的確,當(dāng)前我們的視頻監(jiān)控大都停留在事后取證上,而對事前防范卻愛莫能助。能否讓視頻監(jiān)控系統(tǒng)提前防范事件發(fā)生,即在事發(fā)前、事發(fā)時(shí)預(yù)警預(yù)報(bào)。要實(shí)現(xiàn)這種功能,非智能視頻分析不可。筆者認(rèn)為,要實(shí)現(xiàn)科幻片似的事前預(yù)知及事發(fā)時(shí)預(yù)警,當(dāng)前的智能視頻分析技術(shù)還很難實(shí)現(xiàn)。
智能視頻監(jiān)控系統(tǒng)類型
智能視頻分析技術(shù),能夠?qū)崿F(xiàn)對監(jiān)控主體的自主監(jiān)控,并實(shí)現(xiàn)提前預(yù)警。智能視頻監(jiān)控表現(xiàn)為計(jì)算機(jī)視覺算法在視頻分析中的應(yīng)用。當(dāng)前智能視頻監(jiān)控系統(tǒng)以結(jié)構(gòu)類分為主動智能監(jiān)視系統(tǒng),分布式智能視頻監(jiān)視系統(tǒng)。
主動智能監(jiān)視系統(tǒng),這類系統(tǒng)的特點(diǎn)是主動攝像機(jī)不僅可以理解視場內(nèi)的場景,還可以有選擇性專注于特定的活動或感興趣的事件。主動智能監(jiān)視系統(tǒng)需要額外完成兩個(gè)任務(wù):管理主動攝像機(jī)資源,即確定哪些攝像機(jī)用于監(jiān)視全景,哪些攝像機(jī)用于監(jiān)視特定行為或事件;利用視頻分析算法提供的信息控制攝像機(jī)的運(yùn)動和變焦。
分布式智能視頻監(jiān)視系統(tǒng),通過無線視頻通信網(wǎng)絡(luò)將各點(diǎn)智能攝像機(jī)與中心站連接起來,智能監(jiān)視服務(wù)器不僅可以生成圖像還可以分析視頻,根據(jù)視頻分析的信息控制攝像機(jī)以及確定使用恰當(dāng)?shù)拇鎯Y源和帶寬傳送高質(zhì)量視頻給終端用戶。智能攝像機(jī)最大程度減小了系統(tǒng)結(jié)構(gòu)的成本。
智能視頻監(jiān)控給傳統(tǒng)意義上的監(jiān)控系統(tǒng)“添大腦”
智能視頻(IV,IntelligentVideo)源自計(jì)算機(jī)視覺(CV,ComputerVision)技術(shù)。計(jì)算機(jī)視覺技術(shù)是人工智能(AI,ArtificialIntelligent)研究的分支之一,它能夠在圖像及圖像描述之間建立映射關(guān)系,從而使計(jì)算能夠通過數(shù)字圖像處理和分析來理解視頻畫面中的內(nèi)容。
其區(qū)別于傳統(tǒng)意義上的監(jiān)控系統(tǒng)在于變被動監(jiān)控為主動監(jiān)控(自動檢測、識別潛在入侵者、可疑目標(biāo)和突發(fā)事件),即它的智能性。簡單而言,不僅用攝像機(jī)代替人眼,而且用計(jì)算機(jī)代替人、協(xié)助人,來完成監(jiān)視或控制的任務(wù),從而減輕人的負(fù)擔(dān)。
視頻監(jiān)控中所提到的智能視頻技術(shù)主要是指:“自動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。智能視頻監(jiān)控也就是給傳統(tǒng)視頻監(jiān)控系統(tǒng)安裝了一個(gè)大腦。
那之前的視頻監(jiān)控系統(tǒng)沒有大腦嗎?當(dāng)然不是,只不過是植物人的大腦,通過各種醫(yī)療技術(shù)被喚醒了。
為什么要智能視頻分析技術(shù)(why)
建造視頻監(jiān)控系統(tǒng)的目的,一是為了視覺上的延伸--把處于別地的畫面通過網(wǎng)絡(luò)與設(shè)備“拉近”到眼前,因此有了遠(yuǎn)程監(jiān)控;二是為了智力上的延伸--讓系統(tǒng)自動為我們分析問題并解決問題,于是有了智能監(jiān)控。當(dāng)然,后者是更高層次上的要求,但也是視頻監(jiān)控今后發(fā)展的必然要求。
傳統(tǒng)的視頻監(jiān)控系統(tǒng)缺乏智能,在很大程度上依賴于人的判斷。然而,人類有著自身難以克服的弱點(diǎn),比如:(1)人力有限,人的反應(yīng)與處理速度有限,導(dǎo)致我們在指定的時(shí)間內(nèi)能夠進(jìn)行監(jiān)視的地點(diǎn)有限。這也就意味著各個(gè)被監(jiān)控點(diǎn)并非每時(shí)每刻都處于監(jiān)控當(dāng)中。(2)人并非一個(gè)可以完全信賴的觀察者,無論是在觀看實(shí)時(shí)的視頻流還是在觀看錄像回放的時(shí)候,由于自身生理上的弱點(diǎn),我們經(jīng)常無法察覺安全威脅,從而導(dǎo)致漏報(bào)現(xiàn)象的發(fā)生。
