在平安城市建設中，隨著安全監(jiān)控系統(tǒng)迅速邁向數(shù)字化、網(wǎng)絡化，系統(tǒng)的開放性、集成性、靈活性以及智能程度正在被更多的使用者所關注，安防產(chǎn)業(yè)面臨著一個新興的、機遇與挑戰(zhàn)并存的發(fā)展成長空間，在眾多數(shù)字化視頻監(jiān)控新技術中，“智能視頻監(jiān)控”（IntelligentVideoSurveillance，簡稱IVS）技術又是最前沿的應用之一，體現(xiàn)著未來視頻監(jiān)控系統(tǒng)全面走向數(shù)字化、智能化、多元化的必然發(fā)展趨勢。 

    智能視頻（IV，IntelligentVideo）技術源自計算機視覺（CV，ComputerVision）與人工智能（AI，ArtificialIntelligent）的研究，其發(fā)展目標在于將圖像與事件描述之間建立一種映射關系，使計算機從紛繁的視頻圖像中分辯、識別出關鍵目標物體，這一研究應用于安防視頻監(jiān)控系統(tǒng)、將能借助計算機強大的數(shù)據(jù)處理能力過濾掉圖像中無用的或干擾信息、自動分析、抽取視頻源中的關鍵有用信息，從而使傳統(tǒng)的監(jiān)控系統(tǒng)中的攝像機不但成為人的眼睛，也使“智能視頻分析”計算機成為人的大腦，并具有更為“聰明”的學習思考方式。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，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，而是代表著一種更為高端的數(shù)字視頻網(wǎng)絡監(jiān)控應用。 

    一、智能視頻分析監(jiān)控系統(tǒng)的特性： 

    A、有效提高報警的精確度 

    智能視頻監(jiān)控系統(tǒng)能夠從紛繁復雜的圖像畫面中利用“智能分析技術”的提取的物體特性、特征，正確識別出不同物體及其運動軌跡規(guī)律，它可以明確地區(qū)分出人、車或其它物體，并過濾掉類似水波、潮汐、樹葉、光影等自然干擾和光線變化影響，特別是以往運動檢測方式下無法實現(xiàn)與應用的場合（如檢測水面上是否有過往的船只等），一旦發(fā)現(xiàn)監(jiān)控畫面中“關鍵目標”出現(xiàn)時，系統(tǒng)能夠以最快、最佳的方式提供有用信息或告警，因此，從“智能視頻分析”系統(tǒng)發(fā)出的信息一定是有效的、或真正違反安全規(guī)則的報警信息，這些信息也一定是必須及時得到處理的真實信息，它將有效地提高報警的精確度，同時拓展了視頻報警的應用范圍。 

    智能視頻分析的判別機制通常包括： 

    1.內(nèi)容分析：在任何情況下，重要信息數(shù)量會大大低于背景信息數(shù)量，例如：地面、建筑物等靜態(tài)信以及風吹草動、水波、雨雪、樹影等動態(tài)信息都可被“智能視頻分析”系統(tǒng)判斷屬于背景信息，而重要信息則是人、車等活動信息，智能視頻分析首先對圖像內(nèi)容進行分析，剔除那些無用的背景信息。 

    2.對象識別：智能視頻分析軟件內(nèi)設“對象分析引擎”，能夠根據(jù)不同的活動目標的大小、運動速度及運動規(guī)律準確識別出人員、動物、車輛或其它對象，成功地將重要信息分離出來。 

    3.分析比對：智能視頻分析系統(tǒng)軟件具有可制訂的安全規(guī)則，可以對分析得到的各類活動目標與所制訂的安全規(guī)則相比對。例如：在圖像中指定的區(qū)域設定“虛擬“的安全界限，一旦識別“目標對象”跨越這一安全界限，系統(tǒng)將會激活警報，提示監(jiān)控人員予以關注或處理警情。

