兩種架構方式智能監控技術(shù)比較

什么是智能監控技術(shù)，簡(jiǎn)單而言它是一種源自計算機視覺(jué)的技術(shù)，是人工智能研究的一個(gè)分支，它在圖像及圖像描述之間建立映射關(guān)系，從而使計算機能夠通過(guò)數字圖像處理分析來(lái)理解視頻畫(huà)面中的內容。用戶(hù)可以根據分析模塊，通過(guò)在場(chǎng)景中預設不同的非法規則，一旦目標在場(chǎng)景中出現了違反預定義規則的行為，系統會(huì )自動(dòng)發(fā)出告警信息，并觸發(fā)聯(lián)動(dòng)相關(guān)的設備一種尖端監控技術(shù)。

有人說(shuō)，智能監控技術(shù)使機械般的安全防范方式具備人類(lèi)大腦的功能，它目前有兩種架構方式，即前端嵌入式視頻分析和后端純軟件視頻分析，兩者各有優(yōu)缺點(diǎn)。嵌入式視頻分析可以在前端直接對視頻信息進(jìn)行處理，減少了視頻信息上傳的網(wǎng)絡(luò )帶寬壓力，并且安裝簡(jiǎn)單易于系統集成。同時(shí)還可以支持前端存儲，無(wú)需進(jìn)行圖像的遠程傳輸，并因此可以對圖像進(jìn)行高質(zhì)量的前端存儲，如果用戶(hù)需要獲得圖像信息，則可以通過(guò)分布式事件搜索完成，并通過(guò)點(diǎn)播獲得高質(zhì)量現場(chǎng)畫(huà)面。更重要的一點(diǎn)是，前端嵌入式智能分析讓每個(gè)獨立的分析單元可以成為單獨的智能監控單元，即使整個(gè)系統的網(wǎng)絡(luò )都癱瘓了，這些獨立的前端單元還可以繼續獨立工作、進(jìn)行存儲和報警，避開(kāi)了系統網(wǎng)絡(luò )通信癱瘓所帶來(lái)的監控癱瘓的風(fēng)險。但是這種架構開(kāi)發(fā)復雜，靈活性差，擴容與升級比較困難；

而后端純軟件視頻分析是在視頻監控系統的后端，往往將智能視頻分析功能嵌入在平臺軟件上，由專(zhuān)門(mén)的視頻處理服務(wù)器來(lái)實(shí)現的。這種模式產(chǎn)品智能功能比較強大，并且容易擴容，但是它需要視頻監控系統前端將所有的視頻信息都上傳到服務(wù)器，這對網(wǎng)絡(luò )帶寬的壓力是非常大的。此外，要在后端進(jìn)行智能視頻分析就必須對前端傳來(lái)的圖像進(jìn)行解壓再分析，這個(gè)過(guò)程占用了大量平臺軟件終端設備的資源，實(shí)際上并沒(méi)有降低成本，反而使得作為觀(guān)看與瀏覽圖像的平臺軟件運行終端運行效率大幅下降，甚至無(wú)法支持很多路的視頻解壓和顯示。也因為如此，從圖像處理質(zhì)量、智能分析的效率、實(shí)時(shí)性以及性?xún)r(jià)比上看，在后端進(jìn)行大規模的智能視頻分析從目前安防產(chǎn)業(yè)的技術(shù)成熟度來(lái)說(shuō)有些不合理，并且視頻內容搜索時(shí)無(wú)法實(shí)現大規模場(chǎng)景下的視頻事件搜索，這和前端分布式存儲與搜索的理念是無(wú)法比擬的。因此后端智能分析的模式，只有在智能分析視頻路數較少、存儲和搜索規模要求不高的應用環(huán)境下才適合。

因此，目前，前端嵌入式視頻分析架構方式占據一定的優(yōu)勢，因為嵌入式視頻分析軟件同樣可以完成包括目標檢測、跟蹤、分類(lèi)及規則定義等所有功能，并且選擇嵌入式視頻分析架構能將現有的傳統視頻監控系統升級為智能視頻監控系統，是一種成本低且易于改造的方案。而后端智能監控軟件的核心是由各種算法組成的，不同的算法應用在不同的場(chǎng)景之中，比如面部識別算法、車(chē)牌識別算法、超分辨率圖像增強算法及去霧算法等，而且各種應用場(chǎng)景的需求會(huì )隨著(zhù)具體環(huán)境的改變而改變。這表明，智能視頻軟件開(kāi)發(fā)的難點(diǎn)在于投入應用后，面臨著(zhù)根據實(shí)際情況的改變而設置參數的情形，這就需要智能視頻分析系統具有開(kāi)放度高、兼容性好及操作方便等特性。