而筆者上面所說的,防范暴力恐怖事件正是利用視頻監(jiān)控系統(tǒng)智力上的延伸,從而防范暴力恐怖事件的發(fā)生,減少事件的危害。
對于為什么要智能視頻分析,其價(jià)值在哪。博思廷科技有限公司董事長王巍特別強(qiáng)調(diào):“因?yàn)閷τ谝曨l監(jiān)控來說,視頻的有效數(shù)據(jù)主要是一些目標(biāo)的特征信息及用戶關(guān)心的特定事件發(fā)生過程,而智能分析技術(shù)就是能在海量數(shù)據(jù)中提取出這些有效數(shù)據(jù)。因此智能分析的價(jià)值,不僅在于數(shù)據(jù)使用效率的提升,更在于整個(gè)視頻監(jiān)控系統(tǒng)的效用有一個(gè)質(zhì)的提升。因?yàn)橹悄芊治瞿軌驅(qū)σ曨l內(nèi)容進(jìn)行分類識別,這樣對于安防系統(tǒng)中的一些環(huán)節(jié),如傳輸、存儲等都有環(huán)境改善的作用。”
智能視頻技術(shù)應(yīng)用存在的問題
早期視頻分析應(yīng)用產(chǎn)品出現(xiàn)在市場上,著實(shí)引起了一段騷動,而且很多特殊的應(yīng)用場景和應(yīng)用環(huán)境,的確能給客戶帶來很大的價(jià)值。如商場的人流統(tǒng)計(jì)技術(shù),為商場的數(shù)據(jù)分析帶來了巨大的技術(shù)支撐。如車牌識別技術(shù),給公安交通管理帶來的價(jià)值是無法用數(shù)據(jù)來衡量的。但是,視頻分析技術(shù)還沒有完全成熟,目前應(yīng)該還屬于技術(shù)應(yīng)用的初級階段,還存在很多問題,這些問題可能也是限制視頻智能分析應(yīng)用快速發(fā)展的最主要的因素:
一、檢測準(zhǔn)確率達(dá)不到理想效果。視頻分析技術(shù)的準(zhǔn)確率基本達(dá)不到非常理想的效果,特別是實(shí)時(shí)報(bào)警類的應(yīng)用,誤報(bào)率和漏報(bào)率都是客戶最關(guān)心的問題,如果誤報(bào)太高,客戶也受不了,如果漏報(bào),客戶更加受不了。特別是一些要求比較高的應(yīng)用,只要有漏的,實(shí)際作用就不大了。
二、受環(huán)境干擾大。視頻分析技術(shù)最大的一個(gè)問題就是受環(huán)境和視頻質(zhì)量的干擾太大,光線、雜物、惡劣天氣、晃動、飛蟲等的干擾,就會使應(yīng)用系統(tǒng)效果非常差,甚至失效,無法進(jìn)行正常工作。
三、安裝調(diào)試復(fù)雜。智能分析應(yīng)用產(chǎn)品幾乎都需要按每一個(gè)應(yīng)用場景進(jìn)行不同的參數(shù)調(diào)試,而且會涉及到非常多的專業(yè)的參數(shù)調(diào)試。非專業(yè)人員根本無法調(diào)試出理想效果。
智能視頻分析技術(shù)的應(yīng)用
從智能分析的主要應(yīng)用來看,有兩個(gè)大的發(fā)展方向。其一是以車牌識別、人臉識別為核心代表的智能識別技術(shù),主要應(yīng)用于電子警察、機(jī)楊、海關(guān)。
另一個(gè)是以周界防范、人數(shù)統(tǒng)計(jì)、自動追蹤、逆行、禁停等規(guī)則為代表的行為分析技術(shù),主要應(yīng)用于圍墻周界警戒區(qū)、商場、交通、景點(diǎn)流量統(tǒng)計(jì),道路禁停禁放、違章逆行、場景跟蹤等方面。
1、雙機(jī)自動跟蹤:智能分析攝像機(jī)加普通快球方式??蓱?yīng)用于城市報(bào)警應(yīng)急預(yù)案。突發(fā)事件的物體跟蹤。
2、人流量統(tǒng)計(jì):統(tǒng)計(jì)框選區(qū)域進(jìn)出人員的數(shù)量,應(yīng)用于超市商場顧客流量的分析統(tǒng)計(jì),幫助商家制定相應(yīng)的銷售策略。應(yīng)用于景點(diǎn)、地鐵口,提供流量數(shù)據(jù)供人員管制應(yīng)用。
