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翼閘:"非高清·不智能" 論智能安防監(jiān)控拐點(diǎn)
在當(dāng)下,中國(guó)安防行業(yè)談及最多的話題是“如何高清化”。其實(shí),視頻監(jiān)控從模擬到數(shù)字,再到網(wǎng)絡(luò)、高清、智能,一直在解決二個(gè)問題:“實(shí)時(shí)監(jiān)控”和“記翼閘錄存儲(chǔ)”。智能翼閘視頻分析即解決由機(jī)器來完成人工監(jiān)視、另一個(gè)是在海量視頻數(shù)據(jù)翼閘中快速搜索到想要找的圖像。因此,下一個(gè)安防爆發(fā)點(diǎn)必將是智能化應(yīng)用,未來,或許智能化將是安防系統(tǒng)的“標(biāo)配”。
智能化,安防技術(shù)突進(jìn)的下一個(gè)結(jié)點(diǎn)
目前,監(jiān)控系統(tǒng)通常采用數(shù)碼攝像頭采集數(shù)據(jù),很少進(jìn)行圖像處理。數(shù)字內(nèi)容隨后轉(zhuǎn)換為模擬信號(hào),在現(xiàn)有基礎(chǔ)設(shè)施上進(jìn)行傳輸,到達(dá)指揮中心后,再轉(zhuǎn)換回?cái)?shù)字格式以翼閘進(jìn)行分析和最終存儲(chǔ)。在整個(gè)過程中,我們很難對(duì)信息加以處理翼閘。具有智能化的安防系統(tǒng)卻大不相同,它們主要為端到端數(shù)字系統(tǒng),采用的是IP網(wǎng)絡(luò),因?yàn)镮P傳輸?shù)撵`活性大大高于傳統(tǒng)的點(diǎn)到點(diǎn)模擬傳輸。從本質(zhì)上翼閘說,每部攝像頭都成了智能的網(wǎng)絡(luò)攝像頭,能在通信路徑的任意一點(diǎn)上分析視頻數(shù)據(jù),并就此采取行動(dòng)。智能視頻分析過程主要由前景檢測(cè)、目標(biāo)檢測(cè)、目標(biāo)跟蹤、目標(biāo)分類、軌跡分析、事件檢測(cè)等部分組成,各部分有專業(yè)應(yīng)用。但有時(shí)為了提高算法在某些場(chǎng)景下的性能,一些附加模塊也會(huì)被加入到算法中,如抗抖動(dòng)、陰影抑制、車燈抑制模塊等。所以說,智能算法常翼閘常會(huì)有多種實(shí)現(xiàn)方案,這就是為什么各種智能產(chǎn)品標(biāo)稱功能可能翼閘相同,但性能差異或很大。一套智能算法在設(shè)計(jì)中需要考慮場(chǎng)景中可能出現(xiàn)的各種復(fù)雜情況,各算法模塊必須要具有對(duì)復(fù)雜場(chǎng)景的適應(yīng)性,并且加入相宜的附加模塊來提升算法對(duì)場(chǎng)景的處理效果。一般來說,專業(yè)的智能視頻分析生產(chǎn)廠家研發(fā)的產(chǎn)品從廣義上講具備以下翼閘三大功能:
1、內(nèi)容分析。在所有情況下,重要安全信息的數(shù)量肯定大大低于背景信息的數(shù)量,如建筑物和公路等靜態(tài)信息,抑或風(fēng)吹草翼閘動(dòng)、水波漣漣等無(wú)用的動(dòng)態(tài)信息等。設(shè)備能剔除無(wú)用信息,關(guān)注于任何車輛等重要活動(dòng)對(duì)象;
對(duì)象識(shí)別。為了成功地將重要的安全信息分離出來,設(shè)備必須能將對(duì)象分類。例如,設(shè)備應(yīng)能識(shí)別出人、動(dòng)物、車輛或其他對(duì)象。從軟件角度來說,對(duì)象識(shí)別是由內(nèi)容分析引擎來完成的;
3、活動(dòng)分析。設(shè)備能識(shí)別重要活動(dòng),并翼閘將其與安全人員制訂的一套規(guī)則相對(duì)比。我們不妨舉一個(gè)簡(jiǎn)單的例子來說明怎么制訂關(guān)于闖入安全禁區(qū)的規(guī)則,為了實(shí)施這一規(guī)則,安翼閘全人員用電子筆或鼠標(biāo)在背景視頻圖形上畫出一條虛擬“絆網(wǎng)”,設(shè)定安翼閘全界限。如果識(shí)別為人的對(duì)象跨過該“絆網(wǎng)”,那么就會(huì)激活警報(bào)機(jī)制,軟件會(huì)發(fā)出警報(bào)或提出建議。
