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智能视频分析技术应用及监控智能化评估

发布时间:2019-07-09 13:02:28

智能视频分析技术应用及监控智能化评估

随着光电等高新科学技术的发展,视频监控系统也由数字化、络化,而正在逐步走向高清化并向智能化发展。所谓视频监控系统的智能化,是指在不需要人为干预的情况下,系统能自动实现对监控图像画面中的异常情况进行检测、分析与识别,并及时作出预/报警。

智能视频分析技术应用

随着光电等高新科学技术的发展,视频监控系统也由数字化、络化,而正在逐步走向高清化并向智能化发展。所谓视频监控系统的智能化,是指在不需要人为干预的情况下,系统能自动实现对监控图像画面中的异常情况进行检测、分析与识别,并及时作出预/报警。

智能视频分析技术应用

目前,视频监控系统的特点是:手动型及事后处理型。就是说目前的运营维护工作一般是由人工完成。监控人员在中心监控室,人工监控每路视频图像,由于监视屏数量有限,监控人员往往在一个监视屏同时监看多台摄像机或随机抽取摄像头观看,造成部分监控点被漏看或被忽视;加上人的注意力有限、容易疲劳,会被其他事物干扰,据调查,人在观察同一视频22分钟后,不能感知此画面95%的动作变化,所以人工监控漏掉重要信息的概率非常高。

另外随着城市化建设的加快,监控摄像机的数量不断增加,对录像存储空间的要求越来越高,如何既能保护用户的投资又能使视频监控系统满足功能要求呢?智能视频分析技术为解决这些问题提供了更加完善解决方案。

为解决目前视频监控存在的被动及事后性,视频监控可以结合视频智能分析应用。

这几年随着智能分析算法的改进及处理芯片的支持,不同的厂家已经可以将视频分析应用内置到前端摄像机内或者做成视频分析服务器,或将算法内置于软件中在后台实现智能分析功能。

智能分析算法可以归纳为几类:兴趣区域分析、轨迹分析、行人分析、数字分析等,根据不同的应用而引用。从功能上说也衍生出许多功能应用,最多的是:人脸识别、车牌识别、物品丢失、滞留、区域非法进入、方向判断、生物判别、图像合并、物品跟踪等。虽然开发种类多但实际得到商业化应用的去很少。究其原因是:1.目前的智能分析器准确度还不能达到客户要求,误报率较高。2.分析的处理不能做到相应的智能处理,没有丰富的后台处理平台跟进。3.没有形成规模效应。所以智能分析的普及应用仍需较长的一段时间。

那么智能分析商业化的实习要通过几个步骤,首先实用功能智能算法的优化先在单板实现单电路的智能实现,后集成到DSP,在发展到多线程处理实现,最后是嫁接到SOC方案上,实习芯片智能处理。其二,目前各厂家的智能分析可以说是大而全,但是不精,在实用性上仍有欠缺。所以以后智能的发展应该是结合各行业的实现需求,分发出许多专用的智能分析功能针对各行业应用,做到小而精。

智能分析的前景是一片广阔的,结合智能分析的视频监控将会由目前的被动、事后性向主动性及预防性发展。随着物联的发展,视频监控会有一片新的发展天地,众所周知视频是物联最重要的传感元素之一,智能分析与视频监控的结合将引申视频监控新的应用行业,及扩展出更多特殊的功能需求。

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智能化评估方法的等级划分

这种5个等级计分的智能化评估方法的等级划分是:

第一个等级范围的产品

该等级范围的产品或系统的智能IQ为1分,或小于50分,即智能化水平极差。

一般,采用视频移动侦测VMD来探测监控现场的移动情况。即通过一帧影像的像素和紧接着的下一帧影像的像素比较,就构成了视频移动侦测的最简单形式。如果有一点差异,就意味着监控现场有一些变化,通常都被称为有移动。显然,仅能侦测到视频有移动的系统没有多少智能,且很容易产生误报警。

因为实际上一些干扰,如光线的变化、水的反射、阴影或者其他的变化都会使系统认为有移动而发出误报警。因此,这一个等级范围的产品,智能视频分析的作用极差,所以该产品根本不能实用。

第二个等级范围的产品

该等级范围的产品或系统的智能IQ为2分,或大于等于50而小于60分,即智能化水平不及格。该等级范围的产品或系统不仅能排除第一个等级范围的干扰,还能够分析进入监控画面的目标特征(比如目标的大小或者形状),因而能够区分出是人还是其他的动物,或者是小汽车还是卡车等。