    B、引領監(jiān)視方式的革命 

    隨著視頻監(jiān)控需求的日益高漲和前端攝像機價格的合理化，一個系統(tǒng)的攝像機安裝數(shù)量也在成倍增加，超大視頻路數(shù)及大規(guī)模監(jiān)視中心給控制管理人員帶來極大的工作壓力，要求一個（或幾個）監(jiān)視人員隨時注視幾十上百路圖像、再去判斷每一畫面中是否存在異常狀況無疑是不現(xiàn)實的，何況對于更多的人為錯誤以及類似“狼來了”式的虛假警報，將大大降低監(jiān)控系統(tǒng)的安全有效性和實際操作管理能力，因此，視頻監(jiān)控市場需要一種顛覆性的技術和革命性的理念，“智能視頻分析”技術正是具有人性化、智能化、精煉提取真實信息，顯著降低誤報、更加有效地協(xié)助安全人員預防和處理危機事件、有效遏制各類犯罪的有力武器，“智能視頻分析”系統(tǒng)可使用戶更加精確地定義安全威脅的特征，可以在圖像監(jiān)視范圍內(nèi)設定多個虛擬警戒線或警戒區(qū)域，可以分時段地設定、分析不同的重要對象，真正做到只有違犯警戒規(guī)則的行為才產(chǎn)生報警的高效監(jiān)控。 

    智能視頻監(jiān)控技術將加速數(shù)字視頻取代模擬視頻的速度，隨著“智能視頻分析”系統(tǒng)的采用，進一步提高了監(jiān)控效能，傳統(tǒng)的（在中央控制室中）集中監(jiān)控的模式也將逐步轉向到分布監(jiān)控模式，保安人員將從枯燥地屏幕觀察中解放出來，不再固守于傳統(tǒng)的監(jiān)控室，而投身于更靠近監(jiān)視與行動現(xiàn)場的地方，而由“智能視頻分析”系統(tǒng)向保安人員自動傳達可疑目標的位置信息，更迅速地處理現(xiàn)場情況，滿足長久監(jiān)視與“反恐”快速反映的需求，可以預見，跟隨監(jiān)控模式變革的姍姍而來，智能化監(jiān)控系統(tǒng)將迅速融入各類安全控制系統(tǒng)發(fā)揮重要作用。 

    C、先知、先覺的預警能力 

    恐怖主義和極端勢力的泛濫給各級安全部門的預防犯罪提出了新的挑戰(zhàn)，如何提前預知犯罪并及時采取正當措施、保護人民及財產(chǎn)安全已成為對視頻監(jiān)控系統(tǒng)日益迫切地需求，智能視頻分析監(jiān)控系統(tǒng)的“遺留物品判別”、“區(qū)域逗留提示”、“運動方向判別”等功能將能使安全人員提前感知異常行為并關注相應監(jiān)控領域、盡可能提前發(fā)現(xiàn)潛在的威脅并做出應對策略，例如：有人在公共場所遺留了可疑物體或者有人在敏感區(qū)域附近長時間徘徊、逗留，智能視頻分析系統(tǒng)將可以識別這種行為、提示給保安人員，實現(xiàn)對可能產(chǎn)生的犯罪或違規(guī)行為進行預警。 

    D、有效擴展視頻資源用途 

    對用于安防系統(tǒng)的智能視頻分析結果還可以用來聯(lián)動高速球型攝像機進行跟蹤拍攝，當可疑目標觸及多個攝像機的多個智能視頻分析區(qū)域時，系統(tǒng)將能夠驅動高速球型攝像機對可疑目標連續(xù)追蹤，在遇到多個可疑目標共同出現(xiàn)時，也可以分別捕捉其各自的活動圖像，使監(jiān)控系統(tǒng)更具智能優(yōu)勢。 

    無論是傳統(tǒng)視頻監(jiān)控系統(tǒng)還是網(wǎng)絡視頻監(jiān)控系統(tǒng)，其所監(jiān)控到的視頻畫面一般只應用在安全監(jiān)視領域，而在智能視頻分析系統(tǒng)中，這些圖像資源還能有更多的用途。例如：對視頻畫面中出現(xiàn)的人員數(shù)量進行統(tǒng)計，為“客流量”提供參考數(shù)據(jù)；檢測車輛在道路上行駛的狀況，為交通流量統(tǒng)計數(shù)據(jù)；對違章行駛、違章停車、道路事故進行主動判別、給出提示；在商場中自動識別VIP用戶，提示客戶服務人員主動上前提供優(yōu)質服務等等。

