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安防行业的视频智能分析

日期: 2015-02-02
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国内目前视频智能分析的发展现状
  视频监控系统作为一种广泛使用的技术防范手段,在城市社会治安综合防控体系建设中发挥着越来越重要的作用。然而在视频监控飞速发展的今天,视频监控画面的海量信息大大超过了人力有效处理的范围已经成为客观事实。传统录像通常只能在“事件”发生之后通过调用录像进行回放取证,一方面损失已经产生不可能挽回,另一方面,通过人工回放录像取证的方式效率十分低下。


  智能分析视频监控则可以有效地解决以上问题。智能监控的主要特征是采用计算机视觉方式,在几乎不需要人为干预的情况下,通过对摄像机拍录的图像序列进行定位、识别和跟踪,并在此基础上分析和判断目标的行为,从而做到既能完成日常管理又能在异常情况发生的时候及时作出反应。从另外一个方面来看,随着高清的逐步普及以及超高清技术的来临,视频监控包含的内容越来越多,也为智能分析算法提供了先天的条件,这从客观上决定需要借助智能分析来完成人员无法触及的领域。


  计算机技术和高清视频技术的飞速发展为视频监控的应用提供了更大的展示舞台,仅仅有高清晰的画质,已经不能满足人们对高品质安防的要求;视频的智能分析功能应运而生,它在数字安全防范领域也得到越来越多的应用。视频监控中加入智能分析,可以对所关注的视频源实时分析,有效避免信息遗漏,使各种高风险行为在发生之初就被发现,并提醒值班人员,从而避免危险发生。这不但能大大提高视频监控的效果和质量,有力降低监控工作人员的工作强度,同时也使整个监控系统得到很好的融合。视频智能分析技术的应用大大解放了人的劳动,提高了视频处理效率。


  近几年,视频智能分析随着高清化的到来在国内迅速发展,尤其在安防领域。在智能视频监控市场需求快速增长的刺激下,国内一些安防厂商和研究所先后开始进行自主研发或与外国公司进行技术合作从事产品生产。目前,国内专注于智能视频分析领域的厂商也越来越多,如天地伟业等。


  由于国内在智能分析领域的研究起步较晚,目前国内的视频监控技术平均水平还较低,市场容量也比较小。 随着经济的不断发展, 安防概念的逐步深入人心,视频监控领域的市场潜力巨大。因此,智能视频分析监控技术的市场空间极为巨大。安防作为一个长期的需求过程,目前仍处于起步阶段,从时间的角度和市场容量来看,智能视频分析仍然是一个活跃的研究领域。新思路、新成果不断出现,无论从理论方面,还是硬件平台能力方面,目前的智能视频分析系统还有明显的提升空间。


  目前市场上的智能视频分析产品种类繁多,但从智能分析系统的部署情况来看,主要分为两类,一类是嵌入式视频分析产品,由智能算法+DSP来实现,主要有智能分析一体摄像机与智能DVR、NVR等。目前市场上采用此种方式的产品较多,尤其是智能一体摄像机,它将具有智能分析功能的软硬件前置在视频采集端。具有智能分析的一体摄像机通过对一些不重要的视频采用低码流视频编码方式进行压缩和传输,缓解了视频存储所需要的空间和传输所需要的带宽压力;另一类产品形态是将智能分析软件产品运行于普通PC或服务器上,使之成为智能视频分析服务器,与前端DSP+软件方式相比,后端PC服务器有强大的分析处理能力,因此通常被应于非常重要的智能分析场合。


视频智能分析应用与需求趋势
  经过几年的迅速发展,视频智能分析的应用范围主要集中在从高端市场,如军队、政府、司法、金融、交通、监管、核电站、机场与港口等,再到工业设施、教育、医疗等中端市场,已经渗透到居民小区、零售店铺、仓库管理、物流等民用市场。可以说视频智能分析在中国智能安防中的应用已经百花齐放。


