安防视频图像分析解析

2、 运动物体检测
　　简单地说，运动检测就是发现图像中运动的物体。运动物体可以简单定义为图像中变化的部分。一些初级的运动检测算法就是基于这些概念，例如早期的DVR产品的运动侦测功能等。它们通常也没有跟踪功能。此类方法的误报警率太高，不适合用作实时报警系统。
　　并不是所有图像中的变化都是我们感兴趣的运动物体。例如由相机自身引入的变化，它包括像素的噪声，相机自动光圈控制电路引起的整体亮度变化，图像传输中引入的高低频周期噪声信号，红外相机周期校准所带来的突变等。外界环境引入的变化包括地面光照在多云天气里迅速的变化，运动物体的阴影，水面波浪或者波光粼粼的现象，陆地上树枝的摆动，夜间汽车大灯造成的光晕，雨雪天气等现象。另外相机在大风天，尤其是高灯杆上容易抖动。由上述这些现象造成的图像变化通常是应该被过滤掉的。它们可以通过算法或者其它技术手段加以解决。
　　从算法的角度来看，可以简单地分为两大类。一类是建立背景模型，通过和背景模型相对比来发现运动物体。另一类是通过"光流"法，通过发现运动物体对光流场的影响来发现运动物体。另外就是介于两者之间或者两者结合的方法。背景模型法对运动物体的提取较完整，有利于下一步对物体的跟踪，分类以及将来的检索。但是它要求相机固定。如果没有有效的稳定算法，在相机抖动的情况下容易产生误报警。光流法对相机稳定性的要求低。即使相机安装在云台上，或者其它运动平台如飞机上，也可以进行运动检测。不过由于光流法是基于导数的检测方法。它较容易受到图像噪音的影响。所以它不适用于检测小物体，检测距离较近。
　　 3、多物体跟踪

　　现有视频分析算法和早期移动侦测最大的区别就在于是否对运动物体进行跟踪。运动物体检测和跟踪是视频分析的基础。这两方面做扎实了，才有可能对物体的行为特性进行分析，同时也才有可能较容易地针对某些特殊应用迅速开发出来新功能模块。跟踪实质上就是将在每一帧上发现的同一物体沿时间顺序串起来。此领域本身就是一个相对独立的活跃的研究领域。主要研究方向是在复杂环境下，如多个运动物体，多个相机，运动物体之间互相遮挡，消失及重现等情况下进行有效跟踪。例如在拥挤的地铁站台对某个人进行跟踪;对草丛里身着迷彩服沿一定方向爬行的士兵进行跟踪。虽然在每一帧里用肉眼无法辨明此士兵的位置，但是积累了一定帧数后，系统发现了他。以上实例主要还停留在实验室演示阶段。但是它们代表了跟踪算法的发展方向。
　　在实际监控应用中，尤其是对一些入侵报警的应用案例中，对跟踪算法的要求比较低。现有的商业系统对运动物体"融合"及其它复杂应用场景的跟踪效果并不理想。但是参照以往技术发展速度，这方面会很快完善起来。
　　4、行为特征分析
　　行为特征分析是从图像中寻找满足预先设定的行为特征的事件。目前市场上比较典型的应用包括：
　　(1)分类： 判断运动物体是人，车，船只，飞机。
　　(2)停止或者突然加速：例如车辆在隧道或者公路上抛锚;大街上抢劫得手后逃跑等场景。
　　(3)徘徊：例如在敏感区域外观察的人员。对正常通过的行人、车辆不报警。
　　(4)遗留物： 例如对在机场，油库等地放置爆炸物然后离开。
　　(5)物品遗失： 例如博物馆的贵重展品保护。当发现展品消失后，系统会立刻报警。
　　(6)人数统计：例如 对进入超市等场所的人数进行统计。并结合销售数据绘制一天当中平均消费额曲线。
　　(7)人群密度：例如当聚集人员过多时报警。或者人群突然散开，如出现异常情况时，进行报警。
　　(8)人员倒地： 例如当人员由直立突然变成平躺。
　　总的来说，智能视频分析可以作很多事情。所以需要视频分析开发人员和最终用户进行有效沟通。由于智能视频分析还是一个较新的技术，在国内了解此项技术的圈子目前只拓展到集成商这个层面上，所以很多适合视频分析技术的应用场景还有待市场开发。但有一点是一目了然的：企业必须掌握核心技术并具有自主研究开发能力。智能视频分析的市场是由许多细分小市场组成的，新的应用正不断地出现。在可预见的将来，这会是这个市场的一个明显特点。
　　5、设定报警条件
　　在视频监控里引入"智能"极大地丰富了监控内容，提高了监控的灵活性。用户可以针对某个特定行为进行报警。例如简单地说，当运动物体穿越某条界限时报警。也可以使用更多的限定条件，如在晚上7点到早晨7点之间对进入某个区域的人员进行报警，对出去的人员，进出的车辆不报警。由于是通过软件设定报警条件，更改报警策略通常来说非常容易。例如有一批贵重货物在仓库里只存放一天，可以在那一天在屏幕上仓库周围设置虚拟边界，就像孙悟空用金箍棒画个圈将唐僧等人保护起来一样，很快地建立起保护措施。用户也可以依据不同设施的具体安保需求设定不同的策略。例如白天和夜晚的监控内容不一样，工作日和周末监控内容、监控力度也不一样。系统自动切换，避免了人员监控的随意性。目前可供选择的报警要素包括区域、时间段、物体种类、尺寸、运动方向、速度、行为特征等许多内容。
　　6、报警联动
　　在智能视频分析系统发现异常情况以后，通常需要作3类事情：
　　1) 核实报警真实性： 通过另外一台云台相机对报警事件拉近进行详细调查。由于监控范围的需要，报警相机的监控范围通常较大，而且经常是固定相机。另外一台云台相机可以和一台或者几台固定报警相机相配合自动或者手动响应报警事件。报警录像片段通常会被同时存在硬盘上。
　　2). 及时通知、提醒监控人员： 常用实时提示方法包括语音提示监控人员，如"仓库门口发现人员。";在屏幕上弹出报警图像;在图像上用标识框标识触警物体;显示触警物体之前的运动轨迹。另外也有非实时的技术手段，如通过邮件或者短信的形式通知负责人员，并附以触警截图。目前通过手机浏览实时监控图像已经较成熟。3G手机在国内的普及必将促使手机成为有一个响应平台。除了DVR备份以外，智能视频分析系统可以存储报警录像片段，供监控人员迅速检索。
　　3). 触发其它外部响应手段： 为避免频繁出警，有些系统可以和喇叭联动，提醒入侵人员已经被监控。通常他们在知道被发现后会迅速离开。智能视频分析系统主要形式及特点

　　目前智能视频分析产品主要基于通用CPU如英特尔(服务器，工控机)或者DSP。有些产品和DVR集成在一起，有些产品做成独立的模块，通过提供界面和开发SDK供集成商使用。集成化程度最高的产品已经和相机做成一体，直接输出智能分析结果。
　　基于服务器(工控机)的系统通常适合布置在监控系统的后台。由于它的架构相对开放，所以可以方便地和现有监控系统融合。另外服务器的CPU处理能力和DSP相比要高，可以使用较为复杂的算法。多核是英特尔CPU的发展方向，非常适合多路图像处理的需要及发展趋势。对于降低系统成本很有帮助。英特尔每两年推出一款新产品的速度也远较德州仪器(TI)快。基于服务器的系统性能可以随着英特尔产品的更新而方便地提升。在一些高端智能视频监控系统中，使用服务器的比较多。