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解析：視頻分析技術(shù)在公安系統(tǒng)中的應(yīng)用

        一、前言
        視頻監(jiān)控技術(shù)發(fā)展迅速，經(jīng)歷了三個(gè)階段的發(fā)展演變，從第一代的模擬VCR系統(tǒng)（模擬攝像機(jī)+畫(huà)面分割器+磁帶錄像機(jī)），發(fā)展到現(xiàn)在的第二代的模擬與數(shù)字結(jié)合的DVR系統(tǒng)（模擬攝像機(jī)+數(shù)碼硬盤(pán)錄像機(jī)），目前已經(jīng)向第三代的完全數(shù)字化系統(tǒng)（NVR、網(wǎng)絡(luò)攝像機(jī)）邁進(jìn)。無(wú)論模擬系統(tǒng)還是數(shù)字系統(tǒng)，都還是“實(shí)時(shí)監(jiān)控，實(shí)時(shí)錄像”的工作模式，監(jiān)控人員面對(duì)成百上千的攝像機(jī)，持續(xù)監(jiān)控屏幕，面對(duì)海量的視頻數(shù)據(jù)，無(wú)論是想及時(shí)發(fā)現(xiàn)警情做出反應(yīng)，還是要提取有價(jià)值的錄像都異常困難，使視頻監(jiān)控系統(tǒng)淪為一個(gè)事后查看的工具，完全是一種“被動(dòng)”的監(jiān)控模式，并不能減少案件的發(fā)生。如何在案情發(fā)生的同時(shí)獲取相關(guān)的視頻信息，并根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)的實(shí)際情況，及時(shí)調(diào)度人員處理？這成為客戶面對(duì)的主要問(wèn)題。
        智能視頻分析技術(shù)是采用智能化的視頻分析算法，應(yīng)用先進(jìn)的計(jì)算機(jī)技術(shù)，對(duì)視頻圖像進(jìn)行分析，過(guò)濾掉大量不相關(guān)的內(nèi)容，為監(jiān)控人員提供有用的關(guān)鍵信息進(jìn)行實(shí)時(shí)分析，變“被動(dòng)查詢”為“主動(dòng)預(yù)警”，可以在案件發(fā)生之前發(fā)出警告，防患于未然。
        二、智能視頻分析技術(shù)原理
        智能視頻分析技術(shù)（IVS，Intelligentvideosurveillance）
        是計(jì)算機(jī)視覺(jué)與模式識(shí)別技術(shù)在視頻監(jiān)控領(lǐng)域的應(yīng)用，采用智能化的視頻分析算法，對(duì)視頻圖像中目標(biāo)的行為進(jìn)行識(shí)別、篩選及監(jiān)測(cè)，自動(dòng)分析和抽取關(guān)鍵信息，當(dāng)提取到符合預(yù)設(shè)的某種規(guī)則的行為發(fā)生時(shí)，可以通過(guò)聲音、畫(huà)面、屏幕等方式通知監(jiān)控人員采取相應(yīng)的措施。
        視頻分析技術(shù)普遍采用背景減除法來(lái)進(jìn)行圖像變化的檢測(cè)，是將視頻幀與基準(zhǔn)背景圖像進(jìn)行比較，對(duì)發(fā)生變化的區(qū)域做進(jìn)一步的分析、識(shí)別、篩選，并根據(jù)預(yù)設(shè)規(guī)則進(jìn)行判斷，直到觸發(fā)報(bào)警。該技術(shù)的關(guān)鍵點(diǎn)是基準(zhǔn)背景的建立，實(shí)際上是選擇一個(gè)時(shí)間段的圖像資料平均值作為參照，與之偏離都是一個(gè)變化的場(chǎng)景，系統(tǒng)進(jìn)行相應(yīng)的分析并作出判斷。為了減少光線、天氣及環(huán)境自身變化對(duì)分析結(jié)果的影響，并相應(yīng)有多種附加算法（過(guò)濾鏡）應(yīng)用來(lái)補(bǔ)償。
        視頻分析技術(shù)主要包括：行為分析、車(chē)牌識(shí)別、人臉?lè)治?、視頻質(zhì)量分析等。行為分析包括越線、游蕩、奔跑、滑到、人群聚集、人數(shù)統(tǒng)計(jì)、物品遺留及丟失等。車(chē)牌識(shí)別包括車(chē)輛號(hào)牌、車(chē)輛顏色及類型識(shí)別等。人臉識(shí)別是通過(guò)抓拍的人臉圖像進(jìn)行分析，并和已有的人臉數(shù)據(jù)庫(kù)比對(duì)，按照一定的相似度判別人的身份。視頻質(zhì)量分析是監(jiān)測(cè)每一路視頻的信號(hào)質(zhì)量，對(duì)視頻丟失、模糊、滾屏、雪花、增益失衡等故障作出判斷并發(fā)出報(bào)警，并同時(shí)記錄監(jiān)測(cè)結(jié)果，自動(dòng)生成統(tǒng)計(jì)報(bào)表。
