视频智能分析的应用与前景

2007年8月，北京地铁13号线全段安装了“智能视频分析技术”系统后，一周内便成功地抓获了两伙窃贼，有媒体在报道中还曾这样绘声绘色的描述：屏幕上是几幅由摄像头传回的画面，一个画面中，一个人将一个黑色提包丢在墙角并离去，方框锁定了这个包，电脑随即响起提示音。这就是智能视频分析技术中的“丢包异常行为监测”。
　　随着越来越多的小区和单位都安装了摄像头，显示终端一般放在安保部门，通过人工进行监测。由于人难免会疲惫或走神，无法保证所有的异常情况都能被及时发现。而采用了“智能视频分析技术”的这套系统把监测的任务全都交给了电脑，它会认真跟踪每一个监测到的物体，只要有异常就会及时发出提示。与以前需要人值守的监控系统不同的是，智能视频分析系统能自动检测跟踪视频监控范围内的一举一动，一旦发现异常动作和行为，系统都会发出警报。
        因为智能视频分析技术具有的灵活性和方便性，一些大型公司对智能视频分析应用的演示迅速抓住了人们的眼球，成为安防展中最引人注目的焦点。虽然在不受人为控制的环境中要进行分析非常棘手，但仍然有部分供应商努力尝试在某些市场领域实现智能视频分析，这就给智能分析技术的发展提供了温床。
一、智能视频分析技术的发展
　　
        所谓视频分析技术，就是使用计算机图像视觉分析技术，通过将场景中背景和目标分离进而分析并追踪在摄像机场景内出现的目标。用户可以根据视频内容分析功能，通过在不同摄像机的场景中预设不同的报警规则，一旦目标在场景中出现了违反预设规则的行为，系统会自动发出报警，监控工作站自动弹出报警信息并发出警示音,用户可以通过点击报警信息，实现报警的场景重组并采取相关措施。
　　视频分析方法主要有两类，一类是背景减除方法。背景减除方法是利用当前图象和背景图象的差分（SAD）来检测出运动区域的一种方法。可以提供比较完整的运动目标特征数据，精确度和灵敏度比较高，具有良好的性能表现。
　　通过对可视的监视摄像机视频图像进行分析，视频内容分析技术具备对风、雨、雪、落叶、飞鸟、飘动的旗帜等多种背景的过滤能力，通过建立人类活动的模型，借助计算机的高速计算能力使用各种过滤器，排除监视场景中非人类的干扰因素，准确判断人类在视频监视图像中的各种活动。
从20世纪90年代初视频分析技术开始出现到现在，智能视频分析技术经过了几个阶段的发展。技术发展一直走在前列的要属美国和以色列，1997年开始，美国就涌现了一大批专业从事智能监控产品研发和生产的公司，如Object Video，Aimetis，Verint，Cieffe，Cernium等等；2001年9月11日之前，智能视频分析技术由政府和学术界提出，但当时还主要出于研究实验室阶段，视频内容分析主要起源于计算机视觉，是从人工智能研究中衍生出来的；此后，智能视频分析技术以高速度的趋势发展，并在国外得到了广泛的应用。
　　Agent Video Intelligence（或简称Agent Vi）公司的总裁兼CEO Dieter Kondek说道 “首次商业化应用是基于国防高级研究计划局（Defense Advanced Research Projects Agency）开发的视频移动侦测（VMD）算法，当时该技术很昂贵，它需要极高的硬件配置和极大的带宽，工作效率很低。而且，用户和供应商逐渐发现视频内容分析十分复杂，且由于低侦测率导致错误容易发生，以及高误报率。”
