視頻分析產(chǎn)生背景

        視頻分析產(chǎn)生的背景很簡單，其一為安防應(yīng)用，就是當(dāng)值班人員面對(duì)十、百、千的攝像機(jī)，無法真正的在風(fēng)險(xiǎn)產(chǎn)生時(shí)預(yù)防或干預(yù)，多數(shù)靠事后回放相關(guān)的圖象；其二為非安防應(yīng)用，如商業(yè)上人流統(tǒng)計(jì)、防止扒竊等等。其理念是將風(fēng)險(xiǎn)的分析和識(shí)別轉(zhuǎn)交給計(jì)算機(jī)或者芯片，使值班人員從“死盯”監(jiān)視器的工作中解脫出來，當(dāng)計(jì)算機(jī)發(fā)現(xiàn)問題時(shí)候，產(chǎn)生報(bào)警，此時(shí)值班人員進(jìn)行響應(yīng)。

        作為傳統(tǒng)閉路電視監(jiān)控系統(tǒng)的下一波浪潮，數(shù)字錄像系統(tǒng)的到來無疑標(biāo)志著24*7全天候監(jiān)控系統(tǒng)進(jìn)入了更加的新紀(jì)元。然而當(dāng)前仍然存在著一些嚴(yán)重的問題。接連數(shù)小時(shí)盯著通常顯示著靜止墻壁和護(hù)欄的多個(gè)監(jiān)視器，即使是zui為訓(xùn)練有素的保安人員也會(huì)為此而面臨注意力極限的挑戰(zhàn)。再加上黑暗或惡劣的天氣情況等客觀條件，這一問題變得更加復(fù)雜。隨著數(shù)字監(jiān)控網(wǎng)絡(luò)中部署的攝像機(jī)和閉路電視監(jiān)視器不斷增多，保安人員有效審視網(wǎng)絡(luò)上所有各點(diǎn)圖像的能力實(shí)際上卻由于信息過載而有所下降。顯而易見，保安人員迫切需要一款更加智能化的系統(tǒng)來發(fā)揮自動(dòng)“電子眼”的作用，以便對(duì)潛在入侵者、可疑目標(biāo)和其它安全侵犯活動(dòng)進(jìn)行至關(guān)重要的瞬間刺激型準(zhǔn)確檢測，由此保安人員將可以對(duì)事件做出迅速而明智的決定和實(shí)時(shí)響應(yīng)。

         智能視頻監(jiān)控主要優(yōu)勢：

· 快速的反應(yīng)時(shí)間 - 毫秒級(jí)的報(bào)警觸發(fā)反應(yīng)時(shí)間

· 更有效的監(jiān)視 – 安保操作員只需要注意相關(guān)信息

· 強(qiáng)大的數(shù)據(jù)檢索和分析功能，能提供快速的反應(yīng)時(shí)間和調(diào)查時(shí)間

        視頻分析技術(shù)
        視頻分析技術(shù)就是使用計(jì)算機(jī)圖像視覺分析技術(shù)，通過將場景中背景和目標(biāo)分離進(jìn)而分析并追蹤在攝像機(jī)場景內(nèi)出現(xiàn)的目標(biāo)。用戶可以根據(jù)的視頻內(nèi)容分析功能，通過在不同攝像機(jī)的場景中預(yù)設(shè)不同的報(bào)警規(guī)則，一旦目標(biāo)在場景中出現(xiàn)了違反預(yù)定義規(guī)則的行為，系統(tǒng)會(huì)自動(dòng)發(fā)出報(bào)警，監(jiān)控工作站自動(dòng)彈出報(bào)警信息并發(fā)出警示音,用戶可以通過點(diǎn)擊報(bào)警信息，實(shí)現(xiàn)報(bào)警的場景重組并采取相關(guān)措施。

        視頻內(nèi)容分析技術(shù)通過對(duì)可視的監(jiān)視攝像機(jī)視頻圖像進(jìn)行分析，并具備對(duì)風(fēng)、雨、雪、落葉、飛鳥、飄動(dòng)的旗幟等多種背景的過濾能力，通過建立人類活動(dòng)的模型，借助計(jì)算機(jī)的高速計(jì)算能力使用各種過濾器，排除監(jiān)視場景中非人類的干擾因素，準(zhǔn)確判斷人類在視頻監(jiān)視圖像中的各種活動(dòng)。

