智能分析技術(shù)對校園監(jiān)控的影響

　　文/符曉秀

　　“平安校園”的建設(shè)中，越來越多的學(xué)校選擇了科學(xué)、有效且節(jié)約人力、物力的智能安防系統(tǒng)作為保護校園安全的重要手段，為平安校園整個系統(tǒng)的高效、穩(wěn)定運行提供技術(shù)保障。智能分析技術(shù)的發(fā)展為校園安全監(jiān)控提供了保障。

　　智能視頻分析技術(shù)(Video Analytics)綜合了多學(xué)科的研究成果，主要包括圖像處理、跟蹤技術(shù)、模式識別、軟件工程、數(shù)字信號處理(DSP)等領(lǐng)域。從2001年911事件后，美國對視頻分析技術(shù)加大投入，數(shù)據(jù)表明，從2002年至2005年是視頻分析技術(shù)研究的一個高峰時期。國內(nèi)的視頻分析技術(shù)也得到迅速發(fā)展，但國內(nèi)的智能分析應(yīng)用應(yīng)該是從2005年以后開始，從早期的行為分析應(yīng)用到目前的各行業(yè)的深化應(yīng)用。隨著安防行業(yè)的迅速擴張和發(fā)展，國內(nèi)的視頻分析得到了非常迅猛的發(fā)展。

　　視頻分析技術(shù)應(yīng)用的現(xiàn)狀

　　從技術(shù)角度來講，目前國內(nèi)智能分析技術(shù)主要還集中在兩大類：一類是采用畫面分割前景提取等方法對視頻畫面中的目標(biāo)進行提取檢測，通過各種不同的規(guī)則來區(qū)分不同的事件，從而實現(xiàn)不同判斷并產(chǎn)生相應(yīng)的報警聯(lián)動等，例如：最早期的一些行為分析類功能(跨界、區(qū)域入侵、打架檢測、人員聚集等)以及早期的交通事件檢測等都屬于這類算法技術(shù)的應(yīng)用。另一類是利用模式識別技術(shù)，對畫面中特定的物體進行建模，并通過大量樣本進行訓(xùn)練，從而達到對視頻畫面中的特定物體進行檢測及相關(guān)應(yīng)用。

　　從應(yīng)用角度來講，目前國內(nèi)智能分析技術(shù)主要有四大類：第一類是實時報警類。第二類是數(shù)據(jù)統(tǒng)計類，第三類是屬性識別類。第四類是圖像處理類。

　　第一類，實時報警類。主要是通過分析技術(shù)對實時視頻進行內(nèi)容的分析和判斷，發(fā)現(xiàn)某種狀態(tài)達到報警規(guī)則的要求時，系統(tǒng)即可發(fā)出報警聯(lián)動。如最基礎(chǔ)的跨線報警、闖入報警、打架報警、聚眾報警等，當(dāng)然隨著應(yīng)用的深入，各行業(yè)應(yīng)用中也出現(xiàn)了很多帶有行業(yè)特征的實時報警應(yīng)用，如校園打架報警;交通行業(yè)的擁堵報警、行人上高速報警;司法行業(yè)的攀高報警、離崗報警;金融行業(yè)的尾隨報警、貼假廣告報價等等。

　　第二類，數(shù)據(jù)統(tǒng)計類。主要是通過在特定的場景下，對視頻內(nèi)容中特定的內(nèi)容進行統(tǒng)計，形成相關(guān)的報表和數(shù)據(jù)應(yīng)用。例如，通過視頻分析對公路上的車流量進行自動統(tǒng)計，通過視頻分析對校園門口、商場出入口等的人流量進行統(tǒng)計等等。

　　第三類，屬性識別類。主要是對視頻中特定事務(wù)的屬性進行自動識別，達到對視頻內(nèi)容的深入應(yīng)用和快速檢索等目的。如人臉識別、車牌識別、車標(biāo)識別、顏色識別、性別識別、身高識別、年齡識別、手勢識別等等。目前安防行業(yè)中應(yīng)用較多的主要還是人臉識別、車牌識別、車標(biāo)識別等。