    二、智能視頻分析系統(tǒng)的應用范疇： 

    智能視頻分析系統(tǒng)的應用范圍廣泛，可提供研發(fā)和實現(xiàn)的功能異彩紛呈，歸結起來，這些應用功能一般可分為兩類： 

    第一類：安全相關類應用 

    與安全相關的智能視頻分析是目前最主要的應用，尤其在“911”恐怖襲擊、馬德里爆炸案以及倫敦爆炸案發(fā)生之后，市場上對于此類應用的需求不斷增長，功能繁多。其主要作用是協(xié)助安全部門提高室外、周界、大區(qū)域公共環(huán)境下的安全防護，此類應用主要包括： 

    高級視頻移動偵測（AdvancedVMD）：在復雜的天氣和光線環(huán)境中（例如雨雪、大霧、大風、樹影搖動等）精確偵測和識別單個或多個目標的運動情況、運動方向、運動特征等。安全規(guī)則包括了禁區(qū)報警、絆線報警、尾隨檢測、運動方向異常報警等多種類型。 

    物品丟失或位移檢測（（MovingDetection）；系統(tǒng)可自動檢測監(jiān)控場景中的物體丟失或被移動，主要用于在復雜場景中的貴重物品和關鍵設備的監(jiān)控。 

    物體追蹤（MotionTracking）：在偵測到移動物體后，根據(jù)物體的運動情況自動發(fā)送PTZ控制指令，使攝像機能夠自動跟蹤物體，在物體超出該攝像機監(jiān)控范圍之后，自動通知物體所在區(qū)域的攝像機繼續(xù)進行追蹤。 

    人物面部識別（FacialDetection）：自動識別人物臉部特征并與數(shù)據(jù)庫進行比較以驗證人物身份。此類應用又可以細分為“合作型”和“非合作型”兩大類，“合作型”應用需要被監(jiān)控者在攝像機前停留一段時間，通常與門禁系統(tǒng)配合使用。“非合作型”則可以在人群中識別出特定的個體。 

    車輛識別（VehicleIdentification）：根據(jù)車輛形狀、顏色、車牌號碼等特征進行識別并反饋給監(jiān)控者，用于被盜、疑似車輛追蹤等。 

    非法滯留（ObjectPersistence）：當一個物體（如箱子、包裹、車輛、人物等）在敏感區(qū)域停留的時間過長（或超過了預定義的時間長度）即產(chǎn)生報警。典型應用場景包括機場、火車站、地鐵站等。 

    煙火檢測（FireDetection）：根據(jù)火情產(chǎn)生過程中煙與火所表現(xiàn)出的時空特征進行煙、火實時檢測，可用于森林防火或易燃、易爆等危險品儲藏區(qū)域的煙火檢測。 

    B.非安全相關類應用 

    智能視頻的非安全相關類的應用主要面向零售、服務、管理等行業(yè)，做為管理和服務的輔助工具，用以提高服務水平和營業(yè)額。此類應用主要包括： 

    人流量統(tǒng)計（PeopleCounting）：統(tǒng)計穿越入口或指定區(qū)域的人或物體的數(shù)量。例如為業(yè)主計算某天光顧其店鋪的顧客數(shù)量。 

    人群控制（FlowControl）：識別人群的整體運動特征，包括速度、方向等等，用以避免形成擁塞或及時發(fā)現(xiàn)異常情況。典型的應用場景包括超級市場、車站、侯機樓等人員可能大量聚集的地方。 

    人體行為分析(ActionAnalyze)：在目標檢測分類的基礎上，利用人體的各種行為特征對其所進行各種行為的描述和分析，提取哪些危險和有潛在危險的行為，如打斗、搶奪和突然倒地等行為。 

    人物面部識別（FacialDetection）：識別人物的面部特征，并通過這些信息來判定人物的身份及等級，提供優(yōu)質服務。 

    注意力控制（AttentionControl）：統(tǒng)計人們在某物體前面停留的時間。可以用來評估新產(chǎn)品或新促銷策略的吸引力，也可以用來計算為顧客提供服務所用的時間。 

