IVS:引领视频监控进入智能化初级阶段

IVS和Object Video

    在平安城市建设中，随着安全监控系统迅速迈向数字化、网络化，系统的开放性、集成性、灵活性以及智能程度正在被更多的使用者所关注，安防产业面临着一个新兴的、机遇与挑战并存的发展成长空间。在众多数字化视频监控新技术中，智能视频监控技术是最前沿的应用之一，是视频监控系统全面走向数字化、网络化、智能化发展的必然趋势。视频监控智能化的关键技术是视频图像识别分析软件（IVS，Intelligent Video software）。智能视频技术借助强大的数据处理功能，对视频画面中的海量数据进行高速分析，过滤掉用户不关心的信息，仅仅为监控者提供有用的关键信息。如果把摄像机看作人的眼睛，而智能视频系统或设备则可以看作人的大脑。

    说到智能视频分析软件，就不能不提到Object Video。Object Video是全球领先的智能视频监控系统软件供货商，其软件广泛运用在安防、公共安全、商业智能信息收集、流程改进、以及其他的应用领域。Object Video于1998年由几位全球知名的美国前国防先进技术研究计划署科学家及项目经理所创立，公司总部位于美国维吉尼亚州Reston市，是一家私有企业，并获得全球知名的创业投资公司所资助。该公司由超过100名具有高度技术能力的专家以及具备丰富经验的管理团队所组成，公司内部有近40%的研究开发人员具备博士学位，且在全球计算机视觉（Computer Vision）研究领域居领先地位。

    ObjectVideo公司通过智能视频合作伙伴进行产品的营销和销售，其中包括制造商、分销商以及领先市场的安防系统集成商。到目前为止，ObjectVideo在全球有超过177个用户，将Object Video的系统安装在18个国家、235个点，为超过8万7千个视频信道提供智能分析的能力。
世界各国由于国际反恐和国内治安监控的需要，产生了对智能化视频监控的巨大需求，有市场调查机构预计，智能视频系统的销售额将从2005年的6千万美元增长到2012年的4亿美元，智能视频系统将成为主流。 在视频智能分析软件的市场需求急剧增长的刺激下，国外提供视频智能分析软件产品的厂商已经有了大把 —— Verint、Vidient、Westec、Interactive、Visual Defence、Nextiva 、Vistascape、NiceVision、ioimage、TASC、MATE、Ov、Dallmeier、Ivbox、Viseowave——都能提供视频智能分析产品，大部分厂商提供的视频智能分析产品，都基于ObjectVideo公司的图分析技术，采用 Object Video OnBoard平台来设计并创建自己品牌的OEM产品，这是大部分视频智能分析产品商以最小的投资成本及最快的时间来赢得市场的好办法。

    国内企业，也开始了对智能视频分析软件的尝试。北京迪威泰克数码科技有限公司开发出“沸点”BP-IVS系列智能视频分析监控系统 。包括了数字图像录制、安全规则比对、报警控制管理、高速目标跟踪、以及视频网络传输、集中控制管理等多重功能，形成了一套完整的“智能视频分析”（IVS）系统，该系统已于2006年9月在“北京城铁13号线安防与反恐系统”工程中投入使用。上海世平伟业公司开发出了Ivbox智能视频分析系统。上海皓维也宣布推出了智能视频分析预警系统。2007年7月27日，北京兆维泰奇科技有限公司宣布了推出基于ObjectVideo技术的EagleMage智能视频分析系统。北京兆维泰奇科技有限公司通过获取ObjectVideo OnBoard核心分析软件许可，生产出新一代智能图像分析设备EagleMage。EagleMage应用了先进的基于ObjectVideo OnBoard的视频分析技术，其双通道智能型视频处理单元VPU采用了超高速数字信号处理芯片DSP。通过在基于DSP的高性能数字媒体处理器中集Object Video的软件，先进设备就具备了内置的高级视频分析功能。

    可以这么说，国内智能视频分析软件市场已基本完成了预热，进入了规模化应用的初级阶段。

    IVS产品的主要功能

    虽然视频监控智能化目前在中国还仅仅是一个开始，但市场已经出现了各种流派的智能视频分析产品百花齐放，百家争鸣的前奏。

    从各厂商的种种推广宣传透露的情况看，目前的智能视频分析产品功能主要体现在以下几个方面：

1、内容分析: 在任何情况下，重要信息数量会大大低于背景信息数量，例如：地面、建筑物等静态信以及风吹草动、水波、雨雪、树影等动态信息都可被“智能视频分析”系统判断属于背景信息，而重要信息则是人、车等活动信息，智能视频分析首先对图像内容进行分析，剔除那些无用的背景信息。

    2、对象识别: 智能视频分析软件内设“对象分析引擎”，能够根据不同的活动目标的大小、运动速度及运动规律准确识别出人员、动物、车辆或其他对象，成功地将重要信息分离出来。