但從行業(yè)發(fā)展需求和技術(shù)前沿來說,智能視頻分析還可研發(fā)以下兩點(diǎn)功能:
生成重要數(shù)據(jù)
生成元數(shù)據(jù)是一項(xiàng)復(fù)雜的工作,要完全打破傳統(tǒng)的視頻概念。由于要用計(jì)算機(jī)而不是人來監(jiān)視視頻,因此必須進(jìn)行圖形增強(qiáng)處理翼閘。計(jì)算機(jī)分析需要提高對(duì)比度,這是一個(gè)說明問題的很好的例子。由于運(yùn)動(dòng)檢測(cè)以及圖形識(shí)別算法取決于識(shí)別對(duì)象的邊緣,因而提高圖形的對(duì)比度非常重要我們可以在攝像頭子系統(tǒng)中內(nèi)置邊緣銳化算法。對(duì)在攝像頭視野中的運(yùn)動(dòng)對(duì)象進(jìn)行跟蹤,通過活動(dòng)參照引擎將對(duì)象的翼閘活動(dòng)與一系列規(guī)則相對(duì)比,通??梢缘贸鼋Y(jié)論,有時(shí)還會(huì)要翼閘求采取安全行動(dòng)。我們可向攝像頭的定位系統(tǒng)發(fā)出指令,以便對(duì)對(duì)象執(zhí)行搖動(dòng)、縮放和聚焦等操作,或命令攝像頭轉(zhuǎn)變方向,從而在原始的視野范圍之外繼續(xù)跟蹤對(duì)象。
安防智能化現(xiàn)狀:理想豐滿現(xiàn)實(shí)骨感
事后的取證分析
智能視頻分析除了能生成數(shù)據(jù)給用戶帶來安全和管理的統(tǒng)計(jì)分析,還還可解決比非法闖入等更廣泛的安全問題。過去幾年來,視頻翼閘監(jiān)控技術(shù)已成為眾多政府和企業(yè)部門首選的技術(shù)。從模擬翼閘向數(shù)字系統(tǒng)轉(zhuǎn)換的潮流是大勢(shì)所趨。不過,大家普遍認(rèn)同,將壓縮視頻傳輸?shù)饺斯た刂频闹笓]中心是一種落后的策略。利用內(nèi)容分析引擎和推論引擎等算法對(duì)從視頻中翼閘提取的元數(shù)據(jù)進(jìn)行分析,這在安全系統(tǒng)的各個(gè)層面都具有優(yōu)勢(shì)。此外,使監(jiān)控外設(shè)具備盡可能高的智能化程度(比如提高攝像頭的智能化程度)將有助于減輕處理負(fù)載、提高信息質(zhì)量以及加快采取補(bǔ)救措施的速度。
顯然,集萬(wàn)千寵愛于一身的智能視頻分析,比將成為安防的主角。
中國(guó)安防智能化的現(xiàn)狀:理想豐滿,現(xiàn)實(shí)骨感
雖然是市場(chǎng)上“寵愛”的技術(shù)翼閘,但智能視頻分析技術(shù)在中國(guó)的應(yīng)用并非一帆風(fēng)順。全球一些專業(yè)的IVS研究廠家,像美國(guó)的ObjectVideo、Vidient;以色列的NICE,Mate,IOImage;澳大利亞的IOmniscient等。這些廠家都相繼進(jìn)入中國(guó)市場(chǎng),一度造成外國(guó)廠商獨(dú)占國(guó)內(nèi)智能視頻分析市場(chǎng)的局翼閘面。而終究因其技術(shù)與中國(guó)國(guó)情的差異性,無(wú)翼閘法真正滲透中國(guó)市場(chǎng)。而國(guó)內(nèi)的一些智能視頻分析廠家多數(shù)能夠識(shí)別的行為特征僅局限于一些特定的場(chǎng)合。如目標(biāo)跟蹤、越界、計(jì)數(shù)、翼閘目標(biāo)丟失、物體遺留等,主要應(yīng)用于像看守所、監(jiān)獄、博物館、倉(cāng)庫(kù)、廠區(qū)、地鐵站等相對(duì)固定的應(yīng)用場(chǎng)景,而在針對(duì)社會(huì)層面的監(jiān)控環(huán)境中,因監(jiān)控場(chǎng)景的復(fù)雜和多變性導(dǎo)致監(jiān)控的穩(wěn)定性大打折扣,而以報(bào)警事件準(zhǔn)確性為評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)的智能監(jiān)控產(chǎn)品也因此而突顯了其應(yīng)用局限性,因此,智能視頻分析技術(shù)處于“叫好不叫座”的尷尬境地,那如果我們探究安防智能化規(guī)?;瘧?yīng)用的拐點(diǎn)在哪?應(yīng)該說,除了之前分析的本身技術(shù)具有的先天性優(yōu)勢(shì)之外,還需要解決以下瓶頸問題,或許,聚沙成塔,安防智能化的大爆發(fā)指日可待。
