智能視頻分析技術(shù)

　　視頻存儲(chǔ)時(shí)間長是安防行業(yè)的特點(diǎn)。根據(jù)監(jiān)控行業(yè)的視頻畫面特點(diǎn)，30%的畫面為重要畫面(人/車運(yùn)動(dòng))，其他70%基本上都是次要畫面(晃動(dòng)的樹、花草、動(dòng)物)。

　　而在30%的重要畫面中，可能只有20%的運(yùn)動(dòng)畫面是我們所關(guān)注的，其他80%的人/車運(yùn)動(dòng)并不影響我們的安全。所以，如果利用智能視頻分析將重要畫面識(shí)別出來，那么我們就可以節(jié)省94%的高碼流空間，考慮到智能視頻分析算法識(shí)別性能，對(duì)于這94%的次要畫面，我們可以采用低幀速率+高碼流來進(jìn)行錄像(視場景不同而定，對(duì)于實(shí)時(shí)性畫面要求高的應(yīng)用，可考慮低碼流+高幀速率)。表1簡要說明了采用智能視頻分析前后的存儲(chǔ)空間差別。

　　從表1可以看出，每天的硬盤空間節(jié)省了40GB，是傳統(tǒng)高清存儲(chǔ)空間需求的37%。假設(shè)一塊2TB SATA硬盤800元，硬盤錄像1年，那么節(jié)省的硬盤成本是6000元，如果以IPSAN存儲(chǔ)系統(tǒng)考慮的話，那節(jié)省的成本將近10萬元。

　　當(dāng)前市場上有很多產(chǎn)品都宣稱自己是智能的，其實(shí)，當(dāng)前市場大部分產(chǎn)品都是高級(jí)移動(dòng)偵測(Advanced VMD)。高級(jí)移動(dòng)偵測可以景深標(biāo)定，可以做很好的前/背景分離來做目標(biāo)探測，通過像素大小也可以做基本的目標(biāo)分類，從而在干凈的環(huán)境下獲得不錯(cuò)的識(shí)別性能和誤報(bào)抑制能力，但是高級(jí)移動(dòng)偵測和智能視頻分析技術(shù)的一個(gè)最大區(qū)別就是智能視頻分析是采用目標(biāo)分類技術(shù)和自動(dòng)標(biāo)定技術(shù)。在這里，高清智能視頻分析的應(yīng)用具有如下三個(gè)特點(diǎn)：

　　自動(dòng)標(biāo)定：攝像機(jī)在經(jīng)過一段時(shí)間運(yùn)行后，因?yàn)榇箫L(fēng)、支架安裝力度等原因，可能會(huì)發(fā)生角度偏移，沒有自動(dòng)標(biāo)定功能的AVMD高級(jí)移動(dòng)偵測技術(shù)將造成景深標(biāo)定錯(cuò)誤，從而造成根據(jù)像素大小對(duì)目標(biāo)進(jìn)行分類的算法失敗，出現(xiàn)大量誤報(bào)。真正的智能視頻分析系統(tǒng)具有自動(dòng)標(biāo)定能力，無論攝像機(jī)如何發(fā)生傾斜，都可以自動(dòng)學(xué)習(xí)環(huán)境景深，從而為目標(biāo)識(shí)別創(chuàng)造良好的基礎(chǔ)像素?cái)?shù)據(jù)。

　　目標(biāo)分類：智能視頻分析技術(shù)的第二個(gè)特點(diǎn)就是先進(jìn)的目標(biāo)分類能力，通過內(nèi)置20多萬種目標(biāo)模式，利用強(qiáng)大的人工智能神經(jīng)學(xué)習(xí)算法，可以大大抑制自然界引起的誤報(bào)，如雨、雪、大風(fēng)、小動(dòng)物、飛鳥、光影變化、樹枝晃動(dòng)等。而高級(jí)移動(dòng)偵測技術(shù)僅簡單地根據(jù)像素大小來判定目標(biāo)，不考慮目標(biāo)的外表紋理、顏色、形體幾何組合、步伐等人體/車輛模式，必將導(dǎo)致很高的誤報(bào)率。如夏天飛蟲、昆蟲在攝像機(jī)前面飛動(dòng)，露水、雨水滴滑過鏡頭表面，這些異常事件都會(huì)導(dǎo)致系統(tǒng)依據(jù)像素大小來做目標(biāo)分類的錯(cuò)誤，從而出現(xiàn)大量誤報(bào)，浪費(fèi)錄像空間。

