智能摄像机分析算法及视频技术 - 安防知识网

摄像机作为监控系统最重要的设备，它的“高清化”与“智能化”推动着监控系统向着更深入的应用发展。视频分析技术能够对视频进行科学的分析，一旦发现异常的行动或者可疑的迹象，视频分析系统就会向安保人员发出警报，通常以电子邮件、手机提示或者声音报警等方式实现。

　　智能分析算法

　　智能视频分析算法即是计算机图像视觉分析技术，其通过将场景中背景和目标分离进而分析，并追踪场景内出现的目标。用户可以根据视频分析功能，通过在不同的场景中预设不同的报警规则，当一旦场景中出现了违反预定义规则的行为，系统便会自动发出报警，对于前置式的智能摄像机便会自动将报警图像上传到后端监控PC机，使用户可以采取相关措施。

　　现在，随着嵌入式系统运算能力的增强和智能视频分析算法的改进，在视频服务器和网络摄像机等前端设备嵌入视频分析模块已成为趋势。在前端做视频智能分析的好处是实时性高，并且传输到后台的只是有用的报警画面，这样既可大大减少数据传输量而减轻网络占有压力，也可减少后台存储的负担。

　　前端智能分析是将视频分析功能嵌入到前端网络摄像机DSP芯片来实现智能功能的，而后端智能则是利用计算机纯软件的方式进行分析。但无论是前端嵌入式的还是后端纯软件方式，其功能的实现都是通过智能核心算法程序的运行来对视频信号进行分析而完成的。海康威视的行业总监浦世亮表述：“由于智能功能的复杂性，所需处理的数据量非常庞大，运算非常复杂，这必然需要CPU具有超常的计算能力。如果将智能分析算法处理的部分和摄像机编码、控制的CPU合用，肯定会造成很多干扰，且会产生大量不稳定因素，会对系统性能造成很大影响。为此，海康威视采用了先进的处理方案，运用先进的Ti Davinci 芯片来专门负责智能分析算法，其不仅保证了智能分析的优异性能，还保障了整个系统的稳定可靠。”

　　无论从理论还是从技术上说，模拟视频信号经A/D转换和视频压缩后，会失去一部分真实的信息，并产生一些噪声信号，所以智能软件分析系统如果被后置在视频压缩后对压缩的视频进行分析处理，则相对会产生更多的漏报警或误报警。现在有的智能摄像机方案将智能软件分析系统前置在视频压缩处理前，即该类智能网络摄像机是对没有压缩的原始图像进行目标提取并进行分析处理，这样尽管要分析处理较多的视频信息，但也明显可获得较好的分析处理效果，并大幅降低漏报警或误报警问题的发生。并且，它只有在出现异常的情况下，才需要把相关的视频发送到后端进行监视和记录，因此经网络只需要传送很少量的数据信息，这些数据信息的流量，据统计还不到总视频流量的1/50，从而大大减少了对网络带宽的要求和消耗，减少了用户在网络方面的投资，而同时对网络条件不是很好的用户也带来了使用智能视频网络监控系统的可能。对此，北京文安科技发展有限公司董事长兼CEO陶海表示，“基于智能摄像机的视频分析，一般来说，比基于PC架构的智能视频分析系统，在运算性能上要略逊一筹。所以说，要求在保持基本性能不变的情况下，需要对智能摄像机的图像处理算法、其DSP性能等进行深入的优化和提高，以适合智能摄像机内嵌入式的要求。”

　　不过，随着嵌入式系统运算能力的增强和智能视频分析算法的改进，在视频服务器和网络摄像机等前端设备嵌入视频分析模块将成为趋势。在前端做视频智能分析的好处是不仅实时性、分析正确率较高，并且传输到后台的仅只是有用的信息，这样既大大减少数据传输量，也减轻了后台存储的负担。[nextpage]

　　视频分析技术

　　人工监控所存在的诸多问题促使了一项新的技术的出现——智能视频监控或者说视频分析技术。视频分析技术能够对视频进行科学的分析，一旦发现异常的行动或者可疑的迹象，视频分析系统就会向安保人员发出警报，通常以电子邮件、手机提示或者声音报警等方式实现。海康威视的产品总监应向群表示，“就整个行业来说，目前智能分析技术在前端摄像机中嵌入应用还是起步阶段，主要是做一些简易的应用等。”

　　智能视频分析需要自动识别监控对象，及时感知目标对象所发生的变化，而当异常情况出现时能够实现自动报警等功能。我们知道，“监”和“控”是相辅相成的，前一部分“监”，要真正做到是有难度的;而后一部分“控”是要实现的目标，只有真正做到“监”，才能够更好更快地实现“控”的要求，这就必须通过智能视频分析技术，来提升“监”的有效性。

　　另外一方面，目前的智能分析行业欠缺一个标准化的概念，各厂商对智能化的定义出入较大。有的厂家认为自己的系统具备了智能化分析的功能，而其他厂家则或许会认为功能太过简单，甚至根本称不上智能化。例如，有些系统只是简单完成了一些视频分析工作，并不能从根本上实现自动智能分析并提取有用的信息功能;对此，贝尔信经理张涛表示，象类似“视频移动侦测”“视频丢失”一些最基本的画面检测功能，在一些对安全级别要求不高的监控系统中，能够满足需求，但对于安全级别较高的系统和应用，就远不能满足应用的需求。

　　也有一些系统虽然可以满足复杂的模式识别、目标跟踪等功能，但是在多变的实际应用环境中的工作状况也可能不甚理想。对此，北京文安的陶海表示，“智能视频分析类的产品一般说对应用环境相关性很强。因此，智能视频分析产品一方面要高度可靠，另一方面又要易用。为了达到这样的要求，核心的处理算法一定是相对比较复杂的，对计算处理能力要求会比较高。所以，很多时候不能用编码剩余的CPU计算能力来做视频分析。而盲目地增加性能不佳的智能视频分析功能很多时候反倒会拖累原产品的客户满意度。所以还是要稳扎稳打，逐步把稳定可靠的算法模块移植到智能摄像机中，并根据实际的应用环境进行一定的定制化，这样才能做好。”

　　另一方面，行业内也应该有一个统一的标准，对智能分析的概念做出明确的定义。这样有利于产业的规范，也同时达到了教育客户的目的，使用户能够更清楚地了解智能化监控系统产品。[nextpage]

　　智能摄像机大势所趋

　　智能技术已慢慢被最终客户所了解，但客户对于智能分析的期望和应用效果之间还存在一定的差距。不过，随着客户对智能分析功能的理解，以及对智能功能需求的激增，智能技术在监控关键环节的应用将是大势所趋。

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　　从目前的应用来看，现有的后端智能分析方案对于系统整体资源的要求高，分析路数受到很大的限制，处理的及时性较差;同时，视频数据需要经过编码、解码的过程，造成了有效数据信息的损失，从技术层面就带来了报警出错的几率。而通过前端实现智能分析，可对采集数据直接进行分析，避免了信息的丢失，大大保证了分析的准确性，且分析结果在前端获得，对于系统架构优化、资源合理分配等，能起到十分有效的帮助。并且，通过将智能分析功能前移，大大简化了系统的设计，减少了对整体资源的调用，突破了智能分析后端解决方案在路数方面的制约。

　　带有智能分析的摄像机还主要应用于一些要求较高的高端市场，如道路监控(如卡口、电子警察等)军队、监狱、金融等。