未來(lái)幾十年，中國(guó)將面臨人口老齡化的巨大壓力，這意味著將來(lái)有效的勞動(dòng)力人口會(huì)越來(lái)越少，因此效率便變得愈發(fā)緊要起來(lái)。如何有效地利用這些有限的勞動(dòng)力來(lái)養(yǎng)活一大群人對(duì)未來(lái)的政府來(lái)說(shuō)是一個(gè)嚴(yán)峻的挑戰(zhàn)，具體到監(jiān)控行業(yè)，如何減輕對(duì)人工的依賴(lài)將是未來(lái)的一種趨勢(shì)與潮流，而視頻內(nèi)容分析(VCA)生逢其時(shí)，正好迎合了這股潮流。

　　潮流引導(dǎo)下的新形態(tài)

　　何為視頻智能分析系統(tǒng)?對(duì)此，杭州海康威視數(shù)字技術(shù)股份有限公司(以下簡(jiǎn)稱(chēng)?？低?研發(fā)工程師張勤鋒先生表示：“所謂的視頻智能分析系統(tǒng)是指以數(shù)字視頻處理技術(shù)為核心，充分利用了DSP、光電傳感器、工業(yè)以太網(wǎng)和人工智能等領(lǐng)域的技術(shù)研究成果。視頻智能分析系統(tǒng)除具有傳統(tǒng)安防監(jiān)控系統(tǒng)的功能以外，還具備復(fù)雜場(chǎng)景的晝夜監(jiān)控、不間斷檢測(cè)、智能識(shí)別及預(yù)警入侵目標(biāo)、自動(dòng)異常檢測(cè)、視頻傳輸、后端回放、誤報(bào)率低等特殊的功能。”

　　而視頻內(nèi)容分析(VCA)作為智能網(wǎng)絡(luò)視頻監(jiān)控系統(tǒng)(IVS)中的一個(gè)關(guān)鍵技術(shù)，嚴(yán)格來(lái)講，并非是這兩年才突然冒出來(lái)的，其誕生的過(guò)程經(jīng)過(guò)了漫長(zhǎng)的技術(shù)醞釀與演進(jìn)，只是近幾年基于技術(shù)的不斷突破使其在實(shí)用性方面取得了質(zhì)的飛躍，才得以越來(lái)越受重視，進(jìn)而形成一種趨勢(shì)。

　　目前，行業(yè)在視頻內(nèi)容分析(VCA)的功能描述上是各說(shuō)各話，并沒(méi)有形成一個(gè)統(tǒng)一的標(biāo)準(zhǔn)。盡管如此，但其大體意義上還是相似的。對(duì)此，浙江宇視科技有限公司(以下簡(jiǎn)稱(chēng)宇視)系統(tǒng)規(guī)劃部副部長(zhǎng)吳堅(jiān)表示：“目前VCA可實(shí)現(xiàn)的功能主要有行為類(lèi)的周界入侵檢測(cè)、物品遺留與拿取檢測(cè)、交通事件與違章檢測(cè)、客流統(tǒng)計(jì)、移動(dòng)偵測(cè)等;識(shí)別類(lèi)的車(chē)牌識(shí)別、運(yùn)動(dòng)目標(biāo)識(shí)別與跟蹤、人臉識(shí)別、交通流量統(tǒng)計(jì)以及目標(biāo)特征提取與檢索等功能;診斷類(lèi)的主要是針對(duì)視頻圖像出現(xiàn)的雪花、滾屏、模糊、偏色、增益失衡、云臺(tái)失控、畫(huà)面凍結(jié)等常見(jiàn)的攝像頭故障、視頻信號(hào)干擾、視頻質(zhì)量下降等進(jìn)行檢測(cè)報(bào)警。”

　　硬件與軟件架構(gòu)的搭建

　　視頻智能分析系統(tǒng)從表現(xiàn)形態(tài)上可分為兩種，即基于硬件架構(gòu)的智能分析系統(tǒng)與基于軟件架構(gòu)的智能分析系統(tǒng)。

　　硬件架構(gòu)