　　1080P高清分辨率智能視頻分析：當(dāng)前市場主流的高級(jí)移動(dòng)偵測技術(shù)都是采用CIF格式來做目標(biāo)探測，CIF格式必然導(dǎo)致探測區(qū)域小，從而導(dǎo)致大量的漏報(bào)和降低錄像系統(tǒng)的可用性。真正的高清智能視頻分析能夠在1080P分辨率畫面上進(jìn)行目標(biāo)探測和目標(biāo)分類，從而保證廣闊的識(shí)別區(qū)域，不發(fā)生漏報(bào)，保證未來查詢錄像時(shí)，能夠獲得所有的運(yùn)動(dòng)目標(biāo)的高清錄像。

　　降低網(wǎng)絡(luò)傳輸壓力

　　網(wǎng)絡(luò)和VMS視頻服務(wù)器之所以壓力大，是因?yàn)樗械母叽a流高清視頻必須傳輸?shù)娇刂浦行牟拍鼙４?，這對(duì)于傳統(tǒng)安防工程商來講是一個(gè)挑戰(zhàn)。過多的視頻流需要?jiǎng)澐諺LAN網(wǎng)段，而VLAN網(wǎng)段需要中心路由，所以3層交換機(jī)、核心交換機(jī)、邊緣交換機(jī)等等大量的設(shè)計(jì)和安裝配置工作是必不可少的。網(wǎng)絡(luò)人才來自IT系統(tǒng)和電信、網(wǎng)絡(luò)通信行業(yè)，人工成本高，人才流動(dòng)性大，對(duì)工程商也造成了很大的公司運(yùn)營負(fù)擔(dān)。

而VMS視頻管理服務(wù)器、轉(zhuǎn)發(fā)服務(wù)器、IPSAN存儲(chǔ)系統(tǒng)，更是傳統(tǒng)的IT人士比較熟悉的。對(duì)于小型工程商來講，需要招聘高素質(zhì)專業(yè)人才或培養(yǎng)專業(yè)人才，這對(duì)于傳統(tǒng)模擬監(jiān)控工程商來講，也是很大的開支。

　　除此之外，大量的VMS視頻服務(wù)器、IPSAN存儲(chǔ)系統(tǒng)需要良好的供電、空調(diào)、防靜電和接地系統(tǒng)，這需要專業(yè)的機(jī)房工程，這也是一筆隱形的成本，對(duì)于很多用戶來講，大屏是面子工程，但是對(duì)幕后工作的機(jī)房工程往往不夠重視，一旦遭到雷擊或者斷電，系統(tǒng)有可能面臨癱瘓的風(fēng)險(xiǎn)。

　　筆者認(rèn)為，如果將NVR錄像轉(zhuǎn)移到每臺(tái)攝像機(jī)上，那么我們將不需要如此復(fù)雜的網(wǎng)絡(luò)和后臺(tái)服務(wù)器、存儲(chǔ)系統(tǒng)以及機(jī)房工程。即便網(wǎng)絡(luò)中斷，雖然控制中心無法看到實(shí)時(shí)畫面，但是監(jiān)控系統(tǒng)的最基本功能錄像還在每臺(tái)攝像機(jī)上繼續(xù)運(yùn)轉(zhuǎn)，完全可以待網(wǎng)絡(luò)恢復(fù)后瀏覽錄像或直接到現(xiàn)場攝像機(jī)以太網(wǎng)直連下載錄像，供警方查證。

