智能視頻監(jiān)控引領(lǐng)視頻監(jiān)控市場(chǎng)

視頻監(jiān)控技術(shù)的大面積推廣既是對(duì)付恐怖主義分子的強(qiáng)有力手段，也能有效遏制一般的盜賊、闖入者以及破壞分子。不過，新技術(shù)的到來也給安防領(lǐng)域帶來了前所未有的挑戰(zhàn)。

傳統(tǒng)的以人力為主的解決方案面臨著必須解決超大視頻數(shù)據(jù)容量的現(xiàn)實(shí)問題。

在采集了數(shù)千兆字節(jié)的視頻數(shù)據(jù)后，如何傳輸這些數(shù)據(jù)?又由誰或者什么樣的設(shè)備來監(jiān)控?cái)?shù)據(jù)呢?如何檢查視頻內(nèi)容中可能存在的安全問題?如何優(yōu)先處理重要信息?如何將決策轉(zhuǎn)換為合理的行動(dòng)?安全機(jī)構(gòu)如何最大限度地發(fā)揮數(shù)量有限的員工的潛力?

為了避免安全人員為大量視頻數(shù)據(jù)所累，ioimage公司開始采用由高性能數(shù)字信號(hào)處理器(DSP)提供核心動(dòng)力的軟件智能視頻分析技術(shù)來實(shí)現(xiàn)解決方案，幫助安全員從繁重的監(jiān)看視頻數(shù)據(jù)中解脫出來。

采用智能視頻監(jiān)控(IVS)技術(shù)對(duì)安全系統(tǒng)有著重大意義，該技術(shù)將加速數(shù)字視頻取代模擬視頻的速度，因?yàn)樗岣吡私鉀Q方案的效率。我們將從集中控制模式轉(zhuǎn)向分布式控制模式，安全人員不再需要固守于控制室中，而是安插在更靠近行動(dòng)現(xiàn)場(chǎng)的地方。

因此，IVS和視頻數(shù)據(jù)處理要求硬件必須比傳統(tǒng)的監(jiān)控系統(tǒng)更強(qiáng)大，同時(shí)還要具備足夠的靈活性，以便在無需進(jìn)行高成本調(diào)整的情況下處理多種視頻標(biāo)準(zhǔn)和編解碼器的轉(zhuǎn)換。與傳統(tǒng)分析軟件相比，IVS設(shè)備在功能方面提升了一個(gè)數(shù)量級(jí)。

上述功能強(qiáng)大的系統(tǒng)概念似乎是遙不可及的事情，不過事實(shí)上，目前公共與專用領(lǐng)域許多部門的日常工作中都已采用了相關(guān)系統(tǒng)。IVS系統(tǒng)的廣泛部署能夠滿足性能與成本指標(biāo)，同時(shí)使安全人員能夠從單純查看電視屏幕的工作中解放出來，集中投身于更貼近行動(dòng)現(xiàn)場(chǎng)的地方。

視頻分析盡在掌握

從硬件設(shè)備角度來說，IVS系統(tǒng)的組件與眾多傳統(tǒng)系統(tǒng)沒有什么太大的差別，主要包括采集視頻數(shù)據(jù)的數(shù)碼攝像頭、用于應(yīng)用處理的編碼器與視頻服務(wù)器、用于傳輸控制的路由器、用于存儲(chǔ)的DVR、用于查看視頻的監(jiān)視器，以及用于管理系統(tǒng)的軟件等。

IVS系統(tǒng)的一個(gè)很重要的特性在于，網(wǎng)絡(luò)信息流不是傳統(tǒng)意義上的視頻，而是元數(shù)據(jù)，即刪除所有重復(fù)無關(guān)內(nèi)容后的關(guān)于原始視頻數(shù)據(jù)的信息。當(dāng)然，同時(shí)也可捕獲、壓縮并存儲(chǔ)原始視頻流，以供未來檢索和查看。

ioimage在網(wǎng)絡(luò)的重要環(huán)節(jié)上增加智能功能，并根據(jù)網(wǎng)絡(luò)上傳輸?shù)脑獢?shù)據(jù)進(jìn)行智能決策，這就能顯著提高視頻監(jiān)控系統(tǒng)的性能。舉例來說：

