a&s专业的自动化&安全生态服务平台
公众号
安全自动化

安全自动化

安防知识网

安防知识网

手机站
手机站

手机站

大安防供需平台
大安防供需平台

大安防供需平台

资讯频道横幅A1
首页 > 资讯 > 正文

详解智能视频分析技术

智能视频分析产品从实现方式上主要划分为两种类型:一种是基于硬件的,主要放置在前端,与模拟摄像机一起使用,也可以使用提供智能分析模块的芯片,与前端的摄像机做成一体化产品,直接传送报警事件、经过叠加和处理后的智能视频图像...
资讯频道文章B

  智能视频分析发展状况及产品特点

  近年来,在“平安城市”工程、技术和成本的改善,以及奥运会、世博会、亚运会等项目的推动下,中国视频监控市场得以快速发展,网络化、个人化和 智能化将是中国视频监控市场重要的发展趋势,这也说明智能视频监控已经发展到了不可替代的阶段。作为未来监控发展方向的智能视频分析技术(即 Intelligent Video Surveillance,简称IVS,行业称之为第四代视频监控技术),是视频监控技术一个里程碑式的创新,也是视频监控领域最前沿的应用模式之一。目 前,国外市场正大量涌出新生的智能视频监控系统,而中国也慢慢出现了各类智能视频监控品牌,掀开了中国智能视频监控发展的热潮。

  智能视频分析产品从实现方式上主要划分为两种类型:一种是基于硬件的,主要放置在前端,与模拟摄像机一起使用,也可以使用提供智能分析模块的芯片,与前端的摄像机做成一体化产品,直接传送报警事件、经过叠加和处理后的智能视频图像;另一种是纯软件的,基于PC X86平台,大都是在Windows/Linux操作系统下开发,应用于后端平台管理系统中。

  视频诊断算法的特点及应用

  随着平安城市工程在全国范围内的迅速推进,视频监控系统的基础建设已经初具规模。视频监控系统的规模迅速扩大,摄像头的数量也达到了几万个,甚 至几十万个之多。这么多摄像头的日常维护是一项非常艰巨任务,因而视频诊断应运而生,担负起了大量摄像机的自动检测和诊断的工作。视频诊断可以对视频图像 出现的噪声(对图像起干扰作用的亮度分布称为图像噪声)、雪花、模糊、偏色、亮度失衡、恶意遮挡、非正常抖动以及云台控制故障做出准确判断并发出报警信 息。在视频监控摄像头日益增多的今天,视频诊断的应用有利于帮助用户快速掌控前端设备运行情况,轻松维护大型的视频监控系统。下面对视频诊断所包含的主要 内容的原理、功能和应用逐一进行介绍。

  1、清晰度检测

  自动检测视频中由于聚焦不当、镜头损坏或异物遮蔽引起的视野主体部分的图像模糊;自动检测镜头对准无意义物体的情况。该功能对实时视频的画面清 晰程度和信息含量做出评价,从而及时发现故障(如偶然的异物遮挡、人为的遮蔽等)。“骤变”作为此功能在周界防范技术领域的应用延伸,目前已普遍得到认 可。

  2、视频噪声检测

  自动检测视频图像中图像模糊、扭曲、雪花或滚屏等噪声现象,主要的监测对象是由于线路老化、传输故障、接触不良或受到电磁干扰而在视频画面上出 现的点状、刺状、带状的干扰。在视频质量诊断系统中,呈带状、网状带有周期性的干扰一般交由“雪花”检测项监测,而点状、刺状的随机干扰则由“噪声”检测 项监测,从而提高诊断的准确性(图1)。

图1  噪声干扰画面

  3、锐度检测

  检测由于聚焦不当、镜头损坏或灰尘引起的视野主体部分的图像模糊,或者镜头对准无意义物体(白墙等)的情况。其检测原理(如图2、3所示)。

                          图2 锐度检测原理示意图                 图3  为锐度异常时的抓拍画面 [nextpage]

  4、亮度异常检测

  自动检测视频中由于摄像头故障、增益控制紊乱、照明条件异常或人为恶意遮挡等原因引起的画面过暗、过亮或黑屏现象。该功能将对视频的明暗程度进行诊断,由于可在不同时段改变诊断计划和监测阈值,在昼夜都能发挥作用(如图4所示)。

图4  亮度检测画面

  5、偏色检测

  自动检测由于线路接触不良、外部干扰、AWB失效或摄像头故障等原因造成的画面偏色现象,主要包括全屏单一偏色或多种颜色混杂的带状偏色。该功 能对视频的颜色信息进行分析,其特点是当视频中出现丰富色彩时,能够区分它们是由自然场景带来的,还是由于摄像头自身故障产生的(如图5所示)。

