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第一章  智能視頻分析解決方案

 

一、行業(yè)概述

 

特殊的場(chǎng)所，保安系統(tǒng)處于一個(gè)最為重要的位置，而視頻監(jiān)控則是其中最為重要的環(huán)節(jié)。國(guó)內(nèi)監(jiān)所現(xiàn)多采用模擬閉路電視監(jiān)控系統(tǒng)或普通數(shù)字監(jiān)控系統(tǒng)。這種系統(tǒng)存在的最大弊端就是完全依賴于人工監(jiān)控的主動(dòng)性。據(jù)有關(guān)數(shù)據(jù)分析，15分鐘后監(jiān)控人員可能錯(cuò)過最多高達(dá)95%的畫面。試想一下，人的監(jiān)控力度是有限的，而突發(fā)事件的發(fā)生是不可預(yù)見的，僅靠人為7*24小時(shí)的監(jiān)控是難以保證事件是否存在疏漏的。目前的數(shù)字錄像機(jī)能錄制并保存數(shù)月的監(jiān)控資料，但一旦事件發(fā)生時(shí)，他卻無法做出即時(shí)判斷，最終讓數(shù)字錄像機(jī)成為一個(gè)事后取證的工具。

 

監(jiān)所的安全防范，即是否發(fā)生罪犯脫逃等各類影響監(jiān)獄安全穩(wěn)定的事故，給社會(huì)的穩(wěn)定、國(guó)家的安寧帶來了極其不利的負(fù)面影響。特別是在“構(gòu)建和諧社會(huì)”的大環(huán)境下，構(gòu)建好監(jiān)獄的安全防范體系就顯得格外重要。因此，在公安、司法部門，針對(duì)監(jiān)所管理工作上，“向智能視頻分析要警力”已經(jīng)成為一種趨勢(shì)。

 

傳統(tǒng)視頻監(jiān)控和智能視頻監(jiān)控的特性對(duì)比表

 

對(duì)比	智能視頻監(jiān)控	傳統(tǒng)視頻監(jiān)控
監(jiān)控持續(xù)性	通過視頻分析技術(shù)分析每路視頻，保安不需要一直緊盯屏幕，只需要在系統(tǒng)告警時(shí)進(jìn)行確認(rèn)即可。避免了因長(zhǎng)時(shí)間觀看屏幕疲勞而降低注意力，提高了保安實(shí)際監(jiān)控的效果，真正做到7×24全天候監(jiān)控。	需要連續(xù)長(zhǎng)時(shí)間盯著屏幕，容易導(dǎo)致保安眼睛疲勞、注意力下降。無法達(dá)到真正意義上的7×24監(jiān)控效果。
監(jiān)控有效性	所有監(jiān)視屏幕均由智能視頻分析系統(tǒng)進(jìn)行實(shí)時(shí)分析，保安只需要對(duì)產(chǎn)生告警的攝像機(jī)進(jìn)行確認(rèn)和處理即可。這樣實(shí)際有效監(jiān)控范圍可以提高數(shù)十倍，大大提高了監(jiān)控效率。	人眼觀察范圍實(shí)際上有效視角只有20°~30°，無法同時(shí)緊盯多個(gè)屏幕；而人腦也無法同時(shí)處理多個(gè)監(jiān)控屏幕的畫面。因此，保安面臨大型屏幕墻時(shí)無法有效監(jiān)控。
監(jiān)控準(zhǔn)確性	智能視頻分析可以識(shí)別出人眼無法分辨的細(xì)微變化，例如在遙遠(yuǎn)距離、光線不足、低對(duì)比度、環(huán)境偽裝等等情況下的入侵行為和威脅。	人眼視覺靈敏度有限，在監(jiān)控距離遙遠(yuǎn)、光線不足等監(jiān)控環(huán)境下，人眼無法察覺監(jiān)控屏幕上的細(xì)微變化。
監(jiān)控傳輸通道有效利用率	對(duì)視頻圖像中海量的數(shù)據(jù)進(jìn)行高速分析，過濾掉用戶不關(guān)心的信息，僅僅為監(jiān)控者提供有用的關(guān)鍵信息。只在監(jiān)控到威脅的時(shí)候才占用帶寬，在同等帶寬條件下可以容納更多路監(jiān)控。	無論是否有事情發(fā)生，都必須將畫面?zhèn)鞯奖O(jiān)控室的屏幕上，無畏地消耗傳輸線路的帶寬，尤其不利于大型監(jiān)控系統(tǒng)。
監(jiān)控錄像管理效率	只對(duì)用戶指定的入侵行為或威脅事件前后過程進(jìn)行錄像，在同等條件下可以存儲(chǔ)更長(zhǎng)時(shí)間的錄像	無論是否有事情發(fā)生，都必須對(duì)監(jiān)控畫面進(jìn)行錄像，極大地浪費(fèi)存儲(chǔ)空間導(dǎo)致回放翻看錄像時(shí)浪費(fèi)時(shí)間。

