智能视频分析技术是计算机视觉技术在安防领域应用的一个分支,是指运用智能分析算法,对输入视频图像进行自动或半自动的内容分析,提取用户感兴趣的关键有效的信息,其实质是自动分析和抽取视频源中的关键信息。目前实际应用较多的智能分析算法主要有这几类:
1.人脸分析
用摄像机采集含有人脸的图像,并自动在图像中检测和跟踪人脸,就目前的应用领域而言,安防监控还是人脸识别的主战场,行业内知名企业在人脸识别领域都有很深的技术积累。
2.车辆识别分析
对卡口、停车场出入口等场所进行包括车牌识别在内的车辆特征识别,把车牌、车标、车身颜色、车型等车辆相关结构化信息存入基础信息库。基于这些车辆的关键特征,可以进行套牌车分析识别、车辆行驶轨迹分析等,结合以图搜图的检索方法,公安可以通过调取卡口视频和图像文件,快速查询嫌疑车辆信息,还原车辆行驶的轨迹历史,对涉事车辆的精确布控和查询。根据公安的业务需求,还能检测识别遮阳板、系安全带、司机人脸检测和抓拍、驾驶员打电话等细节信息。
3.流量统计
对大门、通道口等特定区域进行人数统计,得出进入人数量、离开人数量等统计数据,可以用于交通流量分析、景点人流统计等场景中。
4.目标跟踪
使用带坐标定位功能的快球摄像机对监控区域内特定移动目标进行跟踪监控,确保跟踪目标持续以特写画面出现在屏幕中。
5.视频摘要
通过分析视频的结构和内容存在的时空冗余,从原始视频中提取有意义的片段/帧,将它们重新组合成紧凑的视频片段,从而实现对监控视频在时间长度上的压缩,使用户能够在短时间内看完一段长视频而不遗漏重要信息。
6.视频质量诊断
采用轮巡的方式,依次从前端设备中获取一定时长的实时码流,进行解码分析,进而判断视频图像中是否存在信号丢失、对比度失真、图像模糊、图像过亮、图像过暗、图像偏色、条纹干扰、视频抖动等质量故障问题。
7.行为分析
根据设置的某些特定的规则,识别目标行为是否符合这些规则,一旦发现监控画面中的异常情况,系统能够以最快的方式发出警报并提供有用信息,从而协助安全人员处理危机,提高监控区域的安全防范能力。
从产品形态来说,可以分为前端和后端智能化两类:
前端智能化是将智能分析算法嵌入到前端摄像机,对采集的视频内容立即进行分析,提取出画面中关键的有效信息;
后端智能化是采用后端PC服务器加智能分析软件的运行模式;
借助于前端智能化,不需要将所有图片都编码压缩向后传输,将能够极大地降低信息传输系统和后端设备的负担,并提升整个安防系统的响应速度。当然,在摄像机的芯片加入智能算法,功耗会大很多,散热量也会加大,前端智能受到体积限制,对芯片的要求、成本都会提高。虽然前端智能已经出现了许多专用的芯片,比如英特尔movidius、英伟达的Jetson系列等,通用性较好、能够运行各类神经网络算法,但价格较高,主要针对高端市场,应用于特定的场景中。目前很多前端智能摄像机还是会根据实际需求,只把部分功能前置,比如在人脸身份的确认系统中,前端智能只负责人脸检测和跟踪,由后端智能负责基于大规模人脸库的识别任务;在智能交通的卡口上,前端智能仅负责抓拍车头照片和定位分割出车牌图像,而把车牌识别的任务交给后端服务器去完成。通过以下某知名视频监控企业两套不同的监控系统配置可以看出,较为复杂的功能现在大多还是集中在后端进行。
来源:产品说明书
前端智能摄像机的核心功能是提升智能分析应用的实时性,侧重于“事中报警”的实况分析,因而会优先应用在对实时性要求比较高的场景中,例如智能交通、安防监控领域。前端摄像机通过行为分析对异常现象报警,及时给监控中心信息提示,从传统的“事后查阅录像”到“事中及时响应”,提高监控价值。
根据IHSMarkit最新数据显示,我国经过多年的平安城市、智慧城市建设,在公共和私人领域(包括机场、火车站和街道)共装有1.76亿个监控摄像机。仅北京一个城市就有20万个摄像机,视频信息在公安系统储存三个月,如果三个月内没问题,数据刷新。在整个系统的投资里面,存储器占的预算非常大,将近30%,摄像机只占到20%,网络占到20%,软件占到10%,而大量存储的视频数据大多是无效信息,所以降低成本最好的方法就是削减存储器的投入,通过前端智能化可以大大降低后端的存储成本。
年5月,发改委发布了由九部委联合出台的《关于加强公共安全视频监控建设联网应用工作的若干意见》,首次量化了年视频监控布控的总体目标:到年重点公共区域视频监控覆盖率达到%,新建、改建高清摄像机比例达到%;重点行业、领域的重要部位视频监控覆盖率达到%,同时逐步增加高清摄像机的新建、改建数量。在新一轮的视频监控投资中,预计将会有部分前端智能摄像机在重要公共区域进行布控。
当前,我国的视频监控企业已经走在世界的前列,在IHS发布的年度全球安防50强榜单中,众多中国安防企业上榜,尤其是在视频监控领域,海康威视、大华股份、宇视科技进入前十名(第一、第二、第七),海康威视继年全球第二、蝉联亚洲第一的佳绩之后,跃居全球榜单首位。各大视频监控厂商在年、年均推出了自己的前端智能化摄像机。天地伟业在年5月推出超星光警戒球,支持单绊线、双绊线、物品遗留、人群聚集、虚焦诊断、场景变换、音频异常检测等19种智能分析;年10月,在中国国际社会公共安全产品博览会上,海康威视推出“深眸”、“超脑”、“脸谱”、“神捕”四个系列的新产品,其中“深眸”系列就是专业级前端智能摄像机,内嵌专为视频监控场景优化的智能分析算法芯片,实现了在各种复杂环境下人、车、物的多重特征信息提取和事件检测;年9月,大华股份推出了基于人工智能的新一代智慧交通产品——“慧”系列深度学习摄像机,支持并行分析处理大量信息,输出结构化数据,将深度智能从后端移向前端,车牌、车型等车辆特征识别率可达99%以上,还可以识别车辆年款、年检标志、纸巾盒、挂坠、香水盒等细节特征,支持不系安全带、抽烟、打电话等违章行为检测;年10月,宇视科技发布AI整体解决方案覆盖前后端,包含两款前端智能摄像机天目和函谷。
某品牌前端智能摄像机实现效果
来源:互联网
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