浅谈智能视频监控技术及其主要应用

韩国强

（河北远东通信系统工程有限公司 河北 石家庄 050200）

浅谈智能视频监控技术及其主要应用

韩国强

（河北远东通信系统工程有限公司 河北 石家庄 050200）

在对智能视频监控技术内容和框架深入了解的基础上，对智能视频监控技术的主要结构进行了简要的介绍，同时针对智能视频监控系统中的关键技术进行了系统的分析，然后从安全相关类和非安全相关类2个方面对智能视频监控技术的应用层面进行了简要的阐述，最后提出了智能视频分析前端系统、三维全景多视角监控系统、视频警戒系统、视频图像甄别处理系统和高空瞭望监控系统5种智能视频监控应用系统。

智能视频 监控系统 监控技术 应用

1 引言

视频监控系统的演变经历了3个发展阶段，即模拟监控系统、数字监控系统（远程数字监控系统）和大规模网络视频监控系统(网络摄像机和视频服务器)。目前，在现代化先进技术的驱动下，智能视频监控系统脱颖而出，一举成为时代的姣姣者[1]。

智能视频监控以数字化和网络化视频监控为基础，自动识别不同物体，监控画面异常情况，通过最佳方式为工作人员提供有效信息，从而处理整个系统的潜在危机。智能视频监控系统主要利用计算机的优良计算能力和数据处理能力，对视频中的各个画面进行快速精准的分析，从而增加信息的精粹性和价值性。视频监控系统想要不断趋近网络化和智能化，最重要的就是满足整个系统的数字化建设，从而使计算机能够发挥其最大的功效[2]。就目前智能视频监控技术应用现状来看，还存在着一定的不足，很多方面都需要进行进一步的改进与优化。

2 智能视频监控系统结构和关键技术

智能视频监控技术的研究和发展主要是以BELLSENT独创的VTD专利技术为核心的，是计算机视觉技术的一种，借助计算机强大的数据处理能力，对监控场景的视频图像内容进行分析，提取场景中的关键信息，过滤掉视频画面无用的或干扰信息，并形成相应事件和告警的监控方式，从而使计算机能够根据数据来描述视频中的各个画面，不但让摄像机成为人的眼睛，而且可以使计算机成为人的大脑[3]。

智能视频监控系统的工作流程为利用摄像机及其外接设备把相应的视频信号传送到监控终端控制中心，并经过一定的优化和分析，对视频图像进行一系列的处理，从而为进一步调查提供必要的证据。从其核心结构和关键技术方面讲，整个智能监控系统大致分为数据采集、数据编码、数据传送和数据分析4个方面[4]。各方面的主要关键技术是：①数据采集：在使用视频编码器时，应保证其频率大于25fps，只有这样才能使画面在人们视觉方面形成连续的影像；②数据编码：数据压缩根据MPEG-x等对应的压缩标准，并利用基于内容的压缩编码，从而实现编码过程的高度灵活，尽可能的提升其压缩比，以带来高质量的图像信息存储的传递；③数据传送：利用各种先进的信息传递通道和网络，在保证信息完整性的基础上，尽量的提升信息传递的效率；④数据分析：从运动目标检测和目标跟踪等多个方面入手，对监控对象的行为进行全方位的分析，从而获取更加隐秘和关键的信息。在这之中，通常使用的方法有基于3D的跟踪和基于特征的跟踪等。

如图1所示，智能视频监控技术在应用中首先是利用各种摄像头或其他图像获取设备来进行目标图像的获取；其次再进行数据处理和预处理工作，其中数据处理主要是把图像数据进行必要的调整和压缩，然后储存到相应的空间中去，而预处理则主要是对图像本身进行必要的处理，从而增强图像中的某些部分或恢复图像中有瑕疵的部分等；之后进行图像的分析主要是对图像中的目标进行综合的处理，其中包括目标分割、定位和跟踪等，同时还要做好对目标特征的全面提取工作；最后进入图像理解流程，主要是根据目标的特征，对目标进行进一步的识别，并从其行为和威胁等方面对其进行深度的剖析，并进行相应的处理工作[5]。