 

二、視頻分析工作原理、過程

 

（一）視頻分析的工作原理

 

智能視頻（IV，IntelligentVideo）技術(shù)源自計(jì)算機(jī)視覺（CV，ComputerVision）與人工智能（AI，ArtificialIntelligent）的研究，其發(fā)展目標(biāo)在于將圖像與事件描述之間建立一種映射關(guān)系，使計(jì)算機(jī)從紛繁的視頻圖像中分辯、識(shí)別出關(guān)鍵目標(biāo)物體，這一研究應(yīng)用于安防視頻監(jiān)控系統(tǒng)、將能借助計(jì)算機(jī)強(qiáng)大的數(shù)據(jù)處理能力過濾掉圖像中無用的或干擾信息、自動(dòng)分析、抽取視頻源中的關(guān)鍵有用信息，從而使傳統(tǒng)的監(jiān)控系統(tǒng)中的攝像機(jī)不但成為人的眼睛，也使“智能視頻分析”計(jì)算機(jī)成為人的大腦，并具有更為“聰明”的學(xué)習(xí)思考方式。這一根本性的改變，可極大地發(fā)揮與拓展視頻監(jiān)控系統(tǒng)的作用與能力，使監(jiān)控系統(tǒng)具有更高的智能化，大幅度降低資源與人員配置，同時(shí)，必將全面提升安全防范工作的效率。因此，智能視頻監(jiān)控（IVS）不僅僅是一種圖像數(shù)字化監(jiān)控分析技術(shù)，而是代表著一種更為高端的數(shù)字視頻網(wǎng)絡(luò)監(jiān)控應(yīng)用。

 

視頻分析方法主要有兩類，一類是背景減除方法。是利用當(dāng)前圖象和背景圖象的差分（SAD）來檢測(cè)出運(yùn)動(dòng)區(qū)域的一種方法。可以提供比較完整的運(yùn)動(dòng)目標(biāo)特征數(shù)據(jù)。精確度和靈敏度比較高，具有良好的性能表現(xiàn)。背景的建模是背景減除法的技術(shù)關(guān)鍵。一般采用在系統(tǒng)設(shè)置時(shí)期設(shè)置系統(tǒng)自適應(yīng)學(xué)習(xí)時(shí)間來建模，根據(jù)背景實(shí)際”熱鬧程度“ 選取3－5分鐘的學(xué)習(xí)時(shí)間。一般系統(tǒng)建模完成后，隨著時(shí)間的變化，背景會(huì)有一些改變，系統(tǒng)具有”背景維護(hù)“能力，即可以將一些后來融入背景的圖象，如云等自動(dòng)加為背景。

 

另一類是時(shí)間差分方法，時(shí)間差分個(gè)人認(rèn)為就是高級(jí)的VMD,又稱相鄰貞差法，就是利用視頻圖象特征，從連續(xù)得到的視頻流中提取所需要的動(dòng)態(tài)目標(biāo)信息。時(shí)間差分方實(shí)質(zhì)就是利用相鄰貞圖象相減來提取前景目標(biāo)移動(dòng)的信息。此方法不能完全提取所有相關(guān)特征象素點(diǎn)，在運(yùn)動(dòng)實(shí)體內(nèi)部可能產(chǎn)生空洞，智能檢測(cè)出目標(biāo)的邊緣。

 

(二)視頻分析過程

 