技術(shù)難能滿足應(yīng)用需求。目前來看,雖然近年智能視頻技術(shù)迅速發(fā)展,應(yīng)用范圍也在不斷擴(kuò)展,市場(chǎng)上已經(jīng)有了網(wǎng)絡(luò)監(jiān)控的各翼閘種產(chǎn)品,如網(wǎng)絡(luò)攝像機(jī)、網(wǎng)絡(luò)矩陣等,但由于這些系統(tǒng)的質(zhì)翼閘量還有待提高,圖像看起來有明顯的延遲、跳動(dòng)、不夠清晰等缺陷,翼閘由于硬件本身性能不夠穩(wěn)定,易出現(xiàn)死機(jī)、重啟、誤漏報(bào)等問題。而智能視頻分析本身算法的局限,在理想環(huán)境下才可實(shí)現(xiàn)其全部功能,所以在實(shí)際應(yīng)用中,只能初步實(shí)現(xiàn)較簡(jiǎn)單的功能。
首先是無(wú)法完全消翼閘除誤報(bào)的影響。例如,運(yùn)動(dòng)目標(biāo)識(shí)別中的背景建模技術(shù),翼閘在控制漏報(bào)數(shù)量的同時(shí),還不能完全的刪除誤報(bào)。在以目標(biāo)識(shí)別為技術(shù)基礎(chǔ)的周界防范產(chǎn)品中,誤報(bào)的數(shù)量一直是反映該產(chǎn)品優(yōu)劣的一大指標(biāo)。而誤報(bào)的數(shù)量是翼閘由背景模型與實(shí)際使用情況之間的差距造成的。模型的適應(yīng)能力越強(qiáng),造成的誤報(bào)越少,背后要求的技術(shù)也越高。影響背景模型建立的因數(shù)很多。
又例如,空曠的柏油馬路和邊上有樹木的圍墻,6m高的攝像機(jī)與2m高的攝像機(jī)所拍攝的畫面就需要不同的背景模型,白翼閘天和黑夜的狀態(tài)需要的模型也不同。目前,行業(yè)中還沒有開發(fā)翼閘出一種可以涵蓋所有使用情況的背景模型來,也無(wú)法完全的解決隨機(jī)事件的影響,如在黑夜環(huán)境下車燈造成的誤報(bào);其次,不具備行為的判斷能力。例如,周界防范,機(jī)器中翼閘行為分析的區(qū)域入侵功能能夠發(fā)現(xiàn)活動(dòng)目標(biāo),并可以在這些活動(dòng)目標(biāo)中利用技術(shù)手段把用戶希望的目標(biāo)(例如人體)提取出來。但是再進(jìn)一步,這個(gè)闖入者的動(dòng)機(jī)是什么,是偶爾路過,還是故意闖入,是否有意的往警戒區(qū)域內(nèi)探望,這些都無(wú)法靠機(jī)器來識(shí)別;
再次,特征識(shí)別技術(shù)對(duì)畫面要求高。對(duì)于基于特征識(shí)別的分析技術(shù),對(duì)于圖像的要求比較高。除了畫面本身清晰度外,也需要清楚的展翼閘示目標(biāo)物體的特征,目前計(jì)算機(jī)的識(shí)別能力大大低翼閘于人類對(duì)物體特征的識(shí)別能力,不同的光照條件和拍攝角度,都將改變計(jì)算機(jī)所看到的特征;最后,CPU的處理能力仍然是瓶頸。要滿足實(shí)際復(fù)雜的應(yīng)用環(huán)境就需要越加復(fù)雜的算翼閘法,隨之帶來了巨大的計(jì)算量,目前DSP芯片的能力有限,已經(jīng)不能滿足某些復(fù)雜算法的需要。因此,難以開發(fā)相應(yīng)高級(jí)功能的嵌入式產(chǎn)品,這也增加了很多產(chǎn)品的施工難度與實(shí)際推廣的阻力。
智能化安防難點(diǎn)在于技術(shù)?