?     背景減除方法
         視頻分析方法主要有兩類，一類是背景減除方法。背景減除方法是利用當(dāng)前圖象和背景圖象的差分（SAD）來檢測出運(yùn)動(dòng)區(qū)域的一種方法。可以提供比較完整的運(yùn)動(dòng)目標(biāo)特征數(shù)據(jù)。度和靈敏度比較高，具有良好的性能表現(xiàn)。

?     時(shí)間差分方法
         時(shí)間差分個(gè)人認(rèn)為就是的VMD,又稱相鄰貞差法，就是利用視頻圖象特征，從連續(xù)得到的視頻流中提取所需要的動(dòng)態(tài)目標(biāo)信息。時(shí)間差分方實(shí)質(zhì)就是利用相鄰貞圖象相減來提取前景目標(biāo)移動(dòng)的信息。此方法不能*提取所有相關(guān)特征象素點(diǎn)，在運(yùn)動(dòng)實(shí)體內(nèi)部可能產(chǎn)生空洞，智能檢測出目標(biāo)的邊緣。

        視頻分析系統(tǒng)架構(gòu)
        目前視頻分析技術(shù)主要有兩種架構(gòu)方式，一種是基于后端服務(wù)器方式；另外一種采用DSP方式，DSP方式明顯優(yōu)于后端服務(wù)器方式，主要表現(xiàn)在：

?    DSP方式可以使得視頻分析技術(shù)采用分布式的架構(gòu)方式，在此方式下，視頻分析單元一般位于視頻采集設(shè)備附近（攝像機(jī)或編碼器），這樣，你可以有選擇的設(shè)置系統(tǒng)，讓系統(tǒng)只有當(dāng)報(bào)警發(fā)生的時(shí)候才傳輸視頻到控制中心或存儲(chǔ)中心，相對(duì)于服務(wù)器方式，大大節(jié)省的網(wǎng)絡(luò)負(fù)擔(dān)及存儲(chǔ)空間。

?     DSP方式下，視頻分析單元一般位于視頻采集設(shè)備附近（攝像機(jī)或編碼器），此方式可以使得視頻分析單元直接對(duì)原始或zui接近原始的圖象進(jìn)行分析，而后端服務(wù)器方式，服務(wù)器得到的圖象經(jīng)過網(wǎng)絡(luò)編碼傳輸后已經(jīng)丟失了部分信息，因此度難免下降。

?    視頻分析是復(fù)雜的過程，需要占用大量的系統(tǒng)計(jì)算資源，因此服務(wù)器方式可以同時(shí)進(jìn)行分析的視頻路數(shù)非常有限，而DSP方式?jīng)]有此限制。
基于以上原因，目前市場上主流視頻分析技術(shù)均采用DSP方式，基于攝像機(jī)或編碼器。

        視頻分析過程
         視頻分析是利用計(jì)算機(jī)視覺技術(shù)，對(duì)畫面進(jìn)行分析、處理、應(yīng)用的過程、包含如下過程：
• 背景學(xué)習(xí)過程：自動(dòng)學(xué)習(xí)監(jiān)視場景的背景情況
• 加載預(yù)處理過程：加載用戶的預(yù)定義規(guī)則
• 目標(biāo)提取跟蹤程：提取跟蹤前景變化目標(biāo)，檢測并分析目標(biāo)的活動(dòng)
• 視頻分析判斷過程：根據(jù)規(guī)則追蹤目標(biāo)的活動(dòng)判斷是否違反預(yù)定義規(guī)則
• 觸發(fā)報(bào)警過程：確定目標(biāo)活動(dòng)違反規(guī)則，根據(jù)預(yù)定義傳輸報(bào)警的的用戶

?    背景學(xué)習(xí)過程
        視頻分析開始生效后，首先系統(tǒng)進(jìn)行背景學(xué)習(xí)階段，學(xué)習(xí)時(shí)間根據(jù)背景熱鬧程度有所不同，期間系統(tǒng)自動(dòng)建立背景模型。一般系統(tǒng)建模完成后，隨著時(shí)間的 變化，背景會(huì)有一些改變，系統(tǒng)具有”背景維護(hù)“能力，即可以將一些后來融入背景的圖象，如云等自動(dòng)加為背景。

