智能视频在多媒体技术应用的探究

陈树娟

（山东服装职业学院，山东泰安 271000）

1 引言

近年来，随着科技的发展，数字视频技术在不断进步。纵观数字视频的发展史，其可分为三个发展阶段：数字显示视频阶段、数字压缩视频阶段和数字智能视频阶段。在数字显示阶段中主要是解决了计算机图像与数字化视频影像结合的问题。但是该阶段所用的视频格式——MPEGI存在压缩比和分辨率低的问题，且当时PC机处理能力弱，因此在此阶段中还需要借助各种图形图像和视频采集压缩卡的辅助才能达到综合显示的视频效果。数字压缩视频阶段已能够将有效的数字化视频压缩成为实用性产品。此时的数字化视频已由原来的MPEGI1升级到MPEGI2，且数字视频产品本身也脱离了PC机，实现了一类自成一体的消费类产品的生产销售。后来随着数字视频面向的市场的变化，其压缩格式也有原来MPEGI2格式的基础上又增加了MPEGI4和H.264、、WMV9、Real和On2。与此同时，国内AVS作为具有自主产权的中国视频标准格式也得到了发展。数字智能视频又是数字视频发展的新阶段，纵观数字智能视频的发展史，它从最初的CCTV闭路电视时代，又经历了VCR模拟视频录像时代，DVR数字视频录像时代、NVR网络视频录像时代。目前数字智能视频已成为数字视频技术中的领军人物，且其也在视频监控技术上创造了一个新的里程碑。

2 数字智能视频的特点

数字智能视频本身具有其他两种数字视频所没有的优势，首先，智能数字视频本身具有高科技自动分析数据的功能，而机器的自动数据和视频分析处理功能不仅减轻了安防操纵人员的日常工作量也加快了数据分析的速度和效率；其次数字智能视频具备结合需求者对视频数据的要求从海量视频中自动快速扫描出图像的功能；最后，这种新型的技术智能视频技术还增加了自动交互控制、检测及处理等功能。这些功能能够降低事后回放视频时时间上的延误同时也具备抗干扰和降低风险的能力。

数字视频的应用在很多领域都可以看见，目前数字智能视频应用最多的还是在交通监控领域。在交通监控中它可以实现汽车牌照的自动识别、道路状况的自动监控和警示、交通流量的自动控制、移动式自动车牌的实时稽查等多项系统功能。另外其在汽车视觉上也发挥着很重要的作用，例如行人检测技术、盲区检测技术、泊车助理技术、车道偏离警告技术等。这些技术很多都已运动到了国际知名车型的试用中，相信很快就能够进入实用阶段。此外如公共场所的人脸识别、商业场所的人流统计、公共广告的观众量统计、超级市场的消费量统计等等都有数字智能视频的用武之地。可以说在目前社会的发展中，只要有摄像头的地方就有可能有数字智能视频的身影。

3 嵌入式智能视频技术分析

3.1 硬件构架

目前的视频智能分析主要是采用嵌入式设计，并采用专用DSP作为系统核心，系统外围配置视频解码器、存储器等作为辅助设备。智能数字视频的硬件设计很精巧，通常都可以安装在前端摄像机内部或者监控室里。另外嵌入式系统还具备多种智能分析功能，可通过RS485方式进行远程控制，并按照中英文菜单让用户实现对设备参数和功能的设置。

3.2 系统功能

嵌入式系统的组成很简单，其能与摄像机完美结合并支持在线更新和在线升级等功能。其视频分析功能的应用也很广泛，在实际应用中如越线检测、流量统计、滞留检测、轨迹跟踪等等。

3.3 应用实例分析

3.3.1 越线检测

实现越线检测这一功能时，可以对指定的场景设置一条虚拟警戒线，报警规则可设置为单线检测或双线检测，警戒线的具体位置、长度及禁止穿越方向可以随意设置。当前景目标按照预设方向穿越警戒线时，系统会自动产生警报信息，同时预测目标进入警报区后运动方向并提醒工作人员注意。越线检测功能一般运用在翻越墙警报、倒车检测及交通违规等方面。

3.3.2 流量统计

流量统计即是通过智能视频技术对前景目标进入某条直线或某个区域的个数综合进行记录，并分别计算出特定方向上通过直线或区域的目标流量。这种统计技术一般可运用于工厂门口、商店及车站等公共场所的人流量检测或交通要道的车流量监测。

3.3.3 滞留检测

该种检测功能能够识别车辆在禁止区域内是否长时间滞留。若车辆在某些特殊区域因交通事故、交通堵塞或非法停靠等原因长时间停留时，该区域的检测系统会自动发出异常警报。另外这种检测系统也可以判断人员是否在特定区域内徘徊逗留，一旦识别为可以徘徊后，系统也会自动发出警报，一般用户可以根据实际需求设定逗留时间以判断目标是否处于滞留或徘徊时间内。

3.3.4 轨迹跟踪

能够自动发现并跟踪出现在屏幕中的运动目标，并精确的对目标实现运动分析，在此基础上连续快速的调整云台方向以及摄像机倍数，将移动物体置于屏幕中心，并保持其所占屏幕的比例，让监控人员能够看清目标的细节。