3、穿越警戒區(qū):通過設(shè)置虛擬圍籬,對周界進(jìn)行偵測。當(dāng)發(fā)現(xiàn)可疑人員或者物體穿越圍籬,即觸發(fā)報(bào)警,并將報(bào)警信號上傳至監(jiān)控管理中心。同時(shí)可將報(bào)警畫面通過網(wǎng)絡(luò)上傳至遠(yuǎn)程監(jiān)看用戶。應(yīng)用于交通馬路人行橫道或斑馬線、廠區(qū)重點(diǎn)區(qū)域圍墻、學(xué)校、看守所圍墻等。
4、丟失分析:通過在監(jiān)控畫面上畫出一塊放置重要物品的區(qū)域作為警戒區(qū)域,只要此物品離開了警戒區(qū)域,那么將立即觸發(fā)報(bào)警規(guī)則。應(yīng)用于重點(diǎn)保護(hù)區(qū)域如博物館,展覽廳,拍賣會,金銀店等。
5、方向分析:在實(shí)際監(jiān)控中,人們可能會關(guān)心人流的方向和車流的運(yùn)動方向,通過方向的識別可以判斷目標(biāo)是否為不合法走動或行駛,如果出現(xiàn)逆向行為,目標(biāo)將會被自動鎖定,并同時(shí)報(bào)警。應(yīng)用于單向行駛的道路;重要出入口等。
6、智能跟蹤:對可疑人或物體進(jìn)行目標(biāo)鎖定,對目標(biāo)的運(yùn)動軌跡進(jìn)行記錄,同時(shí)攝像機(jī)將跟隨目標(biāo)轉(zhuǎn)動并報(bào)警。應(yīng)用于高檔小區(qū),人員禁入?yún)^(qū)域,機(jī)密區(qū)域,重要保護(hù)區(qū)域等。并可作為案發(fā)后,對案件回放過程的軌跡進(jìn)行分析。達(dá)到迅速破案的作用。
談?wù)勎磥碇悄芤曨l分析技術(shù)突破
總體來看,限制智能分析技術(shù)應(yīng)用的最大因素就是準(zhǔn)確率問題。所以智能分析技術(shù)應(yīng)用的發(fā)展趨勢肯定是朝著提高準(zhǔn)確率的方向前進(jìn)的。同時(shí)另一方面,大家也會尋找一些不關(guān)心準(zhǔn)確率,而更多關(guān)注效率的一些應(yīng)用方向。主要應(yīng)該有幾個(gè)方面的發(fā)展:
一、從源頭增加可判斷信息。雙目攝像機(jī)的推廣應(yīng)該是一個(gè)大方向,雙目攝像機(jī)帶有兩個(gè)鏡頭,獲取的視頻中帶有目標(biāo)的深度信息。分析算法計(jì)算能夠通過這些信息跟進(jìn),準(zhǔn)確的判斷物體之間的距離、深度、高度等信息,能夠提高整體算法的準(zhǔn)確性。
二、各種自學(xué)習(xí)和自適應(yīng)算法的研究和應(yīng)用。后續(xù)的智能分析產(chǎn)品應(yīng)該是帶有強(qiáng)大的自學(xué)習(xí)和自適應(yīng)功能的。能夠根據(jù)不同的復(fù)雜環(huán)境進(jìn)行自動學(xué)習(xí)和過濾,能夠?qū)⒁曨l中的一些干擾目標(biāo)進(jìn)行自動過濾。從而達(dá)到提高準(zhǔn)確率,降低調(diào)試復(fù)雜度的目的。例如,抗抖動算法、重復(fù)運(yùn)動物體過濾、微小物體自動過濾、強(qiáng)光自動抑制、三維建模等技術(shù)的發(fā)展和深入應(yīng)用。
三、視頻數(shù)據(jù)深入挖掘應(yīng)用迅速發(fā)展。隨著視頻分析技術(shù)的快速發(fā)展,視頻數(shù)據(jù)量也非常大,如何讓視頻分析技術(shù)在大數(shù)據(jù)中發(fā)揮作用也成為人們關(guān)注的一個(gè)方向。利用各種不同的算法計(jì)算,將大量視頻數(shù)據(jù)中不同屬性的事物進(jìn)行檢索、標(biāo)注、識別等應(yīng)用,以達(dá)到對大量數(shù)據(jù)中內(nèi)容的快速查找檢索。大大降低人工成本,提高效率。甚至在有些方面讓一些人工無法完成的任務(wù)成為可能。如:人臉大數(shù)據(jù)庫檢索,身份證庫重復(fù)人員查找、視頻中穿某種衣服、某種顏色的車輛查找、車牌查找、甚至可以做到以圖搜圖等應(yīng)用(輸入一張圖片找到和圖片類似的片段)。
結(jié)語:智能視頻分析技術(shù)寄予了我們太多的期望,任何涉及到安全防范的場所都急需一種智能化的監(jiān)控設(shè)備。人工智能實(shí)現(xiàn)的自動化,智能家居的智能化,以及智能交通智能化,還有一直被概念化的視頻監(jiān)控的智能化。當(dāng)人們遇到類似暴力恐怖事件的場景時(shí),智能視頻監(jiān)控讓人更加遐想。
智能視頻分析技術(shù),使得原本傳統(tǒng)的視頻監(jiān)控由被動走向了主動,有人形容這是給視頻監(jiān)控系統(tǒng)安裝了大腦,但從真正意義來說,這個(gè)大腦還處在蘇醒階段,一旦發(fā)展成熟,它將比人腦更加聰慧。