?    移動(dòng)目標(biāo)提取與跟蹤
         背景學(xué)習(xí)階段完成后，系統(tǒng)進(jìn)入目標(biāo)提取與跟蹤階段。
目標(biāo)提取是基于背景建模完成后，如果前景出現(xiàn)移動(dòng)物體目標(biāo)，并在設(shè)置的范圍區(qū)域內(nèi)且目標(biāo)物體大小滿足設(shè)置，系統(tǒng)將會(huì)把該目標(biāo)進(jìn)行提取并跟蹤。目標(biāo)的良好跟蹤是視頻分析效果的基礎(chǔ)前提條件，視頻分析過程需要了解目標(biāo)出現(xiàn)及運(yùn)動(dòng)的時(shí)間、位置、速度、方向的要素，而這些要素主要通過目標(biāo)跟蹤得到。

   ? 目標(biāo)的識(shí)別與行為分析
        目標(biāo)的識(shí)別是系統(tǒng)對(duì)之前提取并跟蹤的目標(biāo)進(jìn)行識(shí)別和辨識(shí)。

?    視頻分析的過程：這個(gè)過程是系統(tǒng)的關(guān)鍵過程，有了之前的背景、目標(biāo)跟蹤、識(shí)別分類等過程，視頻分析是利用以上過程的結(jié)果，并結(jié)合之前設(shè)置好的行為規(guī)則，實(shí)現(xiàn)視頻分析的過程，如入侵、丟包、越界等。

         視頻分析設(shè)置過程（入侵探測為例）

?    設(shè)置防區(qū)
        步驟一：主要設(shè)置防區(qū)范圍,具體包含如下步驟：設(shè)置警戒區(qū)域（防區(qū)）、設(shè)置算法精度、設(shè)置背景學(xué)習(xí)時(shí)間等。此步驟中的關(guān)鍵是調(diào)整好攝像機(jī)視場，好的視場才會(huì)有好的分析效果。

?    設(shè)置景深參數(shù)
        步驟二：主要設(shè)置典型物體及一些過濾器，具體包含：典型物體大?。ǜ鶕?jù)局不同景深）、無效狀態(tài)系數(shù)（SAD）、云層過濾器、防抖濾波、靜態(tài)運(yùn)動(dòng)濾波是否應(yīng)用等。

?    設(shè)置典型物體大小
        步驟三：主要設(shè)置典型物體的大小。用來過濾一些非典型大小物體目標(biāo)，例如本項(xiàng)目中主要入侵探測對(duì)象為牦牛等大型動(dòng)物、人及汽車類可能對(duì)鐵路運(yùn)行產(chǎn)生巨大影響的入侵目標(biāo)，對(duì)于貓、狗、羊等小動(dòng)物不設(shè)置觸發(fā)報(bào)警。

        與安全相關(guān)類應(yīng)用
        安全相關(guān)類的應(yīng)用是目前市場上存在的主要智能視頻應(yīng)用，特別是在“911”恐怖襲擊、馬德里爆炸案以及倫敦爆炸案發(fā)生之后，市場上對(duì)于此類應(yīng)用的需求不斷增長。這些應(yīng)用主要作用是協(xié)助政府或其他機(jī)構(gòu)的安全部門提高室外大地域公共環(huán)境的安全防護(hù)。此類應(yīng)用主要包括：

?     視頻移動(dòng)偵測
         在復(fù)雜的天氣環(huán)境中（例如雨雪、大霧、大風(fēng)等）地偵測和識(shí)別單個(gè)物體或多個(gè)物體的運(yùn)動(dòng)情況，包括運(yùn)動(dòng)方向、運(yùn)動(dòng)特征等。

?    入侵探測
         可以感知設(shè)定區(qū)域內(nèi)突然出現(xiàn)和入侵的物體并及時(shí)報(bào)警。比如在戒備森嚴(yán)的軍事重地或銀行博物館等重要場所出現(xiàn)可疑人物等。

?     物體追蹤
         集中監(jiān)控人，車或其他物體是否沿著某一方向穿越進(jìn)入某一區(qū)域，對(duì)進(jìn)入設(shè)定區(qū)域內(nèi)的目標(biāo)物進(jìn)行探測，跟蹤并及時(shí)報(bào)警。