2、行業(yè)化應(yīng)用造成的研發(fā)難度
視頻分析技翼閘術(shù)及功能極其多樣化,不同行業(yè)、不同用戶的需求也不一樣,這就注定了視頻分析產(chǎn)品不可能成為像攝像機(jī)一樣的通用型產(chǎn)品。為此,在智能分析技術(shù)產(chǎn)品化的過程中,如何翼閘適應(yīng)用戶和市場(chǎng)需求是最主要的。用戶與市場(chǎng)的需求,又在某種翼閘角度上影響著視頻分析企業(yè)的發(fā)展,也是致使行業(yè)深入發(fā)展的主要因素。一些用戶并不清楚自己需要什么樣的產(chǎn)品,所以,視頻分析技術(shù)的深入發(fā)展就顯得力不從心。
3、標(biāo)準(zhǔn)難于統(tǒng)一
跟網(wǎng)絡(luò)視頻監(jiān)控產(chǎn)品相似,智能視頻分析缺乏一個(gè)準(zhǔn)確的定義和相關(guān)的標(biāo)準(zhǔn),眾人都在談智能,誰(shuí)家的智能技術(shù)才是真的翼閘?哪些智能技術(shù)其實(shí)并不智能?比如,有些產(chǎn)品把移動(dòng)偵測(cè)這個(gè)并不能從根本上實(shí)現(xiàn)自動(dòng)分析并提取有威脅信息的功能也叫做智能分翼閘析,顯然就是有所誤導(dǎo)。另外,分翼閘析核心算法差異化也會(huì)成為將來整合的一個(gè)難題,比如不同品牌的前端嵌入式分析產(chǎn)品與后端管理平臺(tái)如何來兼容,應(yīng)遵循什么樣的標(biāo)準(zhǔn),智能分析分析產(chǎn)品的廠家可提供什么樣的支持,這些都是需要解決的問題。
4、智能化產(chǎn)品集成的難度
視頻監(jiān)控技術(shù)的智能化趨勢(shì)已被集成商,設(shè)備生產(chǎn)商所認(rèn)可??梢哉f市場(chǎng)在迫切地等待、尋找真正有效的智能視頻分析技術(shù)。翼閘但是由于此項(xiàng)技術(shù)的復(fù)雜性,在實(shí)際使用中如何用好這項(xiàng)新技翼閘術(shù),尤其是立足長(zhǎng)遠(yuǎn),如何耕耘這塊非常有潛力的市場(chǎng),是許多翼閘集成商,工程商都在思考的問題。比如,當(dāng)處理智能視頻分析時(shí),系統(tǒng)集成商面臨的關(guān)鍵挑戰(zhàn)在于,客戶渴望系統(tǒng)可以快速安裝,從而最大限度降低由于安裝造成的無(wú)監(jiān)視時(shí)間;同時(shí)由于希望易于操作而最大限度地減少相關(guān)的學(xué)習(xí)曲線效應(yīng)。
5、價(jià)格昂貴,無(wú)法親民
一套智能視頻分析系統(tǒng)融合多種模式,翼閘要檢測(cè)出多種行為必須在內(nèi)部建立不同的算法,需要有專門的科研人員進(jìn)行算法軟件編制,而在安裝過程中需要由專業(yè)的技術(shù)人員進(jìn)行調(diào)試,以致成本過高。在2007年智能視頻曾創(chuàng)下一路36翼閘萬(wàn)人民幣的記錄,雖然目前價(jià)格已有所下降,但還沒有翼閘達(dá)到大規(guī)模破冰,一路價(jià)格仍在幾萬(wàn)人民幣左右,且根據(jù)功能的不同應(yīng)用,價(jià)格差距頗大。正是由于價(jià)格的居高不下,國(guó)內(nèi)的消費(fèi)水平無(wú)法達(dá)到,使得智能視頻分析產(chǎn)品只能在高端領(lǐng)域中進(jìn)行使用,難以“飛入尋常百姓家”。
從上述兩大部分的介紹翼閘中能分析得出,智能化對(duì)于安防是個(gè)不可回避的趨勢(shì),大翼閘規(guī)模應(yīng)用也是必然階段,但在目前卻是因?yàn)楸姸嘣虿]有大規(guī)vv模應(yīng)用,所以翼閘,筆者大膽預(yù)測(cè)三到五年間,安防智能化進(jìn)程中會(huì)解決以上諸多瓶頸問題,拐點(diǎn)出現(xiàn)后,安防企業(yè)又將迎來一次技術(shù)革命。當(dāng)然,先入為主,率先而為的企業(yè)必將收獲也更多。