　　所謂硬件架構(gòu)平臺(tái)，即硬件本身就固化了能實(shí)現(xiàn)視頻內(nèi)容分析的功能，如帶有智能分析功能的網(wǎng)絡(luò)攝像機(jī)、智能硬盤(pán)錄像機(jī)、智能視頻服務(wù)器等等，將智能分析的規(guī)則或算法直接嵌入在網(wǎng)絡(luò)攝像機(jī)、硬盤(pán)錄像機(jī)、視頻服務(wù)器的芯片中，面對(duì)用戶(hù)的只是設(shè)置參數(shù)選擇分析功能，后端設(shè)備只需接收分析結(jié)果或報(bào)警信息即可。其一般是采用基于DSP或?qū)Ｓ肁SIC嵌入式的架構(gòu)，同時(shí)其圖像處理或智能分析芯片也是專(zhuān)用的。?？低曆邪l(fā)工程師張勤鋒先生表示：“基于硬件架構(gòu)的智能分析其優(yōu)勢(shì)是觸發(fā)速度快，響應(yīng)及時(shí)，但由于算法規(guī)則有限，后續(xù)的升級(jí)頗為繁瑣。”此外，基于硬件架構(gòu)的智能分析還具備抗干擾能力強(qiáng)、安全性高的優(yōu)勢(shì)，由于其采用專(zhuān)用結(jié)構(gòu)和嵌入式操作系統(tǒng)，其在穩(wěn)定性上的表現(xiàn)也相當(dāng)不錯(cuò);而缺點(diǎn)則表現(xiàn)在可擴(kuò)展性差，再者由于采用專(zhuān)用的硬件，其開(kāi)發(fā)周期自然會(huì)變得相當(dāng)漫長(zhǎng)了。

　　軟件架構(gòu)

　　相對(duì)于硬件平臺(tái)的搭建，軟件平臺(tái)的搭建則大為不同。軟件平臺(tái)的搭建是指前端標(biāo)/高清攝像機(jī)將實(shí)時(shí)視頻圖像傳輸至后端視頻分析服務(wù)器，完全由裝載有視頻分析軟件的服務(wù)器再對(duì)傳回的實(shí)時(shí)視頻圖像進(jìn)行智能分析。此時(shí)前端攝像機(jī)只需不斷發(fā)送實(shí)時(shí)視頻圖像即可?？梢?jiàn)軟件架構(gòu)是由一臺(tái)通用型的視頻服務(wù)器 + 專(zhuān)業(yè)的智能分析軟件組成。對(duì)此，宇視科技系統(tǒng)規(guī)劃部副部長(zhǎng)吳堅(jiān)先生就表示：“基于軟件架構(gòu)的視頻內(nèi)容分析平臺(tái)通常采用通用的處理器架構(gòu)，其優(yōu)點(diǎn)在于擴(kuò)展性好，開(kāi)發(fā)周期短，但其處理速度一般，優(yōu)化空間有限,且其在安全性與穩(wěn)定性上有較大的優(yōu)化空間，比如容易出現(xiàn)死機(jī)現(xiàn)象及在資源的搶占上易受干擾等。”概括來(lái)說(shuō)，軟件架構(gòu)其表現(xiàn)的優(yōu)劣比較受制于通用服務(wù)器的硬件性能，幸好大多數(shù)用戶(hù)都會(huì)選擇高性能的工業(yè)型服務(wù)器;同時(shí)，其優(yōu)勢(shì)也明顯，運(yùn)算速度快、可選的智能分析規(guī)則豐富、可處理的路數(shù)多、可面對(duì)不同分析要求的攝像機(jī)等。

　　正如吳堅(jiān)先生所言，基于軟件架構(gòu)的視頻內(nèi)容分析由于采用軟件的方式實(shí)現(xiàn)對(duì)視頻內(nèi)容的分析，所以其擴(kuò)展性好;由于算法較豐富，后續(xù)的系統(tǒng)升級(jí)相當(dāng)便捷，且可對(duì)不同點(diǎn)位、不同分析要求的攝像機(jī)進(jìn)行智能分析，分析功能設(shè)置靈活。另外由于其采用通用的服務(wù)器，其開(kāi)發(fā)周期很短，從而大大節(jié)省了時(shí)間和人力資源。但其缺點(diǎn)也很明顯，相對(duì)硬件架構(gòu)，其缺點(diǎn)是容易死機(jī)、出現(xiàn)異常狀況的概率也要大些，而其在安全性的表現(xiàn)上也頗有值得提升的空間。

　　強(qiáng)悍是怎樣煉成的

　　在對(duì)視頻內(nèi)容分析的功能作了一番大概的了解后，讓我們回頭再來(lái)對(duì)其原理作一番淺釋。視頻內(nèi)容分析是建立在計(jì)算機(jī)對(duì)圖形的分析處理的基礎(chǔ)上，同時(shí)還充分利用了DSP、光電傳感器、工業(yè)以太網(wǎng)和人工智能等領(lǐng)域的技術(shù)成果，也因此上述的任何一個(gè)環(huán)節(jié)都會(huì)對(duì)視頻內(nèi)容分析構(gòu)成制約，而其最核心的部分是視頻分析的智能算法，說(shuō)到底，現(xiàn)在的所有智能分析廠家在該領(lǐng)域內(nèi)的競(jìng)爭(zhēng)便是在智能算法上的競(jìng)爭(zhēng)。