      在国内，两年前可能还不知道智能视频分析系统为何物，两年后，随着大小展会的宣传，智能视频分析技术已经叫响了大街小巷，到目前为止，国内已经有大大小小数十个代理商，这些代理商有的是国外厂家如OV、NICE、Verint、SONY、IOIamge等的一二级代理，有的则是国外代理的中国代理或者合作伙伴，转折进入中国。国内安防行业称之为第五代电视监控技术，前几代分别是摄像机时代、VCR时代、DVR时代、NVR时代、及视频分析时代。不管这个分代法是否合理，但是有一点，就是视频分析技术是电视监控技术一个划里程碑式的创新，这个技术将改变人们传统监控理念，并使最终用户从中获益，从而接受并大举应用。
二、大优势催生普及应用希望
　　
        智能视频分析技术较之普通的监控技术最明显的三个优势在于：快速的反应时间 - 毫秒级的报警触发反应时间；更有效的监视 – 安保操作员只需要注意相关信息；强大的数据检索和分析功能，能提供快速的反应时间和调查时间。因为目前智能视频分析技术能够做到一些我们人类所无法完成的功能，它是一个非常良好的辅助监控手段，虽然实现完全无人值守尚需时日，但是值得我们关注的是，通过使用智能视频分析技术，已经能够对相当多的基本行为进行识别和判断，对减轻监控人员的工作强度，提高监控质量已经起到了革命性的变化。
　　从目前国外的应用情况来看，短短几年时间，智能视频分析技术的用户数量迅速增加，市场的认可度持续上升。Sarangan预测：“预计智能视频系统的销售额将从2005年的6千万美元增长到2012年的4亿美元，智能视频系统将成为商业应用的主流。”
　　智能视频分析技术产品被广泛的应用于港口（Mobile，Jacksonville，Houston港等），机场（Memphis，Miami机场等），铁路（Madrid，Barcelona, San Diego等）和国家安全单位（HSARPA，NFS，CBP，DHS，ONR，DARPA等）。举例来说，佛罗里达洲的 Jacksonville港使用该系统监控Blount等岛屿的周边码头；迈阿密国际机场通过智能监控提升监控系统性能；美国海关及边防局使用IVS布防北方及南方边境；美国国土安全局安装IVS在加州的美加边境以及在亚利桑那州的墨西哥边境以监控非法闯入；美国海军陆战队第二远征军在伊拉克的Fallujah采用IVS布防等等。
　　在中国，青藏铁路07年10月竣工验收，全线1300路通道采用视频分析，对全线铁路进行入侵保护；刚刚开通的地铁5号线，全线23个车站，重点区域采用遗弃物探测和入侵探测；北京航空信息中心机房，采用入侵探测及防尾随；北京地铁13号线，利用视频分析抓住偷窃贼；浦东机场、首都机场及已经多条在建铁路项目，均预算使用视频分析技术……
这些越来越多的应用事实说明：视频分析这场游戏，正在以加速度的形式变化着。制造商们纷纷进入主流市场，他们提供给市场的是简化后能够适应中小项目需求的方案。
　　这些事例都说明，视频智能分析技术和产品在高端安防监控市场已经得到了最广泛的应用，在机场、监狱、军事基地和其他大型基础设施的监控中均有成功案例，零售商可以使用智能化视频分析系统来识别扒手，娱乐场所可以使用这个工具来发现骗子，而主题公园可以用灵巧的摄象机来识别和定位失踪的儿童。智能化视频分析系统甚至也可以做为强有力的商业工具。商店可以通过它来判断那一层商铺最受欢迎，而快餐馆则可以通过监视人群情况来调配员工。
　　除了这种大型工程的应用外，视频分析系统将来还可以作为节约能源的一种应用。比如，智能分析系统检测到室内无人时，就自动关闭各种照明设备。当然，视频分析系统还可以帮助用户在事后大量的录像文件中搜索某些特定行为和物体。例如，你怀疑有一辆红色小卡车在过去的三个月里，不定时的停在你的私人车位上。为了确定这件事，与其雇一个人在那蹲守三个月，不如在视频分析系统里搜索红色的，大小和小型卡车接近的物体。

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