智能視頻分析技術(shù)將重新定義視頻監(jiān)控系統(tǒng)

    舊金山國際機場(SFO)聚集了大量的商務旅行者、度假者、移民、中停旅客和現(xiàn)場工作人員，其中不乏相貌可疑的人，因此在那里看到使用了大量的視頻監(jiān)視系統(tǒng)沒有什么值得大驚小怪的。令人驚訝的地方是視頻監(jiān)視系統(tǒng)的靈巧。 

    說到視頻監(jiān)視，人們就會想到銀行，銀行里眼睛銳利的監(jiān)視人員始終不移地盯著監(jiān)視器屏幕以發(fā)現(xiàn)任何可疑的人物，但現(xiàn)在已經(jīng)不需要這樣辛苦了，那些警惕的哨兵正迅速地被精巧的視頻分析設(shè)備所代替。

    “如果讓安全保衛(wèi)人員老盯著監(jiān)視器，看上10分鐘、20分鐘，他們就會感到無聊而分散注意力，”Frost&Sullivan技術(shù)市場研究公司的一位安全分析師Dilip Sarangan分析說：“而一臺計算機則永遠不會感到無聊或厭煩，因而就不會有漏檢的事情發(fā)生�！�

    通過學習人的行為并自動地實時檢測各種物體，智能視頻分析設(shè)備能夠以更低的整體成本實現(xiàn)安全性的提高。“對于視頻監(jiān)視而言，主動反應遠比被動反應重要�！绷硪患壹夹g(shù)研究公司Gartner公司的安全行業(yè)分析師T. Jeff Vining介紹說。

    政府機構(gòu)和其它組織正在加速挖掘智能視頻分析產(chǎn)品的潛力，目前已經(jīng)有超過一打的公司可以提供某種視頻分析產(chǎn)品，包括Vidient、Westec Interactive和Visual Defence在內(nèi)的多家恭貨商可以提供能夠監(jiān)視局部區(qū)域(內(nèi)門或外門)異常狀況的產(chǎn)品，預計智能視頻系統(tǒng)的銷售額將從2005年的6千萬美元增長到2012年的4億美元。Sarangan預測：“智能視頻系統(tǒng)將成為商業(yè)應用的主流。”

    掃描SFO

    每年大約有三千兩百多萬旅客經(jīng)過舊金山國際機場，即使用大量的監(jiān)視人員盯著監(jiān)視器屏幕識別那些行為怪癖和可疑的人，也只能監(jiān)視人流的一小部分，為獲得一個即有效又不增加人力成本到極限的解決方案，舊金山國際機場采用了由Vidient公司提供的智能視頻分析系統(tǒng)SmartCatch。

    SmartCatch與機場現(xiàn)有的閉路電視(CCTV)系統(tǒng)協(xié)同檢測異�；蚩梢尚袨�(圖1)。當行為分析軟件識別出一個異常情況時，就立即將視頻片段通過呼機、手提電腦、移動電話或其它通訊設(shè)備發(fā)送給響應者前來進行現(xiàn)場調(diào)查。

圖1：Vidients公司的SmartCatch與CCTV系統(tǒng)協(xié)同工作，
識別任何諸如閑蕩、尾隨、違章停車的異常行為。 

    “談到'行為'，并不是指面貌識別或讀取證件信息，而說的是人與物的行為�！盫idient公司CEOSteve Goldberg解釋說。換而言之，視頻監(jiān)視系統(tǒng)用來尋找識別那些不在正常位置或在某個位置停留時間過長的人和諸如行李箱和包裹這樣的物品。

    SFO公共事務主管Michael McCarron舉例說：“如果將車停在陡坡路邊而且留在那兒不動，那么監(jiān)視系統(tǒng)就會發(fā)生安全警報�！痹谥粧咭粡圛D卡而有兩個人通過安全門及發(fā)生擁擠或走錯出口的情況下，智能化視頻監(jiān)視系統(tǒng)也能識別出尾隨的人。