3.4 模块化组合

模块化组合是实现智能数字视频输入和输出均为模拟复合视频、RS485控制信号和报警信号的组合模式。该种智能视频前端能够与任何模拟设备相连接，后端能够与DVR、网络视频服务器及显示器相连接，并能够通过键盘或其他控制设备来对系统进行直接控制。其所带的各种智能算法在不想冲突的前提下也能够任意搭配，同时不同功能之间也可以实现相互触发。利用模块化组合可以将多种云台摄像机达到完美结合，首先要对智能模块进行配置，其次选择好云台摄像机类型，而智能模块本身则可以根据不同的云台摄像机类型以采取不同的控制策略并进行各类型的智能分析。这种智能模块组合尤其是在进行跟踪监测时更能够发挥完美的匹配优势。

智能模块的软件能够实现在线升级，其只要通过RS485控制线即可实现在线升级，无需进行硬件更换或其他拆卸工作。另外任何新功能也可以进行在线升级和补充。由于能够在线升级，因此智能模块能够与新产品的新功能和新性能达到同步。此外它还可根据现场进行产品制定，通过在线升级来达到特殊现场场景及特殊智能分析需求对智能数字视频的要求。

4 嵌入式智能视频应用技术实现手段

视频分析技术是在分离了视频中目标和目标所在场景的基础上对要求目标实行单独的分析和追踪，它是计算机图像诗句分析技术的延伸发展。利用视频分析技术可以结合不同场景中的要求预设各种报警规则，以实现追踪目标的功能。场景中一旦目标违反规定报警规则成为既定目标，则系统会发起自动报警功能，通过监控终端发出报警信息或提示音的方式引起用户注意，或帮助用户通过报警场景重现的方式及时采取必要急救措施。

视频分析技术的处理方法很多，主要的处理方法为背景减除法和时间差分法。目前视频分析技术采用的是后端PC服务器处理方式和前端DSP服务器处理方式。其中DSP是高速数字处理信号器，因此其可置于视频采集前端进行实时处理，且利用DSP视频分析单元时仅通过摄像机或编码器即可实现对原始或接近原始的图像进行分析。而后端PC服务器得到的图像在经过网络编码传输过程中不仅图像精度大大降低同时也很容易丢失信息。因此采用前端DSP服务处理方式要优于PC服务处理器方式。

DSP处理方式就是嵌入式智能视频应用的一种方式，这种嵌入式技术不仅能够从巨量视频像素数据识别出查找的目标，同时可编程，能够接受不同算法，也能够满足不同方面的应用。一般智能数字视频的工作流程可以概括为以下几个步骤：（1）实现单场景内的场景的分离和前景目标；（2）较长的视频序列按照需求被分割成可分析的多个单独场景或片段。这些单独场景相较于其他单独场景具有不同直方图，色彩分布频率也会有差异，因此每个单独场景直方图的变化相较于前面单独场景直方图的突变则可视为场景的改变；（3）将分离后单独前景目标提取或分割，再进行逐帧跟踪；（4）对跟踪目标实现特征提取，并对不同特征进行分类；（5）再进行特种分析后，若前景目标在与关注目标类似的情况下，向管理人员和管理软件发布警报。由于视频分析在智能数字国际上并没有相关的标准，至此要想实现更复杂的检测算法只能依靠可编程性能高的DSP和视频处理器。例如利用高编程性能DSP实现对前景目标和背景及可疑活动的实时监测和监控。

但是即使DSP服务器本身具有着高性能的可编程性，在进行技术开发时仍然要求智能视频处理软件的开发人员能够具备扎实的基础模式识别技术和与DSP算法相关的开发技能。为了保证智能视频技术的进一步推广与应用，IT行业在已开发的C64+平台的基础上又研发了一套智能视频库——VLIB。以往的客户，在使用智能视频分析时，即使是国际知名智能视频厂商也需要自主开发底层软件，但是自从VLIB智能视频库问世后，客户只需直接调用VLIB中的智能视频基础库函数即可实现视频分析。且所有VLIB库都是免费提供，用户只要登录特定网站注册即可实现调用功能。

5 集成有DSP的SOC器件的特色及发展趋势

TI的TMS320DM64x数字处理器和达芬奇系列是近年来嵌入式智能视频分析的流行平台，且两类处理器都有着很好的应用效果。国际上如 Objectvideo 、MICE、IoImage 、VCA等就是目前使用较广泛的处理器，当然近年来国内在嵌入式智能分析的流行平台开发上也有很多后起之秀。在汽车视觉方面，欧洲的CEL公司宣布已在其新系列单、多摄像汽车视觉系统中将DM643x作为实现视频影像和系统控制功能的处理器，希望能够通过这种处理器的应用达到驾驶辅助系统的要求。

数字视频监控发展的过程中智能视频分析技术已经逐渐取代高级数字压缩视频技术成为提高产品附加价值的最主要因素，且智能视频技术本身在发展的过程中也实现了前端实时处理代替后端处理的功能。于是拥有DSP的数字视频产品不断生产推出并逐渐占领了数字视频产品市场。随着更高性能集成DSP核心的DOC的研发，智能视频的运用又将进入一个新的里程碑。

6 结语

智能数字视频是所有数字视频中的“明星”，从其目前的发展及应用范围来看，智能数字视频拥有着很大的发展潜力及发展前景。本文是在分析了智能数字视频特点的基础上，从嵌入式智能数字视频技术、嵌入式智能视频技术的实现手段以及目前集成又DSP的SOC器件的应用和后续发展趋势三个方面进行了简单分析，希望读者能够通过本文对智能视频技术的应用有更进一步的了解。

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