这一等级范围的产品或系统虽能识别出人与物(即目标的大小或形状),但不能判别人与物的行为异常,其智能视频分析的作用还比较差,即不及格,因而该产品也未达到实用。

第三个等级范围的产品

该等级范围的产品或系统的智能IQ为3分,或大于等于60而小于75分,即智能化水平为及格或中等。该等级范围的产品或系统除能够排除干扰清楚区分人与物外,并在室温条件下还能够简单区分与识别人与物的行为异常,如实现遗弃物检测,人与物的过线检测,并能准确地对人与物进行统计计算。该等级范围的产品或系统被设置了较好的专业算法,因而使其计算比较精确。

这一等级范围的产品或系统能在室温等室内条件下识别出人与物的某些异常行为,其智能视频分析的作用还可以,即达到及格,因而该产品还能够应用,但只能限于在室内常温等条件下的应用。

第四个等级范围的产品

该等级范围的产品或系统的智能IQ为4分,或大于等于75而小于85,即智能化水平为良好。该等级范围的产品或系统能实现行为分析,即能够区分与识别更多的人与物的行为异常,如系统能在室外环境检测到上一个等级的异常外,还能在室外检测到目标的游荡、跑动、滑动和下落(如人从楼上跌下)、人的打架斗殴、汽车撞人或两车相撞、室内外出现的火灾前兆等异常行为。

该等级范围的产品或系统还可以检测到拥挤场景中的遗弃物(丢弃物),能非常有效地检测诸如机场被单独留下的行李,或者博物馆和仓库中存放的可能被盗的物品。一般能与防盗、防火、门禁等系统联动,并能较准确地检测识别人的面像、步态、声音等。

这一等级范围的产品或系统能在一般室外等条件下识别出人与物的行为异常,其智能视频分析的作用不错,排干扰的能力较好,即达到良好,因而该产品能获得室内外使用。

第五个等级范围的产品

该等级范围的产品或系统的智能IQ为5分,或大于等于85分到100分,即智能化水平为优秀。该等级范围的产品或系统可以实现拥挤场景(比如机场候机大厅、火车站检票口)的检测。

系统可以提供多种功能,如计算某时间段非常拥挤的场景中有多少人;如果单位时间通过入口的人数过多(系统可以预先设定)就会发出警报等。

该产品或系统能比第4个等级范围更恶劣的气候条件下检测到上述等级的人与物的行为异常外,并能检测到更全面更多的人与物的行为异常,如人的蒙面、拿出刀或枪对准人等,并能准确地与防盗、防火、门禁等系统联动,能准确地检测识别人的面像、步态、声音等。尤其处于95分以上的系统,能排除一切干扰,检测分辨个体极小或者对比反差极低而人眼看不到的目标。

显然,处于该等级的视频监控系统的智能视频分析的作用非常好,即为优秀等级。因为它能排除一切干扰,并可在极恶劣的环境下使用,因而其智能化水平是极高的。

由上可知,不是只要有智能视频分析作用的产品就是智能化的好产品,关鍵是看它属于那个等级。如产品只是属于第一、二个等级范围的,虽然它也有智能视频分析的作用,但作用差而不能在安防中实用;而属于第三、四、五个等级范围的产品的智能视频分析的作用才是有效的、好的,即是安防中所需的实用的产品。因此,对有智能视频分析作用的产品,必须要进行智能化等级范围的评估,只有属于第三、四、五个等级范围的产品,安防工程商与用户才能选用。

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评估智能视频分析技术的方法和步骤

由上可知,不是只要有智能视频分析作用功能的产品就是已“智能化”的产品,我们必须要进行智能化评估,看其智能视频分析作用功能有多少,能否起作用等,从而可帮助用户选择所需要的智能化水平的视频监控系统设备产品。

评估的方法

看智能化产品属于那个等级即可了解智能视频分析的作用

具体的评估方法可用“5个等级计分的智能化评估方法的等级划分”来评估智能视频分析技术的作用。

第一个等级范围的产品,其智能视频分析的作用极差,根本不能实用;

第二个等级范围的产品,虽能识别出人与物(即目标的大小或形状),但不能判别人与物的行为异常,其智能视频分析的作用不及格,因而该产品也不能达到实用;