图1 智能视频监控技术通用结构图

在图2中，图像层主要是摄像头等外部设备得到视频信息以后，对这些图像进行合理的跟踪和记录；特征层主要是根据图像层的图像信息进行必要的特征分析，并对这些图像信息进行分类；行为层是结合图像层和特征层的分类和分析结合对监控目标进行行为上的分析和理解[6]。

图2 智能视频监控技术流程图

3 智能视频监控技术的应用

智能视频监控技术主要分为安全相关类应用和非安全相关类应用。

3.1 安全类相关应用

安全相关类应用在目前智能视频监控技术应用中占有很大的比例，特别是世界各国关于恐怖袭击等事件越来越多，更刺激了其在安全相关类方面的应用。这方面，安全相关类应用主要分为5种[7]：

①高级视频移动侦测(Advanced VMD)：主要是在大风大雾等恶劣天气中，精准的进行监控和分析工作；②物体追踪(Motion Tracking):结合物体的运动情况，在其离开监控区域以前进行全方位的监控和记录工作；③人脸面部识别(Facial Detection)：通过人脸的面部特征，与数据库中的信息进行比较与核实，以确定监控人的身份（分为合作型和非合作型）；④车辆识别（Vehicle Identification）：根据监控信息把车辆的外在参数提供给监控者，从而给下一步调查做基础。可以用在被盗车辆追踪等场景中；⑤非法滞留(Object Persistence)：对在监控区域停留时间过长的物体（比如包裹和车辆）进行综合的监控。典型的应用场景包括机场和火车站等。

3.2 非安全相关类应用

智能视频监控技术应用在非安全相关类方面，主要是在服务等类行业，主要被当作服务与管理的必要工具。在实际应用方面：

①人数统计：统计指定区域的人或物体的数量，如:计算光顾商场顾客的数量；

②人群控制：识别人群的整体运动特征，如：人群行走速度和方向等；

③注意力控制：可以用来评估新产品或新促销策略的吸引力，也可以计算为顾客提供服务所用的时间；

④交通流量控制：用于在公路上监视交通情况，如:统计通过的车辆数量、平均车速以及是否有非法停靠等。

一般来说，非安全相关类应用对于智能视频技术应用来说，占有的比例更少但涉及的层面却非常广泛，给人们的生活带来了极大的帮助。

4 智能视频监控技术的应用系统

4.1 智能视频分析前端系统

智能视频分析前端系统利用相应的计算机视频分析技术，对视频中显示的图像进行必要的辨认与科学的分析，从而得出图像中各个物体的动作，并且把自然事物（比如风、潮汐和光线等）对图像的影响降到最低，进而增强图像信息的价值性与精准性。如果出现了在安全规则之外的信息，应该及时的利用网络把相应的报警信号传递到下级监控中心或者移动电话中去[8]。一般来说，整个系统中主要包括双通道处理单元、系统服务器和各级报警点等。

4.2 三维全景多视角监控系统

三维全景多视角监控系统是把大量的监控摄像头放在预设的区域，从而使其监控到的图像符合三维模型的构建，进而把监控区域变成一个立体的三维模型，以增强系统对监控区域内存在物体的跟踪力度和监控精度[9]。

系统主要通过多个摄像头的综合覆盖，扫除监控区域中可能存在的盲点，从而让监控人员在监控终端能够观察到连续和完整的图像，进而实现在监控区域内进行无缝隙的环绕巡航监视。整个系统主要由相匹配的内核、适当规格的GUI等基本的功能模块以及摄像机外设点、报警点模型和定位设备等拓展的功能模块组成的，此系统通常应用在易发生事故的频繁区域等。

4.3 视频警戒系统

视频警戒系统主要是对各个移动目标的检测，并集中监控有重大嫌疑的目标，以实现对可疑目标的智能监控与报警。该系统的主要功能包括4个方面：①周界警戒：主要是对跨越用户预设的智能监控，并把监控和分析内容记录下来；②运动目标检测：主要是有效地对监控区域内部的运动目标进行智能的监控，并及时发出报警信号；③遗留物体：主要是对监控区域内长期存在的物体进行必要性监控，并分析其行为嫌疑性，进而发出报警信号；④徘徊目标检测：主要是对监控区域内长期徘徊的目标进行智能的监控与科学的分析，并进行下一步的记录和报警工作。系统通常情况下都应用在银行、桥梁和仓库等较为重要的保护区域。

