智能視頻分析:產品分類與技術發展方向

2021-01-08 中關村在線

1智能視頻分析產品分類

  智能視頻分析,英文名:IVS(Intelligent Video System),又叫CA(Content analyse)。智能視頻分析就是使用計算機圖像視覺分析技術,藉助於計算機晶片強大的數據處理功能,對視頻畫面進行高速分析,通過將場景中背景和目標分離進而提取、比對和分析畫面中的關鍵信息。如果把攝像機比作人的眼睛,那麼智能分析則相當於給這個眼睛上裝上了有思維的大腦。

  智能視頻分析產品分類

  診斷類智能分析

  診斷類智能分析主要是針對視頻圖像出現的雪花、滾屏、模糊、偏色、增益失衡、雲臺失控、畫面凍結等常見的攝像頭故障、視頻信號幹擾、視頻質量下降進行準確分析、判斷和報警。診斷類智能分析技術實現起來較為簡單,通常以後端管理平臺的形式出現,在大型的監控項目,特別是城市級監控的日常運維中作用十分明顯。目前市面上一些基於DSP的智能分析設備、DVR和DVS等都自帶該項輔助功能。

  識別類智能分析

  該項技術偏向於對靜態場景的分析處理,通過圖像識別、圖像比對及模式匹配等核心技術,實現對人、車、物等相關特徵信息的提取與分析。

  人臉(人像)識別分析技術是近幾年飛速發展的新興技術,特徵臉、面部關鍵特徵定位提取和2D(或3D)形狀檢測是其幾個關鍵技術。該技術早期主要應用於門禁考勤系統。隨著技術的發展與成熟,通過與人像還原技術的完美結合,公安部門已將這套技術應用到案件偵破中去,並多次在重大案件中取得了驕人的戰績。伴隨著具有海量視頻數據挖掘能力的雲計算和雲分析等技術出現,人臉識別技術能夠實現跟城市級人像資料庫進行快速實時比對,利用雲存儲技術輕易實現城市間人像數據共享,這將為公安部門快速查找犯罪嫌疑人提供有力的技術支撐,同時也將迎來人臉識別高速發展的歷史機遇。

  在對車的識別分析應用上主要是車牌識別技術。該技術經過多年的發展與應用,目前已十分成熟。模糊車牌還原和識別技術的出現使得該項技術不再局限高清,開始向標清領域普及。車牌識別技術被廣泛應用於各停車場出入口、高速公路收費站等地,近些年更是發展迅速: 配合交通電子卡口系統,車牌識別技術被大量用於車輛交通違章的抓拍,有效降低了車輛交通違章數量,大大減少了交通事故的發生。

  對物體類型的識別目前還處於實驗階段,主要原因在於:1.對場景中物體的建模、特徵提取及定位、分類篩選等過程較為複雜,運算量大;2.物品種類繁多,所需的匹配資料庫信息量相當龐大。故現階段對物體類的識別還處於「模糊」檢測階段,即只能識別出目標是個物體,但具體是何物,設備還無法進行精準識別,如個別智能分析廠商推出的遺留物檢測功能。

  行為類智能分析

  該項技術側重於對動態場景的分析處理。典型的功能有:車輛逆行及相關交通違章檢測、防區入侵檢測、圍牆翻越檢測、絆線穿越檢測、物品偷盜檢測、佔道經營檢測和客流統計等。移動偵測(VMD)是該類智能分析中的「早期智能」,VMD依據視頻畫面中像素塊的運動變化來進行判別,缺點明顯:基於二維的分析,誤報太高,無法識別移動的像素塊是幹擾還是目標,更無法對其行為進行準確判定。目前市面上的DVR或DVS設備大多都附帶VMD功能。部分智能分析廠家後續對算法做了改進和革新,有的是基於PC的視頻分析軟體,有的則是基於DSP嵌入式的視頻分析。這裡值得著重一提的是較為高端的三維視覺分析技術。

  顧名思義,三維視覺分析技術是基於三維場景的視頻分析算法。之所以稱之為「視覺分析」,是因為其真正具備了從行為上進行視頻分析的能力。三維視覺分析技術在第一次適應場景時會有一個人機互動的三維建模過程,即需由用戶給設備指定一些「參照物」(通常是標高和基準線),完成該項工作後,設備即可準確判別每一個進入場景的目標大小、移動方向、運動速度等關鍵特徵。該技術對分析比對的行為樣本庫進行了嚴格提煉和反覆測試,故而產品具有極高的檢測率和誤報率超低的性能。