智能監控技術(shù)優(yōu)勢與發(fā)展困境

現代社會(huì )是一個(gè)人口密集、高度復雜的社會(huì )，人類(lèi)的活動(dòng)范圍越來(lái)越大，面臨的突發(fā)事件和異常事件越來(lái)越復雜，監控的難度和重要性也越來(lái)越突出。由于人工本身固有的不足，人力越來(lái)越難以勝任分析和理解采集到數量驚人的視頻數據。因此，目前世界各國政府和學(xué)者，一直在密切關(guān)注新一代的監控技術(shù)--智能監控技術(shù)。它和以往的監控技術(shù)有本質(zhì)的區別，其主要特征是采用計算機視覺(jué)的方法，在幾乎不需要人為干預的情況下，通過(guò)對攝像機拍錄的圖像序列進(jìn)行自動(dòng)分析來(lái)對動(dòng)態(tài)場(chǎng)景中的目標進(jìn)行定位、識別和跟蹤，并在此基礎上分析和判斷目標的行為，從而做到既能完成日常管理又能在異常情況發(fā)生的時(shí)候及時(shí)做出反應。更形象地說(shuō)，這種技術(shù)最大特點(diǎn)是使過(guò)去的目視發(fā)現監控演進(jìn)到一種全自動(dòng)化控制監控，其優(yōu)勢也較為明顯：

群體行為分析：包含對人群、車(chē)流等目標的正常行為和異常行為分析。能夠對場(chǎng)景中群體的正常行為進(jìn)行分析，如統計穿越出入口或指定區域人或車(chē)的數量、高速公路交通流量，識別人群的整體運動(dòng)特征，包括速度、方向等；也能夠對場(chǎng)景中群體的異常行為進(jìn)行分析和判斷，如檢測、分類(lèi)、跟蹤和記錄過(guò)往行人、車(chē)輛及其他可疑物體，判斷公路上是否有車(chē)輛非法�？�、是否有故障車(chē)輛，是否有行人及車(chē)輛在禁區內發(fā)生長(cháng)時(shí)間徘徊、停留、逆行等行為，檢測公共場(chǎng)所是否有人員的集聚、奔跑、斗毆等異常行為。

入侵檢測和運動(dòng)目標跟蹤：對非正常進(jìn)入監視區域的可疑目標及時(shí)檢測，能夠識別單個(gè)或多個(gè)目標的運動(dòng)情況（如運動(dòng)方向、運動(dòng)速度等）。在檢測到可疑目標后，發(fā)送控制指令使攝像機自動(dòng)跟蹤目標，在物體超出該攝像機監控范圍之后，自動(dòng)通知鄰近的攝像機協(xié)同工作，繼續進(jìn)行跟蹤并發(fā)出報警信號。

有效擴展視頻資源的用途：將視頻資源應用到非安全領(lǐng)域，如利用商場(chǎng)大堂的監視系統自動(dòng)識別VIP用戶(hù)的特征，并通知客服人員及時(shí)做好服務(wù)工作，發(fā)現人群中有人不慎跌倒時(shí)，及時(shí)通知附近的商場(chǎng)工作人員提供幫助。此外，智能監控技術(shù)還可以幫助零售店的老板統計當天光顧的客戶(hù)數量，用以分析銷(xiāo)售情況等等。

滯留物和搬移物報警：當場(chǎng)景中（如候機室、會(huì )議室等）某一物體（比如包裹、手提箱等）在敏感區域停留的時(shí)間過(guò)長(cháng)，或原場(chǎng)景中存在的物體（如手提電腦、貴重儀表）被無(wú)故搬移時(shí)，系統就發(fā)出報警信號，同時(shí)自動(dòng)在前面的視頻畫(huà)面中查找放置滯留物或搬走原有物品的可疑人。

對攝像機保護：負責安全防范的攝像機，首先要有自我保護功能，這是首要任務(wù)，如果攝像機得不到保護，其它的一切都免談。因此對攝像機被遮擋、被移動(dòng)、模糊等情況智能監控技術(shù)能及時(shí)自動(dòng)轉移、報警并通知維護人員。