    Vidient公司基于Windows的技術(shù)是以由NEC公司計算機視覺工程師歷經(jīng)三年而開發(fā)的視頻算法為基礎(chǔ)而開發(fā)的。Goldberg解釋說：“這些算法的基礎(chǔ)通常是自適應過濾或自適應處理—已經(jīng)應用在其它數(shù)據(jù)和語音應用中的神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)”。SmartCatch檢測可疑情況的準確率在95%到98%之間。

    和大多數(shù)智能化視頻分析系統(tǒng)一樣，Vidients公司的產(chǎn)品也將每幅圖象作為像素馬賽克來進行分析，其中分析算法的作用是檢測馬賽克運動與否，將運動(或靜止)的像素簇從背景中分離出來。Sarangan解釋說：“視頻分析系統(tǒng)基本上全是軟件�！�

    不斷改進的技術(shù)

    據(jù)Visual Defence公司的總技術(shù)官Michael Godfrey介紹，帶有IP流視頻功能的攝像機使得在已有的監(jiān)視系統(tǒng)中增加分析功能的工作相對容易一些。由于原始數(shù)據(jù)已經(jīng)是數(shù)字格式，因此智能化的視頻分析技術(shù)就很容易集成到監(jiān)視系統(tǒng)中�！拔铱梢詫⒁曨l分析服務器配置在網(wǎng)絡(luò)中的任何地方�！盙odfrey介紹說。

    現(xiàn)在更快速、更強勁的處理器使監(jiān)視攝像機直接具備分析功能成為可能。例如，Lumenera公司已經(jīng)推出一系列攝像機，采用德州儀器公司的DaVinci數(shù)字視頻技術(shù)來提供先進的圖象處理、壓縮和視頻分析功能。

    Godfrey介紹說：“攝像機本身也在變得更智能化�！痹S多“靈巧”的攝像機現(xiàn)在也支持可下載的第三方分析模塊，這樣使用戶可以使用專為某項特殊任務設(shè)計的專用模塊，例如身體運動分析或目標跟蹤�！安皇芟抻谀撤N特殊類型的分析模塊，”Godfrey指出。在整個系統(tǒng)內(nèi)，根據(jù)需要可以為各種攝像機配置不同的功能模塊。

    無論是基于攝像機還是基于服務器，分析系統(tǒng)都有其局限性。即使運行在最強大的處理器上的最精巧的算法在處理繁忙、復雜的視覺環(huán)境(需要監(jiān)視很多不同類型的位置)時也會遇上麻煩。

    “如果將它置于一個象紐約這樣的城市中，那么要監(jiān)視的目標數(shù)量之多就可能使它的大腦過載，但如果監(jiān)視一個特定的區(qū)域，那么它就工作得非常好�！盫ining表示。即便如此，智能化的視頻分析系統(tǒng)也會受到欺騙而發(fā)出假警報。

    “我可能只是站在機場外面等人，但監(jiān)視系統(tǒng)則有可能認為我在閑蕩，事實上我并沒有做任何壞事�！盨arangan舉例說。Vining也注意到，只要不漏掉嚴重情況，就所付出的費用而言用戶一般也會容忍偶爾的、沒有負面影響的虛假警報。

    另一個問題有關(guān)網(wǎng)絡(luò)容量。如果通過網(wǎng)絡(luò)傳輸視頻流，那么傳輸速率大約是2Mbytes/s，Sarangan表示。這意味著一個配置100部攝象機的系統(tǒng)每秒大約要傳輸200Mbytes的數(shù)據(jù)。由于許多象公共交通系統(tǒng)這樣的大型設(shè)施可能需要數(shù)千部攝象機，網(wǎng)絡(luò)成本就會迅速攀升，會有大量數(shù)據(jù)流過網(wǎng)絡(luò)。