  利用先進的模式識別技術和特定行為分析算法,三維視覺分析技術搶先佔領了行為類智能分析的制高點。可以預見,在智慧城市即將遍地開花建設的2013年,擁有三維視覺分析技術的廠家必將碩果纍纍、摘取視頻分析的大部分市場份額。

2智能視頻分析技術發展方向

  智能視頻分析技術發展方向

  視頻分析技術在智能交通行業中已經廣泛應用,技術發展更是日新月異,在近三四年中,依賴視頻分析技術的產品更新了兩代產品,從標清到高清至現在的高清智能。因為視頻分析技術的高效及實用,在將來的技術發展中,仍會保持快速的發展,其發展方向主要有四個方面:

  1、適應的圖像像素越來越高曾經高清視頻的視頻分析是整個視頻分析技術的瓶頸,高像素的視頻流對視頻運算和前端設備的承載能力有很高的要求,經過幾年時間的技術發展,這一瓶頸已經得到解決,現在智能交通各系統已基本都使用高清攝像機為基礎數據源。在以後的技術發展中,攝像機的像素還會越來越高,從目前主流的200萬、500萬像素向更高清發展,視頻分析技術也會隨之適應相應的前端設備。

  2、視頻分析的維度越來越寬,目前視頻分析技術主要應用在交通行業電子警察系統(包括車輛綜合違章抓拍)、卡口系統、動態車流監測系統。各系統中視頻分析的數據基本固定,如電子警察系統主要是檢測車輛經過監測點、判別車輛闖紅燈、違章變道壓線等各種違章行為,卡口系統中主要是識別車輛牌照,動態車流監測系統主要是統計交通斷面的交通流信息。在今後的技術發展中,視頻分析的數據維度會越來越寬,包括複雜的交通行為分析、車身顏色識別、車標車型識別、駕駛人員人臉識別等等。

  3、前端硬體設備越來越智能在剛進入高清時代的時候,高清攝像機的視頻分析基本上是一臺攝像機配備一臺工控機來進行視頻運算,然後發展到幾臺(兩臺到四臺不等)攝像機配備一臺工控機。現在卡口電警系統裡的視頻分析已經不需要配備工控機,直接把視頻算法寫入攝像機內,由攝像機來完成此項工作,這除了得益於攝像機內置處理器性能的提高外,視頻分析技術的智能化發展尤為重要。在以後的產品和技術發展中,視頻分析技術對前端設備的要求會越來越低,配置在前端的設備會越來越少,而且越來越智能,承載的功能會越來越多。

  4、視頻運算的穩定性越來越高視頻分析技術的穩定性一直是發展的難題,尤其是道路車輛行進速度快,交通行業本身對檢測精度又很高,所以有些應用一直處在試用階段,比如高速路段的車輛檢測採用線圈或雷達檢測為主視頻為輔的方式,視頻測速不作為交通超速違章處罰依據等等。在將來視頻分析技術進一步發展後,勢必會越來越穩定,檢測精度越來越高,將全面取代其他其他複合檢測手段。

  《「十二五」交通運輸信息化發展需求》中提出:保障交通運輸系統的暢通、高效,要求加強對交通基礎設施和運輸裝備的運行監測,提高其運營管理水平和運行效率;滿足人民群眾安全便捷出行,要求為公眾提供優質的出行信息服務;保障交通運輸安全發展,要求提升交通運輸安全監管和應急處置的監測預警、通信保障和決策支持水平。因此,作為緩解城市交通壓力、減少交通事故重要手段的智能交通建設成為政府投資重點。

     據清科研究中心最新報告顯示,我國智能交通行業進入快速發展階段,2012智能交通行業整體市場規模近800億元,預計到2015年,整體市場規模或將超過2000億元,市場增長率保持在10%以上,並在未來的很長一段時間內,持續增長並發展。因此視頻分析技術作為智能交通行業發展的核心技術,其市場發展前景不言而明,也將獲得巨大的發展空間。

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