(jiān)控系統(tǒng)，還是以IT技術為主的IP網(wǎng)絡視頻監(jiān)控系統(tǒng)，如要達到事前追蹤的作用，絕大多數(shù)的系統(tǒng)通常采用報警子系統(tǒng)或采用視頻運動檢測等方式。無論采用哪種方式，均有一定的局限性，如對于一些公眾場合，如銀行的營業(yè)廳、車站、碼頭等等，因無法提取、分析移動目標物體，所以不能產(chǎn)生有效的報警，只能采用人工識別、跟蹤的方式來監(jiān)視可疑目標，這對于大系統(tǒng)來說，需要花費大量的人力、物力才能達到，而基于人本身的缺陷，如長時間面對監(jiān)控畫面，容易產(chǎn)生疲勞，導致集中注意力，造成人為監(jiān)控的可靠性不高。所以要真正達到可靠地進行事前追蹤，只有智能技術才能滿足要求。所以，具有智能功能的視頻監(jiān)控產(chǎn)品是一個重要的發(fā)展趨勢。

智能監(jiān)控產(chǎn)品

智能監(jiān)控系統(tǒng)構建于智能產(chǎn)品的基礎上，圖2所示的是一個智能監(jiān)控系統(tǒng)的體系結構。
在智能監(jiān)控系統(tǒng)體系結構中，最核心的技術在于視頻分析層，它提取了運動目標的坐標和尺寸，獲取了運動軌跡和目標類型，這些數(shù)據(jù)可直接送給應用層，在應用層上，可實現(xiàn)人數(shù)統(tǒng)計、車輛數(shù)統(tǒng)計、場景內的擁擠程度分析、目標物體的行為分析等等智能功能。應用層通過設置報警規(guī)則，如劃警戒線、設置警戒區(qū)域等，可實現(xiàn)基于視頻的周界防范等應用。
   
在產(chǎn)品化方面，視頻分析層、報警分析層、報警處理層，一般嵌入在前端視頻接入設備中，如網(wǎng)絡硬盤錄像機、視頻編碼器、IP攝像機、IP快球等，應用層在后臺實現(xiàn)，根據(jù)具體應用要求實現(xiàn)相應的智能功能。
   
綜上所述，智能化產(chǎn)品是嵌入在目前的視頻監(jiān)控產(chǎn)品中，后臺的軟件開發(fā)出基于特定要求的智能功能，從而構建滿足需求的智能監(jiān)控系統(tǒng)。

結束語

具有智能分析的監(jiān)控系統(tǒng)，其重要的衡量指標是目標分類準確率和事件報警準確率。智能行為分析是智能監(jiān)控的一個方面，其他還有人臉識別、車牌識別等智能技術，其技術原理與產(chǎn)品形態(tài)均類似，但在智能算法上有各自的特點。
   
我們相信，不久的將來，我們會看到越來越多的智能化監(jiān)控系統(tǒng)，幫助我們能更好地發(fā)揮監(jiān)控系統(tǒng)的作用。

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