　　深圳英飛拓科技股份有限公司(以下簡(jiǎn)稱(chēng)英飛拓)產(chǎn)品經(jīng)理王信表示：“國(guó)外技術(shù)在VCA上始終走在前列，國(guó)內(nèi)廠家在近幾年逐漸發(fā)力，并逐步縮短了技術(shù)上的差距，值得一提的是，視頻內(nèi)容分析與不同行業(yè)產(chǎn)品相結(jié)合會(huì)衍生出更多新的技術(shù)和產(chǎn)品，在引領(lǐng)技術(shù)和市場(chǎng)挖掘方面，目前個(gè)人認(rèn)為國(guó)外公司仍走在我們前面。”盡管如此，國(guó)內(nèi)的視頻監(jiān)控廠家在智能分析領(lǐng)域內(nèi)依然取得了長(zhǎng)足的進(jìn)步，如科達(dá)、智諾、宇視、?？低?、大華股份及英飛拓等廠家皆具備自己獨(dú)有的一套相對(duì)完善成熟的智能內(nèi)容分析系統(tǒng)(VCA)解決方案。

　　視頻內(nèi)容分析(VCA)的實(shí)現(xiàn)過(guò)程

　　首先，前端攝像機(jī)拍攝的視頻經(jīng)過(guò)智能算法處理后，會(huì)形成一個(gè)穩(wěn)定的輸出畫(huà)面，同時(shí)視頻內(nèi)容分析的算法會(huì)對(duì)背景進(jìn)行深度學(xué)習(xí)，倘若長(zhǎng)時(shí)間處于相對(duì)靜止的狀態(tài)，算法會(huì)將此時(shí)的畫(huà)面作為背景進(jìn)行記憶，在背景學(xué)習(xí)后，若畫(huà)面中出現(xiàn)運(yùn)動(dòng)物或者與當(dāng)初所記憶的背景狀態(tài)相異時(shí)，視頻內(nèi)容分析算法會(huì)將其當(dāng)成是意外事件進(jìn)行相應(yīng)的處理。視頻內(nèi)容分析算法同時(shí)還會(huì)對(duì)畫(huà)面中的每個(gè)像素在前后一段時(shí)間內(nèi)的變化作出分析，從而更準(zhǔn)確地確定整個(gè)畫(huà)面中相對(duì)靜止的部分和相對(duì)發(fā)生變化的部分，視頻內(nèi)容分析算法會(huì)根據(jù)所有像素在一段時(shí)間內(nèi)的變化規(guī)律，確定畫(huà)面中屬于背景和前景的部分，以此分析出視頻內(nèi)容的變化是否違反了既定的規(guī)則。通常意義上說(shuō)，視頻內(nèi)容分析算法能處理的環(huán)境越復(fù)雜，其算法也就越先進(jìn)。如目前一些比較強(qiáng)悍的算法能根據(jù)前景和背景的信息，準(zhǔn)確地識(shí)別出靜止或者移動(dòng)的目標(biāo)，而其目標(biāo)的一些特征如形狀、大小、速度、軌跡、顏色等信息都會(huì)被一一記錄，在準(zhǔn)確地識(shí)別出真正目標(biāo)的行為的同時(shí)，其內(nèi)置的核心算法還能排除各類(lèi)背景干擾，比如樹(shù)葉抖動(dòng)、水面波浪、陰影變化等等。當(dāng)然其他一些強(qiáng)大的功能如對(duì)畫(huà)面亮度變化的濾除、3D校準(zhǔn)以及輸出穩(wěn)定的視頻等等也得到了有效的應(yīng)用。

　　應(yīng)用為王

　　目前視頻內(nèi)容分析的應(yīng)用領(lǐng)域非常廣泛，其對(duì)人工操作的替代性作用也愈發(fā)明顯，這恰好趕上了我國(guó)人口老齡化的趨勢(shì)，這當(dāng)然不是巧合，人口老齡化也許是政策使然，但視頻內(nèi)容分析對(duì)人工操作的替代性卻是科技發(fā)展的必然結(jié)果，筆者在此試舉視頻內(nèi)容分析在交通以及購(gòu)物中心上的一些應(yīng)用來(lái)更加具體地說(shuō)明視頻內(nèi)容分析的優(yōu)勢(shì)與特色。