降低人力成本：實(shí)際操作過(guò)程中，使用智能監控技術(shù)可以大大降低所需的操作人員數目。有了該技術(shù)的支持，可以減少監控員盯著(zhù)監視器什么都不能做的時(shí)間，可以把他們解放出來(lái)，把精力集中到存在潛在威脅的時(shí)間段，而不是僅僅盯著(zhù)監視器。

智能監控技術(shù)源自美國、以色列等發(fā)達國家。“911”事件之后，安防產(chǎn)業(yè)在全世界范圍迅速崛起，視頻監控逐漸由軍用領(lǐng)域轉向民用領(lǐng)域，智能監控技術(shù)曾“偶露頭角”，這些年已過(guò)去，智能監控技術(shù)在贏(yíng)得了關(guān)注目光和研發(fā)人氣時(shí)，卻沒(méi)有獲得較大的市場(chǎng)應用，究其原因，在于：

首先，智能監控技術(shù)沒(méi)有統一的標準。怎樣的算是智能的？怎樣的又不是智能的？目前我國的智能監控行業(yè)欠缺一個(gè)標準化的概念，各廠(chǎng)商對智能化的定義出入較大，有的廠(chǎng)家認為系統具備了智能化分析能力的產(chǎn)品就算是智能技術(shù)的應用，可能其他廠(chǎng)家則認為“某種智能監控技術(shù)”太過(guò)簡(jiǎn)單，甚至根本稱(chēng)不上智能化。例如，有些系統只是簡(jiǎn)單地完成了一些運動(dòng)檢測工作，并不能從根本上實(shí)現自動(dòng)分析并提取有威脅信息的功能；而一些系統雖然可以滿(mǎn)足復雜的模式識別、目標跟蹤等功能，但是在多變的實(shí)際應用環(huán)境中的工作狀況卻并不理想，很多功能形同虛設。所以，行業(yè)內應該規定一個(gè)統一的標準，對智能化的概念做出明確的定義。這樣有利于產(chǎn)業(yè)的規范，也同時(shí)達到了教育客戶(hù)的目的，使用戶(hù)能夠更清楚地了解智能監控技術(shù)的應用。

其次是智能監控技術(shù)的市場(chǎng)認知與需求定位還需一個(gè)過(guò)程。目前，智能監控技術(shù)在產(chǎn)品中所展現的功能與客戶(hù)的需求相差有一段距離，客戶(hù)往往過(guò)高地估計了智能化系統所能提供的便利功能；同時(shí)智能監控技術(shù)的有效工作需要較高端的配套設備，甚至對設備的安裝也有嚴格的要求，而很多工程商在這方面仍處在學(xué)習的階段，這也同樣造成智能監控技術(shù)推廣的難度。此外，產(chǎn)品的價(jià)格仍然十分昂貴，這就造成了用戶(hù)覺(jué)得自己的投入和得到的產(chǎn)品效果不成正比。

第三是智能監控技術(shù)的準確率問(wèn)題。智能監控技術(shù)的準確與否取決于視頻源的質(zhì)量，目前高清監控沒(méi)有普及，視頻源的質(zhì)量也就不能完全保證。

第四，智能視頻監控的技術(shù)開(kāi)發(fā)是永無(wú)止境的，不同應用環(huán)境對智能監控技術(shù)的要求也就不同，新生的智能監控技術(shù)在與傳統的監控技術(shù)還有市場(chǎng)博弈的一個(gè)過(guò)程。

智能監控技術(shù)發(fā)展遇到一些困境有自身的原因也有客觀(guān)原因，但是智能監控技術(shù)的前景還是很光明的，保守估計2013年中國智能監控市場(chǎng)將會(huì )達到100億元，這塊誘人的“蛋糕”，誰(shuí)人不想。