  从视频智能分析的主要应用来看,目前的视频智能分析主要分为两类。第一类是主要以车牌识别、人脸识别为核心代表的智能识别技术。车牌识别主要应用于电子警察、卡口一体摄像机等智能交通行业;人脸识别应用的场景则比较广泛,在智能交通、机杨、海关等关口都可以应用。另一类则是行为分析技术,包括周界防范、物品遗留丢失检测、人员密度检测、自动追踪、人数统计、逆行、禁停、不按指示车道行驶等。周界防范主要应用于交通马路人行横道或斑马线、厂区重点区域、学校、看守所等围墙周界警戒区;物品遗留丢失检测则可以应用在博物馆、重要仓库等场所;人员密度检测可以防止聚众闹事等事件的发生;自动追踪应用于高档小区、人员禁入区域、机密区域、重要保护区域等;人数统计则可以应用于商场、景点、地铁口、交通等场所以提供流量数据为人员管理应用;道路禁停禁放、违章逆行、不按指示车道行驶等违章行为则主要应用在智能交通方面。除此之外,视频智能分析还有视频智能诊断,自动诊断视频是否正常显示,以保证监控正常进行。


  视频智能分析在今天已经得到了广泛的应用,但是如何更好地满足各个行业的需求是我们一直考虑的问题。


  首先,个性化需求越来越明显,每个行业所需要的视频智能分析功能不可能是完全一样的,如交通行业和监管行业,这两个行业应用的视频智能分析功能就具有很大差别。此外民用安防市场和商业、政府市场也不尽相同。因此我们需要针对每个行业的需求特点定制不同的智能分析行业应用解决方案。其次,随着视频智能分析技术的不断发展,对于精确性的要求也不断提高,用户不能容忍智能分析的报警出现误报,延报,甚至不报的现象。最后,复杂背景或场景的异常目标、行为、事件智能分析既是需求热点也是安防实战应用关键领域,并且通过视频智能分析实现预警是非常关键的需求。
视频智能分析目前所面临的问题


  尽管视频智能分析功能强大,但其灵敏度、准确性依然不能令人满意,智能分析所覆盖的行业范围还非常有限,多层次的智能分析方案目前还不完善,而且目前智能分析并不能成为完全替代人工。


  从生产厂家来看,产品形态的缺失以及业务范围无法满足智能化监控项目实施运作的需要是制约现阶段智能监控发展的重要因素。国内智能监控生产厂商大多引用国外厂商智能核心算法,其经典应用规则不能适用于所有的国内行业,很多行为分析的场景也不能用现有的算法来满足。视频智能分析中算法和图侦技术等都需要完善和进一步发展。视频分析技术是一项非常复杂并具有很高的技术含量的东西,国际上真正掌握视频分析算法的厂家并不多,所以真正要掌握复杂的算法、推出实验室产品到真正能够投入项目运行,还有很长的路要走。而目前视频分析技术应用于实际项目,主要的困难在于:复杂的室内外环境,风、霜、雨、雪、雾等;室外光线的变化,如物体的反光及云影的变化等;过于复杂变化的拥挤目标环境等等,他们都会对智能视频分析的准确性、实时性、灵敏性产生影响,而这些影响都是用户非常忌讳的和担心的。因此,好多厂家利用工程项目实施过程,来不断修正参数以适应不同的环境,所以视频智能分析要走的路还很长。


  视频智能分析适用范围不是很强,在面临市场需求的时候,往往因为各自的需求不同而显得不同,导致量产的集成视频智能分析功能的产品不能完全满足所有用户。由于现有视频分析技术的局限性,目前一般都只能针对特定的某一路或几路视频进行分析,对于动辄几千上万路的治安监控系统来讲,显然是不适合的;如何适应变化多端且规模庞大的监控外部环境,与安防设备进行有效融合是智能视频分析厂家还有待研究解决的问题。


  价格偏高,也是视频智能分析目前所面临的一大问题。虽然很多厂家的网络摄像机已经集成了多种智能分析的功能,但是这些功能被应用的概率很低,主要原因种类太少,想要更多的智能分析功能还是需要部署高性能大容量的智能分析服务器,统一对前端视频进行分析处理,这样成本就会提升,一般的小型现场资金不充足的现场很难得到应用。另外,智能分析对摄像机的要求比较高,他要能够应对复杂的室内外环境,所以摄像机要求高清晰高性能高品质的,所以这类产品在定价方面可能要高于一般客户的承受能力。这也就决定了智能分析产品尤其是行为分析产品只能在监狱、高档小区或者机关重地等具有严格、精准监控需求的地方才得以应用。


