网络视频监控技术及应用

徐定宇

【摘 要】本文主要针对智能视频监控系统的功能、网络视频监控技术以及智能型网络监控技术的未来发展进行简要分析，仅供参考。

【关键词】网络视频；监控技术；应用

一、智能视频监控系统的功能

1、周界警戒及入侵检测

这是利用GPS定位技术以及传感器遥感技术进行的数字化感应装置，这种装置能够在最大程度上降低雾霾、冷空气、湿气、低温等恶劣自然天气对智能视频系统的影响，同时能够增强智能视频的自身感应能力，防止人为的恶意破坏，并且通过传感系统，能够随时随地的检测到智能监控系统的自身机械运行效果，防范故障发生。

2、物品被盗或移动检测

移动监测系统是现代化智能视频的重点监测方式，通过脸谱化识别以及随时捕捉的人物景象，能够在高速移动的情况下对抓拍事物进行拍摄，保证高度清晰，因此大规模的运用在商业、金融等领域，但是这一系统造价较为昂贵，不能普及。

3、遗留、遗弃物品检测

智能化监测系统不仅能够实现抓拍以及警戒，同时带有记忆芯片，对现场遗留物品做图像还原，并记录当时的具体情况，同时对遗留人进行脸谱识别，帮助遗留、遗弃物品物归原主。

4、流量统计

智能化视频的强大记忆功能配合流量监控系统，能够对现场人流量做出警示，比如在某防火通道内人流量过于集中，智能视频监测系统就会发出警戒，警示工作人员尽快对拥堵人流进行疏散。

5、拥挤检测

拥挤监测是建立在流量监测的基础上，通过流量分析，对当时当地的拥挤度进行分析，这主要归功于前期的数据建模系统，编程人员根据当地的空间以及日常人流情况进行编模建模，随后通过智能视频的运行，就能够对拥挤情况进行分析，这种视频监测系统大多运用在物流产业链上。

6、PTZ跟蹤

PTZ又称为全方位变焦控制，是跟踪型智能视频监测系统，常常被运用在PC移动端，能够不间断的、高清晰的对被跟踪的事物进行捕捉拍摄。

7、人体行为分析

这是智能视频的高端发展，对人体的肢体行为进行预判分析，能够最大程度上防恐防暴，但是这一系统至今还未完善，因人体的肢体语言复杂多变，不能够进行系统的建模，但是能够初步做到依据金属物质进行初步识别判断，识别危险物品以及捕捉人体语言。

8、车辆识别

车辆识别是PTZ跟踪的升级，这种系统的优点是能够集中性的识别人物以及车牌号码，清晰的记录车的运行轨迹。

9、智能化监测追踪

这是智能视频的全新理念，通过网络连接，智能视频能够对当时捕捉的事物进行报警，然后根据捕捉点进行联网追踪，即智能视频之间能够形成网络联系，将捕捉的记忆点进行细化处理，时每一个监控视频都对这个记忆点进行检测。形成360°全方位的智能监控系统，防止点化监控所带来的不足。

二、网络视频监控技术

1、视频压缩技术

MotionJPEG（MJPEG）与MPEG-4是目前监控系统最常使用的两种视频压缩技术，本节将对其原理及特性进行介绍，此外还将介绍目前兴起的H.264视频压缩技术。

1.1MJPEG

MJPEG是一种基于静态JPEG演变而来的动态影像压缩技术，它并不考虑摄影画面间的关联性，而是针对个别的画面进行压缩来产生序列化的运动影像。整体而言，MJPEG压缩技术具有下列的优点：可以获取清晰度高的影像；植基于JPEG的压缩方式，兼容性高；属于开放格式，无版权费用问题。MJPEG根据个别画面压缩的方法虽提供高解析度的影像，但是没有考虑相邻画面间的特性，这也造成了大量的信息被重复储存，使得监控画面中没有异动时仍需占用频宽。目前流行的MJPEG技术最好的也只能做到3KB/张，一般则介于8至20KB之间。因此在摄影机数量较多时，每个月的储存资料量将十分惊人，此时通常选择降低每秒储存的画面数量来延长储存的时间。虽然MJPEG档案较大，其“重质不重量”的特性却常为公安机关办案提供有力的证据，这正是该技术具有市场价值的主因。

1.2MPEG-4

MPEG-4是专为移动通信设备在网络上进行即时影像传输而制定的标准，特色是按物件的空间和时间特征来调整压缩方法，从而可以获得比MJPEG更大的压缩比。MPEG-4可在有限频宽下获得流畅的视频品质，且其串流可经由网络传输，相当适合网络视频监控的应用。然而MPEG-4十分依赖画面间的关联性，瞬间的传输贻误可能影响连续数张画面的品质，这让视频监控的使用者对此压缩方案产生一些疑虑。在频宽稳定的前提下，MPEG-4压缩模式适合在频宽有限但又需要流畅视频的应用环境，例如交通流量监控。若网络频宽足够，MJPEG可观看高品质的影像。由于MJPEG与MPEG-4各有优点，目前已有许多视频监控系统同时配备两种技术的双模压缩方式。

