視頻圖像智能分析處理技術(shù)淺議

前言

視頻圖像智能分析處理技術(shù)就是自動(dòng)的分析和抽取視頻源中的關(guān)鍵信息。如果把攝像機(jī)看作人的眼睛，而智能視頻系統(tǒng)或設(shè)備則可以看作人的大腦。智能視頻技術(shù)借助計(jì)算機(jī)強(qiáng)大的數(shù)據(jù)處理功能，對(duì)視頻畫面中的海量數(shù)據(jù)進(jìn)行高速分析，過濾掉冗余的信息，為監(jiān)控者提供有用的關(guān)鍵信息。

　　視頻監(jiān)控是安防系統(tǒng)中最有效的手段之一。自上世紀(jì)九十年代大量應(yīng)用以來，特別是隨著平安城市等大型工程的建設(shè)，成千上萬的視頻圖像給廣大工作人員的監(jiān)看與管理工作帶來困難。一個(gè)監(jiān)控人員往往要兼顧幾百路甚至上千路的監(jiān)控視頻信號(hào)，長時(shí)間工作后監(jiān)控人員將逐漸進(jìn)入一個(gè)生理疲勞狀態(tài)，往往會(huì)因過度疲勞而無法在第一時(shí)間對(duì)視頻畫面中潛在的安全事件作出響應(yīng)。

　　如何從海量圖像中自動(dòng)發(fā)現(xiàn)、分析有用的信息并立即進(jìn)行處理，使視頻監(jiān)控系統(tǒng)重新成為防患于未然的重要手段，這已經(jīng)成為安全系統(tǒng)建設(shè)和安全管理部門越來越關(guān)心的重要問題之一。面對(duì)越來越多的監(jiān)控點(diǎn)，海量視頻監(jiān)控系統(tǒng)如果不加視頻分析將只是“可視”而不能有效“監(jiān)控”。因此，人們期望有一種產(chǎn)品能通過對(duì)視頻圖像的識(shí)別、分析而自動(dòng)捕獲到可疑目標(biāo)，及時(shí)對(duì)可能發(fā)生的安全事件進(jìn)行預(yù)警，降低監(jiān)控人員工作強(qiáng)度。

　　智能分析處理技術(shù)的涵義國內(nèi)技術(shù)現(xiàn)狀智能視頻分析利用智能神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)，對(duì)視頻圖像進(jìn)行分層處理，分離出對(duì)系統(tǒng)有用的人或物體。神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)是基于模擬人腦智能特點(diǎn)和結(jié)構(gòu)的一種信息處理系統(tǒng)，它通過對(duì)人腦的基本單元的建模和典型的激勵(lì)函數(shù)的設(shè)計(jì)，來探索模擬人腦神經(jīng)系統(tǒng)功能的模型，并研制一種具有并行分布處理與存儲(chǔ)、高度自適應(yīng)和自學(xué)功能、能分析較為復(fù)雜的非線性系統(tǒng)的軟件模擬技術(shù)。

　　視頻圖像智能分析處理技術(shù)就是自動(dòng)的分析和抽取視頻源中的關(guān)鍵信息。如果把攝像機(jī)看作人的眼睛，而智能視頻系統(tǒng)或設(shè)備則可以看作人的大腦。智能視頻技術(shù)借助計(jì)算機(jī)強(qiáng)大的數(shù)據(jù)處理功能，對(duì)視頻畫面中的海量數(shù)據(jù)進(jìn)行高速分析，過濾掉冗余的信息，為監(jiān)控者提供有用的關(guān)鍵信息。

智能分析的“心臟”：DSP+算法

　　智能視頻監(jiān)控之所以能夠擔(dān)當(dāng)起智能視頻分析的重要角色，從而以主動(dòng)監(jiān)控改變傳統(tǒng)被動(dòng)監(jiān)控方式，其根本的實(shí)現(xiàn)手段在于采用高速數(shù)字信號(hào)處理器（DSP）的高速實(shí)時(shí)的性能，極大地提高監(jiān)控的即時(shí)性和有效性。德州儀器通用DSP業(yè)務(wù)發(fā)展部經(jīng)理鄭小龍認(rèn)為，隨著DSP性能的增強(qiáng)，視頻智能分析算法可以由CPU處理轉(zhuǎn)到DSP實(shí)時(shí)處理，于是視頻智能分析實(shí)現(xiàn)了由后臺(tái)轉(zhuǎn)到前端的過渡。更多設(shè)備的數(shù)字視頻監(jiān)控產(chǎn)品可以借助于DSP增加視頻分析功能以實(shí)現(xiàn)全面智能化。TI的通用數(shù)字媒體處理平臺(tái)（DaVinci）經(jīng)過幾年的推廣已為很多數(shù)字視頻監(jiān)控客戶所認(rèn)可，在拓展到智能視頻分析應(yīng)用中，有利于數(shù)字監(jiān)控系統(tǒng)兼顧降低系統(tǒng)成本、縮短開發(fā)周期，以及支持豐富的接口標(biāo)準(zhǔn)。其中具有代表性是帶有AMR核心的DM644x和不帶有AMR核心的DM643X系列平臺(tái)，兩者都有C64x+的DSP核心，這是由C64x核心的升級(jí)，既可以兼容C64x的算法軟件，又具有更高的性能和效率。

為使智能視頻技術(shù)得到更廣泛應(yīng)用，TI所推出的視頻分析基礎(chǔ)函數(shù)庫，該函數(shù)庫名位VLIB，支持基于C64+x核心開發(fā)具有特色的智能視頻應(yīng)用算法。VLIB的實(shí)質(zhì)是集合了超過 40 種軟件的DSP函數(shù)內(nèi)核，客戶通過調(diào)用這些函數(shù)庫，即可實(shí)現(xiàn)背景建模與背景抽取算法、目標(biāo)特性提取、跟蹤與識(shí)別、以及低級(jí)別像素處理等功能。鄭小龍告訴記者，如果把研發(fā)視頻分析產(chǎn)品看作是建造智能化大廈，則VLIB函數(shù)庫所提供的好比是建筑材料，開發(fā)者無須再從頭新型最底層的工作，而只需專注于具體的應(yīng)用實(shí)現(xiàn)。

　　據(jù)深圳市永研科技發(fā)展有限公司總經(jīng)理張永福介紹，近年來，有單一算法、對(duì)象跟蹤算法、多對(duì)象行為檢測(cè)算法三種方法出現(xiàn)于視頻分析市場(chǎng)。單一算法：可以識(shí)別和捕捉出現(xiàn)在監(jiān)控畫面里移動(dòng)的物體。雖然此方法起到些作用，但它不能作為一個(gè)完整的解決方案，而且畫面中人數(shù)多的時(shí)候或復(fù)雜的行為就不能用。對(duì)象跟蹤算法： 通過使用一種圖形化的地圖，攝像機(jī)可以捕捉移動(dòng)的物體，這些對(duì)象被完全秘密監(jiān)控。雖然這種方法有所進(jìn)步，但它無法識(shí)別一些可以導(dǎo)致違規(guī)的行為，而且這種方法跟蹤對(duì)象需要攝像頭畫面的重疊。多對(duì)象行為檢測(cè)：這是通過一種神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)算法，可以識(shí)別多個(gè)物體的多種行為，可以作為一個(gè)完備的安全方案，十分有效地應(yīng)用到監(jiān)控系統(tǒng)里，實(shí)時(shí)地發(fā)現(xiàn)各種違規(guī)行為。

場(chǎng)景復(fù)雜性促智能分析技術(shù)多元化發(fā)展