智能視頻監控系統發展及應用研究

劉佳

（中煤科工集團重慶研究院有限公司，重慶，400037）

1 智能視頻監控的發展歷程以及研究現狀

從20世紀下半世紀開始，視頻監控系統發展取得了很好的成就，整個監控系統的發展經歷了三大階段，模擬視頻監控系統，數字視頻監控系統，全數字化監控系統。模擬監控系統早期的視頻監控是以攝像機，監視器等等組成的純模擬的視頻監控系統，也就是閉路監視系統；數字視頻監控系統出現在1995年左右，在市場流通上主要以DVR的形式來出現，數字視頻監控系統的利用大大提高了用戶對錄像信息的處理能力。DVR可以使模擬的數字信號存儲在硬盤上；進入21世紀以來，經濟科技迅猛發展，計算機技術，網絡寬度，存儲器容量不斷提高。網絡監控系統在此背景下蓬勃發展，這些技術的應用是使視頻監控技術進入全數字化的網絡時代，也就是第三代視頻監控系統。

2 智能視頻監控系統的基本結構

2.1 視頻數據采集

視頻的數據采集主要依靠的是高分辨率的攝像機，高分辨率的攝像機以一定的頻率對原始圖像進行采集，將模擬信號轉換換為數字視頻信號。在視頻采集的過程中，只有當采樣頻率達到某一要求時，才能達到實時監控的目的，符合人眼的視覺需求。

2.2 視頻數據壓縮編碼

進行實時視頻數據采集，其數據量是十分巨大的，這就要求在傳輸的時候進行壓縮，這樣可以降低用戶在存儲介質以及傳輸信道方面的總體擁有成本。而活動視頻序列的幀內以及幀與幀之間包含很大的空間冗余以及心理視覺冗余，可以通過挖掘這些冗余信息，對圖像視頻數據檢修工壓縮來達到適應信道的要求，也就是視頻壓縮與編碼。

2.3 視頻數據傳輸

視頻傳輸數據主要依托于同軸電纜，雙絞線以及光纜等等，為了獲得高質量的視頻流，在視頻傳輸的過程中還需要多種技術的支持，比如說應用層質量控制技術，媒體同步技術等等。

3 智能視頻監控系統的關鍵技術及優勢

智能視頻監控，也就是采用有關的智能視頻分析的算法，利用有關的計算機視覺技術對所監控范圍之內的監控對象進行有關的行為分析以及內容提取，當發現被監控目標符合某種算法規則的行為時，就會自動進行報警，通過一定的技術通知有關的工作人員進行干預。智能視頻分析技術是智能視頻監控技術的核心技術之一，這項技術可以實現對監控對象自動定位，動態定位跟蹤，目標分類識別，行為描述，事件分析等等。

智能視頻分析技術的基礎是動態視頻目標檢測技術，整個技術主要是通過監控畫面對整個監控區域的圖像變化進行監控，從監控的區域中將所控對象目標提取出來。技術主要是采取背景減除法，時間差分法等等。動態視頻目標跟蹤是指結合物體的外表以及運動的特征來實現對不同形狀，顏色，不同背景的目標進行識別的技術。實現這種功能的方法一般都是基于運動估計跟蹤，基于特征的跟蹤等等。動態視頻目標分類識別主要包括以下幾個部分：其一是對目標外形的識別，其二是對目標行為的分析。近幾年來，機器學習，深度學習蓬勃發展，這些學習方法的對構建人行為的統計模型起到一定的促進作用。但是這些學習方式任然是行為理解的難點，這兩種學習方式主要的方法是狀態空間法以及模板匹配法。智能視頻監控的目的就是為了能夠實現對異常事件的分析以及報警。

智能視頻監控系統與以往的監控系統相比存在著很多的區別，彌補了傳統的視頻監控系統的缺陷，將被動的監控轉換為主動的識別。使用智能視頻監控系統不僅僅能夠實現全天自動監控，而且能夠提高工作效率以及工作質量，降低由于人為因素所造成的故障概率。通過視頻技術的分析模塊，對所監控的畫面自動的進行分析，從而實現對異常事件的編碼，報警以及保存。這樣的系統，能夠提高報警的實時性， 并運用高級的智能視頻的分析算法，使用戶可以更加準確的定義安全威脅的特征，識別可疑活動，可以在威脅發生的前期提醒工作人員，這樣就能夠有效的降低危險系數。除此之外，智能視頻監控系統還應用的人數統計，有關的人物統計，身份識別。

4 智能視頻監控系統的應用及發展方向

對于現在的智能視頻監控系統的應用主要集中在以下兩個方面：安全相關類應用和非安全相關類應用。

對于安全相關類應用，主要集中應用在安防系統中，近幾年來，國際活動不斷增加，恐怖襲擊事件發生的概率也不斷增多，整個社會對于智能視頻監控系統的需求量也不斷增加，其主要包括高級視頻移動監測，物體追蹤，人臉的是被，車輛識別等等。在我國，在很多場合都安裝有智能視頻監控系統，比如說軍事基地，機場，監獄等等。對于一些公共場合，比如說高鐵站，其周圍太過于分散，監控人員不能夠完全的將每一個地方進行監控，這時，智能視頻監控系統就能夠發揮其的作用，自動監測所監控范圍內可疑物體以及可疑人物。

對于非安全相關的應用中，主要應用在服務以及零售行業，利用其可以提高服務水平以及營業額。比如說利用在人數統計，人群控制，注意力控制和交通流量控制等等。比如說可以對大型商場人流量進行統計，從而估測這個商場的營業水平，除此之外還可以通過人臉的識別技術來提高服務水平，提高工作質量以及工作水平。

5 小結

智能視頻監控系統在應用中還存在一檔問題，比如時候是圖像的清晰度問題，安全檢查問題等等，但是隨著技術的不斷進步，這些技術上的難關會很快攻克，整個系統的成本也會逐漸下降，本文主要對智能視頻監控系統發展及其應用做簡要的介紹，希望讀者對其發展方向，應用前景有一定的了解。

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