智能監控技術(shù)應用

帶有智能監控技術(shù)的產(chǎn)品目前已經(jīng)在高端安防監控市場(chǎng)有了多年的應用。在機場(chǎng)、監獄、軍事基地和其他大型基礎設施的監控中均有成功案例。在重要基礎設施市場(chǎng)中，智能監控技術(shù)中最常用的功能就是“入侵探測”。大型基礎設施，例如，機場(chǎng)，它的周界太過(guò)分散，一個(gè)人或者多個(gè)人都無(wú)法完全監控到所有周界。這種情況下，帶有視頻分析功能的攝像機/視頻編碼器就可以充分展示它的才能了，它能夠自動(dòng)探測在某些特定場(chǎng)所或特定時(shí)間內進(jìn)入或離開(kāi)某一區域的可疑物體。近年來(lái)，智能監控技術(shù)得到了迅速發(fā)展并正在慢慢滲透到各個(gè)行業(yè)中，它的廣泛應用只是時(shí)間問(wèn)題。智能監控技術(shù)的應用大體上可以分為安全相關(guān)應用和非安全相關(guān)應用兩大類(lèi)。安全類(lèi)相關(guān)的應用是目前市場(chǎng)上智能監控技術(shù)最主流的應用領(lǐng)域。這些應用主要是協(xié)助政府或其他機構的安全部門(mén)提高室外大地域公共環(huán)境的安全防護。主要包括：高級視頻移動(dòng)偵測、物體追蹤、人物面部識別、車(chē)輛識別和非法滯留等。非安全的應用主要面向零售、服務(wù)等行業(yè)，可以被看作管理和服務(wù)的輔助工具，用以提高服務(wù)水平和營(yíng)業(yè)額。此類(lèi)應用主要包括：人數統計、人群控制、注意力控制和交通流量控制等，以下舉幾個(gè)智能監控技術(shù)應用的實(shí)例。

機場(chǎng)安檢

機場(chǎng)安全防范體系通常由多套系統組成，他們功能各異，用途不同，也往往來(lái)自不同廠(chǎng)家。因此，一套強大的綜合管理系統能將各種安防系統集中控制與管理，將會(huì )發(fā)揮他們的最大優(yōu)勢，取長(cháng)補短，才能做到安全防范系統的效益最大化，效益大大超過(guò)他們單一功能的總和，達到“1+1>2”的目的。機場(chǎng)其地域大、飛行區大、候機樓大、客貨流動(dòng)量大、飛機起降量大，尤其對于一個(gè)大型國際航空樞紐機場(chǎng)來(lái)說(shuō)，如果僅僅只靠人來(lái)管理，其空防安全和地面安全運行會(huì )因各種各樣的人為因素而顧此失彼大受影響，也包括非法入侵者和犯罪分子的作案技能隨著(zhù)科學(xué)技術(shù)的發(fā)展而提高的因素，這樣會(huì )因重復管理而造成人力、物力的重復浪費，還防不勝防。因此，機場(chǎng)安全防范只能采用智能監控技術(shù)，充分發(fā)揮技術(shù)防范智能化的優(yōu)勢，努力把不安全因素盡可能早的消滅在萌芽狀態(tài)，以彌補人的不足。

交通監控

根據現在交通監控的實(shí)際需要，一般都會(huì )在交通路口、車(chē)站、商業(yè)區、高速公路收費口等重點(diǎn)部位安裝可控攝像機或固定攝像機。而且很多地方原來(lái)已有模擬監控系統，采用視頻電纜或光纜傳輸視頻信號，在分中心采用模擬矩陣系統進(jìn)行監控，利用智能交通監控控制系統，可以方便地實(shí)現網(wǎng)絡(luò )平臺的全網(wǎng)視頻監控，及時(shí)準確地掌握所監視路口、路段周?chē)�的�?chē)輛、行人的流量、交通治安情況等，為指揮人員提供迅速直觀(guān)的信息從而對交通事故和交通堵塞作出準確判斷并及時(shí)響應。

如何擴大智能監控技術(shù)應用

從市場(chǎng)的需求情況來(lái)看，對智能監控技術(shù)的需求量處于不斷上升的過(guò)程當中。從我國的智能監控技術(shù)應用市場(chǎng)正在從“概念驗證”階段向“規模應用”階段轉化。那么，智能監控技術(shù)如果要想較快發(fā)展進(jìn)入大規模應用的階段，必須要解決以下三大問(wèn)題：

提出行業(yè)化智能技術(shù)應用解決方案

行業(yè)化解決方案是實(shí)現智能視頻分析功能“標準化”的唯一途徑。經(jīng)過(guò)在整個(gè)監控領(lǐng)域對智能化技術(shù)做標準化是不現實(shí)的，但在眾多重要而專(zhuān)業(yè)的領(lǐng)域中經(jīng)過(guò)不斷實(shí)踐、提煉和深度研發(fā)，在該行業(yè)內部形成具有行業(yè)共識的“標準功能模塊”是可行的，有利于將智能視頻在該領(lǐng)域推向大規模應用。