        視頻分析技術(shù)有二種技術(shù)平臺(tái)：一種是基于DSP的前端IPC、DVS，將算法封裝在硬件內(nèi)，通過(guò)DSP處理器進(jìn)行運(yùn)算、分析，具有安裝簡(jiǎn)單、易于系統(tǒng)集成、穩(wěn)定性高的特點(diǎn)，適合在前端安裝。另一種是基于通用處理器的服務(wù)器，利用Intel或AMD的通用處理器的圖像高速運(yùn)算能力，進(jìn)行多路視頻分析。由于采用后端服務(wù)器，架構(gòu)開(kāi)放，可以與現(xiàn)有監(jiān)控系統(tǒng)很好的相融合，適合多路圖像同時(shí)進(jìn)行處理。
        三、應(yīng)用
        智能視頻分析技術(shù)無(wú)需對(duì)前端攝像機(jī)及傳輸設(shè)備進(jìn)行任何的改造，只需在監(jiān)控中心加裝智能視頻分析服務(wù)器，接入原有的視頻監(jiān)控系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)即可，節(jié)約施工成本，安裝方便維護(hù)。
        在“平安城市”治安監(jiān)控項(xiàng)目中，從實(shí)戰(zhàn)出發(fā)，智能視頻分析
        服務(wù)器可以部署在基層派出所監(jiān)控中心，通過(guò)網(wǎng)絡(luò)及DVR接入所屬攝像機(jī)，對(duì)不同的攝像機(jī)隨時(shí)設(shè)置不同的識(shí)別功能。
        在道路監(jiān)控中，可以設(shè)置車(chē)輛違章泊車(chē)、壓雙黃實(shí)線掉頭轉(zhuǎn)彎、車(chē)輛逆行等行為的智能分析。對(duì)敏感區(qū)域進(jìn)行必要的設(shè)置，當(dāng)車(chē)輛在禁停區(qū)域泊車(chē)或其他違章行為，智能視頻分析系統(tǒng)可以即時(shí)判斷車(chē)輛違章，在向監(jiān)控人員發(fā)出提示的同時(shí)實(shí)時(shí)記錄違章過(guò)程（可以預(yù)設(shè)錄像20秒的視頻），并同時(shí)抓拍車(chē)輛號(hào)牌，可以作為違章處罰的依據(jù)。
        在復(fù)雜的公共場(chǎng)所中，可以設(shè)置奔跑、游蕩等行為分析。如在人流如鯽的環(huán)境中突然出現(xiàn)異常奔跑或游蕩，智能視頻分析系統(tǒng)可以即時(shí)判斷并觸發(fā)報(bào)警，在向監(jiān)控人員發(fā)出提示的同時(shí)實(shí)時(shí)記錄事件發(fā)生過(guò)程，監(jiān)控人員可以立即從海量的監(jiān)控圖像中發(fā)現(xiàn)該事件，并根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)的情況采取相應(yīng)的措施，可以主動(dòng)出擊。
        在車(chē)站、碼頭、政府機(jī)關(guān)等場(chǎng)合中，可以設(shè)置人群聚集行為分析。當(dāng)人員聚集的數(shù)量超過(guò)預(yù)設(shè)數(shù)值時(shí)，智能視頻分析系統(tǒng)觸發(fā)報(bào)警，監(jiān)控人員立即發(fā)現(xiàn)異常情況并采取相應(yīng)的應(yīng)對(duì)的措施。
        在監(jiān)獄、看守所、戒毒所等場(chǎng)合，可以設(shè)置越線、人員統(tǒng)計(jì)等行為分析。在監(jiān)控圍墻的攝像機(jī)視頻圖像中設(shè)置警戒區(qū)域，當(dāng)有人進(jìn)入該區(qū)域，智能視頻分析系統(tǒng)即時(shí)判斷并觸發(fā)報(bào)警，在向監(jiān)控人員發(fā)出提示的同時(shí)實(shí)時(shí)記錄事件發(fā)生過(guò)程，監(jiān)控人員可以立即從海量的監(jiān)控圖像中發(fā)現(xiàn)該事件，并根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)的情況采取相應(yīng)的措施，可以主動(dòng)出擊。