1.3H.264

H.264称作MPEG-4Part10，是ITU-T（制定通讯协议）和MPEG（制定演算法标准）两大影像联盟在MPEG-4基础上开发出来的视频编码标准，它具有以下三大特点：更高的编码效率、更强的解码差错恢复能力，以及提高了对行动通讯和IP网络的适应性。这三项优点使其适合于网络视频监控系统的应用。然而，由于H.264的压缩方式较为复杂，且需耗费更多的运算资源，因而目前具备该技术的监控产品也较为少见。但随着硬件运算速度的增强及演算法的改良，相信H.264很快就会取代MPEG-4于视频监控系统的角色。

2、智能型视频监控技术

人体运动分析是从影像序列中分析人的运动行为，其核心的运算程序包括运动侦测、物体分类、人体追踪、动作识别与语意描述。其中，运动侦测也称为运动分割。从技术角度而言，人体运动分析的研究内容相当广泛，包含型样识别、影像处理、电脑视觉与人工智能等。人体运动分析的可根据运算程序的属性简化为视频获取、物体侦测、物体追踪、行为理解等四项步骤。简单的说就是先以摄影机获取视频，从画面中侦测物体并判断是否为人员，再通过追踪获得人员的连续运动信息，最后从运动信息中辨别人员的动作，进而呈现更高的语意描述（例如：有两个人快跑至大厅丢下包裹）。

由于人体运动分析在监控系统、视频会议、医疗诊断及视频检索等领域具有广泛的应用价值，国内外学者已投注大量人力从事相关研究。例如，1997年美国国防研发计划局（DARPA）设立了以CMU为首、MIT等大学参与的视觉监控重大专案组，主要研究用于战场及日常场景进行监控的自动视频理解技术；马里兰大学研发的即时视觉监控系统W4不仅能定位人和分割身体部位，且可进行多人的追踪并检测是否携带物品；IBM与Microsoft等公司也正逐步将基于视觉的手势识别界面应用于商业领域中。

三、智能型网络监控技术的未来发展

1、运动分割

快速且准确的运动分割是相当重要的问题，其效果直接影响其他运算程序的成败。由于实际环境中拍摄画面受到多方面的影响，例如天气的变化、光线的变化、背景的干扰（如树叶）、物体的阴影、甚至摄影机的旋转移动等，使得运动分割迄今仍没有完美的解决方案。以物体的阴影为例，如果阴影与物体相连，在画面中阴影扭曲了物体的形状，将使得基于形状的识别方法不可靠；若阴影与物体分离，阴影常被误认为画面中一个独立的移动物体。目前市售监控系统虽具物体侦测功能，但通常是采用简单的画面差值运算来判断画面异动情形，在光线不足或室外场景时效果有限，故研发更稳健的运动分割方法有其必要性。

2、遮蔽處理

目前已有部分的监控系统整合物体追踪的功能，但多只强调单一物体的追踪。由于单支摄影机观看场景时，多物体之间会有彼此遮蔽和自我遮蔽的问题，尤其在拥挤的状态下，多物体的侦测跟追踪更是难以处理。这一问题主要是因为单支摄影机的监控范围有限，通过多摄影机的合作追踪是可行的解决方案之一。

3、多摄影机合作

多摄影机的合作是解决物体遮蔽与三维追踪的方案之一，且可扩大监控的有效范围。该项作法首先要使各摄影机了解彼此的方位，主要的困难在于如何判别各摄影机画面中物体的对应关系。

结束语

网络视频监控系统技术概括性的介绍。在视频压缩的议题中，H.264即将取代MPEG4于视频储存的角色，但如何克服网络传输遗误的问题仍待研究。人体运动分析为传统监控系统提供了增值功能，但如何发展可抗环境变化的稳健方法仍是困难的议题。摄影机合作是短期内可能实现的功能，但在摄影机呈网格方式不断地扩展后，如何有效地整合管理将是一项挑战。

参考文献：

[1]沈爱华.基于3G网络的视频监控系统设计[J].科技创新与应用，2014，32：18-19.

[2]关杰，林晓燕，郑练，赵炜铭.复杂环境下的智能视频监控技术研究[J].新技术新工艺，2014，10：79-82.

[3]聂金锋，胡文涛.视频监控的智能预警分析[J].科技视界，2014，33：115+137.