解決智能化的平臺軟件問(wèn)題

傳統的平臺軟件無(wú)法操作智能設備，這是因為有幾個(gè)重要的原因：1、智能視頻分析系統與傳統系統在報警信號的來(lái)源上有非常大的差異，前者來(lái)自視頻內容本身的分析，而后者需要來(lái)自其它的傳感器，如紅外探頭等。如何從視頻內容中獲得、處理、傳遞、存儲、搜索以及視覺(jué)表達這些報警信息是智能系統必須要解決的問(wèn)題，而傳統的平臺軟件顯然無(wú)法直接兼容性地解決這些問(wèn)題。2、做智能研發(fā)的公司往往規模比較小而鮮有參與大型行業(yè)工程實(shí)踐的經(jīng)驗和機會(huì )，難以有研發(fā)并完善平臺軟件的機會(huì )。而做平臺軟件的公司往往經(jīng)過(guò)多年工程項目的積累，在傳統的平臺軟件上已經(jīng)做得很成熟，但是這些工程性的公司卻缺少了智能核心技術(shù)。因此無(wú)法直接在自己的平臺軟件上添加對智能設備的控制，或者無(wú)法在平臺軟件后臺進(jìn)行直接的智能化處理，即使一定程度上可以在后臺軟件做一些基本的智能處理功能，也無(wú)法進(jìn)行大規模的智能功能部署，因為后端的智能處理方式需要把前端圖像通過(guò)數字化傳輸回來(lái)之后，經(jīng)過(guò)數字圖像的解壓縮、智能處理、再壓縮和存儲的過(guò)程，非常消耗計算資源，因此實(shí)際上無(wú)法進(jìn)行大容量的智能視頻分析部署。由此可見(jiàn)，智能化的平臺軟件必須要獲得解決。

行業(yè)化智能技術(shù)深度研發(fā)

行業(yè)應用過(guò)程中，不斷涌現新的智能視頻分析需求，這些需求和行業(yè)的應用緊密相關(guān)，未來(lái)的智能絕對不是簡(jiǎn)單的入侵報警、絆線(xiàn)檢測之類(lèi)的基本智能分析，例如，可靠的人類(lèi)行為分析、社會(huì )公眾事件的識別、跨越場(chǎng)景的跟蹤以及360度全景拼接技術(shù)等都成為智能技術(shù)深度研發(fā)的典范，深度研發(fā)的需求從本質(zhì)上要求智能系統可以做到人眼和大腦協(xié)同工作相類(lèi)似的效果；在地鐵的智能應用中，分析扶手電梯的運動(dòng)方向、模糊估計人流堵塞程度以及在大型人臉數據庫中做人臉的搜索識別等將成為主流需求。因此行業(yè)化的智能技術(shù)深度研發(fā)將是智能技術(shù)獲得行業(yè)推廣和廣泛應用必須要完成的艱巨任務(wù)。

結束語(yǔ)

智能化、高清化、網(wǎng)絡(luò )化是視頻監控發(fā)展的必然趨勢，智能監控技術(shù)的出現正是智能化這一趨勢的直接體現。目前智能監控技術(shù)炙手可熱，但不同行業(yè)的個(gè)性化需求差異，對智能監控技術(shù)提出了非常高的要求。每個(gè)行業(yè)客戶(hù)、甚至每一個(gè)項目的具體應用環(huán)境，對智能監控技術(shù)的要求都有著(zhù)細微的差別。為了推廣這一技術(shù)來(lái)促進(jìn)中國安防產(chǎn)業(yè)的升級和發(fā)展，達到多方共贏(yíng)效果，需要將監控設備硬件供應商、智能視頻技術(shù)供應商、分銷(xiāo)商和經(jīng)銷(xiāo)商和系統集成商所有這些參與者合理的組織起來(lái)，使他們能夠充分發(fā)揮各自的優(yōu)勢，創(chuàng )造出能夠滿(mǎn)足最終用戶(hù)需求的全面解決方案。這對于企業(yè)還是一個(gè)行業(yè)來(lái)說(shuō)，都是利好消息！