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浅谈智能视频分析技术和应用大全

作者:西刹子 时间:2008-03-25

Ø       DSP方式可以使得视频分析技术采用分布式的架构方式,在此方式下,视频分析单元一般位于视频采集设备附近(摄像机或编码器),这样,你可以有选择的设置系统,让系统只有当报警发生的时候才传输视频到控制中心或存储中心,相对于服务器方式,大大节省的网络负担及存储空间。

Ø       视频分析是复杂的过程,需要占用大量的系统计算资源,因此服务器方式可以同时进行分析的视频路数非常有限,而DSP方式没有此限制。

Ø       DSP方式下,视频分析单元一般位于视频采集设备附近(摄像机或编码器),此方式可以使得视频分析单元直接对原始或最接近原始的图象进行分析,而后端服务器方式,服务器得到的图象经过网络编码传输后已经丢失了部分信息,因此精确度难免下降。

基于以上原因,目前市场上主流视频分析技术均采用DSP方式,基于摄像机或编码器。

        智能视频分析过程

智能视频分析是利用计算机视觉技术,对画面进行分析、处理、应用的过程、包含如下过程:

·         背景学习过程:自动学习监视场景的背景情况

·         目标提取跟踪程:提取跟踪前景变化目标,检测并分析目标的活动

·         视频分析判断过程:根据规则追踪目标的活动判断是否违反预定义规则

·         加载预处理过程:加载用户的预定义规则

·         触发报警过程:确定目标活动违反规则,根据预定义传输报警的指定的用户

一般视频分析系统通过设置视频分析原则来过滤掉体积过大或过小的物体,而高级视频分析系统软件内设“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、车辆或其它对象,成功地将不需要跟踪信息分离出来,不只对“目标”物体进行跟踪。

·      背景学习过程

视频分析开始生效后,首先系统进行背景学习阶段,学习时间根据背景热闹程度有所不同,期间系统自动建立背景模型。背景的建模是背景减除法的技术关键。一般采用在系统设置时期设置系统自适应学习时间来建模,根据背景实际”热闹程度“ 选取3-5分钟的学习时间。一般系统建模完成后,随着时间的 变化,背景会有一些改变,系统具有”背景维护“能力,即可以将一些后来融入背景的图象,如云等自动加为背景。

·      移动目标提取与跟踪

背景学习阶段完成后,系统进入目标提取与跟踪阶段。

目标提取是基于背景建模完成后,如果前景出现移动物体目标,并在设置的范围区域内且目标物体大小满足设置,系统将会把该目标进行提取并跟踪。其中的关键技术是视频画面的变化分析,视频画面变化分析采用背景减除法的技术。我们将能指示出画面随时间变化的图为前景图,背景减除方法是利用当前图象和背景图象的差分(SAD)来检测出运动区域(前景图)的一种方法,前景图是视频分析的关键部分。为了得到良好的前景图,期间需要对初步提取的前景图进行去躁处理。目标的良好跟踪是视频分析效果的基础前提条件,视频分析过程需要了解目标出现及运动的时间、位置、速度、方向的要素,而这些要素主要通过目标跟踪得到。目标的跟踪算法有多种,并且过程复杂,有的基于目标的颜色位置、有的基于运动方程,其目的就是获取目标的一段时间内的运动状态,为之后的分析提供前提条件。

背景维护:在视频分析过程中,期间如果背景出现雨雪,中云,波浪,摄像机抖动,摇摆的柳树、现场光线变化等情况,系统将启动各种过滤器功能,来过滤掉这些动态背景,并试试更新背景。

·      目标的识别与行为分析

目标的识别是系统对之前提取并跟踪的目标进行识别和辨识。要想让系统具有目标识别和辨识能力,需要对系统进行模型培训,就是利用已知的目标特征(如车辆、人员、动物等),对系统进行训练,系统将会在大量已知的样本信息上,了解、学习不同目标的特征(大小、颜色、速度、行为方式等),这样当系统发现一个目标时,系统将自动与已经建立好的模型进行比对、并匹配特性,从而对目标进行识别和分类。

视频分析的过程:这个过程是系统的关键过程,有了之前的背景、目标跟踪、识别分类等过程,视频分析是利用以上过程的结果,根据目标出现的时间、位置、速度、大小等因素,并结合之前设置好的行为规则,实现视频分析的过程,如入侵、丢包、越界等。

        视频分析设置过程(入侵探测为例):

·      设置防区

步骤一:主要设置防区范围,具体包含如下步骤:设置警戒区域(防区)、设置算法精度、设置背景学习时间等。此步骤中的关键是调整好摄像机视场,好的视场才会有好的分析效果。

·      设置典型物体大小

步骤三:主要设置典型物体的大小。用来过滤一些非典型大小物体目标,例如本项目中主要入侵探测对象为牦牛等大型动物、人及汽车类可能对铁路运行产生巨大影响的入侵目标,对于猫、狗、羊等小动物不设置触发报警。

视频分析技术近年发展迅速,无论是从媒体的宣传,还是从刚刚结束的展会,人们似乎感觉到“智能视频、视频分析、I·S/CA”已经向我们走来了。几年前的概念,如今成了现实,并且来势汹汹,似乎要颠覆传统的监控方式、颠覆人们的监控理念。的确,视频分析技术早已经从概念、从实验室、从欧美应用进入了中国,青藏铁路、地铁5号线、13号线、民航中心等,均已经有多路视频分析产品在日已夜继的工作;入侵、丢包、防尾随等均有所应用。

·      设置景深参数

步骤二:主要设置典型物体及一些过滤器,具体包含:典型物体大小(根据局不同景深)、无效状态系数(SAD)、云层过滤器、防抖滤波、静态运动滤波是否应用等。

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