IVS技術(shù)主要是指對攝影機(jī)所拍攝的影像進(jìn)行分析,獲得影像中的運(yùn)動目標(biāo)信息,提取語意級別的事件信息,從而做出反應(yīng)的一種技術(shù)(也有針對移動攝影機(jī)影像進(jìn)行分析的技術(shù),但不是IVS產(chǎn)品的主流)。
IVS的主要框架分為前景檢測、目標(biāo)檢測、目標(biāo)跟蹤、目標(biāo)分類、軌跡分析、事件檢測等幾個部分。下列分別簡單介紹這六種分析技術(shù)的差異。
一、前景檢測技術(shù):是將「圖像中變化劇烈的圖像區(qū)域」(blob)從圖像背景中分離出來。前景檢測技術(shù)的實(shí)現(xiàn)方法包括幀差法、多高斯背景建模及非參數(shù)背景建模等方法,各種方法的復(fù)雜程度不同,對于各種場景的適應(yīng)能力也有很大差異。
二、目標(biāo)檢測技術(shù):是指分析「圖像中變化劇烈的圖像區(qū)域」在影像序列中的狀態(tài),將具有穩(wěn)定存在狀態(tài)及運(yùn)動規(guī)律的區(qū)域作為運(yùn)動目標(biāo)再提取出來。
三、目標(biāo)跟蹤技術(shù):是指利用運(yùn)動目標(biāo)的歷史信息,預(yù)測運(yùn)動目標(biāo)在本幀可能出現(xiàn)的位置,并在預(yù)測位置附近搜索該運(yùn)動目標(biāo)。目標(biāo)跟蹤技術(shù)也有多種實(shí)現(xiàn)方法,包括連接區(qū)域跟蹤、模板匹配、粒子濾波等等,這些方法在不同場景下的表現(xiàn)也有較大的差異性。
四、目標(biāo)分類技術(shù):是指對跟蹤成功的目標(biāo)進(jìn)行分類,一般將目標(biāo)分為人和車輛兩類,也有一些特殊應(yīng)用會對目標(biāo)進(jìn)行其它類型的分辨。目標(biāo)分類技術(shù)會利用一些圖像特征(包括目標(biāo)輪廓、目標(biāo)尺寸、目標(biāo)紋理等)實(shí)現(xiàn)目標(biāo)類型的判別。
五、軌跡分析技術(shù):是指對跟蹤成功的目標(biāo)運(yùn)動軌跡進(jìn)行分析,對運(yùn)動軌跡進(jìn)行平滑及誤差修正,使目標(biāo)運(yùn)動軌跡更加接近于真實(shí)狀態(tài)。
六、事件檢測技術(shù):是指將目標(biāo)信息與用戶設(shè)定的報警規(guī)則進(jìn)行邏輯判斷,判斷是否有目標(biāo)觸發(fā)了報警規(guī)則,并做出報警響應(yīng)。
有時為了提高IVS在某些場景下的性能,一些附加模塊也會被加入算法框架。例如「抗震動模塊」可以提升該技術(shù)在攝影機(jī)震動情況下的處理效果;「陰影抑制模塊」可以提升該技術(shù)在陰影嚴(yán)重的室外場景下的處理效果;「車燈抑制模塊」可以提升該技術(shù)在光照劇烈變化場景下的處理效果;「碰撞處理模塊」可以提升該技術(shù)在目標(biāo)圖像頻繁及互相遮擋場景下的跟蹤準(zhǔn)確度。
在IVS技術(shù)的常用框架下,大多數(shù)模塊都有多種實(shí)現(xiàn)方案,僅前景檢測一項(xiàng)就有多達(dá)7~8種選擇(或者更多),這些實(shí)現(xiàn)方案之間的復(fù)雜度差異很大,它們的穩(wěn)定性及性能差異也非常明顯。如果在上述框架下采用簡單易用的方案來實(shí)現(xiàn)各個模塊,要建置一套IVS技術(shù)并不是非常困難,但是其性能及其對各種場景的適應(yīng)能力就很難得到保證。這就是為什么各種IVS產(chǎn)品提供的功能大同小異,卻存在很大性能差異的原因。
舉例來說,簡單的幀差法就可以實(shí)現(xiàn)前景檢測,在穩(wěn)定簡單的場景下該方法也可以得到較好的前景檢測結(jié)果,但是在影像發(fā)生變動或者光照變化時,大量的靜態(tài)圖像區(qū)域就會被當(dāng)作前景誤檢出來。
一套性能優(yōu)越的IVS技術(shù)在算法設(shè)計過程就需要考慮監(jiān)控場景中可能出現(xiàn)的各種復(fù)雜情況,內(nèi)部的各個算法模塊必須要具有對復(fù)雜場景的適應(yīng)性,并且加入各種附加模塊以提升IVS技術(shù)對特殊場景的處理效果。