?    丟包或丟炸彈
        檢測物體被移動(dòng)或出現(xiàn)可疑物體。
物體檢測：車輛或其他目標(biāo)物?？炕驕舫^一定的時(shí)間，對(duì)被蓄意放在設(shè)定區(qū)域的物品進(jìn)行探測并報(bào)警。比如有人包裹或爆炸物等。

?     移走物體檢測
         當(dāng)設(shè)定的監(jiān)控區(qū)域內(nèi)目標(biāo)物被移走，替代或惡意遮擋時(shí)發(fā)出報(bào)警。用來保護(hù)財(cái)產(chǎn)安全。

?     非法滯留
         當(dāng)一個(gè)物體（如箱子、包裹、車輛、人物等）在敏感區(qū)域停留的時(shí)間過長，或超過了預(yù)定義的時(shí)間長度就產(chǎn)生報(bào)警。典型應(yīng)用場景包括機(jī)場、火車站、地鐵站等。

?    與安全非相關(guān)類應(yīng)用 
        除了安全相關(guān)類應(yīng)用之外，智能視頻還可以應(yīng)用到一些非安全相關(guān)類的應(yīng)用當(dāng)中。這些應(yīng)用主要面向零售、服務(wù)等行業(yè)，可以被看作管理和服務(wù)的輔助工具，用以提高服務(wù)水平和營業(yè)額。此類應(yīng)用主要包括：

?     人數(shù)統(tǒng)計(jì)
         統(tǒng)計(jì)穿越入口或區(qū)域的人或物體的數(shù)量。例如為業(yè)主計(jì)算某天光顧其店鋪的顧客數(shù)量。

?     擁擠探測
        用來探測某個(gè)區(qū)域人群過于擁擠，此技術(shù)基于“人數(shù)統(tǒng)計(jì)”，如某個(gè)區(qū)域人數(shù)超過30人將觸發(fā)報(bào)警。

?     防止尾隨
         防止人員尾隨

?    交通流量控制
        用于在高速公路或環(huán)線公路上監(jiān)視交通情況，例如統(tǒng)計(jì)通過的車輛數(shù)、平均車速、是否有非法?？?、是否有故障車輛等等。

?     車輛控制
        車輛違法停靠探測與報(bào)警。

         數(shù)字視頻分析技術(shù)應(yīng)用注意事項(xiàng)！
        視頻分析技術(shù)近年發(fā)展迅速，無論是從媒體的宣傳，還是從剛剛結(jié)束的展會(huì)，人們似乎感覺到“智能視頻、視頻分析、IVS/CA”已經(jīng)向我們走來了。幾年前的概念，如今成了現(xiàn)實(shí)，并且來勢洶洶，似乎要顛覆傳統(tǒng)的監(jiān)控方式、顛覆人們的監(jiān)控理念。的確，視頻分析技術(shù)早已經(jīng)從概念、從實(shí)驗(yàn)室、從歐美應(yīng)用進(jìn)入了中國，青藏鐵路、地鐵5號(hào)線、13號(hào)線、民航中心等，均已經(jīng)有多路視頻分析產(chǎn)品在日已夜繼的工作；入侵、丟包、防尾隨等均有所應(yīng)用。

?     視頻分析產(chǎn)品考評(píng)
         評(píng)價(jià)或考核不同供應(yīng)商的視頻分析產(chǎn)品并非簡單事情，需要考核該廠家視頻分析采用的技術(shù)、視頻分析算法、視頻分析產(chǎn)品應(yīng)用案例及調(diào)試經(jīng)驗(yàn)，視頻分析與電視監(jiān)控系統(tǒng)的集成方式以及其他特點(diǎn)。

?    視頻分析產(chǎn)品技術(shù)
        早期的視頻分析基于視頻移動(dòng)探測技術(shù)（VMD-Video Motion Detection）,此技術(shù)采用比較相鄰幀圖象像素的變化情況，此技術(shù)的應(yīng)用比較有局限性，不適合多種環(huán)境，容易產(chǎn)生漏報(bào)和誤報(bào)，對(duì)于一些靜態(tài)場景過于敏感，如海浪、樹葉的晃動(dòng)等，可能觸發(fā)誤報(bào)警，因此不適合用于室外。