图5  图像偏色画面

  6、PTZ(云台)控制功能诊断

  自动检测前端云台和镜头是否能够按用户指令正确运动,如有无左转失灵、上下倒序等故障。该功能能够自动对PTZ的各指令进行测试,使管理人员准确及时地把握系统内PTZ的运行情况。不过,此功能需要系统拥有控制前端PTZ的权限。

  7、视频冻结检测

  自动检测由于视频传输调度系统故障引起的视频画面冻结现象,可避免错失真实的现场视频图像。

  8、视频抖动检测

  检测因摄像头长期在室外工作,固定支架松动造成的图像受到严重干扰,画面抖动的情况(如图6所示)。

图6  画面抖动检测

  9、人为遮挡画面

  检测因摄像头长期在室外工作引起的灰尘遮挡的情况,检测人为恶意遮挡或图像被替换的情况可以进行报警(图7)。

图7  人为遮挡诊断画面[nextpage]

  10、视频缺失检测

  自动检测因前端云台、摄像机工作异常、损坏、遭人为恶意破坏,或是视频传输环节故障而引起的间发性或持续性的视频缺失现象(当视频丢失时,一般采取人工补假图的方法来处理,如图8所示)。

图8  视频丢失画面

  智能分析算法特点及应用

  视频分析方法主要有背景模型法和时间差分法两类。背景模型法是利用当前图象和背景图象的差分(SAD)来检测出运动区域,可以提供比较完整的运 动目标特征数据,精确度和灵敏度比较高,具有良好的性能表现。背景的建模和自适应是背景模型法的关键,一般在系统设置时期设置系统自适应学习时间来建模, 根据背景实际“热闹程度”选取3~5分钟的学习时间。系统建模完成后,随着时间的变化,背景会有相应的改变,而系统具有“背景维护”能力,可以将一些后来 融入背景的图象,如云等自动加为背景。时间差分法就是高级的VMD,又称相邻帧差法,即利用视频图像特征,从连续得到的视频流中提取所需要的动态目标信 息。时间差分法的实质是将相邻帧图像相减来提取前景目标的移动信息。此方法不能完全提取所有相关特征像素点,只检测出目标的边缘,在其提取的运动实体内部 可能出现空洞。

  视频分析的过程(背景模型法)是:首先,系统进行背景学习,学习时间因背景热闹程度不同而有所不同,期间系统自动建立背景模型;之后,系统进入 “分析”状态,如果前景出现移动物体,且处在设置的范围区域内、大小满足设置,系统将会对该目标进行提取和跟踪,并根据预设的算法(入侵、遗留、盗窃等) 触发报警(期间如果背景中出现雨雪、中云、波浪、摇摆的柳树等物体,或发生摄像机抖动的情况,系统将启动预处理功能来加以过滤)。在触发报警之前,系统能 够进行目标识别,即将提取的目标与已经建立的模型进行比对,并选择最佳的匹配。

  该智能分析算法主要由核心基本智能分析算法模块和特殊应用领域的智能分析算法构成。核心基本智能分析算法模块共有7种,分别为区域入侵监测、绊 线检测、遗失检测、遗留检测、方向检测、徘徊检测、人群流量统计(计数)。这些智能应用可以不受行业和领域的限制,在任意项目上通用。特殊应用领域的智能 分析算法则以插件的方式,针对不用行业领域定制开发,并采用组合的方式,以便灵活应对不同项目的需求。这些特殊应用领域的智能分析算法共有8种,分别为对 象识别(人、车辆和物区分)与轨迹识别、PTZ动态跟踪、人脸识别、车牌识别、图像增强(水雾、雨雾、烟雾、沙尘或干扰过滤)、图像稳像(防震动、抖动、 晃动)、数字全景拼接和烟火监测。

  1、区域入侵监测

  识别出目标沿一定轨迹进入、离开标定区域的事件,识别出目标在标定区域内的出现或消失,识别出目标在标定区域内存在与否。

  2、绊线检测

  识别出单方向、双方向穿越警戒线的行为;识别出逆行、转向等行为;识别物体运行方向,对逆行等行为进行报警。

  3、物体遗失检测

  在指定区域内的物品被偷盗、搬移、取走时发出声光报警信息。

  4、物体遗留检测

  识别出在标定区域内出现的,遗留、遗弃的单件、多件物品,可设定遗留报警时间。

  5、方向检测

  识别物体运行方向,对逆行等行为进行报警。

  6、徘徊检测

  识别出人员或车辆在标定区域内长时间徘徊与滞留的可疑情况,可设定徘徊报警的时间和人数

  7、人群流量统计(计数)

