浅谈高清视频智能分析在环保监控中的应用

■张茂

对于智能环保这块广阔天地，高清数字网络化、智能化、人性化、规范化、适用化，安防企业大有作为，高清智能分析技术对于环保应用来说任重道远，是挑战，更是机遇。

前言

我国对环保问题也高度重视，国务院发布的节能减排综合性工作方案，建立了节能减排统计、监测、考核指标体系和目标责任制考核评价制度，加大了产业结构调整力度，明确要求对国家重点监控的污染源和治理设施实行自动在线监控。环保领域安防监控显得尤为重要。现在的环保系统，除视、音频监控外，已越来越呈现出污染源监控图像与数据的同步显示、智能化分析、数据异常告警联动、突发环保事件的可视化预案处置、应急指挥调度等一系列应用趋势。对于智能环保这块广阔天地，高清数字网络化、智能化、人性化、规范化、适用化，安防企业大有作为，高清智能分析技术对于环保应用来说任重道远，是挑战，更是机遇。

视频监控整合于环境检测体系

近年来，在国家大力倡导构建资源节约型、环境友好型社会的方针指导下，我国环境监测技术也得以明显改善。目前的环境监测体系中还整合了环境视频监控系统。在环保监控系统中，前端设备亦多被“安插”在排污现场，采集排放口和污水处理设施的视频信号，并传送到监控主机上，监控主机将这些信号和数据通过通信网络传输到环保局监控中心。系统可以很好地掌握到企业污染设备有无正常运转、有无偷排现象，也便于实时在线监测相关数据。环境监测的内容主要集中在工业污染源。其一般涉及在线仪器监测、数据通讯、数据库管理应用和信息管理等多方面环节。监测的核心在于采集具有时效性、可靠性的环境信息，通过先进的传输技术提供实时的数据；利用先进的信息挖掘手段，提高环境信息利用率和共享程度，最大化地为环境监测与管理提供及时、科学的依据。

视频监控和环境监测的结合不再是生拼硬凑。通过视频监控系统与环境监测系统的对接以及图像与数据的叠加和关联特性，可以很方便地看到监测点图像和数据信息，实现数据与图像关联。看数据的时候能够看到图像，看图像的时候也能够看到数据。通过视频和数据的结合，可以有效防止虚假数据，并及时直观的发现现场问题。

智能高清视频监控应用已经成为目前环境监控的发展趋势。高清技术与IP技术结合，将为用户提供前所未有的数据传输量和画质体验。通过高清1080p、720p视频监控系统，用户将能够分辨出最细微的图片细节和现场的真实情况，适用于更多环保监控系统中污水、大气、粉尘现场监控的实际需要。高清视频监控将为环境监控来来更强的易用性、清晰度，以及更多复杂环境的监控应用。

智能分析系统可以通过对视频、音频以及数据的获取和分析，判别环境状况是否正常，如出现污染物超标等异常情况，则会自动进行报警，提示环境监测和管理部门注意并及时进行处理，遏制重大污染事件的发生。

同时，智能分析系统通过对视频、音频以及数据的获取和分析，系统传感的联运动作来判别环境状况是否正常，如出现污染物超标等异常情况，则会自动进行报警，提示环境监测和管理部门注意并及时进行处理，遏制重大污染事件的发生。

虽然在实际项目中环境监控的主流仍是以有线监控局域网络为主，但由于高清视频的先进无线技术亦成为环保监控不可或缺的一部分。

高清智能视频监控的市场现状

经过近几年的迅猛发展，智能视频分析技术对人们来说已不再陌生。从业人数的增加、企业数量的攀升、技术的不断提高，带动了国内智能视频监控产业的发展。目前的智能化视频监控主要包括：身份识别、智能行为分析、视频诊断等。其中身份识别包括人脸识别、车牌识别等；智能行为分析包括虚拟警戒区域、智能跟踪、物体的遗留和丢失、异常行为检测、人员聚集等；视频诊断主要检测视频信号异常、画面冻结、镜头的遮挡和偏移、抖动等。

智能视频分析技术起源于国外，但是，在智能视频监控市场需求快速增长的刺激下，国内安防厂商和一些研究所开始进行自主研发及与外国公司进行技术合作从事产品生产。目前，国内专注于智能视频分析领域的厂商也越来越多。从产品形态来看，目前市场上存在的智能视频分析技术相关产品主要分为嵌入式视频分析产品与纯软件视频分析产品两大类。嵌入式视频分析产品的主要有智能一体摄像机、智能DVR等，一般应用在监控系统的前端。纯软件视频分析产品主要运行于普通PC或服务器上，使之成为智能视频分析服务器。

高清智能视频监控的问题与完善

目前，有不少厂家提供智能视频监控系统与解决方案，但不论是前端嵌入式视频分析产品还是后端纯软件视频分析产品，不论是国内的产品还是国外的产品，与用户的真正需求都还有相当的距离，智能视频分析技术的未来之路仍然不乏挑战。主要存在的问题有：误报、漏报、缺乏行为判断能力、实时性与鲁棒性难以兼顾等等。为提升智能视频分析产品的应用性，在完善核心算法的同时，必然将向以下方向发展：