  以前视频监控系统的应用建设总体处于粗放型的规模扩张阶段,很多人更关注的仍然是市场占有率,而智能分析技术的开发缺乏有效的机制、技术,应用方向的投入明显不足。目前智能分析技术主要问题具体体现为:一是检测准确率效果不理想;二是受环境影响大;三是安装调试较复杂。造成这些问题非常重要的原因在于客户需求与监控所能达到的实际应用之间的脱节。如何有满足客户的核心实际需要,而不是盲目的占领市场,是现在的安防厂家最迫切解决的问题。安防厂家也应该有一种行业精神,对顾客负责,对行业发展负责。


视频智能分析的发展前景与趋势
  物联网时代,安防市场的飞速发展,使许多厂家走产品化与行业化的道路,充分抓住安防产业的春天,积极自主研发有竞争力的核心产品。目前国内的安防产业有了长远的进步,在智能分析方面也推出了一些比较有竞争力的产品,如市面上天地伟业的S3E与S6系列产品以功能强大,高性价比也获得市场的好评。产业化与行业化将是智能分析的前途所在,安防产品走进千家万户是经济社会发展的必然走向。


  从技术角度来看,为提升智能视频分析技术的应用性,使得智能视频分析产品真正市场化,智能视频分析的厂商在完善核心算法的同时,必然将向以下方向发展:一是适应更为复杂和多变的场景;二是识别和分析更多的行为和异常事件;三是降低成本;四是多样化的产品形态。随着视频监控的需求日益复杂化,如何能识别与分析更多的行为成为了智能视频在深化行业应用中不得不面临的问题。只有结合行业应用实际,深入了解各不同行业的具体问题,才能更好地抓住用户需求,将智能视频分析技术的功能落实到应用的实处,这也是智能视频分析技术未来产业化价值的最终体现。


  从模块化设计的灵活应用来看,随着用户对视频监控系统投入的加大以及应用和依赖程度的加深,单一功能或者基本功能已远不能满足行业实际需求。未来对于特定的用户,周界防范、异常行为分析、联动跟踪等细分的高级功能模块将进一步得到应用,使得视频监控系统将通过智能化、模块化、集成化的方式按需灵活拓展,提供以行业应用为前提的一整套智能解决方案将是智能视频分析技术发展的主要方向。目前,天地伟业厂家所推出的一些产品中在智能分析算法应用方面已经有了一定的应用。


  目前智能分析技术有行为分析、特征识别、视频诊断、分类统计等,而不同行业智能视频分析技术应用的侧重点也有不同。如智慧城市项目,甲方不仅仅希望系统为公安提供破案的依据,还希望用于政府的应急指挥、抢险救灾、环保部门的排污检测等多种业务应用;教育行业除了需要进行校园安保的视频监控外,还希望利用系统实现电子考场管理、远程教育等功能;交通行业的视频监控不仅用于交通违章,还可用于交通拥堵直播、交通流量监测、红绿灯智能控制等;保险理赔行业则将视频监控系统用于远程定损等应用;机场航空业不仅仅要求能够人流量统计、物品遗留丢失和人脸识别,对于机场的飞机跑道实时情况的检测分析、起飞情况分析也是迫切的需求。因此,深入研究不同行业的客户需求,通过前端的市场人员与后端的技术、研发人员的协同配合,完成适用于不同行业系统的独特解决方案是智能化视频监控的未来发展趋势。


视频智能分析行业标准出台对于行业影响
  目前市场上视频智能分析设备多种多样,各厂家的接口协议不尽相同,缺少统一的规范和标准,导致智能分析在监控系统中的应用受到了限制。


  2014年8月,由全国安全防范报警系统标准化技术委员会(SAC/TC100)组织起草的国家标准GB/T30147-2013《安防监控视频实时智能分析设备技术要求》和GB/T30148-2013《安全防范报警设备电磁兼容抗扰度要求和试验方法》,经过国家标准管理委员会发布,已经开始实施。《安防监控视频实时智能分析设备技术要求》作为我国第一个视频智能分析方面的国家标准 ,涵盖了智能分析设备的功能、性能、接口、电磁兼容性、环境适应性、试验方法、检验规则等内容,是嵌入式视频实时智能分析设备进行设计、生产、检验的依据。《安防监控视频实时智能分析设备技术要求》的实施将进一步规范安防监控嵌入式视频实时智能分析市场,为安防监控视频智能分析技术的发展奠定了基础。行业标准的存在,也指明了智能分析的方向,避免了不同厂家相同功能,却无法兼容的问题。其有利于智能分析技术的进步与行业的发展,也有利于扩大智能分析在监控领域的应用。

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