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　　第四類，圖像處理類。主要是對圖像整體進行分析判斷及優(yōu)化處理以達到更好的效果或者將不清楚的內(nèi)容通過算法計算處理達到看得清的效果。如目前的視頻增強技術(shù)(去噪、去霧、銳化、加亮等)、視頻復(fù)原技術(shù)(去模糊、畸變矯正等)。

　　從產(chǎn)品形態(tài)來講，目前市場上主要有兩大類產(chǎn)品形態(tài)，第一類是前端智能產(chǎn)品，第二類是后端服務(wù)器產(chǎn)品。這兩類產(chǎn)品各有優(yōu)缺點，根據(jù)不同的應(yīng)用和項目類型有不同的選擇。

　　目前市場上可以看到很多智能攝像機，即將一些視頻分析算法移植到網(wǎng)絡(luò)攝像機中，在攝像機中實現(xiàn)對實時視頻的分析和檢查，實現(xiàn)一些智能分析的功能(例如目前有實現(xiàn)車輛檢測的車輛抓拍攝像機、實現(xiàn)區(qū)域入侵等功能的目標(biāo)檢測報警的攝像機、有實現(xiàn)人類檢測抓拍的攝像機等等)，安捷智能攝像機自帶分析功能，系統(tǒng)架構(gòu)簡單，同時目前的攝像機DSP處理能力已經(jīng)完全能運行各種較為復(fù)雜的分析算法，分析效果和后端產(chǎn)品基本相同。智能攝像機在平安校園的應(yīng)用十分廣泛。

　　智能分析服務(wù)器在市場上應(yīng)該還算是主流產(chǎn)品，服務(wù)器產(chǎn)品有軟件開發(fā)周期短、項目應(yīng)用靈活、改造項目適用性強等特點。同時也還有相對比較復(fù)雜的智能分析功能需要的計算量還是很大，完全移植到攝像機中需要大量優(yōu)化和改進算法性能和提高前端設(shè)備硬件成本。而基于x86的服務(wù)器是目前運行這些復(fù)雜算法的最好選擇，成本相對較低，能夠達到的分析效果也最好。

　　例如，目前客流統(tǒng)計分析、人臉檢索分析、人臉比對、交通事件檢測、視頻內(nèi)容檢索、視頻質(zhì)量診斷等應(yīng)用大部分還集中在服務(wù)器產(chǎn)品上，移植到攝像機中的較少，即使有也是將部分運算量較小的內(nèi)容移植到攝像機中處理。但是服務(wù)器產(chǎn)品有一個不爭的劣勢，那就是穩(wěn)定性。穩(wěn)定性方面肯定沒嵌入式產(chǎn)品好。所以很多廠家還是會在成本控制的前提下，盡力優(yōu)化算法將各種功能盡可能的移植到嵌入式設(shè)備中去，提高系統(tǒng)的穩(wěn)定性，特別是一些需要在室外環(huán)境中使用的設(shè)備(如交通事件檢測等應(yīng)用)。

　　智能分析技術(shù)應(yīng)用存在大問題

　　早期視頻分析應(yīng)用產(chǎn)品出現(xiàn)在市場上，著實引起了一段騷動，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值。如商場的人流統(tǒng)計技術(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)展的主要因素。

　　第一、檢測準(zhǔn)確率達不到理想效果。視頻分析技術(shù)的準(zhǔn)確率基本達不到非常理想的效果，特別是實時報警類的應(yīng)用，誤報率和漏報率都是客戶最關(guān)心的問題，如果誤報太高，客戶也受不了，如果漏報，客戶更加受不了。特別是一些要求比較高的應(yīng)用，只要有漏報，實際作用就不大了。