首先，要提高视频分析功能模块的适应性，使之适应更为复杂和多变的现场环境，提高产品的鲁棒性。系统的鲁棒性的提高，必然要增加算法的复杂度，要兼顾实时性的需求，我们可以引入对GPU的应用。同时智能视频监控技术与云计算技术相结合是未来发展的一个必然趋势。 其次，要立足行业用户需求，推出具有针对性的产品，以识别和分析更多的行为和异常事件，提高产品的判别能力。对于视频监控的需求，特别是对于智能视频分析技术的应用需求，不同的行业间一般有着非常明显的差异，由此也决定了不同行业检测行为类型与异常事件的差异性。只有把整个垂直行业所需的主要功能满足，才能真正提供完善而全面的解决方案。

另外，必须完善产品性能指标，提高产品检测率，降低误报、漏报。

智能视频监控的应用前景

近年来，中国视频监控市场受北京奥运会、上海世博会、广州亚运会、深圳大运会等大型活动的安保项目以及智慧城市、智能交通等各行业视频监控需求快速增长等因素的刺激和拉动，取得了快速发展，整体市场规模迅速扩大。另外，加速转型的中国社会面临越来越多的不稳定因素，社会治安防范日益复杂，未来用于维护公共安全的投资将呈稳定增长。2011年，《中国安防行业“十二五”发展规划》正式出台，规划提出，到“十二五”末期，安防行业要实现安防产业规模翻一番的总体目标，年增长率达到20%左右；到2015年，安防行业总产值将达到5000亿元。目前，智能视频监控在包括智慧城市建设、地铁城轨、智能交通、大型活动、环保管理、森林防火、校园监控、社区家庭等诸多领域全面铺开。

环境监控应用现状及瓶颈分析

基于上述背景，各种各样的环保监测系统应运而生，并得到了广泛部署和应用。但是，目前绝大部分环保监测系统仅仅实现了数据监测功能，比如实时采集和监测排污点的二氧化硫和化学需氧量排放量，而没有实现图像监控功能，不能直观的看到排污点实际图像，对污染的实际状况掌握不够充分。为此，建立以各级环保部门为中心、相关排污企业为分支点的污染源视频监控系统势在必行。

传统的模拟图像的视频监控通常是基于本地化的监控应用，各个监控点独立组建监控体系，虽然可以通过网络连接，实现简单的调阅图像功能，但是由于缺乏统一的规划和设计，对于如何根据环境监控业务特点更加方便灵活的调阅图像、数据及出现突发环境事件的应急指挥还缺乏足够的思考，造成了环境监控工作的被动。

同时，由于模拟摄像机技术上对清晰度的限制，绝大多数的模拟摄像设备只能提供基于CIF、4CIF、D1格式的影像资料，每当环境污染事件发生时，录像画面只能勉强呈现污染现场的轮廓，污染细节却模糊不清，根本起不到提供现场证明、线索的关键作用。而且这些视频影像资料只限于图像的浏览应用，无论在图像的清晰度、流畅度以环境数据应用等方面都已经无法满足目前环保系统的高清、数据化同步等需求，制约了环保系统对染污源监测和管控的整体效果。

高清智能网络监控在环保监控的应用

针对环保监控的实际需求，结合先进的技术及应用，安防企业提出高清智能网络化环保监控方案，方案以IP传输网络，H.264协议群为传输基础，是集1080p、720p高清图像、音频监控及对讲、数据叠加、智能化分析及告警、可视化指挥调度为一体的综合型应用系统。

通过高清智能网络环保监控方案，可实现视音频及报警信息的采集、传输/转换、显示/存储，进行权限管理，保证信息的安全、可视化的环保事件的应急预案管理和调度等多项功能。通过摄像系统对污染事件频发的区域进行连续监视，通过控制中心和分控中心遥控的方式调整监视区域和染污源监控点，环保部门足不出户即能实时了解情况并进行监督，一旦发生污染事件，可查阅现场录像记录，并与环境监测数据叠加同步显示，为调查和处理提供方便，把现场监控模式由传统的单一型、粗放型向综合型、智能化、集约型转变，提高了环境管理的效率。

结束语

未来是高清智能技术高速发展的黄金时期，智能环保应用的范围也会越来越广。在安防市场群雄并起的时代，加快高清智能分析技术的产业化应用，成为实现现代化、智能化、精细化发展重要推动力。高清智能分析技术对于环保应用来说任重道远，是挑战，更是机遇。安防企业应利用网络高清势头，顺势而起抓住这个机遇，就得早布局，早行动起来。

随着科技的发达和人们需求事实的理念、安全与进步，单独的数据信息已经满足不了实事求是的需求，因此，高清视频智能分析的出现，给安防企业在环保领域的明天繁衍生息，增添了新的动力，带来了新的希望。