智能视频分析技术在住宅小区安保的应用

赵红丽

（中国联通河北省分公司，河北 石家庄 050011）

近年来，中国经济飞速发展，房地产建设尤其是住宅小区达到16亿平方米，对于小区安全防范的需求也越来越强烈，家庭小区安全防范成为住宅小区智能化建设的最重要部分，占到小区智能建设投资的80%左右。小区安保的管理人员主要是物业管理者和保安部门及保安人员，通过智能视频分析技术，保安人员可对出入小区的人流进行统计，对小区周界的安全进行防范，并对特殊事件进行及时处理。

1 智能视频分析技术

智能视频分析技术是通过各种视频分析方法在海量视频数据中获取有价值的信息，从目视解释变为机器自动解释，改变了以往视频“被动”监控的状态，如果发现异常行为或突发事件能非常迅速地做出反应，发出报警，智能视频分析技术的应用必然有助于克服人力疲惫的局限性，从而更加有效地协助保安人员处理突发事件。

智能视频分析技术的计算方法包括背景模型法和和时间差分法。背景模型法是通过将当前视频图像与背景视频图像的差分（SAD）来检测出运动区域，并提供对运动目标的完整的特征信息数据，这种计算方法的特点是具有较好的性能和较高的精确度和灵敏度。背景模型法的关键是对于背景的建模和自适应，背景的建模通常是在系统设置的时候设置系统自适应学习时间，学习时间大概是3～5 min，通过背景的实际“热闹程度”确定。同时，背景系统具有“背景维护”能力，背景会随着时间变化，将一些后来融入背景的视频图像，自动加为背景，做出相应的改变。时间差分法又称相邻帧差法，是高级的VMD，这种计算方法的实质是通过将相邻帧图像相减获取对前景目标的移动信息，即利用视频图像特征，获取需要的动态图像目标信息，获得的途径是通过这种计算方法在连续的视频流中提取到[1]。智能视频分析技术通过在视频监控系统中增设视频智能分析服务器，在视频智能分析服务器中加载各种视频分析方法，以满足指定监控点对各种视频智能分析的需求，达到在住宅小区等场所环境下的智能应用。

2 智能视频分析技术的应用

本文介绍的视频智能分析技术在住宅小区安保的应用主要包括重要场合人流统计、周界防范预警和异常行为分析。重要场合人流统计能提供准确的人群流动量、人群流动方向的统计及分析数据；周界防范预警对于用户设定检测区域内的异常进入、离开、出现等进行自动监测、计数与报警；异常行为分析可对目标异常情况或异常行为进行自动检测与报警。

小区智能视频监控系统由摄像机、DVS/DVR、流媒体服务器、智能视频分析服务器、数据服务器和客户端等组成，智能视频分析服务器包含人流统计分析模块、周界检测分析模块、异常行为分析模块等，对流媒体服务器传送的视频流进行智能分析。系统架构图如图1所示。

智能视频监控系统适用于多级联网的集中监控管理结构，也能够适应模拟视频或者数字视频输入，返回事件预警信息，以便视频监控平台采取实时视频流弹出，声光电报警等方式提醒安保人员，使视频监控系统得到更为有效的使用。

通过小区视频监控系统融入智能视频分析技术，在传统视频监控中增加智能视频分析服务器，实现人流统计分析、周界防范预警、异常行为分析检测等智能应用，应用到住宅小区视频监控系统，使家庭人员、车辆、财产安全得到有利保障。

2.1 小区人流统计

小区人流统计是采用基于模型的机器视觉技术，准确地统计小区口出入人数和提供人群流动方向等信息。

人数统计模块，每间隔几分钟输出一条记录信息，包括时间、出入人数等，这些信息是人流统计系统的原始信息[2]，记录进出设定区域的人数，系统保证它们在任何情况下都不会被篡改。每一条原始记录被复制成两份，其中一份发送给智能视频分析服务器，另一份则直接存入摄像机前端本地备份。这种设计使得数据服务器出现问题时，摄像机前端端上的人数统计模块仍然能够正常工作，服务器恢复正常后，滞留的数据将从摄像机前端备份中提取重新发送给智能视频分析服务器。

人数统计模块将记录的原始信息发送给智能视频分析服务器，智能视频分析服务器将数据信息储存到中心数据库，并自动定期维护中心数据库，检测是否有异常信息，如有异常信息进行修订，并生成数据报表[3]。

客户端软件是用户操纵数据服务器模块的主要方式，通过它用户可以随时了解摄像机前端的运行情况，监控各区域的实时数据，查询或者修订中心数据库的历史数据。特别地，摄像机前端还可以向用户提供指定区域的实时视频画面。此外，对系统各类功能的配置也都可以通过监控客户端实现。

