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电视监控系统在创新中实现超越

时间:2005-11-18 来源:李仲南 作者:张天天 点击:

    安全的需求使电视监控热起来了,伦敦爆炸案的调查过程使安全官员对电视监控产生了更高的期望。安防业者在暗自庆幸这个好机遇的同时,应清醒地认识到正面对着的新挑战。电视监控能够解决所有问题吗?现行的系统能够满足安全的需求吗?认真的想一下,会发现很多概念还是模糊的。电视监控是一种拾取图像的探测手段,探测什么、如何探测、探测到的信息如何处理使之成为有价值的证据或情报,都是需要深入探讨的问题。我们知道:安全系统如果不具备预警功能就不是好系统。电视监控系统如何实现预警,是安全需求提出的挑战,是摆在我们面前最紧迫的课题。

电视监控的变革
    大家习惯把电视监控系统分为几代、几种模式,但这些模式并没有本质的差别。我们经常讲图像系统的智能化(其它安全系统亦是如此),但智能的真正含义并不清楚。笔者曾提出应用电视正在“从经典走向现代”的观点,指出完成这一转变的主要标志之一是:系统从目视解释(视读)走向机器解释(机读)。实现机器解释的基础是数字化,是图像识别、人工智能、建模、神经元、计算机技术等综合应用的结果。是从静态识别向动态识别发展的结果。它意味着:电视监控系统要改变系统对图像信息不作任何处理的现状,处理就是对图像信息自动的解读,是理解(understanding)图像。

    系统由目视解释转变为自动解释是电视监控技术的飞跃,是安防系统智能化的必然,但解释(机读)什么,也是要认真探索的课题。摄像机监控已经很廉价、但通过输出得到有价值的信息却是昂贵的。目前已流行在银行、仓库和停车场的摄像机监控通常只是用于事后(after the fact)的取证,作为法庭(forensic)的工具。因此、它损失了图像的基本价值(一个动态的、实时的媒质),就如同把直播变成录像一样。而这种应用与人们对视频系统真正需求是有差距的。安全迫切需要是能够连续地监控,并及时告警安全官员事件(盗窃、破坏、入侵)可能发生或正在进行,预测一个趋势,提醒管理人员事态的发展到了限定的界线。以便及时地阻止事件的发生或产生严重的后果(损失)。

    是事后的图像取证(只要作好完整的记录就行了),还是具有早期探测(预警)功能的特征提取和识别,并在事发前能够识别和判断出可疑的行为,将是电视监控技术革命性变化的标志。为此、电视业界必须把视频解释技术(video understanding)作为重要的研究(发展)方向,主要课题有:
·实时运动目标的探测和跟踪(以一个静止的或运动的摄像机平台)、不是通过亮度检测,(传统的视频探测),而是通过图像内容的分析来实现探测;
·普通目标类(人、小车、卡车等)的识别,对目标的整体特征进行识别;
·特殊目标类(警车、快递面包)的识别,提取目标内在、局部的特征;
·人的动态识别,主要是对人的行为(运动状态、方向等)的识别;
·人的步态(gait)分析、是一种生物特征识别,主要用于个体识别;
·单、多动因(agent)的动态识别、根据不同的动因,识别特定的运动目标;
·目标姿态的估计(参照几何空间模型)、把监控目标的姿态作为特征,分析其变化,并判断其是否到达临界的状态;
·动态摄像控制和多摄像机集中(协调)跟踪、智能(协调地联动)控制探测装置,完整、准确地获得图像信息;
·实时数据的传输、图像处理方法和动态场景可视化(visualization);
·不明目标(体积、亮度、形状)的探测和监视,特别是远距离目标日探测;
·多目标(人、车)的分类和统计(运动规律和计数),在多种运动目标的环境下,实现目标的分类,并做出统计,由此产生对监控环境变化趋势的预测;
·新传感器、新成像技术的研究,包括新的图像器件,处理技术以及非可见光成像技术的研究。

安防业发展趋势
    上述课题属于通用性的应用基础研究、是安防业界的科研院所和研究型企业应着力加强和重点投入的方向。在这些研究成果的基础上可以产生许多特殊的、实用性的方向,如:
·发现一个可疑的人游荡在安全管理的区域(停车场、设施周围),发现一个人对防护目标有特殊的关注或异常的行为等;
·发现一个不明物品较长时间的出现在安全区域(公共场所、大桥下),特别是从移动目标上分离出来的物品,较长时间的处于静止状态,发现防范区内的物品增加或减少了;
·发现监控目标(监房中的人犯、行驶的车辆)较长时间出现异常的状态(较长时间静止、运动过度);
·监视在公共场所的行人拥挤、收集购物中心和娱乐场所消费者的人类学统计数据,通过对目标的分类和统计,提前判断可能出现的拥堵,对销售趋势做出预测;
·用于测量交通流量,对城市交通状况做出整体的、趋势性的预测,作为交通信号系统、指示系统、诱导系统的基本输入参数;
·在一些可以限定条件(光照、方位)的环境下,建立图像识别(面像、步态)识别系统,发现受控对象或可疑目标的出现。

    这些就是应用研究的内容了,它除了技术的因数外,还要考虑系统的结构(应用方式)和应用环境的因素。一定要与用户密切结合,充分地了解安全的需求。概括地讲:上述应用可以在背景环境比较简单的条件下,如桥下、重要设施外墙及室内人流少的时间。主要是单目标的识别和形态分析;也可应用于复杂环境下,主要是人、车等目标的分类和统计。

    电视监控技术的这个趋势和上述技术的应用已经初露端倪,最近一些公司推出的视频内容分析设备就具有越界探测、定向运动探测、出和入的管理、移动探测、静止探测(丢弃、静止)、人物计数、速度异常探测等功能。这样的设备可有两条技术路线:一是模块化,把功能全部放在前端(模块),出现异常才向监控中心传送图像和报警信号,监控中心仅对前端的进行功能设置;再一是软件化,系统功能完全在后端实现,通过系统平台运行的软件,前端只是通用的视频源(摄像机)。图像识别系统作为一种出入控制手段已有了初步地应用,目标识别也有了试验系统。

    公安业务也好、公安(安防)技术也好,都是围绕两个方面展开:“打”、“防”。两者基础都是获得信息。事发后的信息是证据,用于打。事发前的信息是情报,具有预警的价值,是防所依据的。电视技术的应用要加强后者的研究。使之在防的体系中起到重要的作用。
(中国集群通信网 | 责任编辑:陈晓亮)

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