淺談：多領(lǐng)域視頻智能化發(fā)展與應(yīng)用

視頻監(jiān)控發(fā)展到今天，大家對(duì)視頻系統(tǒng)規(guī)模的快速發(fā)展是有目共睹的。近年來基于成熟的以太網(wǎng)技術(shù)，大規(guī)模數(shù)字化視頻監(jiān)控系統(tǒng)的建設(shè)變得非常簡單，很多項(xiàng)目擁有成百上千個(gè)前端點(diǎn)位，達(dá)到上萬個(gè)前端點(diǎn)位的超大規(guī)模監(jiān)控系統(tǒng)也不少見。隨著視頻監(jiān)控系統(tǒng)規(guī)模的增加，在圖像質(zhì)量越來越好的當(dāng)下，能否讓攝像機(jī)看懂正在發(fā)生的事件并提出告警，這正是近年來非常流行的智能化需求的由來。本文將對(duì)目前智能視頻分析技術(shù)的發(fā)展做些簡單的闡述。

　　一、前端智能V后端智能

　　在智能化發(fā)展進(jìn)程中，很長一段時(shí)間內(nèi)，國內(nèi)視頻監(jiān)控系統(tǒng)的智能分析功能都是采用中心分析的方式來實(shí)現(xiàn)，即通過智能分析服務(wù)器獲取前端攝像機(jī)采集的視頻流，將視頻流中的靜態(tài)背景與動(dòng)態(tài)移動(dòng)目標(biāo)分離，根據(jù)預(yù)設(shè)的不同規(guī)則提取出目標(biāo)的相關(guān)信息，一般來說其又可分為存儲(chǔ)視頻數(shù)據(jù)分析與前端視頻實(shí)時(shí)分析。存儲(chǔ)視頻分析側(cè)重于如何更方便、更簡單有效地“事后查證”，把有價(jià)值的信息從海量的數(shù)據(jù)中盡快檢索出來，最常見的應(yīng)用是智能視頻濃縮和智能視頻摘要。前端視頻實(shí)時(shí)分析則側(cè)重于“事中報(bào)警”形成強(qiáng)大的預(yù)警系統(tǒng)，根據(jù)不同的分析算法產(chǎn)生不同的智能應(yīng)用，比如智能行為分析：一旦發(fā)現(xiàn)移動(dòng)目標(biāo)在設(shè)定的報(bào)警區(qū)域內(nèi)進(jìn)入、翻越、停止、徘徊、離開等行為或者在警戒區(qū)域內(nèi)出現(xiàn)的遺留物或者物體的搬移超過設(shè)定的時(shí)間等就會(huì)觸發(fā)報(bào)警，這種方式將監(jiān)控應(yīng)用的被動(dòng)局面轉(zhuǎn)化為事件發(fā)生即報(bào)警通知相關(guān)人員部門采取預(yù)案的主動(dòng)預(yù)警系統(tǒng)。后端智能因?yàn)椴捎梅?wù)器集中處理模式，計(jì)算性能大大增強(qiáng)，能夠同時(shí)運(yùn)行多種功能算法，同時(shí)兼容性強(qiáng)，但后端智能基本都采用服務(wù)器運(yùn)行模式，穩(wěn)定性投入相對(duì)較大，同時(shí)后端存儲(chǔ)管理和傳輸帶寬的壓力比較大。

　　近幾年前端智能化發(fā)展很迅速，目前市面上越來越多的智能前置產(chǎn)品層出不窮。從目前來看，前端智能化分析產(chǎn)品的形態(tài)主要有：智能分析儀、DVS、智能IPC。智能分析儀和智能分析DVS的主要區(qū)別在于，智能分析儀采集的是模擬信號(hào)，其有一個(gè)環(huán)出，能把移動(dòng)目標(biāo)的軌跡在輸出上得以體現(xiàn)，方便客戶監(jiān)看。智能分析DVS輸入的也是模擬信號(hào)，但輸出的是數(shù)字信號(hào)，其有自己的報(bào)警輸出，可以設(shè)置規(guī)則，報(bào)警對(duì)接相關(guān)的聯(lián)動(dòng)報(bào)警設(shè)備，比如喇叭、警笛、警燈、發(fā)郵件、短信、彩信、視頻等。從目前來看，智能前置方式有效解決了后端智能分析存在的一些問題，成為近年來智能發(fā)展的新方向。其優(yōu)勢(shì)主要表現(xiàn)有：比如精確度和實(shí)時(shí)性提升，規(guī)避了單點(diǎn)故障，降低風(fēng)險(xiǎn)，保證整個(gè)系統(tǒng)的可靠性，系統(tǒng)建設(shè)成本降低，節(jié)省網(wǎng)絡(luò)帶寬等。