    交通流量控制（TrafficFlow）：用于在高速公路或環(huán)線公路上監(jiān)視交通情況，例如統(tǒng)計通過的車數(shù)、平均車速、是否有非法停車、是否有故障車輛等。 

    車輛識別（VehicleDetection）：識別車輛的形狀、顏色、車牌號碼等特征，并反饋給監(jiān)控者。此類應用可以用在識別車輛違歸行駛、停放的情況中。

  三、智能視頻監(jiān)控系統(tǒng)的要素： 

    從硬件角度來說看，IVS系統(tǒng)的組件與傳統(tǒng)系統(tǒng)沒有太大的差別，其主要部分包括了：視頻數(shù)據(jù)采集的攝像機、用于目標跟蹤的高速快球、智能視頻分析用高性能計算機（高級別的還應具有圖像存儲功能）、傳輸以太網(wǎng)、集中管理服務器及軟件等。其中，IVS系統(tǒng)要求智能視頻分析計算機必須具備比傳統(tǒng)監(jiān)控系統(tǒng)中的DVR更為強大數(shù)據(jù)處理功能，同時，IVS智能分析計算機還應可根據(jù)場景、分析目標、應用范疇的不同、以及各類分析模式混合應用時具備高度的軟件靈活性與可擴展性，為應對各類不同環(huán)境、不同算法、不同的安全規(guī)則以及日后的軟件升級做出必要的準備，以便在接近的成本下充分發(fā)揮其應有的作用。 

    迪威泰克“沸點”BP-IVS系列智能視頻分析監(jiān)控系統(tǒng) 

    “沸點”BP-IVS是北京迪威泰克數(shù)碼科技有限公司（DigitalVideoTechnologyCo.,Ltd）根據(jù)數(shù)字視頻發(fā)展方向及應用需求最新研發(fā)的“智能視頻分析監(jiān)控系統(tǒng)”，它秉承迪威泰克公司一貫專注數(shù)字視頻技術發(fā)展、專業(yè)研發(fā)高水平數(shù)字視頻產(chǎn)品的理念，借助高性能計算機對監(jiān)控攝像機圖像數(shù)據(jù)進行高速處理、分析、過濾、識別、從中提取關鍵信息、并包括了數(shù)字圖像錄制、安全規(guī)則比對、報警控制管理、高速目標跟蹤、以及視頻網(wǎng)絡傳輸、集中控制管理等多重功能，形成了一套完整的“智能視頻分析”（IVS）系統(tǒng)，該系統(tǒng)已于2006年9月在“北京城鐵13號線安防與反恐系統(tǒng)”工程中投入使用，并取得了良好的應用效果。 

    下圖顯示了“沸點”BP-IVS系統(tǒng)的基本組成結構。 

    視頻采集攝像機：固定安裝的高感度攝像機，用于拍攝監(jiān)視現(xiàn)場的高清晰圖像，為智能分析提供基礎視頻數(shù)據(jù)。

    IVS智能視頻分析數(shù)字硬盤錄像機：用于對視頻采集攝像機攝取的圖像內(nèi)容進行高速分析與數(shù)據(jù)處理，并對比安全管理規(guī)則或用戶設定的條件給出報警或結果，同時，它也承擔著將圖像數(shù)據(jù)編碼、壓縮及錄制保存的功能。 

    智能跟蹤高速球：自動根據(jù)IVS的分析結果及系統(tǒng)設定，當智能視頻分析判別有違反安全規(guī)則（報警）時驅動高速球型攝像機迅速轉到事件區(qū)域，以提供給系統(tǒng)使用者近距離、高清晰觀察現(xiàn)場實際狀況的可能。 

    報警控制單元及報警探測器、警燈警號：對于極為重要的監(jiān)視現(xiàn)場，工程設計時可能需要更多的（一種以上的）安全防護手段，即除了智能視頻分析以外還安裝有其它類型的報警探測設備，針對這種使用需求，BP-IVS系統(tǒng)還設計有報警控制單元，它不但為各類報警探測器的接入提供了可能，同時，還具備了將智能視頻分析報警或報警探測器給出的報警用來直接驅動警燈、警號的能力。 