        視頻質(zhì)量分析系統(tǒng)部署在公安分局或市局較為適宜，可以對(duì)下屬派出所的所有攝像機(jī)視頻信號(hào)進(jìn)行質(zhì)量分析，發(fā)現(xiàn)問(wèn)題并記錄在數(shù)據(jù)庫(kù)。目前視頻質(zhì)量分析系統(tǒng)中，視頻信號(hào)的采集有2種方式：在模擬系統(tǒng)中，視頻質(zhì)量分析系統(tǒng)是在服務(wù)器上安裝4路視頻采集卡，通過(guò)視頻矩陣的輸出口輪流切換輸入每一路模擬視頻信號(hào)進(jìn)行分析；在數(shù)字系統(tǒng)中，視頻質(zhì)量分析系統(tǒng)的服務(wù)器是從DVR每一通道的視頻流中抽取1幀或多幀圖像進(jìn)行分析，可以設(shè)置每秒、每分鐘或每小時(shí)進(jìn)行一次抽取資料進(jìn)行分析，同時(shí)自動(dòng)記錄故障現(xiàn)象（以圖片或視頻流的方式記錄），并可以把發(fā)生故障的攝像機(jī)顯示在電子地圖上，不同顏色表示不同故障，方便監(jiān)控人員處理，并自動(dòng)生成實(shí)用的統(tǒng)計(jì)表格。
        四、存在問(wèn)題
        視頻分析技術(shù)具有廣闊的市場(chǎng)前景，它的應(yīng)用可以大大降低監(jiān)控工作人員的勞動(dòng)強(qiáng)度，并在案件發(fā)生前發(fā)出“預(yù)警”信息，提高接、處警的效率。然而，隨著視頻分析技術(shù)的逐步推廣應(yīng)用，自身的誤報(bào)、成本高、調(diào)試等問(wèn)題也日益引起人們的關(guān)注。
        4.1算法存在的問(wèn)題
        目前，市場(chǎng)上出現(xiàn)了很多自稱擁有“核心算法”的視頻分析技術(shù)廠家，制作幾個(gè)視頻分析的片段推銷產(chǎn)品（很多片段都是事后利用錄像進(jìn)行分析），實(shí)際上他們大多都是從國(guó)外某些成熟的技術(shù)模塊上進(jìn)行二次開(kāi)發(fā)應(yīng)用而來(lái)的，真正具有自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)和研發(fā)能力的公司并不多。
        目前視頻分析技術(shù)算法是基于非壓縮圖像格式，而現(xiàn)有的視頻監(jiān)控系統(tǒng)都是壓縮視頻流的方式，這樣就產(chǎn)生了二種視頻采集方式：一種是自帶視頻采集功能，通過(guò)視頻采集卡，將模擬視頻信號(hào)轉(zhuǎn)換后進(jìn)行分析；另外一種是通過(guò)網(wǎng)絡(luò)模式采集壓縮視頻流，將壓縮的視頻流轉(zhuǎn)換成非壓縮格式進(jìn)行分析，導(dǎo)致要采用具有高運(yùn)算能力的處理器，如雙核、四核服務(wù)器等，消耗了大量的資源進(jìn)行視頻格式轉(zhuǎn)換，一般視頻分析及視頻格式轉(zhuǎn)換各自消耗50%的資源，這也是限制視頻分析路數(shù)的主要原因。
        4.2誤報(bào)問(wèn)題
        在實(shí)際應(yīng)用中，由于現(xiàn)場(chǎng)環(huán)境的復(fù)雜性、多變性以及視頻監(jiān)控系統(tǒng)本身圖像質(zhì)量的原因，會(huì)產(chǎn)生大量誤報(bào)信息，如何提高分析的精度、減低誤報(bào)率，尤其是在人流復(fù)雜的環(huán)境進(jìn)行精確分析，這就體現(xiàn)了廠家的實(shí)力。
        有研發(fā)能力的廠家為了提高視頻分析的精確度，降低系統(tǒng)誤報(bào)率，會(huì)采集大量的視頻信息進(jìn)行分析，對(duì)光照度（逆光、反光、車(chē)燈、陰影等）、天氣的變化（雨、霧、雪、煙霧等）、環(huán)境的變化（樹(shù)葉、人流、晃動(dòng)等）等因素進(jìn)行精確的計(jì)算，不斷調(diào)整參數(shù)，并合理運(yùn)用“過(guò)濾”機(jī)制減少誤報(bào)率。
        4.3工程商的問(wèn)題
        目前，有很多工程商對(duì)視頻智能分析技術(shù)一知半解，聽(tīng)信廠家的廣告宣傳，認(rèn)為視頻分析技術(shù)無(wú)所不能，片面理解視頻分析技術(shù)，導(dǎo)致在施工過(guò)程中存在各種問(wèn)題，導(dǎo)致系統(tǒng)誤報(bào)問(wèn)題不斷。
        視頻分析技術(shù)的調(diào)試存在“72小時(shí)調(diào)試法”的說(shuō)法，就是說(shuō)每一種分析技術(shù)從調(diào)試到投入使用，需要根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)的實(shí)際情況，經(jīng)過(guò)72小時(shí)試運(yùn)行及不斷的修正、精心調(diào)試，逐步降低誤報(bào)率，提高精度，才可以投入使用。
        一個(gè)成功的視頻智能分析系統(tǒng)，除了廠家要有持續(xù)的研發(fā)能力
        提供技術(shù)保障外，還要求工程商有豐富的工程經(jīng)驗(yàn)，透徹理解視頻分析技術(shù)，精心安裝，耐心調(diào)試，才可以達(dá)到滿意的效。