　　交通

　　隨著城市人口的增加，城市的車(chē)輛也伴隨增長(zhǎng)，而車(chē)輛增多則意味著對(duì)城市交通是一巨大考驗(yàn)，盡管相關(guān)部門(mén)可以把道路修得寬闊一點(diǎn)，再寬闊一點(diǎn)，但其寬闊的程度畢竟有限，承載不了城市人口增長(zhǎng)所帶來(lái)的交通壓力。此時(shí)對(duì)交通資源的合理利用，提升交通運(yùn)行效率便顯得越發(fā)緊要。那么如何來(lái)提升交通運(yùn)行效率呢?視頻內(nèi)容分析可助一臂之力。

　　比如在一些車(chē)流量大的重要路段設(shè)置具備視頻內(nèi)容分析的攝像機(jī)，利用其內(nèi)置的計(jì)數(shù)器功能對(duì)來(lái)往的車(chē)流進(jìn)行統(tǒng)計(jì)，然后將這些數(shù)據(jù)通過(guò)網(wǎng)絡(luò)發(fā)回至交通管理中心，這樣交通管理中心便能對(duì)整個(gè)城市的車(chē)流運(yùn)行狀況有個(gè)大致的了解，同時(shí)依托警用地理信息系統(tǒng)，實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)并協(xié)調(diào)組織區(qū)域內(nèi)的各種交通流，更好地保證區(qū)域內(nèi)道路網(wǎng)的交通負(fù)荷處于最佳狀態(tài)，提升交通運(yùn)行效率。從而有力地保證了城市交通運(yùn)行的通暢。當(dāng)然這只是視頻內(nèi)容分析在交通領(lǐng)域的一個(gè)具體應(yīng)用，其他的應(yīng)用還有很多，比如電警應(yīng)用中的對(duì)車(chē)輛壓線、逆行及闖紅燈等等違規(guī)現(xiàn)象的檢測(cè)，其技術(shù)也已比較成熟，應(yīng)用也較廣泛，在此不再詳述。

　　購(gòu)物中心

　　視頻內(nèi)容分析在購(gòu)物中心的應(yīng)用主要體現(xiàn)在防損與制定相關(guān)的銷(xiāo)售策略上。

　　對(duì)于購(gòu)物中心來(lái)說(shuō)，如何減少貨品的損失，防止小偷入店行竊對(duì)購(gòu)物中心的日常運(yùn)營(yíng)來(lái)說(shuō)是非常重要的一個(gè)環(huán)節(jié)。那么如何降低小偷入店行竊，從而降低貨品損耗呢?視頻內(nèi)容分析技術(shù)便是其解藥之一。比如人臉識(shí)別功能，其是視頻內(nèi)容分析的重要功能之一，利用其人臉識(shí)別功能便能很好地降低購(gòu)物中心的貨品損耗。

　　在購(gòu)物中心人流量大的隱蔽位置安裝具備視頻內(nèi)容分析的攝像機(jī)，對(duì)來(lái)往的人流面部進(jìn)行記錄，其記錄的數(shù)據(jù)留存于視頻內(nèi)容分析后臺(tái)的數(shù)據(jù)庫(kù)中，當(dāng)出現(xiàn)慣偷時(shí)，視頻內(nèi)容分析通過(guò)抓取其面部特征，然后與后臺(tái)數(shù)據(jù)庫(kù)黑名單中的慣偷面部特征記錄進(jìn)行比對(duì)，當(dāng)確定其慣偷身份時(shí)，視頻內(nèi)容分析系統(tǒng)便會(huì)及時(shí)提醒購(gòu)物中心安保人員采取相應(yīng)措施。

　　此外購(gòu)物中心在制定相關(guān)的銷(xiāo)售策略上也可依據(jù)視頻內(nèi)容分析的計(jì)數(shù)器功能的檢測(cè)結(jié)果，比如在某一片劃定的區(qū)域內(nèi)設(shè)置幾條檢測(cè)線用于統(tǒng)計(jì)經(jīng)過(guò)的人流量，人流量越多則表示該區(qū)域的銷(xiāo)售潛力越大，此時(shí)可以將一些需要推銷(xiāo)的產(chǎn)品擺置其間，從而更好地起到促銷(xiāo)的作用，此法同時(shí)也可以用來(lái)判斷某款商品是否暢銷(xiāo)，比如將多種同類(lèi)型不同品牌的商品置于其間，以其銷(xiāo)量來(lái)判斷其暢銷(xiāo)度。