    現(xiàn)場顯示設備：由于智能視頻分析系統(tǒng)具有消除多余無用信息而只將關鍵報警信息的能力，使得安全人員能夠通過設在巡邏現(xiàn)場的顯示設備直接獲得有用資訊，從而使他們根據(jù)真實情況、迅速采取最有效的措施。 

    智能分析實例 禁區(qū)分析（藍色區(qū)域）絆線分析（橙色線條）

    遠程監(jiān)視控制中心服務器：受設備成本、系統(tǒng)穩(wěn)定性影響及目前計算機的計算能力限制，單臺IVS系統(tǒng)的視頻采集分析路數(shù)一般為4路攝像機，當現(xiàn)場需要對更多的攝像機需要進行智能視頻分析時，需要選用多臺IVS（圖中Site.A~Site.N）來滿足使用需求，同時，考慮到采用IVS構建大規(guī)模智能監(jiān)控系統(tǒng)的需求，BP-IVS系統(tǒng)還設計有遠程監(jiān)視控制管理中心服務器，以便使系統(tǒng)管理人員能在異地對現(xiàn)場進行實時監(jiān)控和根據(jù)語音提示處理突發(fā)事件。

    “沸點”BP-IVS智能分析監(jiān)控系統(tǒng)說明： 

    “沸點”BP-IVS智能分析監(jiān)控系統(tǒng)目前所采用的智能分析模塊包含了：禁區(qū)報警、絆線報警及遺棄物報警，更多的智能分析模塊，如：擁擠度分析（右圖所示）等也將陸續(xù)推出，各類智能分析模塊在通常情況下即可立即投入應用，對于具有特殊要求或環(huán)境情況極為復雜的現(xiàn)場，智能分析模塊需要根據(jù)監(jiān)視現(xiàn)場的情況及客戶實際需求單獨定制。 

    1、禁區(qū)分析報警： 

    禁區(qū)分析報警是智能視頻分析系統(tǒng)的一個最重要典型應用，它類似于傳統(tǒng)的運動檢測，但又比原有的運動檢測具有更高可靠性和信任度，傳統(tǒng)的運動檢測只是在需要特別的關注區(qū)域劃定一個（或一些）矩形敏感區(qū)域，當該區(qū)域像素發(fā)生變化、并達到一定程度時觸發(fā)報警，這種檢測方式存在一些明顯的缺陷，1）敏感區(qū)域在光照或顏色突然變化時，極易發(fā)生誤報警；2）所設定的敏感區(qū)域內(nèi)不能包含任何可運動或隨時變化的場景、物體，如閃爍的燈光、水面的波動、樹影的搖動等等，智能視頻分析的禁區(qū)報警不是簡單地根據(jù)像素亮度、顏色的變化而判斷是否異常，而是通過對可能出現(xiàn)的目標大小、形態(tài)、運動規(guī)律識別后才觸發(fā)報警，智能視頻分析系統(tǒng)可以準確地判斷、區(qū)別出人、車、船舶等目標的不同，僅針對需要關注的目標出現(xiàn)才給出提示，而排除樹影、水波的干擾，如：在道路上排除車輛的運動僅識別出道路中有人穿行的異常，因此，禁區(qū)分析報警可以應對復雜的環(huán)境，給出真實的違反安全規(guī)則的警報，此外，由于禁區(qū)的數(shù)量、形狀、大小、位置設置均可自由設定，不在是單一的矩形方塊，因此，更為對于防范目標區(qū)域的設置更為細致、精確。 

    2、絆線分析報警： 

    絆線分析是在視頻圖像中人為設定一條“警戒線”，主要用于對超越該警戒線的行為給出提示，這種提示也是可以根據(jù)不同目標來進行的，通常，警戒線的穿越方向是可以設定的，它可以是單向穿越報警或雙向穿越報警，所謂單向報警就是從一個方向穿越報警而另外一個方向穿越則不報警，它可以用于對各種只允許單向通過的區(qū)域進行設防，而雙向方式則用于那些不得進、出的設防區(qū)域或門口，目前，BP-IVS所具有的絆線方式為單向的，它可在設置菜單中進行設置方向，絆線的位置和長短均可自由調(diào)節(jié)。 

