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智能視頻監(jiān)控系統(tǒng)的關(guān)鍵技術(shù)和難點(diǎn)

閱讀：2061發(fā)布時(shí)間：2014-5-17

　　隨著計(jì)算機(jī)和網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的發(fā)展，視頻監(jiān)控系統(tǒng)逐漸由模擬時(shí)代過(guò)渡到數(shù)字時(shí)代：包括視頻監(jiān)控信號(hào)的數(shù)字化采集、壓縮、傳輸、存儲(chǔ)等都實(shí)現(xiàn)了數(shù)字化和網(wǎng)絡(luò)化。然而視頻監(jiān)控系統(tǒng)的智能化程度還很低。近幾年，隨著計(jì)算機(jī)性能的不斷提高，利用計(jì)算機(jī)視覺(jué)技術(shù)對(duì)監(jiān)控系統(tǒng)中的視頻信息進(jìn)行分析，從而使視頻監(jiān)控系統(tǒng)向智能化方向發(fā)展成為可能。
　　
　　智能化的視頻監(jiān)控系統(tǒng)是一個(gè)涉及到計(jì)算機(jī)視覺(jué)、模式分析、人工智能、自動(dòng)化控制、計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)等多學(xué)科的系統(tǒng)工程。智能視頻監(jiān)控用在銀行、超市、倉(cāng)庫(kù)、博物館、監(jiān)獄等需要進(jìn)行長(zhǎng)期監(jiān)控的地點(diǎn)，系統(tǒng)應(yīng)提供的功能：
　　
　　1．檢測(cè)跟蹤運(yùn)動(dòng)對(duì)象（人、車(chē)輛或其他物體）的活動(dòng)區(qū)域；
　　
　　2．運(yùn)動(dòng)對(duì)象的行為分析理解和預(yù)測(cè)；
　　
　　3．存儲(chǔ)監(jiān)控信息的同時(shí)，還應(yīng)包括對(duì)場(chǎng)景對(duì)象的描述以供查詢(xún)；
　　
　　4．能夠?qū)Υ鎯?chǔ)的監(jiān)控信息提供基于內(nèi)容的快速查詢(xún)；
　　
　　5．以視頻攝像機(jī)為主且能提供多探測(cè)器綜合探測(cè)的功能；
　　
　　6．通過(guò)*的網(wǎng)絡(luò)傳輸系統(tǒng)對(duì)大面積范圍內(nèi)進(jìn)行監(jiān)控，并對(duì)于覆蓋大面積范圍內(nèi)的多個(gè)探測(cè)器能夠使他們相互協(xié)調(diào)融合，增加可靠性；
　　
　　7．友好的人機(jī)界面，如對(duì)監(jiān)控的區(qū)域提供信息綜合顯示，對(duì)報(bào)警事件及時(shí)顯示定位，提供對(duì)存儲(chǔ)的監(jiān)控信息進(jìn)行查詢(xún)；
　　
　　8．遠(yuǎn)程查詢(xún)控制功能。
　　
　　關(guān)鍵技術(shù)和難點(diǎn)
　　
　　1、人的跟蹤(Humantracking)
　　
　　視頻處理系統(tǒng)要進(jìn)行運(yùn)動(dòng)目標(biāo)檢測(cè)并進(jìn)行分類(lèi)，如果確認(rèn)是人則進(jìn)行自動(dòng)跟蹤。多人的檢測(cè)和跟蹤是個(gè)難點(diǎn)問(wèn)題，為了減少多個(gè)目標(biāo)相互遮擋所帶來(lái)的歧義性問(wèn)題，必須開(kāi)發(fā)更好的模型，比如基于膚色模型和人臉檢測(cè)的方法作為跟蹤的輔助手段。另外，可以使用多攝像機(jī)擴(kuò)大監(jiān)視的有效范圍，通過(guò)選擇的視角解決目標(biāo)間的遮擋問(wèn)題，多攝像機(jī)之間的切換選擇和信息融合是一個(gè)需要解決的問(wèn)題。
　　
　　2、基于內(nèi)容的編碼技術(shù)
　　
