1 智能(néng)視頻(pín)分析

1.1 行業背(bèi)景和現(xiàn)實意義(yì)

近(jìn)年(nián)來随着(zhe)社會對安全性(xìng)要求(qiú)的(de)提(tí)高，價(jià)格低廉的(de)視頻攝像頭(tóu)的普及(jí)，存儲設備(bèi)的存儲容量大(dà)幅度(dù)提高(gāo)，無處不在的高速大(dà)帶寬(kuān)的無線(xiàn)/有(yǒu)限網(wǎng)絡的鋪(pù)設，大規(guī)模的分布式攝(shè)像頭網(wǎng)絡的(de)實(shí)現，智能視(shì)頻監控系(xì)統(tǒng)的(de)研究(jiū)和開發在最近(jìn)的十年内面臨(lín)着巨(jù)大的機遇(yù)和挑戰。

視頻(pín)監(jiān)控系(xì)統的(de)應用非常廣泛，如金融、交通、反恐，以及任(rèn)何對安全性要(yào)求較高的(de)場所(suǒ)等。但(dàn)是傳統的視頻監(jiān)控系統(tǒng)不能發揮實時(shí)主動(dòng)的監(jiān)督作(zuò)用，而(ér)是(shì)采取将(jiāng)攝像機拍(pāi)攝的(de)結果保(bǎo)存起來，當異常情況（類(lèi)似于偷盜(dào)、搶劫(jié)等犯罪行為）發(fā)生後，保安人員(yuán)才通過記錄的(de)結果觀察發生(shēng)的事實，但往往為時已(yǐ)晚(wǎn)。理想(xiǎng)的監(jiān)控系統應該(gāi)可以連續長(zhǎng)時間的工作(zuò)，實時自(zì)動分(fèn)析攝(shè)像頭采集的場(chǎng)景的數據，一旦發生異常事件(jiàn)和發(fā)現可(kě)疑的人時，可以及時準确(què)地向保安(ān)發出警報，從而(ér)避(bì)免犯罪的發(fā)生。這就(jiù)是智能(néng)視頻監控的概念。智能(néng)視(shì)頻監(jiān)控具(jù)有(yǒu)廣泛的(de)應(yīng)用前景和潛(qián)在的經濟(jì)價值，是當(dāng)前(qián)國(guó)際視(shì)頻監(jiān)控(kòng)領域的(de)研究熱點(diǎn)和核心任務，也是今(jīn)後視頻監控的發展方(fāng)向(xiàng)。

智能(néng)視頻(pín)監控以第(dì)三代數字(zì)式(shì)、網絡化(huà)視頻監控系統(tǒng)為基礎，融合了(le)圖像(xiàng)處理、計算(suàn)機視覺(jiào)及人工(gōng)智能(néng)的(de)最新研(yán)究成(chéng)果，利用(yòng)數字計算實(shí)現對(duì)監控(kòng)場(chǎng)景中異常和(hé)突發事件進行(háng)自動分析(xī)和自動報警。

1.2 智(zhì)能視頻分(fèn)析(xī)簡介

計算機(jī)視覺技術的發(fā)展使智能視頻(pín)監控(kòng)成為(wéi)可能(néng)，智能(néng)視(shì)頻監控(kòng)的核心是對視頻的内容進行(háng)分析(xī)和處(chù)理。計(jì)算機視(shì)覺(jiào)的研(yán)究通常(cháng)可(kě)以劃(huà)分為(wéi)底(dǐ)層(céng)的前(qián)景目标提(tí)取（或(huò)稱前景目(mù)标分(fèn)割），中層(céng)的(de)目标跟蹤(zōng)和高層的(de)行為識别(bié)。如圖 1.1所示(shì)，底(dǐ)層的前景目(mù)标提取主(zhǔ)要為中(zhōng)層和高(gāo)層視覺提供(gòng)感興趣(qù)的目(mù)标，在(zài)視頻(pín)監控(kòng)中，通(tōng)常可(kě)以對背景(jǐng)建立(lì)模型，把符(fú)合背(bèi)景(jǐng)的(de)部分(fèn)劃分為背(bèi)景，不(bú)符合的部分則(zé)劃分(fèn)為前景。中(zhōng)層的目标跟蹤占據(jù)着很重要(yào)的位置(zhì)，它(tā)處于(yú)底層(céng)的運動檢(jiǎn)測和高層的行(háng)為識(shí)别之間(jiān)。目标跟(gēn)蹤綜合利用底(dǐ)層處理的(de)結果(guǒ)，為高(gāo)層的處理(lǐ)提供必要(yào)的信息，可(kě)以說(shuō)，跟(gēn)蹤在智能視(shì)頻監控系統中起到(dào)了承上啟下的(de)作用(yòng)。高層的行(háng)為識(shí)别主(zhǔ)要綜合利(lì)用(yòng)底(dǐ)層和(hé)中層處(chù)理(lǐ)的結(jié)果，依(yī)據(jù)一定的(de)規(guī)則，判(pàn)斷場景中是否發(fā)生(shēng)了某些事件，在監(jiān)控中(zhōng)，這(zhè)些事件通常是一些異(yì)常的事件(jiàn)，如危(wēi)險區域的闖(chuǎng)入，暴力事(shì)件的發(fā)生等。底層、中層(céng)和高(gāo)層(céng)各模塊(kuài)之間又(yòu)是相互(hù)關聯(lián)的，通過(guò)反(fǎn)饋的機制，可以(yǐ)用高層的處理(lǐ)結果來指導底(dǐ)層和中層的處(chù)理方式。智能(néng)視(shì)頻監控的最終目的是(shì)希(xī)望能通過(guò)計算機視(shì)覺(jiào)的方(fāng)法使整個視(shì)頻監(jiān)控系統具有(yǒu)一(yī)定的(de)智能，減(jiǎn)輕安防人員的負擔。因(yīn)此，無(wú)論是底層(céng)的前景提取，還(hái)是中(zhōng)層(céng)的目标(biāo)跟蹤，智(zhì)能視頻監控系統視頻(pín)處理的(de)整個流(liú)程都圍繞着(zhe)行(háng)為識(shí)别這(zhè)個最(zuì)終目(mù)标進行。