　　但我們也應(yīng)清晰認(rèn)識(shí)到，前端智能不是萬能的，其也有不可忽視的短板：第一，智能前置對(duì)攝像機(jī)的性能要求很高，“智能”一般都依賴于對(duì)應(yīng)的軟硬件計(jì)算能力，因此攝像機(jī)必須具備足夠強(qiáng)大的芯片才能支撐起多種智能分析算法，這樣無形增加了硬件的成本，提升了產(chǎn)品的價(jià)格。如果把算法集成在硬件配置低的攝像機(jī)上，處理速度慢就會(huì)影響分析效果。第二，如果前端已經(jīng)裝好了其他廠家的IPC設(shè)備，項(xiàng)目需要增加智能分析，那么分析設(shè)備的兼容性是比較大的挑戰(zhàn)。另外，在原有的監(jiān)控系統(tǒng)增加分析，往往需要重復(fù)安裝攝像頭，這不利于舊的項(xiàng)目改造，更不利于一些原有系統(tǒng)比如已經(jīng)采用多廠家的IPC增加分析的要求。第三，前端分析只能分析單路，對(duì)于有多路分析需求的項(xiàng)目往往成為前端分析的一個(gè)短板。因此，雖然智能前置有很多優(yōu)勢(shì)，但目前還不能完全替代后端智能分析的方式。智能前置化趨勢(shì)不意味著后端將走向末路，今后兩者的發(fā)展會(huì)出現(xiàn)明顯的分工，同時(shí)各自的定位會(huì)逐漸清晰。

二、智能分析的廠家類型

　　從目前行業(yè)的發(fā)展來看，現(xiàn)在國內(nèi)做智能分析的廠家有專門做特征分析的，也有做行為分析的廠家，這些廠家中又分有專賣智能算法類的，一般這類廠家會(huì)找一些做IPC設(shè)備的廠家進(jìn)行合作，把自己的算法集成在設(shè)備廠家的IPC產(chǎn)品上面，這類產(chǎn)品的特點(diǎn)是價(jià)格比較低，使用簡單。目前智能算法需要有比較強(qiáng)有力的設(shè)備硬件支持，由于各個(gè)廠家的IPC設(shè)備質(zhì)量各不相同，這樣就造成各家產(chǎn)品的分析效果和效率差異很大。還有一類企業(yè)是專賣智能網(wǎng)絡(luò)攝像機(jī)或者智能分析儀、智能分析編碼器，這類廠家目前比較流行，但其問題是用戶買了智能的IPC，如果供應(yīng)商不提供配套的智能分析管理軟件，那么報(bào)警分析的結(jié)果不好處理，另外在應(yīng)用中還牽涉到與其他系統(tǒng)及平臺(tái)的接入。智能分析不僅要有分析結(jié)果，更重要的是對(duì)報(bào)警結(jié)果的應(yīng)用，目前這對(duì)各個(gè)廠家來說是一個(gè)短板。第三，專賣中心視頻分析服務(wù)器類的廠家，這類產(chǎn)品的特點(diǎn)是產(chǎn)品兼容性強(qiáng)，分析性能有保障，分析結(jié)果能很好處理。

　　總的來說，目前智能分析技術(shù)的發(fā)展還是不太均衡，有些廠家有算法但沒有很好的產(chǎn)品形態(tài)，有些廠家有算法和產(chǎn)品但沒有配套的智能分析系統(tǒng)管理軟件，這些都大大制約了產(chǎn)品的推廣與客戶的使用。這些都需要廠家持續(xù)發(fā)展，智能分析才能有更好的進(jìn)步。