4.4 视频图像甄别处理系统

视频图像甄别处理系统主要是通过相应的视频图像甄别处理技术，把原来质量较差的视频图像转化成高质量和高清晰度的图像，从而增强视频图像的全面性与精准性，以方便进行下一步的图像分析工作[10]。系统的功能主要分为4个方面：①图像稳定：利用相应的技术手段把摇晃不止的图像转化成相对稳定的视频图像；②实时全景图像拼接：利用图像帧序列相关技术把整个视频图像拼接成一个完成的视频全景；③视频融合，对视频图像进行进一步的优化，从而使其各个层面的图像呈现出一种互补；④视频跟踪：运用一定的跟踪技术和分析能力对视频图像中的物体运动进行一定程度的还原与模拟。系统通常情况下都应用在监控资料的提取、现场侦查等。

4.5 高空瞭望监控系统

高空瞭望监控系统利用视频监控和智能检测等多个系统，结合高精度的摄像机在制高点上进行大范围的视频监控。系统把各个子系统有机的结合在一起，不仅实现了大范围的监控，还能对监控区域内的某个事物进行特写监控。系统的功能主要有监控目标定位、目标跟踪监控以及定轨迹监控等。因为此监控系统的特点，其应用的范围也很广泛，主要有森林、城市治安、防控安全以及小区方位等多个方面的监控。

5 结束语

随着科学技术的进一步发展，人们对于视频监控技术的应用层面也会越来越广泛。智能化、数字化和网络化是视频监控发展的必然趋势，而智能视频监控技术作为视频监控的必然发展结果，在未来的发展中必将有其新的意义和内涵。经过比较深入的探究，较为系统的阐述了智能视频监控技术的应用，给广大监控技术人员带来了操作性较强的实践经验。因此，作为一名优秀的监控技术人员，在当下更应该积极借鉴其他区域在智能视频监控技术方面的先进技术经验，促进智能监控技术的发展。

[1]陈薇荔.走智能视频监控产品的高品质路线—专访深圳辉锐天眼科技有限公司总经理阮锐[J].中国公共安全:综合版, 2010(12):121-123.

[2]杨向东.智能视频监控技术的发展与红外技术的应用—全天候智能视频监控产品引领未来[J].中国公共安全:市场版,2007(5):165-167.

[3]雷玉堂.智能视频监控系统的设计及应注意的几个技术问题[J].中国公共安全:综合版,2008(11):135-141.

[4]吕金刚,杨建全,文代明,等.智能视频监控技术的应用与发展[J].通信电源技术,2006(5):62-65,67.

[5]刘治红,骆云志.智能视频监控技术及其在安防领域的应用[J].兵工自动化,2009(4):75-78.

[6]张剑.基于内容的智能视频监控关键技术及在公共安防中的应用研究[D].浙江大学,2007.

[7]赵进科.智能视频监控系统中目标跟踪关键技术研究及系统研制[D].重庆大学,2012.

[8]徐农.智能视频监控系统的分析与设计[D].北京邮电大学, 2012.

[9]方芳.基于智能监控系统的视频图像质量检测的研究与实现[D].南京邮电大学,2013.

[10]王美蓉.智能视频监控技术在智能住宅安防中的应用及发展[J].智能建筑,2008(7):31-33.

Discussion on Intelligent Video Surveillance Technology and its Main Applications

HAN Guo-qiang
(Hebei Far-east Communication System Engineering Co.,Ltd.,Shijiazhuang Hebei 050200,China)

Based on the deeper understanding of contents and frame for intelligent video monitoring technology,this paper briefly introduces the main structure of intelligent video monitoring technology,systematically analyzes the key technologies of intelligent video monitoring system at the same time,and then briefly describes the application level of intelligent video monitoring technology from two aspects:safety-related and non-safety-related classes.Finally,this paper proposes five kinds of intelligent video monitoring application systems such as intelligent video front-end analysis system,3D panoramic multi-view monitoring system,video warning system,video image discrimination and processing system as well as high altitude look-out monitoring system.

intelligent video;monitoring system;monitoring technology;application

TP18

A

1008-1739（2014）02-62-4

定稿日期：2013-12-26