1. 視頻采集：攝像頭嵌入智能后，就能識(shí)別出對(duì)象類別，然后通過搖移與變焦操作(pan and zoom)提供更詳盡的信息;

2. 數(shù)據(jù)處理：數(shù)字化數(shù)據(jù)的發(fā)展趨勢(shì)非常明朗。下一步重要的發(fā)展方向是將數(shù)百萬字節(jié)的原始視頻處理為僅包含重要信息的元數(shù)據(jù);

3. 分配：智能安全網(wǎng)絡(luò)所需的帶寬較小，因?yàn)槠鋫鬏數(shù)闹皇菐浊ё止?jié)的元數(shù)據(jù)，而不是數(shù)百萬字節(jié)的視頻。這種網(wǎng)絡(luò)還能在無需人工干預(yù)的情況下將信息路由到正確的網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn);

4. 決策：智能系統(tǒng)能夠根據(jù)安全人員通過簡(jiǎn)單的點(diǎn)擊界面創(chuàng)建的、基于規(guī)則的算法來處理

5. 采取行動(dòng)：由于消除了多余的無用信息，盡可能縮減了數(shù)據(jù)流，這使安全人員能在巡邏時(shí)通過移動(dòng)設(shè)備監(jiān)控系統(tǒng)，從而使他們能夠更靠近現(xiàn)場(chǎng)，迅速采取最有效的措施;

6. 存檔：智能安全技術(shù)還可將數(shù)據(jù)進(jìn)行存檔，并進(jìn)行索引編制，以供日后刑偵使用。

智能攝像頭和智能網(wǎng)絡(luò)

目前，監(jiān)控系統(tǒng)通常采用數(shù)碼攝像頭采集數(shù)據(jù)，很少進(jìn)行圖像處理。數(shù)字內(nèi)容隨后轉(zhuǎn)換為模擬信號(hào)，在現(xiàn)有基礎(chǔ)設(shè)施上進(jìn)行傳輸，到達(dá)指揮中心后，再轉(zhuǎn)換回?cái)?shù)字格式以進(jìn)行分析和最終存儲(chǔ)。在整個(gè)過程中，我們很難對(duì)信息加以處理。

IVS系統(tǒng)大不相同，它們主要為端到端數(shù)字系統(tǒng)，采用的是IP網(wǎng)絡(luò)，因?yàn)镮P傳輸?shù)撵`活性大大高于傳統(tǒng)的點(diǎn)到點(diǎn)模擬傳輸。從本質(zhì)上說，每部攝像頭都成了智能的網(wǎng)絡(luò)攝像頭，能在通信路徑的任意一點(diǎn)上分析視頻數(shù)據(jù)，并就此采取行動(dòng)。

在IVS系統(tǒng)中，視頻數(shù)據(jù)的處理大大超過視頻捕獲、數(shù)字化和壓縮的范疇。例如，ioimage公司的視頻分析設(shè)備從廣義上講具備以下三大功能：

1. 內(nèi)容分析。在所有情況下，重要安全信息的數(shù)量肯定大大低于背景信息的數(shù)量，如建筑物和公路等靜態(tài)信息，抑或風(fēng)吹草動(dòng)、水波漣漣等無用的動(dòng)態(tài)信息等。設(shè)備能剔除無用信息，關(guān)注于任何車輛等重要活動(dòng)對(duì)象;

2. 對(duì)象識(shí)別。為了成功地將重要的安全信息分離出來，設(shè)備必須能將對(duì)象分類。例如，設(shè)備應(yīng)能識(shí)別出人、動(dòng)物、車輛或其他對(duì)象。從軟件角度來說，對(duì)象識(shí)別是由內(nèi)容分析引擎來完成的;

3. 活動(dòng)分析。設(shè)備能識(shí)別重要活動(dòng)，并將其與安全人員制訂的一套規(guī)則相對(duì)比。我們不妨舉一個(gè)簡(jiǎn)單的例子來說明怎么制訂關(guān)于闖入安全禁區(qū)的規(guī)則，為了實(shí)施這一規(guī)則，安全人員用電子筆或鼠標(biāo)在背景視頻圖形上畫出一條虛擬“絆網(wǎng)”，設(shè)定安全界限。如圖2所示的紅線，如果識(shí)別為人的對(duì)象跨過該“絆網(wǎng)”，那么就會(huì)激活警報(bào)機(jī)制，軟件會(huì)發(fā)出警報(bào)或提出建議。

