智能视频分析技术将重定义视频监控系统

    旧金山国际机场(SFO)聚集了大量的商务旅行者、度假者、移民、中停旅客和现场工作人员，其中不乏相貌可疑的人，因此在那里看到使用了大量的视频监视系统没有什么值得大惊小怪的。令人惊讶的地方是视频监视系统的灵巧。

    说到视频监视，人们就会想到银行，银行里眼睛锐利的监视人员始终不移地盯着监视器屏幕以发现任何可疑的人物，但现在已经不需要这样辛苦了，那些警惕的哨兵正迅速地被精巧的视频分析设备所代替。

    “如果让安全保卫人员老盯着监视器，看上10分钟、20分钟，他们就会感到无聊而分散注意力，”Frost&Sullivan技术市场研究公司的一位安全分析师Dilip Sarangan分析说：“而一台计算机则永远不会感到无聊或厌烦，因而就不会有漏检的事情发生。”

    通过学习人的行为并自动地实时检测各种物体，智能视频分析设备能够以更低的整体成本实现安全性的提高。“对于视频监视而言，主动反应远比被动反应重要。”另一家技术研究公司Gartner公司的安全行业分析师T. Jeff Vining介绍说。

    政府机构和其它组织正在加速挖掘智能视频分析产品的潜力，目前已经有超过一打的公司可以提供某种视频分析产品，包括Vidient、Westec Interactive和Visual Defence在内的多家恭货商可以提供能够监视局部区域(内门或外门)异常状况的产品，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。Sarangan预测：“智能视频系统将成为商业应用的主流。”

    扫描SFO

    每年大约有三千两百多万旅客经过旧金山国际机场，即使用大量的监视人员盯着监视器屏幕识别那些行为怪癖和可疑的人，也只能监视人流的一小部分，为获得一个即有效又不增加人力成本到极限的解决方案，旧金山国际机场采用了由Vidient公司提供的智能视频分析系统SmartCatch。

     SmartCatch与机场现有的闭路电视(CCTV)系统协同检测异常或可疑行为(图1)。当行为分析软件识别出一个异常情况时，就立即将视频片段通过呼机、手提电脑、移动电话或其它通讯设备发送给响应者前来进行现场调查。

图1：Vidients公司的SmartCatch与CCTV系统
协同工作，识别任何诸如闲荡、尾随、违章停车的异常行为

    “谈到‘行为’，并不是指面貌识别或读取证件信息，而说的是人与物的行为。”Vidient公司CEOSteve Goldberg解释说。换而言之，视频监视系统用来寻找识别那些不在正常位置或在某个位置停留时间过长的人和诸如行李箱和包裹这样的物品。

    SFO公共事务主管Michael McCarron举例说：“如果将车停在陡坡路边而且留在那儿不动，那么监视系统就会发生安全警报。”在只扫一张ID卡而有两个人通过安全门及发生拥挤或走错出口的情况下，智能化视频监视系统也能识别出尾随的人。

    Vidient公司基于Windows的技术是以由NEC公司计算机视觉工程师历经三年而开发的视频算法为基础而开发的。Goldberg解释说：“这些算法的基础通常是自适应过滤或自适应处理―已经应用在其它数据和语音应用中的神经网络技术”。SmartCatch检测可疑情况的准确率在95%到98%之间。

    和大多数智能化视频分析系统一样，Vidients公司的产品也将每幅图象作为像素马赛克来进行分析，其中分析算法的作用是检测马赛克运动与否，将运动(或静止)的像素簇从背景中分离出来。Sarangan解释说：“视频分析系统基本上全是软件。”

　　不断改进的技术

    据Visual Defence公司的总技术官Michael Godfrey介绍，带有IP流视频功能的摄像机使得在已有的监视系统中增加分析功能的工作相对容易一些。由于原始数据已经是数字格式，因此智能化的视频分析技术就很容易集成到监视系统中。“我可以将视频分析服务器配置在网络中的任何地方。”Godfrey介绍说。

    现在更快速、更强劲的处理器使监视摄像机直接具备分析功能成为可能。例如，Lumenera公司已经推出一系列摄像机，采用德州仪器公司的DaVinci数字视频技术来提供先进的图象处理、压缩和视频分析功能。

    Godfrey介绍说：“摄像机本身也在变得更智能化。”许多“灵巧”的摄像机现在也支持可下载的第三方分析模块，这样使用户可以使用专为某项特殊任务设计的专用模块，例如身体运动分析或目标跟踪。“不受限于某种特殊类型的分析模块，”Godfrey指出。在整个系统内，根据需要可以为各种摄像机配置不同的功能模块。

    无论是基于摄像机还是基于服务器，分析系统都有其局限性。即使运行在最强大的处理器上的最精巧的算法在处理繁忙、复杂的视觉环境(需要监视很多不同类型的位置)时也会遇上麻烦。

    “如果将它置于一个象纽约这样的城市中，那么要监视的目标数量之多就可能使它的大脑过载，但如果监视一个特定的区域，那么它就工作得非常好。”Vining表示。即便如此，智能化的视频分析系统也会受到欺骗而发出假警报。

    “我可能只是站在机场外面等人，但监视系统则有可能认为我在闲荡，事实上我并没有做任何坏事。”Sarangan举例说。Vining也注意到，只要不漏掉严重情况，就所付出的费用而言用户一般也会容忍偶尔的、没有负面影响的虚假警报。

    另一个问题有关网络容量。如果通过网络传输视频流，那么传输速率大约是2Mbytes/s，Sarangan表示。这意味着一个配置100部摄象机的系统每秒大约要传输200Mbytes的数据。由于许多象公共交通系统这样的大型设施可能需要数千部摄象机，网络成本就会迅速攀升，会有大量数据流过网络。

    不断扩张的市场

    随着更便宜的智能化视频分析产品的普及，这项技术也进入到更多的行业。Westec Interactive公司总技术官Jon Bolen介绍说：“我们已经看到来自专业零售商、珠宝商、甚至超市的强劲需求。”(图2)

图2：类似所示Westec Interactive公司产品的视频系统
可以帮助在商店发现扒手，在娱乐场所识别骗子，在公园寻找失踪儿童。 

    零售商可以使用智能化视频分析系统来识别扒手，娱乐场所可以使用这个工具来发现骗子，而主题公园可以用灵巧的摄象机来识别和定位失踪的儿童。智能化视频分析系统甚至也可以做为强有力的商业工具。商店可以通过它来判断那一层商铺最受欢迎，而快餐馆则可以通过监视人群情况来调配员工。

    业界人士相信，大多数人还是愿意牺牲一点隐私(至少在公共场合如此)来换取安全性的提高。Vining认为智能化视频分析系统正是以不断增加的公共场合为目标而开发的。Vining说：“这是发展的方向。”