    3、分析比对: 智能视频分析系统软件具有可制订的安全规则，可以对分析得到的各类活动目标与所制订的安全规则相比对。例如：在图像中指定的区域设定“虚拟”的安全界限，一旦识别“目标对象”跨越这一安全界限，系统将会激活警报，提示监控人员予以关注或处理警情。

    智能视频分析系统的应用范围广泛，应用功能主要包括：

    高级视频移动侦测(Advanced VMD): 在复杂的天气和光线环境中(例如雨雪、大雾、大风、树影摇动等)精确侦测和识别单个或多个目标的运动情况、运动方向、运动特征等。安全规则包括了禁区报警、绊线报警、尾随检测、运动方向异常报警等多种类型。

    物品丢失或位移检测(Moving Detection): 系统可自动检测监控场景中的物体丢失或被移动，主要用于在复杂场景中的贵重物品和关键设备的监控。

    物体追踪(MotionTracking): 在侦测到移动物体后，根据物体的运动情况自动发送PTZ控制指令，使摄像机能够自动跟踪物体，在物体超出该摄像机监控范围之后，自动通知物体所在区域的摄像机继续进行追踪。

    人脸识别(Facial Detection): 自动识别人物脸部特征并与数据库进行比较以验证人物身份。此类应用又可以细分为“合作型”和“非合作型”两大类，“合作型”应用需要被监控者在摄像机前停留一段时间，通常与门禁系统配合使用。“非合作型”则可以在人群中识别出特定的个体。

    车辆识别(VehicleIdentifica-tion): 根据车辆形状、颜色、车牌号码等特征进行识别并反馈给监控者，用于被盗、疑似车辆追踪等。

    非法滞留(Object Persistence): 当一个物体(如箱子、包裹、车辆、人物等)在敏感区域停留的时间过长(或超过了预定义的时间长度)即产生报警。典型应用场景包括机场、火车站、地铁站等。

    烟火检测(Fire Detection): 根据火情产生过程中烟与火所表现出的时空特征进行烟、火实时检测，可用于森林防火或易燃、易爆等危险品储藏区域的烟火检测。

    人流量统计(People Counting): 统计穿越入口或指定区域的人或物体的数量。例如为业主计算某天光顾其店铺的顾客数量。

    人群控制(Flow Control): 识别人群的整体运动特征，包括速度、方向等等，用以避免形成拥塞或及时发现异常情况。典型的应用场景包括超级市场、车站、候机楼等人员可能大量聚集的地方。

    人体行为分析(Action Analyze): 在目标检测分类的基础上，利用人体的各种行为特征对其所进行各种行为的描述和分析，提取那些危险和有潜在危险的行为，如打斗、抢夺和突然倒地等行为。

    注意力控制(Attention Control): 统计人们在某物体前面停留的时间。可以用来评估新产品或新促销策略的吸引力，也可以用来计算为顾客提供服务所用的时间。

    交通流量控制(Traffic Flow): 用于在高速公路或环线公路上监视交通情况，例如统计通过的车数、平均车速、是否有非法停车、是否有故障车辆等。

    智能视频监控系统的构成

从硬件角度来看，IVS系统的组件与传统监控系统没有太大的差别，其主要部分包括了：视频数据采集的摄像机、用于目标跟踪的高速快球、智能视频分析用高性能计算机（高级别的还应具有图像存储功能）、传输以太网、集中管理服务器及软件等。其中，IVS系统要求智能视频分析计算机必须具备比传统监控系统中的DVR更为强大数据处理功能，同时，IVS智能分析计算机还应可根据场景、分析目标、应用范畴的不同、以及各类分析模式混合应用时具备高度的软件灵活性与可扩展性，为应对各类不同环境、不同算法、不同的安全规则以及日后的软件升级做出必要的准备，以便在接近的成本下充分发挥其应有的作用。

    一般智能视频监控系统的基本组成结构包括：

    视频采集摄像机: 固定安装的高感度摄像机，用于拍摄监视现场的高清晰图像，为智能分析提供基础视频数据。

    数字硬盘录像机: 用于对视频采集摄像机摄取的图像内容进行高速分析与数据处理，并对比安全管理规则或用户设定的条件给出报警或结果，同时，它也承担着将图像数据编码、压缩及录制保存的功能。

    智能跟踪高速球: 自动根据IVS的分析结果及系统设定，当智能视频分析判别有违反安全规则（报警）时驱动高速球型摄像机迅速转到事件区域，以提供给系统使用者近距离、高清晰观察现场实际状况的可能。

    报警控制单元及报警探测器、警灯警号: 对于极为重要的监视现场，工程设计时可能需要更多的(一种以上的)安全防护手段，即除了智能视频分析以外还安装有其他类型的报警探测设备，针对这种使用需求，一般智能视频监控系统还设计有报警控制单元，它不但为各类报警探测器的接入提供了可能，同时，还具备了将智能视频分析报警或报警探测器给出的报警用来直接驱动警灯、警号的能力。

