视频分析技术在高铁监控的应用

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【中国集群通信网】视频分析，即Intelligent Video Surveillance，简称IVS，是近年来新兴的一个技术，其核心思想是利用计算机系统智能识别技术将值班人员从长期的“盯屏幕”监控状态解脱出来，为视频监控系统增加智能识别、预告警及智能检索功能。视频分析技术在在铁路建设上已经有一定的成功实施案例，具体分析模式集中在入侵探测、(滞留)检测和逆行检测及摄像机自身维护(如聚焦模糊、信号丢失、视频遮挡等)。

　　IVS技术应用难点

　　高铁的特点是系统跨度大、地理分布广，视频分析的环境复杂，风霜雨雪雾、摄像机抖动、火车灯光、城市灯光、昆虫、云影等现象均是视频分析可能会遇到的问题，良好的IVS系统应该能够很好地平衡漏报与误报之间的问题。不同的具体项目，摄像机的场景FOV(Field Of View)不同，有的线路上当列车经过时，会充斥整个画面，而有的线路上，列车经过，充斥一部分画面而已，因此需要根据不同场景选择策略、调整参数甚至底层算法微调。另外，在长焦距情况下，远端很小的目标应该能够探测到(考察IVS产品最小识别像素);在大风环境下，抖动的摄像机不应该误报(比如抖动范围在10个像素内);多预置位分析功能，如在多个不同预置位下设置分析，然后可以自动调用预置位并快速进入分析模式;应该具有各种自然气候条件下的过滤及补偿程序。

　　IVS应用的模式

　　铁路不是实验室，对摄像机的任何角度、焦距等调整均需要一定人力物力，视频分析对场景(FOV)的要求很高，在日后的配置中需要不断调整，因此，不难理解多数视频监控系统的视频分析摄像机采用的也是PTZ摄像机而不是固定摄像机了。分析模式固定后，摄像机FOV调整好，需要进入分析设置，通常，一路摄像机视频只能进行一个模式。在铁路应用中，主要有两种IVS模式，一种是在重要区段及咽喉区设置入侵探测，用来识别人或动物入侵到高铁路轨(高铁沿线多半封闭或栅栏保护等物理方式，但还是可能有入侵物进入);公跨铁区域设置高空落物分析，防止高空落物对列车运行产生影响。目前这两个视频分析应用模式在铁路视频监控中均有一定应用并表现良好。

　　IVS系统设计

　　由于IVS是新技术，新产品，因此大多用户对此并不是很了解，IVS厂家需要站在用户角度，帮助用户做好项目前期调研分析，弄清楚客户的需求和期望;同时，IVS厂家有必要让客户清楚IVS是有限的智能而并非万能，IVS到底能做什么，不能做什么等。在系统设计阶段，IVS厂家需要与摄像机安装单位等进行沟通，明确摄像机的设备参数要求、及摄像机安装角度方位问题，以最大限度发挥其功能。

　　IVS系统调试

　　对于高铁这样的大型户外项目，IVS系统调试阶段工作量比较大，首先厂家根据现场情况及经验进行粗调，然后派人现场模拟，然后再调试。从调试到试运行，可能需要不止一次的现场模拟，其目的是改进视频分析探测效果。视频分析调试不是一步完成的，一般分测试调试、初步、深度调试等。由于系统在户外应用，风霜雨雪雾、夜晚、白云、车灯、蚊虫、崎岖的地形等都给视频分析带来挑战。因此需要多次深化调整参数，并且需要根据不同典型现场进行模拟测试，从不同角度，不同距离模拟入侵，然后根据测试结果反馈调整参数。

　　IVS系统架构

　　目前视频分析技术主要有两种架构方式，一种是集中后端服务器方式，另外一种采用前端DSP方式，目前，越来越多的人倾向前端DSP方式，即分布式智能分析，主要表现在以下方面。

　　DSP方式可以使得视频分析技术采用分布式的架构方式，在此架构下，视频分析单元一般位于视频采集设备附近，这样，你可以有选择地设置系统，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。另外，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像进行分析，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。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。

　　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。