2.2 周界防范预警

周界防范预警是采用智能分析算法，对视频监控区域出现的单向越界、双向越界、区域闯入、区域离开等行为做出准确判断并发出报警信息。

数字视频传输至DVR后，再通过流媒体服务器传输到智能视频分析服务器中，对接收视频实时分析，经过视频分析处理后的报警信息如报警时间、报警截图等一方面可以直接向网络输出，通过网络实现报警信息的接收；另一方面经视频分析处理后的报警信息向平台进行发送，然后通过平台再做报警方式的选择以及对于网络的进一步输出，最终实现客户端的实时预警。

周界防范预警主要包含5个功能，实现进入禁区报警、离开禁区报警、单向越界报警、双向越界报警和聚众检测报警。周界防范预警应用示意如图2所示。

1）进入禁区功能：事先设定禁区范围，当有人、车辆等进入设定区域，系统发出报警，提醒保安人员及时处理[4]。

2）离开禁区功能：事先设定禁区范围，当有人、车辆等离开设定区域，系统发出报警，提醒保安人员及时处理[4]。

3）单向越界功能：事先设定单向边界检测，当有人、车辆等从设定方向越过设定边界，系统发出报警，提醒保安人员及时处理[4]。

4）双向越界功能：事先设定双向边界检测，当有人、车辆等从任意方向越过边界，系统发出报警，提醒保安人员及时处理[4]。

5）聚众检测功能：通过区域内人群的密集程度获得拥挤的估计值，检测是否有群体聚集现象。典型应用如广场、出入口、交通要道等。

通过周界防范预警的应用，可以对小区周界进行安全防护，一旦出现有人或车辆进入小区，便会发出报警，提醒安保人员进行防范；对小区内设定禁入区域如车辆禁停区域，一旦有车辆进入便会发出报警，体系安保人员及时处理。

2.3 异常行为分析

异常行为分析涉及图像处理、模式识别、人工智能等多个领域的智能视频分析。它能够对视频区域出现的打架斗殴、敏感区域滞留、物品遗留、聚众检测等异常行为进行分析，并对于视频指定区域内的可疑行为进行自动标记，及时对可疑事件进行报警。异常行为分析需事先设定被监测目标的大小和种类等，根据被监测目标的特点进行设置，在同一视频画面下可同时设定多个目标，监测其不同的行为，异常行为分析具有自动行为分析的特点。

1）模拟视频可以直接从模拟摄像机到智能视频分析服务器进行分析；也可以走矩阵对需要接入的视频源向智能识别预警服务器进行切换。另外模拟视频还可以传输至DVR或者DVS转化为数字视频后，再通过智能视频分析服务器对视频源实现实时分析。

2）数字视频传输至流媒体服务器后，再通过智能视频分析服务器对接收视频实时分析，也可以直接从数字摄像机到智能视频分析服务器进行分析。

3）经过视频分析处理后的报警信息如报警时间、报警截图等一方面可以直接向网络输出，通过网络实现报警信息的接收；另一方面经视频分析处理后的报警信息同样可以向视频监控平台进行发送，然后通过监控平台再做报警方式的选择以及对于网络的进一步输出，最终实现客户端的实时预警。在这过程中，用户可以直接通过网络客户端实现智能视频监控系统的信息设置和有效管理；也可以通过视频监控平台对接入的智能视频进行系统信息的设置和统一管理。

异常行为分析主要包含3个功能，实现打架检测报警、滞留徘徊报警、物品遗留拾取报警。异常行为分析应用示意如图3所示。

1）打架检测功能：检测是否有打架、斗殴事件，以防事件的进一步恶化，是住宅小区治安监控的重要组成部分。

2）滞留徘徊功能：事先设定区域范围和时长，当有人或车辆在设定区域内停留时间或徘徊时间超过设定的时长，系统发出报警，提醒保安人员及时处理[4]。

3）物品遗留拾取功能：事先设定区域范围和时长，当发现有可疑物品在设定区域内遗留，遗留时间也超过了设定时长，系统发出报警，提醒保安人员及时处理[4]。

3 结束语

智能视频分析技术在住宅小区安保的应用，具有很广阔的发展前景，在智能小区物业管理行业的应用也将跨入快速增长时期，通过引进重要场合人流统计、周界防范预警、异常行为分析技术，在住宅小区的出入口、停车场、周界等重要部位进行重点监控和智能分析，实现对出入小区的人、车辆及突发事件进行监测，与原视频监控系统结合，形成全方位的安全保卫系统，满足了当前智能化住宅小区的发展水平。

[1]张秀峰，孙余顺，田海燕.智能视频分析概观[J].智能建筑与城市信息，2010（9）：69-77.

[2]浅谈智能视频监控分析技术极其应用分析[EB/OL].[2012-03-22].http：//www.asmag.com.cn/technic/th-32527-new-2.shtml.

[3]智能视频产品与应用事件检测与行为分析[EB/OL].[2012-03-22].http：//fangan.afb2b.cn/200808/31100.html.

[4]恒业国际.智能视频分析在数字监狱中的应用[J].中国公共安全：综合版，2010(10)：55-57.