圖(tú) 1.1 計算(suàn)機視(shì)覺(jiào)中行為(wéi)識别(bié)系(xì)統框圖(tú)

1 算法功能模(mó)塊(kuài)

2.1 基本(běn)功能(néng)

2.1.1 區(qū)域入侵檢測(cè) 

 功能描述(shù)

自(zì)動檢測(cè)進入警(jǐng)戒(jiè)區内(nèi)的運(yùn)動目(mù)标：人、汽車等 。

 應(yīng)用範(fàn)圍

監控、庫(kù)房(fáng)、鐵路等安全監控的禁區 。

2.1.1 拌線檢(jiǎn)測功能 

 功(gōng)能描述

在警戒區内(nèi)，當有(yǒu)人或(huò)者車(chē)輛(liàng)穿越(yuè)警(jǐng)戒線，系統将會自動觸(chù)發報警(jǐng)。

 應用(yòng)範圍

監控、庫房、鐵路等安(ān)全監(jiān)控的(de)禁區(qū)。

2.1.2 物品遺留(liú)丢失檢(jiǎn)測(cè) 

 功能描(miáo)述(shù)

自動檢測指(zhǐ)定的區(qū)域是(shì)否出現遺(yí)留(liú)或(huò)丢失物體(tǐ) 。

 應用範圍

博物(wù)館、軍(jun1)事安(ān)全(quán)基(jī)地、庫(kù)房、鐵路(lù)等(děng)無人看管的(de)重要安(ān)防區域(yù) 。

2.1.3 煙(yān)火煙霧檢(jiǎn)測 

 功能描(miáo)述

當(dāng)警戒區域内出(chū)現煙火煙(yān)霧時(shí)，則及時(shí)産生報警(jǐng)。

 應(yīng)用範圍

公共場(chǎng)所監(jiān)控，消(xiāo)防領域等(děng)。

2.1.4 逆向運動(dòng)檢測(cè) 

 功能(néng)描述(shù)

自動檢測運動(dòng)目标的運動方(fāng)向(xiàng)，用(yòng)戶可(kě)以指定運(yùn)動目标的(de)允許運動(dòng)方向，發現有反方向(xiàng)運動(dòng)行(háng)為，立即(jí)報警(jǐng)。

 應用範(fàn)圍

重要(yào)路段(duàn)、通道的監控等。

2.1.5 徘徊檢測(cè) 

 功(gōng)能描述

在警戒區域内(nèi)，自動(dòng)檢測(cè)運(yùn)動目标在一定範圍内(nèi)長時間徘徊，超(chāo)過指定時間内(nèi)則産生(shēng)告警。

 應用範圍

重要物(wù)品(pǐn)、設施等(děng)的保(bǎo)護(hù)範(fàn)圍内。

2.1.6 虛拟圍牆檢測(cè)

 功能(néng)描述

檢測(cè)攀越(yuè)圍牆行為。當人(rén)沿着圍牆(qiáng)走的時候(hòu)不會報警(jǐng)，隻有(yǒu)攀(pān)越(yuè)圍牆才會(huì)報警(jǐng)。

 應用(yòng)範圍(wéi)

小區(qū)圍牆，高速(sù)路圍欄等。

2.1.7 人群(qún)聚集檢(jiǎn)測 

 功能描述(shù)

通過檢測(cè)人(rén)群密(mì)度(dù)、群體(tǐ)運動特征檢測人群的聚(jù)集、遊(yóu)行、集(jí)會等(děng)活(huó)動。當(dāng)超出預(yù)先設置的(de)告警(jǐng)級别(bié)時(shí)，則産生告警。

 應用範圍

公共(gòng)場所(suǒ)監控(kòng)。

2.1.8 區域(yù)計數(shù)

 功能描述

可以實(shí)現(xiàn)出入(rù)口的雙向人數(shù)統計(jì)，以及重點(diǎn)區域内的(de)人數統計。

 應用範圍

通道的(de)出(chū)入口以及(jí)重要區域(yù)的(de)監控，包(bāo)括商(shāng)場(chǎng)、超市、公園、機(jī)場、軍(jun1)事基(jī)地等。

2.1.9 人(rén)數(shù)統計

 功能(néng)描述(shù)

可以實(shí)現出入口的雙向人數統計，以及(jí)重點(diǎn)區域内的(de)人數(shù)統計。

 應用範圍

通道的出(chū)入口以及重要(yào)區域的(de)監(jiān)控，包(bāo)括商(shāng)場、超市、公園(yuán)、機場、軍事基地等。

人臉檢測

 功(gōng)能(néng)描述(shù)

自動(dòng)檢測攝像頭監(jiān)控的畫(huà)面(miàn)，一旦發現(xiàn)人臉(liǎn)，立即(jí)給出檢(jiǎn)測(cè)。

 應用範圍(wéi)

重要(yào)安防(fáng)監控(kòng)領域(yù)。