視頻分析的過程（背景減除方法）：首先系統(tǒng)進(jìn)行背景學(xué)習(xí)，學(xué)習(xí)時(shí)間根據(jù)背景熱鬧程度有所不同，期間系統(tǒng)自動(dòng)建立背景模型。之后系統(tǒng)進(jìn)入“分析”狀態(tài)，如果前景出現(xiàn)移動(dòng)物體，并在設(shè)置的范圍區(qū)域內(nèi)且目標(biāo)物體大小滿足設(shè)置，系統(tǒng)將會(huì)把該目標(biāo)進(jìn)行提取并跟蹤，并根據(jù)預(yù)先的算法（入侵、遺留、盜竊等）觸發(fā)報(bào)警。（期間如果背景出現(xiàn)雨雪，中云，波浪，攝像機(jī)抖動(dòng)，搖擺的柳樹等，系統(tǒng)將啟動(dòng)預(yù)處理功能，來過濾掉這些動(dòng)態(tài)背景）。在觸發(fā)報(bào)警之前，系統(tǒng)具有目標(biāo)識(shí)別的功能，即將提取的目標(biāo)與已經(jīng)建立的模型進(jìn)行比對(duì)，并選擇最佳的匹配。

 

（三）視頻分析在監(jiān)所的常見功能

 

公共區(qū)域內(nèi)視頻分析使用

 

3.1看守所周界監(jiān)控，防止外逃翻越

看守所圍墻，是看守所安保最重要的生命線，通過視頻分析技術(shù)，對(duì)進(jìn)入內(nèi)墻或者翻墻行為，只要出現(xiàn)就必須要捕捉并發(fā)現(xiàn)到，由于圍墻上部署的攝像機(jī)數(shù)量較多，而且外界環(huán)境變幻復(fù)雜，對(duì)視頻分析準(zhǔn)確率要求非常之高。

使用場(chǎng)景：看守所內(nèi)外圍墻、周界

 

3.2樓層樓道門口

 

看守所日常管理中，重點(diǎn)區(qū)域在晚上7:00-凌晨6:00左右，全面封閉，人員不能自由行動(dòng)，按照管理走道和走廊、主干道，是沒有人員或者車輛出現(xiàn)，這個(gè)時(shí)間段如果有人或車輛出現(xiàn)，不管是干警還是其他人員，都需要被監(jiān)控干警發(fā)現(xiàn)，并作出判斷和相應(yīng)處理。通過智能視覺分析技術(shù)，可以準(zhǔn)確捕捉到這種異常行為。

使用場(chǎng)景：樓梯間、走道、主干道

 

3.3公用衛(wèi)生間區(qū)域超長(zhǎng)時(shí)間（3分鐘以上）人員滯留 （布防：22點(diǎn)-6點(diǎn)）

 

看守所內(nèi)部，一些區(qū)域，例如衛(wèi)生間、儲(chǔ)物室或其他敏感地點(diǎn)，有人超時(shí)間逗留、徘徊，智能視覺分析系統(tǒng)通過時(shí)間判定和人員或者車輛識(shí)別，可以準(zhǔn)確區(qū)分簡(jiǎn)單經(jīng)過或者長(zhǎng)時(shí)滯留的人或者車輛，并將超時(shí)滯留、徘徊的人員和車輛的圖片和視頻截出，并產(chǎn)生報(bào)警信號(hào)提醒值班干警予以關(guān)注。

使用場(chǎng)景：衛(wèi)生間

 

監(jiān)舍內(nèi)視頻分析使用：

 

3.4監(jiān)舍內(nèi)警戒區(qū)域分析報(bào)警（布防時(shí)間：22點(diǎn)-6點(diǎn)）

 

有人在這個(gè)時(shí)間段內(nèi)，如果靠近窗臺(tái)或者大門處，系統(tǒng)自動(dòng)報(bào)警并將該路視頻顯示在值班室的大屏上。

 

3.5重點(diǎn)人員夜間起床提醒報(bào)警  （布防時(shí)間：22點(diǎn)-6點(diǎn)）

 

在監(jiān)舍或者任意敏感區(qū)域，如果重點(diǎn)人員下床，系統(tǒng)將自動(dòng)給予值班人員報(bào)警提醒。

使用場(chǎng)景：監(jiān)房