    BP-IVS系統(tǒng)實現(xiàn)的重要功能包括： 

    1.支持具有高度智能和靈活的視頻分析模塊嵌入，以實現(xiàn)更多的智能分析模式，為實際應用提供不間斷的內(nèi)容提升。 

    2.具備通用數(shù)字硬盤錄像機（DVR）應有的一切功能，使其不僅是一臺高性能視頻分析設備，還是一臺具有高度集成性的數(shù)字硬盤錄像機。 

    3.根據(jù)計算機目前所具備的性能，以及性能價格比的考慮，BP-IVS采取的是四路攝像機+一路高速球的連接模式（4+1），4路固定安裝的攝像機用于監(jiān)視現(xiàn)場并針對其做出視頻分析，1路全方位高速球型攝像機用于分別根據(jù)4臺固定攝像機給出的報警追蹤報警部位，獲取現(xiàn)場大幅面圖像。 

    4.4臺視頻智能分析攝像機用于采集原始圖像數(shù)據(jù)，并以CIF格式進行分析與圖像存儲，高速球型攝像機則采用D1（4CIF）格式顯示與存儲，以獲取滿意的高清晰度圖像。 

    5.報警追蹤高速球可設定最多64個預置位，可采取圖形方式與禁區(qū)報警或絆線報警位置相對應，具有多點報警巡回時間調(diào)整、以及報警結束自動歸位的功能。 

    6.BP-IVS可實現(xiàn)全天24小時不間斷錄像或報警啟動錄像，在采用智能分析觸發(fā)報警錄像時，報警錄像文件中可包括報警時刻前三分鐘的圖像，在連續(xù)產(chǎn)生報警時，報警錄像將持續(xù)到最后一次報警后的三分鐘結束。 

    7.具有與SPR8092-16報警控制單元聯(lián)用的能力，可在采用智能分析報警功能的同時再外接各類報警探測器。 

    8.鑒于BP-IVS具備兼容智能視頻分析報警與探測器觸發(fā)報警兩種報警運行機制，因此，由單一防區(qū)（該防區(qū)內(nèi)裝有視頻分析采集攝像機和報警探測器）所觸發(fā)的報警（無論該防區(qū)以何種方式被觸發(fā)）均可實現(xiàn)“一對一”的報警輸出。 

    9.“一對一”的報警輸出可可分時段進行設定，即：在某些時段提供報警輸出，而某些時段沒有報警輸出，該輸出功能設計主要用于城鐵項目中現(xiàn)場警燈的控制，為防止干擾司機正常行駛，城鐵運行時段內(nèi)不允許有警燈閃爍。 

    10.BP-IVS系統(tǒng)具備對報警時刻防區(qū)對應攝像機畫面的抓拍功能，由視頻分析所觸發(fā)的報警可在抓拍的照片中以“紅線”框出具體報警目標所在位置。 

    11.系統(tǒng)支持現(xiàn)場顯示設備，以供保安人員在巡邏現(xiàn)場及時確認報警地點及觀察事件實時狀況。 

    12.BP-IVS系統(tǒng)具有功能豐富的網(wǎng)絡管理能力，支持多臺IVS設備集中管理或遠程報警訪問，圖像依靠局域網(wǎng)傳輸，遠程網(wǎng)絡訪問采用CIF圖像格式。 

    13.集中管理中心可對各IVS所產(chǎn)生的報警類型（包括視頻智能分析報警和探測器報警）、報警區(qū)段、地理位置給出聲音提示，提示語音可由不同聲音文件予以區(qū)分，當多點同時（先后）報警時，報警提示聲音可輪換播報。 

    隨著視頻監(jiān)控技術從模擬向數(shù)字系統(tǒng)、再由數(shù)字系統(tǒng)向智能分析系統(tǒng)的快速轉換，BP-IVS系統(tǒng)利用內(nèi)容分析引擎和推論引擎軟件對視頻數(shù)據(jù)進行全面分析并依據(jù)所設定的安全規(guī)則實施告警，必將使單一的視頻壓縮、運動檢測、網(wǎng)絡傳輸、人工控制指揮中心這一傳統(tǒng)的模式提升為更為先進、全新的、革命性安全管理策略。