    现场显示设备: 由于智能视频分析系统具有消除多余无用信息而只将关键报警信息的能力，使得安全人员能够通过设在巡逻现场的显示设备直接获得有用资讯，从而使他们根据真实情况、迅速采取最有效的措施。

    远程监视控制中心服务器: 受设备成本、系统稳定性影响及目前计算机的计算能力限制，单台IVS系统的视频采集分析路数一般为4路摄像机，当现场需要对更多的摄像机进行智能视频分析时，需要选用多台IVS来满足使用需求，同时，考虑到采用IVS构建大规模智能监控系统的需求，一般智能视频监控系统还设计有远程监视控制管理中心服务器，以便使系统管理人员能在异地对现场进行实时监控和根据语音提示处理突发事件。

    目前很多厂商推出的智能视频监控系统大都采用适合不同需求的智能分析模块。如禁区报警、绊线报警、遗弃物报警、拥挤度分析，都是由不同的模块完成的。各类智能分析模块在通常情况下即可立即投入应用，对于具有特殊要求或环境情况极为复杂的现场，智能分析模块需要根据监视现场的情况及客户实际需求单独定制。

    监控设备智能化问题的解决

    智能视频监控是下一时代视频监控技术的重要发展趋势。视频监控的智能化不仅给视频智能分析软件（系统）商带来了商机，对于监控产品的制造商，视频监控智能化的影响也是巨大的。对日趋同质化的产品市场而言，开发出嵌入了视频智能分析软件的前端监控产品如摄像机、视频服务器和存储器，让智能设备能判定什么时候它所感兴趣的内容会发生，并且只有在那时才传输视频，从而有效节省带宽，提高可用网络带宽，就成为轻松跳出同质化竞争，赢得高端市场的高额利润的最佳选择。看到这一趋势，位于产业链上游的芯片供应商也纷纷与智能视频分析软件商合作，将视频分析软件嵌入产品芯片中。

    前不久，德州仪器(TI)宣布智能视频软件套件ObjectVideo OnBoard将结合达芬奇(DaVinci(tm))技术，实现数字化视频监控，以满足监控市场对更高智能不断增长的需求，帮助监控厂商快速开发出具有强大可靠的智能视频功能的新品。基于Object Video公司的图像分析技术，OnBoard是运行在Texas Instrument（德州仪器）64位（DM64x Digital Signal Processor DSP）高性能数字信号处理器平台上的智能视频分析软件方案。它可以让制造商能够在最短的时间、最低的成本内，将智能视频分析技术整合进各种监控产品（摄像机、视频编码器、路由器、DVR和视频存储平台），轻易地生产出新时代、且符合特定市场需求的智能视频监控产品。凭借基于达芬奇技术的高性能数字媒体处理器上实现的智能视频与编解码器，下游厂商可显著节省各种智能视频应用的开发时间与成本。

由于视频监控智能化市场的需求和相应技术的逐步成熟，国内外监控领域的公司纷纷采取有力措施应对市场的需求，Honey Well安防集团收购了纽约州布里尔克利夫·马纳市的视频分析软件以及安防监控技术供应商ActivEye公司，希望实现与霍尼韦尔现有产品的整合以及一系列全新的数字解决方案和产品的推出。国外安防巨头企业GE、Bosch、松下、索尼、三星、Axsi等也都推出了嵌入了智能视频分析软件的监控产品和系统。

    国内的企业如海康，也开始了产品与智能视频分析软件的结合。今年年初，德州仪器（TI）与Object Video共同宣布与杭州海康威视数字技术有限公司（Hikvision）携手开发下一代智能视频监控领域的创新。Hikvision将在其新一代创新智能视频产品中采用基于TI DSP平台、内嵌Object Video智能视频监控系统软件的智能视频监控产品。

    海康智能视频分析监控产品的推出，必会成为国内安防产品市场上更多智能视频分析监控产品和设备出现的起始。这无论是从为智能视频监控的大规模应用提供充分的硬件环境看，还是从提高产业技术水平，提升市场竞争水平上看，这都是一个好讯息。

    结束语

    随着视频监控技术从模拟向数字系统、再由数字系统向智能分析系统的快速转换，智能视频分析系统利用内容分析引擎和推论引擎软件对视频数据进行全面分析并依据所设定的安全规则实施告警，必将使单一的视频压缩、运动检测、网络传输、人工控制指挥中心这一传统的模式提升为更为先进、全新的、革命性安全管理策略。智能视频分析技术将加速数字视频取代模拟视频的速度，随着“智能视频分析”系统的采用，进一步提高监控效能，传统的（在中央控制室中）集中监控的模式也将逐步转向到分布监控模式，监控中心工作人员将从枯燥地屏幕观察中解放出来，不再固守于传统的监控室，而投身于更靠近监视与行动现场的地方，而由“智能视频分析”系统向保安人员自动传达可疑目标的位置信息，更迅速地处理现场情况，满足长久监视与“反恐”快速反应的需求，可以预见，跟随VIS的到来，智能化视频监控将迅速融入各类安全控制系统发挥重要作用，视频监控的智能化时代即将来临！