?    而對(duì)于一些緩慢移動(dòng)的入侵物體，或者入侵的物體突然停止運(yùn)動(dòng)，可能導(dǎo)致漏報(bào)警。

         VMD的zui大缺陷是只比較相鄰幀圖象像素的變化情況，而不考慮背景。近期的視頻分析技術(shù)一般基于物體跟蹤（背景分離），此技術(shù)可以提供更好的視頻分析表現(xiàn)。
? 可以對(duì)場景中的物體進(jìn)行探測、跟蹤及分類。
? 可以對(duì)場景中的背景進(jìn)行學(xué)習(xí)并自動(dòng)調(diào)整背景。
? 可以通過學(xué)習(xí)目標(biāo)物體的行為模式而更好的跟蹤及分類。

?    視頻分析的實(shí)施
        目前視頻分析技術(shù)主要有兩種架構(gòu)方式，一種是基于后端服務(wù)器方式；另外一種采用DSP方式，DSP方式明顯優(yōu)于后端服務(wù)器方式，主要表現(xiàn)在：
?     DSP方式可以使得視頻分析技術(shù)采用分布式的架構(gòu)方式，在此方式下，視頻分析單元一般位于視頻采集設(shè)備附近（攝像機(jī)或編碼器），這樣，你可以有選擇的設(shè)置系統(tǒng)，讓系統(tǒng)只有當(dāng)報(bào)警發(fā)生的時(shí)候才傳輸視頻到控制中心或存儲(chǔ)中心，相對(duì)于服務(wù)器方式，大大節(jié)省的網(wǎng)絡(luò)負(fù)擔(dān)及存儲(chǔ)空間。

?     DSP方式下，視頻分析單元一般位于視頻采集設(shè)備附近（攝像機(jī)或編碼器），此方式可以使得視頻分析單元直接對(duì)原始或zui接近原始的圖象進(jìn)行分析，而后端服務(wù)器方式，服務(wù)器得到的圖象經(jīng)過網(wǎng)絡(luò)編碼傳輸后已經(jīng)丟失了部分信息，因此度難免下降。

?     視頻分析是復(fù)雜的過程，需要占用大量的系統(tǒng)計(jì)算資源，因此服務(wù)器方式可以同時(shí)進(jìn)行分析的視頻路數(shù)非常有限，而DSP方式?jīng)]有此限制。

         基于以上原因，目前市場上主流視頻分析技術(shù)均采用DSP方式，基于攝像機(jī)或編碼器。

?     視頻分析供應(yīng)商的經(jīng)驗(yàn)
        實(shí)際上，視頻分析技術(shù)是一項(xiàng)非常復(fù)雜并具有一定技術(shù)含量的東西，上真正掌握視頻分析算法的廠家并不多，而從掌握了算法、推出實(shí)驗(yàn)室產(chǎn)品到產(chǎn)品真正能夠投入項(xiàng)目運(yùn)行，還有很長的路要走。
目前視頻分析技術(shù)應(yīng)用于實(shí)際項(xiàng)目的主要挑戰(zhàn)在于：
? 復(fù)雜的室外環(huán)境，風(fēng)、霜、雨、雪、霧等。
? 室外光線的變化，如物體的反光及云影的變化等。
? 過于擁擠目標(biāo)的環(huán)境。

         實(shí)際上，對(duì)于這些非常普遍的場景，在實(shí)驗(yàn)室中進(jìn)行模擬并不容易，因此好多廠家利用工程項(xiàng)目實(shí)施過程，來不斷修正參數(shù)來適應(yīng)不同的環(huán)境，這并不代表廠家的產(chǎn)品不成熟，反而是廠家實(shí)力的體現(xiàn)。

?     系統(tǒng)集成
        相對(duì)于算法、準(zhǔn)確度等，視頻分析產(chǎn)品集成性更加重要。視頻分析技術(shù)必須能夠有效集成的視頻監(jiān)控平臺(tái)甚至安防平臺(tái)上去，只要當(dāng)視頻分析產(chǎn)品有效集成到整個(gè)安防監(jiān)控平臺(tái)上，才能充分發(fā)揮其效能，讓安保人員有效發(fā)現(xiàn)及處理報(bào)警。為此，視頻分析產(chǎn)品必須與整個(gè)視頻監(jiān)控系統(tǒng)一體化設(shè)計(jì)、無縫集成，包括編碼器、錄象機(jī)、存儲(chǔ)設(shè)備、監(jiān)控機(jī)制等。