解析：視頻分析技術在公安系統中的應用

        一、前言
        視頻監控技術發展迅速，經歷了三個階段的發展演變，從第一代的模擬VCR系統（模擬攝像機+畫面分割器+磁帶錄像機），發展到現在的第二代的模擬與數字結合的DVR系統（模擬攝像機+數碼硬盤錄像機），目前已經向第三代的完全數字化系統（NVR、網絡攝像機）邁進。無論模擬系統還是數字系統，都還是“實時監控，實時錄像”的工作模式，監控人員面對成百上千的攝像機，持續監控屏幕，面對海量的視頻數據，無論是想及時發現警情做出反應，還是要提取有價值的錄像都異常困難，使視頻監控系統淪為一個事后查看的工具，完全是一種“被動”的監控模式，并不能減少案件的發生。如何在案情發生的同時獲取相關的視頻信息，并根據現場的實際情況，及時調度人員處理？這成為客戶面對的主要問題。
        智能視頻分析技術是采用智能化的視頻分析算法，應用先進的計算機技術，對視頻圖像進行分析，過濾掉大量不相關的內容，為監控人員提供有用的關鍵信息進行實時分析，變“被動查詢”為“主動預警”，可以在案件發生之前發出警告，防患于未然。
        二、智能視頻分析技術原理
        智能視頻分析技術（IVS，Intelligentvideosurveillance）
        是計算機視覺與模式識別技術在視頻監控領域的應用，采用智能化的視頻分析算法，對視頻圖像中目標的行為進行識別、篩選及監測，自動分析和抽取關鍵信息，當提取到符合預設的某種規則的行為發生時，可以通過聲音、畫面、屏幕等方式通知監控人員采取相應的措施。
        視頻分析技術普遍采用背景減除法來進行圖像變化的檢測，是將視頻幀與基準背景圖像進行比較，對發生變化的區域做進一步的分析、識別、篩選，并根據預設規則進行判斷，直到觸發報警。該技術的關鍵點是基準背景的建立，實際上是選擇一個時間段的圖像資料平均值作為參照，與之偏離都是一個變化的場景，系統進行相應的分析并作出判斷。為了減少光線、天氣及環境自身變化對分析結果的影響，并相應有多種附加算法（過濾鏡）應用來補償。
        視頻分析技術主要包括：行為分析、車牌識別、人臉分析、視頻質量分析等。行為分析包括越線、游蕩、奔跑、滑到、人群聚集、人數統計、物品遺留及丟失等。車牌識別包括車輛號牌、車輛顏色及類型識別等。人臉識別是通過抓拍的人臉圖像進行分析，并和已有的人臉數據庫比對，按照一定的相似度判別人的身份。視頻質量分析是監測每一路視頻的信號質量，對視頻丟失、模糊、滾屏、雪花、增益失衡等故障作出判斷并發出報警，并同時記錄監測結果，自動生成統計報表。
        視頻分析技術有二種技術平臺：一種是基于DSP的前端IPC、DVS，將算法封裝在硬件內，通過DSP處理器進行運算、分析，具有安裝簡單、易于系統集成、穩定性高的特點，適合在前端安裝。另一種是基于通用處理器的服務器，利用Intel或AMD的通用處理器的圖像高速運算能力，進行多路視頻分析。由于采用后端服務器，架構開放，可以與現有監控系統很好的相融合，適合多路圖像同時進行處理。
        三、應用
        智能視頻分析技術無需對前端攝像機及傳輸設備進行任何的改造，只需在監控中心加裝智能視頻分析服務器，接入原有的視頻監控系統網絡即可，節約施工成本，安裝方便維護。
        在“平安城市”治安監控項目中，從實戰出發，智能視頻分析
        服務器可以部署在基層派出所監控中心，通過網絡及DVR接入所屬攝像機，對不同的攝像機隨時設置不同的識別功能。
        在道路監控中，可以設置車輛違章泊車、壓雙黃實線掉頭轉彎、車輛逆行等行為的智能分析。對敏感區域進行必要的設置，當車輛在禁停區域泊車或其他違章行為，智能視頻分析系統可以即時判斷車輛違章，在向監控人員發出提示的同時實時記錄違章過程（可以預設錄像20秒的視頻），并同時抓拍車輛號牌，可以作為違章處罰的依據。