第三个等级范围的产品,能在室温等室内条件下识别出人与物的某些异常行为,其智能视频分析的作用还可以,即达到及格,因而该产品只能限于在室内常温等条件下的应用;

第四个等级范围的产品,可以检测到拥挤场景中的遗弃物(丢弃物),能非常有效地检测诸如机场被单独留下的行李,或者博物馆和仓库中存放的可能被盗的物品。一般能与防盗、防火、门禁等系统联动,并能较准确地检测识别人的面像、步态或声音等。这一等级范围的产品或系统能在一般室外等条件下识别出人与物的行为异常,其智能视频分析的作用不错,抗干扰的能力较好,即达到良好,因而该产品能获得室内外使用;

第五个等级范围的产品,能比第四个等级范围更恶劣的气候条件下检测到上述等级的人与物的行为异常外,并能检测到更全面更多的人与物的行为异常,如人的蒙面、拿出刀或枪对准人等,并能准确地与防盗、防火、门禁等系统联动,能准确地检测识别人的面像、步态、声音等。由于它能排除一切干扰,并可在极恶劣的环境下使用,因而该等级为优秀等级,其智能视频分析的作用非常好,即智能化水平极高(这是我们努力的方向)。

从智能软件算法评估智能视频分析技术的作用

智能视频分析与识别技术的核心是智能软件算法。因此,可从智能软件算法着手评估智能视频分析与识别技术的作用是否真正实用。一般,起作用的智能视频分析与识别技术,即实用的智能软件算法,主要看是否能满足下列几点要求:

不同的监控场景与智能软件算法数学模型之间是否有较好的吻合程度。所用的智能软件算法的数学模型是否考虑到不同的监控场景的因素的影响,即是否使监控环境与智能软件算法模型达到最大的一致性。如将目标尺寸作为重要的分类特征时,通常在大景深的场景中,目标尺寸变化幅度很大,此时目标分类的精度就会大大降低。这可通过降低场景的景深,或加入场景标定算法,或降低尺寸特征在分类算法中的权重等方法解决。

智能软件算法框架中是否根据不同场景附加了一些软件模块:

对安置在汽车等移动物体上的摄像机获取的视频图像,必须要增加一个抗抖动软件模块,这样就可以提升在摄像机抖动情况下的处理效果;

在阴影严重的室外场景下,要增加阴影抑制软件模块,从而可提升在阴影严重的室外场景下的处理效果;

在光照剧烈变化场景下,要增加光变抑制软件模块,从而可提升在光照剧烈变化场景下的处理效果;

在目标图像频繁互相遮挡场景下,可增加遮挡处理软件模块,以提升在目标图像频繁互相遮挡场景下的跟踪精度等。

是否考虑到低照度、高扰动、高拥挤程度等复杂的监控场景的视频对系统性能的影响。

如有否潮汐过滤器,即过滤掉在形状上经常变化或移动方向不规则,速度过快的物体,如水面反射的阳光等。

是否有物体尺寸过滤器(即过滤掉太大或太小的物体)与物体尺寸骤变过滤器(即过滤掉尺寸瞬间巨变的物体),以免错误报警等。

评估的步骤

一个智能视频监控系统或产品及其智能视频分析技术的作用的智能化评估,可按下列具体步骤进行:

组织智能化评估的专家评估鉴定组

首先,为进行准确可靠的评估,必须组织5人或以上的副高级职称以上的真正的安防监控技术或光电信息技术专家,以组成智能化评估的专家评估鉴定组。

对送审材料进行智能化水平的评估

其次,由副高级职称以上的安防监控或光电信息技术专家对送审材料进行理论上的智能化水平的初步评估。

测试监控现场的环境条件

再次,由副高级职称以上的安防监控或光电信息技术专家组织测试监控现场的环境条件,并评定其智能软件算法模型与监控现场的环境条件的吻合程度。

模仿人与物的异常,对视频监控系统或产品的实际智能化功能进行测试

第四步,在监控现场的环境条件下,模仿人与物的异常,由副高级职称以上的安防监控或光电信息技术专家组织对视频监控系统或产品在不同距离条件下测试的实际智能化功能,并按5级计分评估法进行测试评估。

专家综合评估打分

最后,由副高级职称以上的安防监控或光电信息技术专家根据上述情况按5级计分评估法进行综合评估打分,并最后签字认可,以形成评估鉴定的最后结论性意见。

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