影像處理與統(tǒng)計(jì)分析技術(shù)能識(shí)別對(duì)象及其動(dòng)作與活動(dòng)。不過上述工作需要高強(qiáng)度的處理功能，DSP理想地適用于上述任務(wù)，因?yàn)樗捎糜谔幚砜焖俑盗⑷~變換以及其它用于以數(shù)學(xué)方式描述圖形的算法。借助這些算法，DSP能生成軟件可用的元數(shù)據(jù)，從而告知安全人員可能出現(xiàn)的問題。

生成重要數(shù)據(jù)

生成元數(shù)據(jù)是一項(xiàng)復(fù)雜的工作，要完全打破傳統(tǒng)的視頻概念。由于要用計(jì)算機(jī)而不是人來監(jiān)視視頻，因此必須進(jìn)行圖形增強(qiáng)處理。

計(jì)算機(jī)分析需要提高對(duì)比度，這是一個(gè)說明問題的很好的例子。由于運(yùn)動(dòng)檢測(cè)以及圖形識(shí)別算法取決于識(shí)別對(duì)象的邊緣，因而提高圖形的對(duì)比度非常重要我們可以在攝像頭子系統(tǒng)中內(nèi)置邊緣銳化算法。

對(duì)在攝像頭視野中的運(yùn)動(dòng)對(duì)象進(jìn)行跟蹤，通過活動(dòng)參照引擎將對(duì)象的活動(dòng)與一系列規(guī)則相對(duì)比，通?？梢缘贸鼋Y(jié)論，有時(shí)還會(huì)要求采取安全行動(dòng)。我們可向攝像頭的定位系統(tǒng)發(fā)出指令，以便對(duì)對(duì)象執(zhí)行搖動(dòng)、縮放和聚焦等操作，或命令攝像頭轉(zhuǎn)變方向，從而在原始的視野范圍之外繼續(xù)跟蹤對(duì)象。

事后的取證分析

盡管我們通常討論的是IVS系統(tǒng)能實(shí)時(shí)評(píng)估安全環(huán)境、提高安全人員現(xiàn)場(chǎng)工作效率，不過，該系統(tǒng)還有助于我們開展事后分析。我們可復(fù)審存檔的數(shù)據(jù)，在事后根據(jù)新規(guī)則重新檢查數(shù)據(jù)，從而收集更多信息，找到過去未發(fā)現(xiàn)的可疑的活動(dòng)。

此外，IVS系統(tǒng)的部署還可解決比非法闖入等更廣泛的安全問題。例如，在美國(guó)，員工盜竊造成的損失每年高達(dá)100億美元之巨，我們可用IVS系統(tǒng)根據(jù)有關(guān)規(guī)則進(jìn)行分析以進(jìn)行相關(guān)方面的防范。

過去幾年來，視頻監(jiān)控技術(shù)已成為眾多政府和企業(yè)部門首選的技術(shù)。從模擬向數(shù)字系統(tǒng)轉(zhuǎn)換的潮流是大勢(shì)所趨。不過，大家普遍認(rèn)同，將壓縮視頻傳輸?shù)饺斯た刂频闹笓]中心是一種落后的策略。

利用內(nèi)容分析引擎和推論引擎等算法對(duì)從視頻中提取的元數(shù)據(jù)進(jìn)行分析，這在安全系統(tǒng)的各個(gè)層面都具有優(yōu)勢(shì)。此外，使監(jiān)控外設(shè)具備盡可能高的智能化程度(比如提高攝像頭的智能化程度)將有助于減輕處理負(fù)載、提高信息質(zhì)量以及加快采取補(bǔ)救措施的速度。

還可將硬盤上元數(shù)據(jù)存儲(chǔ)的相關(guān)信息轉(zhuǎn)存至DVR上，這使我們能在發(fā)生安全問題幾天、幾周乃至幾個(gè)月后仍然能夠進(jìn)行隨后的刑偵分析。IVS的應(yīng)用豐富多樣并且具有非常明顯的成本優(yōu)勢(shì)，智能視頻監(jiān)控將成為市場(chǎng)的主角。

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