  单向、双向累计人流统计,包含人群稠密度检测。[nextpage]

  8、对象识别(人、车辆和物区分)与轨迹识别

  对视场内人员、车辆、物品、动物等目标进行分类判别,对已识别目标的行动轨迹、速度、方向、距离进行跟踪。

  9、PTZ动态跟踪

  通过智能视觉技术锁定目标后(支持自动、手动、接力三种锁定模式),自动控制PTZ摄像机的云台旋转以跟踪目标,确保可疑目标的放大画面特写始 终保持在视频画面中央,并在目标离开视场后自动回到预置位。其开发难点是出现目标交叉、被遮挡等干扰后如何识别并成功地继续跟踪。

  10、人脸识别

  根据人的脸部特征进行采集和抓拍,并能进行比对分析,在发现可疑人员时给予报警提示。

  11、车牌识别

  能够做到自动记录并分析判断车辆的身份,对于有不良身份记录的车辆进行提前预警。

  12、图像增强

  改善雾、雨、雪环境下的视频效果,提高画面的能见度。

  13、图像稳像

  消除位于铁路边、公路边的摄像机所拍摄图像的震动、抖动、晃动。

  14、数字全景拼接

  对监控系统获得的多个相关联的分散场景画面进行无缝拼接,在不降低视频帧率情况下实现全景监控。

  15、烟火监测

  能够自动监测防区内突发的火情,发出报警并触发其他动作。

  下面以在朝阳区图像信息系统中的应用IVS视频诊断系统为例介绍。

  朝阳区图像信息系统于2008年完成建设,通过建立45个街乡汇聚节点平台、85个指挥中心,新建、整合了5000路不同厂商的数字图像资源, 形成了区级图像信息资源共享平台,并先后为2008北京奥运、2009年国庆阅兵、2010年世界武术博览会等重大活动提供了安保服务,为朝阳区城市管理 提供了视频支撑服务。在3年多的运行、维护工作中,摄像机画面质量、控制功能检测成为维护工作的重难点,常常花费大量的时间和人力来进行巡检工作,并且不 同的维护人员对相同画面的图像质量是否合格判断不一,对整个系统的维护工作带来不小的麻烦。2009年,朝阳区图像信息系统引入IVS 视频诊断系统,通过对视频图像的各种参数进行检测,对比预设的标准参数,自动判断不符合标准的视频,并发出报警信息、形成统计报表。完成5000余路视频 图像的自动巡检仅需要1小时,为系统的维护工作带来巨大的便利(如图9、10所示)。

                      图9  警界区域入侵                                               图10  绊线检测

  结语

  目前,IVS中有些算法已经发展了许多年,非常的稳定,也广泛应用于各种场所,如视频诊断、区域警戒、物品丢失、拌线检测等。而较前沿的技术, 如人脸识别、多目标追踪等,因为技术尚未完全成熟,在特殊条件下运行才有实际意义,需要根据具体情况来选择。在未来,智能视频监控将是重要的应用系统,也 将是视频监控发展的趋势。如何把IVS的功能完全发挥出来,各厂商还有很长的路要走。

参与评论
回复:
0/300
文明上网理性发言,评论区仅供其表达个人看法,并不表明a&s观点。
0
关于我们

a&s是国际知名展览公司——德国法兰克福展览集团旗下专业的自动化&安全生态服务平台,为智慧安防、智慧生活、智能交通、智能建筑、IT通讯&网络等从业者提供市场分析、技术资讯、方案评估、行业预测等,为读者搭建专业的行业交流平台。

免责声明:本站所使用的字体和图片文字等素材部分来源于互联网共享平台。如使用任何字体和图片文字有冒犯其版权所有方的,皆为无意。如您是字体厂商、图片文字厂商等版权方,且不允许本站使用您的字体和图片文字等素材,请联系我们,本站核实后将立即删除!任何版权方从未通知联系本站管理者停止使用,并索要赔偿或上诉法院的,均视为新型网络碰瓷及敲诈勒索,将不予任何的法律和经济赔偿!敬请谅解!
© 2020 Messe Frankfurt (Shenzhen) Co., Ltd, All rights reserved.
法兰克福展览(深圳)有限公司版权所有 粤ICP备12072668号 粤公网安备 44030402000264号
用户
反馈