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　　第二、受環(huán)境干擾大。視頻分析技術(shù)最大的一個問題就是受環(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，無法進行正常工作。

　　第三、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應(yīng)用場景進行不同的參數(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。

　　智能分析技術(shù)應(yīng)用的發(fā)展趨勢

　　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)確率的方向前進的。同時另一方面，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)該有幾個方面的發(fā)展

　　從源頭增加可判斷信息。雙目攝像機的推廣應(yīng)該是一個大方向，目前市面上已出現(xiàn)帶兩個鏡頭的雙目攝像機，獲取的視頻中帶有目標(biāo)的深度信息。這一成果為智能分析技術(shù)做出了卓越的貢獻。分析算法計算能夠通過這些信息跟進,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。

　　各種自學(xué)習(xí)、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)境進行自動學(xué)習(xí)和過濾，能自動將視頻中的一些干擾目標(biāo)進行過濾。從而達到提高準(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)運動物體過濾、微小物體自動過濾、強光自動抑制、三維建模等技術(shù)的發(fā)展和深入應(yīng)用。

　　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)注的一個方向。利用各種不同的算法計算，將大量視頻數(shù)據(jù)中不同屬性的事物進行檢索、標(biāo)注、識別等應(yīng)用，以達到對大量數(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。

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　　智能分析應(yīng)用分類

　　越界分析

　　功能：通過設(shè)置虛擬圍籬，對周界進行偵測。當(dāng)發(fā)現(xiàn)可疑人員或者物體穿越圍籬，即觸發(fā)報警，并將報警信號上傳至監(jiān)控管理中心。同時將報警畫面通過網(wǎng)絡(luò)上傳至遠程監(jiān)看用戶。

　　應(yīng)用：交通馬路人行橫道或斑馬線;廠區(qū)重點區(qū)域圍墻;學(xué)校;看守所圍墻等。

　　入侵分析

　　功能：通過在監(jiān)看畫面上設(shè)置對某一區(qū)域(可設(shè)置任意形狀)為警戒狀態(tài)，當(dāng)有物體非法闖入警戒區(qū)后，即觸發(fā)報警，并同時對闖入物體進行分析。比如當(dāng)有人進入警戒區(qū)時即報警有人非法闖入禁區(qū);當(dāng)有汽車進入警戒區(qū)時即報警有非法車輛闖入禁區(qū)。

　　應(yīng)用：某些重點保護區(qū)域例如銀行金庫、景點區(qū)域;易發(fā)生危險地帶;軍事禁區(qū);博物館;碼頭;醫(yī)院;學(xué)校實驗室等。

　　丟失分析

　　功能：通過在監(jiān)控畫面上畫出一塊有重要物品的區(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)報警，并可同時將報警上傳至遠程客戶端。

　　應(yīng)用：重點保護區(qū)域如博物館，展覽廳，拍賣會，金銀店等。

　　方向分析

　　功能：在實際監(jiān)控中，人們可能關(guān)心只是人流的方向和車流的運動方向，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，并同時報警。

　　應(yīng)用：單向行駛的道路;重要出入口等。

　　滯留分析

　　功能：對于特定區(qū)域內(nèi)的逗留人或物體進行分析，當(dāng)目標(biāo)超過設(shè)定的時間，系統(tǒng)會認(rèn)為為可疑物體，并同時報警，也可以將報警上傳至遠程客戶端。

　　應(yīng)用：所有重要的監(jiān)控區(qū)域，非有關(guān)人員禁入?yún)^(qū)域。

　　智能跟蹤

　　功能：對可疑人員或物體進行目標(biāo)鎖定，同時攝像機將跟隨目標(biāo)轉(zhuǎn)動并報警，也可以將報警信號上傳至遠程客戶端。

　　應(yīng)用：小區(qū);非有關(guān)人員禁入?yún)^(qū)域;機密區(qū)域;重要保護區(qū)域等。

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