        在復雜的公共場所中，可以設置奔跑、游蕩等行為分析。如在人流如鯽的環境中突然出現異常奔跑或游蕩，智能視頻分析系統可以即時判斷并觸發報警，在向監控人員發出提示的同時實時記錄事件發生過程，監控人員可以立即從海量的監控圖像中發現該事件，并根據現場的情況采取相應的措施，可以主動出擊。
        在車站、碼頭、政府機關等場合中，可以設置人群聚集行為分析。當人員聚集的數量超過預設數值時，智能視頻分析系統觸發報警，監控人員立即發現異常情況并采取相應的應對的措施。
        在監獄、看守所、戒毒所等場合，可以設置越線、人員統計等行為分析。在監控圍墻的攝像機視頻圖像中設置警戒區域，當有人進入該區域，智能視頻分析系統即時判斷并觸發報警，在向監控人員發出提示的同時實時記錄事件發生過程，監控人員可以立即從海量的監控圖像中發現該事件，并根據現場的情況采取相應的措施，可以主動出擊。
        視頻質量分析系統部署在公安分局或市局較為適宜，可以對下屬派出所的所有攝像機視頻信號進行質量分析，發現問題并記錄在數據庫。目前視頻質量分析系統中，視頻信號的采集有2種方式：在模擬系統中，視頻質量分析系統是在服務器上安裝4路視頻采集卡，通過視頻矩陣的輸出口輪流切換輸入每一路模擬視頻信號進行分析；在數字系統中，視頻質量分析系統的服務器是從DVR每一通道的視頻流中抽取1幀或多幀圖像進行分析，可以設置每秒、每分鐘或每小時進行一次抽取資料進行分析，同時自動記錄故障現象（以圖片或視頻流的方式記錄），并可以把發生故障的攝像機顯示在電子地圖上，不同顏色表示不同故障，方便監控人員處理，并自動生成實用的統計表格。
        四、存在問題
        視頻分析技術具有廣闊的市場前景，它的應用可以大大降低監控工作人員的勞動強度，并在案件發生前發出“預警”信息，提高接、處警的效率。然而，隨著視頻分析技術的逐步推廣應用，自身的誤報、成本高、調試等問題也日益引起人們的關注。
        4.1算法存在的問題
        目前，市場上出現了很多自稱擁有“核心算法”的視頻分析技術廠家，制作幾個視頻分析的片段推銷產品（很多片段都是事后利用錄像進行分析），實際上他們大多都是從國外某些成熟的技術模塊上進行二次開發應用而來的，真正具有自主知識產權和研發能力的公司并不多。
        目前視頻分析技術算法是基于非壓縮圖像格式，而現有的視頻監控系統都是壓縮視頻流的方式，這樣就產生了二種視頻采集方式：一種是自帶視頻采集功能，通過視頻采集卡，將模擬視頻信號轉換后進行分析；另外一種是通過網絡模式采集壓縮視頻流，將壓縮的視頻流轉換成非壓縮格式進行分析，導致要采用具有高運算能力的處理器，如雙核、四核服務器等，消耗了大量的資源進行視頻格式轉換，一般視頻分析及視頻格式轉換各自消耗50%的資源，這也是限制視頻分析路數的主要原因。
        4.2誤報問題
        在實際應用中，由于現場環境的復雜性、多變性以及視頻監控系統本身圖像質量的原因，會產生大量誤報信息，如何提高分析的精度、減低誤報率，尤其是在人流復雜的環境進行精確分析，這就體現了廠家的實力。
        有研發能力的廠家為了提高視頻分析的精確度，降低系統誤報率，會采集大量的視頻信息進行分析，對光照度（逆光、反光、車燈、陰影等）、天氣的變化（雨、霧、雪、煙霧等）、環境的變化（樹葉、人流、晃動等）等因素進行精確的計算，不斷調整參數，并合理運用“過濾”機制減少誤報率。
        4.3工程商的問題
        目前，有很多工程商對視頻智能分析技術一知半解，聽信廠家的廣告宣傳，認為視頻分析技術無所不能，片面理解視頻分析技術，導致在施工過程中存在各種問題，導致系統誤報問題不斷。
        視頻分析技術的調試存在“72小時調試法”的說法，就是說每一種分析技術從調試到投入使用，需要根據現場的實際情況，經過72小時試運行及不斷的修正、精心調試，逐步降低誤報率，提高精度，才可以投入使用。
        一個成功的視頻智能分析系統，除了廠家要有持續的研發能力
        提供技術保障外，還要求工程商有豐富的工程經驗，透徹理解視頻分析技術，精心安裝，耐心調試，才可以達到滿意的效。