　　三、產(chǎn)品的應(yīng)用情況

　　智能分析經(jīng)過這么多年的發(fā)展，其技術(shù)和產(chǎn)品形態(tài)呈現(xiàn)百家爭鳴、百花齊放的局面，其大分類可以分為安全類應(yīng)用和非安全類應(yīng)用，安全類的智能分析包括：高級(jí)移動(dòng)偵測(cè)、物體的搬移和遺棄物、物體的跟蹤、人物的面部識(shí)別、車輛識(shí)別、非法滯留、煙火檢測(cè)等。非安全類主要有：人流統(tǒng)計(jì)、人體行為分析（打架、搶奪、突然倒地）、人群控制、人物面部識(shí)別、注意力控制、交通流量控制、車輛識(shí)別與檢測(cè)。近年來，與安全相關(guān)的智能視頻分析是最主要的應(yīng)用，目前安防領(lǐng)域的產(chǎn)品應(yīng)用可以區(qū)分為：特征分析，這主要是針對(duì)靜態(tài)的物體特征進(jìn)行分析，比如人面識(shí)別、車牌識(shí)別、顏色識(shí)別等；智能行為分析，主要針對(duì)移動(dòng)的目標(biāo)進(jìn)行分析，它又分為常見行為分析和異常行為分析。常見行為分析主要包括入侵、進(jìn)入、離開、出現(xiàn)、消失、徘徊、方向、物體搬移、遺棄物等，異常行為分析主要有突然加速、劇烈運(yùn)動(dòng)、起身、人群聚集、突然跌倒等；另外還有一些工業(yè)上用的智能分析，比如產(chǎn)品的擺放方向、產(chǎn)品是否有瑕疵、產(chǎn)品是否有油污等，這些可以叫圖像對(duì)比分析。

　　從目前來看，最能給客戶帶來良好體驗(yàn)并被客戶認(rèn)可的應(yīng)用主要是正常行為分析，即常應(yīng)用于監(jiān)獄、看守所、油庫、電站、博物館等周邊的周界功能、入侵、徘徊檢測(cè)、電子圍墻等，另外商業(yè)客流統(tǒng)計(jì)也因準(zhǔn)確度高越來越受到客戶好評(píng)。對(duì)于異常行為分析，比如人群聚集、劇烈運(yùn)動(dòng)（原來叫打架誤報(bào)太多后改為劇烈運(yùn)動(dòng)）、起身檢測(cè)等，這些主要應(yīng)用在特殊領(lǐng)域的特殊需求，比如平安城市維穩(wěn)需要，監(jiān)獄監(jiān)倉的防止打架斗毆的需要等等，這些應(yīng)用由于行為規(guī)律性不強(qiáng)，應(yīng)用場(chǎng)景復(fù)雜，誤報(bào)率比較高，影響客戶的使用體驗(yàn)和使用的滿意度，這是目前各個(gè)廠家需要突破的技術(shù)問題。

　　對(duì)于目前的應(yīng)用挑戰(zhàn)，如光線的過大變化，場(chǎng)景里跟蹤目標(biāo)過于密集比如擁擠的火車站，冷光源比如車燈、電燈的影響，影子的影響，行動(dòng)過快的物體等等，這些問題大多數(shù)都是目前算法技術(shù)無法很好解決的。但對(duì)于光線方面，如果采用熱成像將能很好地解決，但目前熱成像產(chǎn)品的價(jià)格昂貴，一些客戶對(duì)其應(yīng)用望而卻步。另外，對(duì)于目前智能分析算法而言，想要達(dá)到理想的分析效果，也需要注意攝像機(jī)的安裝高度和角度問題，比如周界高度在5米以上，角度要大于15度，計(jì)數(shù)攝像機(jī)安裝高度在2米以上角度要大于45度，最好是90度垂直向下，比如跟蹤球的高度要在4米以上等等，另外要準(zhǔn)確地對(duì)畫面里的目標(biāo)進(jìn)行校準(zhǔn)，只有這樣才能更好地保證分析的效果。筆者接觸的客戶就有因安裝攝像機(jī)角度問題影響分析效果的，所以在應(yīng)用上對(duì)于低照度、高度、角度、視野等的選擇與把握都很重要。因?yàn)橹悄芊治霾⒎侨f能，它是在一定環(huán)境、一定安裝要求、一定設(shè)置，一定規(guī)則下才能達(dá)到最好的效果，才能最大限度的提升客戶的滿意度。