　　監(jiān)控系統(tǒng)中使用的硬盤(pán)錄像機(jī)，是以MPEG4/H.263/H.264等*的編碼標(biāo)準(zhǔn)為基礎(chǔ)對(duì)采集的視頻信號(hào)進(jìn)行壓縮存儲(chǔ)。盡管這些標(biāo)準(zhǔn)都可以根據(jù)視頻中場(chǎng)景的復(fù)雜程度提供自適應(yīng)變碼率的編碼，但是它們并沒(méi)有專(zhuān)門(mén)針對(duì)特定的場(chǎng)合。監(jiān)控系統(tǒng)的跟蹤是以運(yùn)動(dòng)物體特別是人的運(yùn)動(dòng)為基本內(nèi)容的，所以系統(tǒng)可以針對(duì)運(yùn)動(dòng)物體（人）的編碼分配較高的碼率，而對(duì)靜止的環(huán)境背景分配較少的碼率，這樣就保證了在有限的處理時(shí)間和資源的情況下保證壓縮視頻中監(jiān)控目標(biāo)具有較高的清晰度。從技術(shù)的發(fā)展來(lái)看，如果智能性的圖像理解技術(shù)非常成熟，則現(xiàn)有的視頻壓縮會(huì)轉(zhuǎn)化為智能存儲(chǔ)技術(shù)，也就是說(shuō)只存儲(chǔ)“有用”的信息，而不是像當(dāng)前的監(jiān)控系統(tǒng)那樣沒(méi)有選擇地存儲(chǔ)所有內(nèi)容。
　　
　　3、人的行為模式研究
　　
　　對(duì)人的行為進(jìn)行自動(dòng)識(shí)別，提取各種跟蹤人的行進(jìn)路線，著裝，肢體運(yùn)動(dòng)等進(jìn)行自動(dòng)行為識(shí)別，如果發(fā)現(xiàn)目標(biāo)行為違反預(yù)定義的規(guī)則，則及時(shí)提供報(bào)警。
　　
　　4、視頻數(shù)據(jù)庫(kù)的管理
　　
　　即建立有效的視頻數(shù)據(jù)庫(kù)，包括對(duì)監(jiān)控系統(tǒng)進(jìn)行有效的存儲(chǔ)、檢索、查詢(xún)。對(duì)存儲(chǔ)的監(jiān)控信息提供基于內(nèi)容的快速查詢(xún)，在存儲(chǔ)視頻中快速找出可疑目標(biāo)。
　　
　　5、DSP硬件產(chǎn)品
　　
　　zui終的視頻監(jiān)控產(chǎn)品要實(shí)現(xiàn)硬件化，采用高性能信號(hào)處理芯片（DSP）。如TI公司的TM320C6000系列等，這些芯片由于是面向?qū)崟r(shí)的信號(hào)處理，因此其核心運(yùn)算部件具有很高的運(yùn)算速度。
　　
　　項(xiàng)目開(kāi)發(fā)計(jì)劃和現(xiàn)有技術(shù)積累
　　
　　(一)產(chǎn)品分兩個(gè)階段完成
　　
　　1基于PC的系統(tǒng)研發(fā)階段，這個(gè)階段著重智能處理軟件的算法設(shè)計(jì)和原型系統(tǒng)驗(yàn)證。
　　
　　2基于SOC(SystemOnChip)嵌入式產(chǎn)品開(kāi)發(fā)階段，將智能化監(jiān)控程序嵌入到以DSP/ARM芯片為核心的處理器中。
　　
　　(二)現(xiàn)有技術(shù)
　　
　　1、人臉檢測(cè)和識(shí)別
　　
　　進(jìn)行身份鑒別，用于門(mén)禁系統(tǒng)；在人臉數(shù)據(jù)庫(kù)中自動(dòng)查找*分子的資料。
　　
　　2、運(yùn)動(dòng)目標(biāo)檢測(cè)和跟蹤
　　
　　實(shí)時(shí)跟蹤視頻中的運(yùn)動(dòng)人臉，并定位五官進(jìn)行表情模擬。這個(gè)技術(shù)的擴(kuò)展可以用來(lái)識(shí)別人的活動(dòng)，作為智能監(jiān)控的基礎(chǔ)。
　　
　　3、數(shù)字硬盤(pán)錄像機(jī)
　　
　　基于MPEG4標(biāo)準(zhǔn)的數(shù)字視頻編碼存儲(chǔ)技術(shù)，以及它的ASIC硬件實(shí)現(xiàn)。

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