　　“革命”尚未成功

　　任何一種新技術(shù)的出現(xiàn)，不管其具備多么先進(jìn)的性能，其局限性必然存在。就目前來(lái)看，視頻內(nèi)容分析的準(zhǔn)確率依然不能盡如人意。對(duì)此，浙江大華技術(shù)股份有限公司產(chǎn)品經(jīng)理滿(mǎn)江月先生表示：“盡管當(dāng)前處理器芯片的處理性能基本能滿(mǎn)足產(chǎn)品的需求，但如果是面臨一些比較復(fù)雜的環(huán)境應(yīng)用，目前的算法還不能較好地完成分析工作。”

　　由于視頻內(nèi)容分析主要來(lái)源于計(jì)算機(jī)視覺(jué)技術(shù)，因此計(jì)算機(jī)的相關(guān)技術(shù)對(duì)其形成了一種限制，比如當(dāng)前端的攝像頭采用200萬(wàn)，300萬(wàn)的高清畫(huà)質(zhì)時(shí)，接入路數(shù)不多時(shí)尚且能夠承受，但當(dāng)接入幾十上百路時(shí)，其對(duì)網(wǎng)絡(luò)的性能要求相當(dāng)嚴(yán)苛，對(duì)交換機(jī)以及NVR、DVR以及智能分析服務(wù)器都會(huì)形成較大的壓力，即使基于軟件架構(gòu)的智能算法，同樣也不能盡如人意。目前使用的算法首先都是基于實(shí)驗(yàn)室的理想環(huán)境之下的圖像規(guī)律而來(lái)的，盡管經(jīng)過(guò)了實(shí)際環(huán)境的考驗(yàn)及反復(fù)的修正，然而安防視頻監(jiān)控所要面對(duì)的視頻環(huán)境要復(fù)雜得多，在這些環(huán)境中，其圖像往往變化率大，受燈光、氣候、背景等環(huán)境因素干擾多，因此視頻內(nèi)容分析的準(zhǔn)確率不能完全令人滿(mǎn)意。那么如何提高視頻內(nèi)容分析的準(zhǔn)確率?深圳英飛拓產(chǎn)品經(jīng)理王信表示：“視頻內(nèi)容分析準(zhǔn)確率的提升，關(guān)鍵在于對(duì)智能算法的優(yōu)化，同時(shí)根據(jù)分析內(nèi)容，提前了解現(xiàn)場(chǎng)環(huán)境狀況，優(yōu)化視頻分析的配置參數(shù)”。王經(jīng)理的表述簡(jiǎn)略輕松，但實(shí)際的算法優(yōu)化難度是每一個(gè)研發(fā)人員心知肚明的。就目前形勢(shì)來(lái)看，一些簡(jiǎn)單的應(yīng)用或已達(dá)到理想的效果，但較大部分的視頻內(nèi)容分析應(yīng)用還尚未達(dá)到完全可替代人工的程度，至少目前更多的只是對(duì)人工起著輔助的作用。

　　結(jié)語(yǔ)

　　科技的進(jìn)步與發(fā)展必然是以人為本，就視頻內(nèi)容分析而言，其必然是未來(lái)監(jiān)控行業(yè)的一種趨勢(shì)，未來(lái)的視頻內(nèi)容分析在體現(xiàn)核心技術(shù)的算法上毫無(wú)疑問(wèn)會(huì)更加成熟，準(zhǔn)確率也會(huì)得到有效提升，同時(shí)結(jié)合“云計(jì)算”、“大數(shù)據(jù)”等技術(shù)，未來(lái)的一些對(duì)硬件要求高的復(fù)雜運(yùn)算將會(huì)在云端得以完成，而其他的設(shè)備將僅僅作為一個(gè)溝通平臺(tái)而存在，從而大大降低了對(duì)這些設(shè)備的性能需求。正如宇視系統(tǒng)規(guī)劃部副部長(zhǎng)吳堅(jiān)先生所言：“隨著視頻監(jiān)控市場(chǎng)規(guī)模的不斷增長(zhǎng)，整個(gè)市場(chǎng)對(duì)智能視頻分析的認(rèn)知都在不斷提高，視頻內(nèi)容分析技術(shù)也將會(huì)在“智慧城市”、“國(guó)家應(yīng)急體系”、“平安城市”、“科技強(qiáng)警”等重大工程項(xiàng)目中得以廣泛應(yīng)用。這些應(yīng)用反過(guò)來(lái)也將大大推動(dòng)專(zhuān)業(yè)視頻分析技術(shù)廠家不斷地完善核心技術(shù)，進(jìn)一步提升和優(yōu)化智能算法結(jié)構(gòu)，在功能、應(yīng)用和價(jià)格上更加注重用戶(hù)的實(shí)際需求，以實(shí)現(xiàn)最佳的系統(tǒng)產(chǎn)品形式。”