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智能视频分析技术的应用探讨
作者: 发布日期:2012-11-22 点击数:6076

 

20 世纪 90 年代智能视频分析技术诞生以来,经过数十年的发展,这项起源于计算机视觉的技术伴随着商业化的逐步应用正日益受到人们的普遍重视。一些国内外专业的视频分析研究厂家都相继推出了各种不同形态的产品,如智能视频服务器、智能网络摄像机、智能分析硬盘录像机、智能视频分析软件等。然而,限于技术成熟度与用户意识等方面的原因,基于该技术的产品实际应用却并不多。

智能视频分析技术背景解析

智能视频分析以人类视觉系统作为其理想上的典范,在功能上可划分为三个层次:底层视觉,利用图像的纹理、颜色形成的各种特征模式,从图像中提取出物体;中层视觉,在随时间变化的图像中跟踪这些特征,从而提取出物体的运动;高层视觉,综合物体的特征模式和运动模式,对物体的行为或性质做出判别。

1. 前景物体检测技术

它是周界检测或行为识别的基础技术。该技术以固定摄像头监控用户所关心的区域,利用画面帧间的差异来建立背景模型,过滤出前景物体并确定物体的运动路线。再以前景物体的运动路线和用户给出的逻辑规则相对照,实现对运动物体的行为判别。与特征模式分析相比,该技术可视为一个简单的特例:无论具体的应用需求如何,都笼统地借助背景模型来提取物体。因此它的特点是算法简单,计算量小,但由于对背景模型的依赖性,主要适用于物体稀少,相互干涉轻微的空旷场景

2. 特征模式分析

确切地说,它是遵循底层视觉方法的一类技术的统称。其基本原理是针对应用的具体需求来设计一组特征模式,再使用这些特征模式从纷繁复杂的图像中提取出应用所关心的物体或信息。它的应用非常广泛,例如人数统计,打架检测,物体跟踪,视频质量监测,物体分类等等。特征模式选取的好坏体现在所选特征是否客观反映目标事物的本质,选取工作既可由人完成,也可能借由模式识别方法确定。正因为其良好的灵活性,使得采用该技术的不同产品,可能由于特征模式提取水平上的差异,在先天上存在明显的差距。

3. 运动模式分析

该技术是在物体的运动路线形成后,根据运动轨迹对物体的行为或性质做进一步分析和确认。该技术的应用方式主要有两方面:

•  可与前景物体检测相结合,剔除树叶、云影等产生的误警。

•  由特征模式分析提供运动轨迹,应用于行为分析领域的各类特定应用:拥挤场景下的逆行检测、行人异常加速、打架斗殴、人群聚集等等。这些特定应用大多数属于计算机视觉中的高层视觉范畴,分析难度相对较大。

智能视频分析技术应用现状

作为强化视频监控系统应用的一门主要技术——视频智能分析技术,近几年一直得到业界的广泛的关注,通过对视频内容的分析,将客户所关注的目标从监控背景中分离出来,按照目标的移动方向、速度、时间等参数和某些行为特征进行关联,从而达到主动监控防御的目的。按说这一技术的大规模推广应用对于提高当前治安监控系统的利用效率将起到很大的作用,但实际上却没有得到有效的推广,所谓叫好不叫座。笔者认为,造成这一现象的主要原因有以下几个方面:

一是当前多数能够识别的行为特征仅局限于一些特定的场合。如目标跟踪、越界、计数、目标丢失、物体遗留等,主要应用于像看守所、监狱、博物馆、仓库、厂区、地铁站等相对固定的应用场景,而在针对社会层面的监控环境中,因监控场景的复杂和多变性导致监控的稳定性大打折扣; 以报警事件准确性为评价标准的智能监控产品也因此而突显了其应用局限性;

二是实现的方式还不能完全满足治安监控的要求。目前来看,市场上虽然已经存在多种不同形态的智能产品,但是多数的视频分析应用属于前端分析,即通过 DSP 嵌入到摄像机或黑匣子中,然而因为现有视频分析技术的局限性,目前一般都只能针对特定的某一路或几路视频进行分析,对于动辄几千上万路的治安监控系统来讲,显然是不适合的;如何适应变化多端且规模庞大的监控外部环境,与安防设备进行有效融合是智能视频分析厂家还有待研究解决的问题。

三是市场价格相对昂贵,因其远高于传统视频设备的开发难度,使得智能化产品普遍存在较高的开发成本,这足以影响智能产品大规模的推广应用。价格可能是一个经久不衰的话 题。

四是用户本身需求的不确定性。目前国内市场对智能视频的普遍认识还停留在概念的阶段,导致了用户对智能视频的错误期待与认知。一方面用户需要从根本上看清自身的需求,另一方面也必须弄清楚智能视频的功能与实际应用能解决的问题。这还需要厂家、工程商与用户多方面的努力。

未来智能视频发展趋势

基于数十年来智能视频分析技术研究厂家在商业化应用中的不断尝试,笔者认为智能视频分析技术的应用在深度和广度上有以下发展趋势:

1. 行业应用需求的深入拓展

不同的行业对于视频监控的需求一般有着非常明显的差异,特别是对于智能视频分析技术的应用需求,由此也决定了不同行业间检测行为类型与异常事件的特殊性。随着各行业应用的不断深入以及安全级别控制要求的进一步提升,各安防领域将面临越来越多不同的挑战,其对视频监控的需求也日益复杂化,如何能够识别与分析更多的行为成为了智能视频分析技术在深化行业应用过程中不得不面临的问题。只有结合行业应用实际,深入了解各不同行业的具体问题,才能更好的抓住用户的需求,将智能视频分析技术的功能落实到应用的实处。这也是智能视频分析技术未来产业化价值的最终体现。

.模块化设计的灵活应用

随着安防需求的不断提升,用户对视频监控系统投入的加大,应用和依赖程度的加深。单一功能或者基本的功能已远不能满足行业实际需求,未来对于特定的用户,周界、异常行为分析、动态跟踪等细分的高级功能模块将进一步得以应用,使得视频监控系统将通过模块化的方式按需灵活拓展。 提供以行业应用为前提的一整套智能解决方案将是智能视频分析技术发展的主要方向。

 智能视频分析技术的前景展望

就市场需求而言,目前整个市场对智能视频分析的认知都在不断提高。一方面用户从心理上从原来的是什么过渡到了如何来做;另一方面一些专业视频分析研究厂家 也正着手完善现有的核心技术;进一步提升和优化现有算法结构;在功能、应用和价格上力求更加注重用户的实际需求,以实现最佳的系统产品形式。 作为视频监控的高端应用,像周界检测、物体跟踪等功能业已在各重点行业中成功应用,并逐步显现威力。

而针对目前用户期望与现实之间的距离,视频分析研究厂家与用户都在努力寻找一种功能与应用的平衡。如何能正确的对智能视频分析进行规划,用什么策略去做,如何有更清晰的认识,还都还需要整个产业链的紧密合作,这也是未来智能视频发展的必然趋势。

总的来说,智能视频应用正在从技术驱动阶段向市场驱动阶段转化,智能视频已经慢慢开始形成为一个产业。随着智能化、网络化、高清化的不断发展,智能视频分析技术必然将在各行各页得到大面积的推广。