　　通過分布式錄像設(shè)計(jì)，工程商可以降低施工隊(duì)伍的人才質(zhì)量要求，同時(shí)提高攝像機(jī)內(nèi)置的錄像碼流，保證最好的視頻回放畫面。分布式錄像還可以分時(shí)間段、分批回傳備份到后臺(tái)服務(wù)器上，充分利用當(dāng)前的百兆網(wǎng)絡(luò)技術(shù)優(yōu)勢，可以1小時(shí)之內(nèi)把攝像機(jī)上的當(dāng)天錄像回傳備份。

　　采用寬動(dòng)態(tài)成像元件

　　除此之外，選取內(nèi)置寬動(dòng)態(tài)的Sony Exmor 1080P CMOS成像器件的高清攝像機(jī)，也是圖像清晰度保證的一個(gè)基本原則。按照Sony的測試報(bào)告，它的Exmor 1080P CMOS成像器件已經(jīng)超越了同樣分辨率的CCD的成像能力，當(dāng)然和另外兩大CMOS器件廠商(同樣是最大的兩大手機(jī)照相機(jī)芯片供貨商)相比，Exmor成像質(zhì)量技高一籌，就連下一代的蘋果公司iPhone5也要采用Exmor作為其手機(jī)照相機(jī)標(biāo)配。

　　當(dāng)然，為了滿足實(shí)際安裝需要，筆者在此對(duì)高清攝像機(jī)廠商提出了過高要求。不過在筆者看來，美國VideoIQ公司(前GE安防子公司)作為一個(gè)致力于智能視頻分析技術(shù)的一體化攝像機(jī)廠商，在圖像清晰度保證問題上，卻遠(yuǎn)遠(yuǎn)走在了其它國際大廠的前列，應(yīng)該值得我們高清攝像機(jī)廠商深思。VideoIQ公司的iCVR一體化球機(jī)真正解決上面談到的幾個(gè)大問題。在某個(gè)方面做到最好很容易，但是從每個(gè)方面都做到最好，是真正的不簡單?？偨Y(jié)起來，VideoIQ公司做到了幾個(gè)第一：

　　· 第一家采用了Sony公司的Exmor寬動(dòng)態(tài)、低照度1080P成像器件，在Sony還未發(fā)布自己的1080P攝像機(jī)時(shí)，就提前拿到了Exmor成像器件，發(fā)布了自己的智能高清攝像機(jī);

　　· 第一家采用1080P解析度的內(nèi)置鏡頭，2009年通過日本鏡頭大廠定制了300萬像素的鏡頭(VideoIQ在2010年3月發(fā)布1080P智能球機(jī)時(shí)，還沒有一家鏡頭廠商能夠提供商用3MP鏡頭);

　　· 第一家做到自適應(yīng)高清智能分析算法，在主流市場還是CIF分析的情況下，VideoIQ搶先做到了1080P分辨率的智能視頻分析。據(jù)筆者了解，以色列DVTEL(原IOImage)也推出了3MP的智能攝像機(jī)，但其還是采用4CIF分辨率的目標(biāo)探測算法，而且當(dāng)時(shí)其鏡頭也無法達(dá)到3MP解析度;

　　· 第一家內(nèi)置集成了750GB硬盤錄像，通過專利技術(shù)延長了硬盤10倍使用壽命。板載錄像降低了網(wǎng)絡(luò)帶寬的要求，也大大降低了VMS視頻服務(wù)器和IPSAN存儲(chǔ)系統(tǒng)的要求，為中小型工程商提供了即裝即用的解決之道。

　　路漫漫兮其修遠(yuǎn)兮，吾將上下而求索。國際大廠的發(fā)展思路就是我們學(xué)習(xí)的標(biāo)桿，筆者真誠希望國內(nèi)廣大智能高清攝像機(jī)廠商能夠快速研發(fā)出和VideoIQ公司類似的高清產(chǎn)品，填補(bǔ)我國的空白，充分利用我們發(fā)達(dá)的制造業(yè)，在技術(shù)創(chuàng)新上也打上“中國制造”的標(biāo)簽。