浅谈智能网络摄像机的发展之路

文/江浩宾

高清化和智能化是当今安防行业的两大趋势，高清摄像机已经遍地开花，智能化也开始引领安防市场的另一个方向，智能视频分析技术是未来视频监控发展的方向，是视频监控领域最高端的应用模式，高清智能视频监控领域将是安防市场规模最大且最具增长潜力的一块领域。当前由于网络摄像机技术得到了重大突破，智能摄像机市场主流已由模拟摄像机转向网络摄像机，原来受制于网络条件和编解码的视频技术如今已经成熟，并呈现出针对性强、适应性高等特点。目前，国外市场已大量应用智能视频监控系统，国内的智能分析监控市场也在快速增长。

智能网络摄像机的发展现状

智能摄像机的概念可分为广义和狭义。狭义智能摄像机是指带智能分析技术的摄像机。一种是以车牌识别、人脸识别、烟火识别检测为代表的智能识别技术，主要用于公检法等领域；一种是以画面监控、周界防范、人数统计、交通管理、行动跟踪等为代表的行为分析技术，主要应用于围墙周界、道路交通、人流量统计、治安跟踪等方面。而广义的智能摄像机还包含高像素、低照度、宽动态、3D降噪、智能图像质量诊断等功能。

近几年来，摄像机智能化发展取得了长足的进步。首先是质量更稳定。随着监控行业发展成熟，工艺完善，智能网络摄像机低功耗、低发热量，质量更稳定。其次是安全性方面，新一代的智能网络摄像机的出现彻底改变了以往的模拟监控模式，以网络为纽带，将数据的编码与存储分开，采用专门的数据存储设备，可实现远距离的数据采集、存储和管理，具有极高的安全性。最后是可靠性的提高。一个不断误报的系统对安保管理人员来说无异于一个狼来了的故事，极大地影响用户的信心。过去市场上的智能视频分析效果参差不齐，由于场景和算法的复杂度而出现的误报漏报问题甚多，而智能分析技术的不断发展、算法的完善，大大提高了智能分析的准确率。

智能网络摄像机的技术特征

智能视频分析技术通过智能化的识别工具对影像进行分析，将信息转换成有价值的数据，并以关键性的信息向使用者提供警示，帮助人们去除大量的垃圾信息，令应用变得更加轻松。

笔者所在企业广东迅通科技股份有限公司从2007年便开始研究智能视频分析技术，从视频图像中根据其特征特性，过滤掉海面的水波及潮汐、风摇树影与光线照明的变化等自然现象干扰，将影像中的人、车或特征物体的状态从背景中分离出来，加以辨认、分析和跟踪。为使智能视频分析真正发挥效用，必须紧密结合监控点的周围环境和监控目标，有针对性的设置合理的规则，比如在机场、金库等重要场所设置目标穿越警戒线，进入、离开、出现、消失于预定区域或者在预定区域内滞留、徘徊；在火车站、学校等监控场所设置目标被遗弃、取走、密度、运动、大幅画面变化等安全规则，而后比对所跟踪对象的行为模式与预设的安全规则，若发现违规之处，立刻通过网络发出报警信息显示在应用平台上，同时把信息记录在管理服务器上以供未来调阅、复核。这样可依据不同应用需求的安全策略，在潜在危险的征兆之初，侦测出危机并加以反应，从而大大提高视频监控系统的预警能力。

目前，各安防厂家主要将智能功能嵌入在前端采集设备上，在采集源便开始智能分析，另外则是专门开发智能分析服务器，对前端采集的视频进行分析、处理。前端智能与后端智能各有所长，其在架构方案上的差异而造成了应用性能方面的差异。

首先，前端智能在性能方面有三个优势：一是实时性高，摄像机对采集到的视频源当即分析、当即产生结果并上报，这能有效提升系统的运行效率；二是由摄像机先对视频图像进行分析识别，可只将有异常的图像传输到中心去记录与显示，这些图像一般最多只占到总图像数据的几十分之一，这样就可以大大降低网络带宽的压力，保证整个系统的高效运行；三是由于视频压缩后往往会失去一部分真实信息并产生一些噪音信号，系统如果是对压缩后的视频进行分析与识别处理，会容易产生漏报或误报，而前端智能在流程上一般都是基于采集到的、未经压缩处理的原始视频进行分析与运算，这样就有效杜绝了上述问题。

如迅通智能分析高清网络摄像机系列，采用双核32位DSP芯片，超低照度，支持宽动态、背光补偿、自动增益控制、自动彩转黑，支持移动侦测、视频遮挡/丢失报警、视频诊断报警、探头报警、周界检测、物品看护识别（丢失、遗留）、人群拥堵识别等等智能分析功能，推出后一直受到市场的青睐。

但是前端智能的模式也面临一些技术缺陷，最显著的就是以目前前端DSP芯片的性能及容量，在一些智能分析经常运用到的高端行业，如公安行业，由于对智能的性能要求复杂多样，因而视频分析的运算量非常庞大，而大多数DSP芯片没有足够大的内存和处理能力来支持，处理能力的低下势必会造成分析应用的多样性以及准确率不高。

而后端智能的模式一方面借助服务器强劲的运算处理能力能够实现完善、卓越的智能分析性能，并且对前端资源的调度与管理也较方便。如迅通视频行为分析管理服务器接入中心管理平台，可在平台上对其进行配置设备、配置分析规则、绑定报警联动主机、配置报警主机等，支持运动物体的检测（包括警戒线、警戒区、遗留物、目标移走、异常奔跑等多种行为进行检测）、分析及轨迹追踪，可同时分析多路视频，实现“预警-实时报警”，支持报警联动、报警截图、报警事件信息。但由于后端智能分析设备对中心的依赖，系统必须配备完善的传输网络和服务器资源才能应对海量图像数据的传输及管理，这必将对构建成本带来挑战。

智能网络摄像机的应用

智能分析的实际运用在目前仍以中、高端行业为主，智能网络摄像机更适用于特定行为分析的场所，如交通卡口监控、金融行业、平安城市等领域。

交通卡口领域

预防减少道路交通违章、交通事故以及盗抢机动车辆等违法行为的发生是交通卡口监控系统建设的主要目的，在核心性能需求上主要包括车辆抓拍、车牌识别、司乘人脸识别等，而这些性能必须依赖智能视频分析才能实现，同时，这也是当前智能分析应用中相对较高端的需求。

平安城市领域

平安城市需要面向复杂的监控场所，如道路、广场、各类商业场所等，其智能监控主要包括人员/物品滞留、行为异常、非法聚集、周界入侵等，因此，对历史数据进行快速分析、调用等智能应用就会较为迫切。

监管行业

主要包括监狱、看守所等人员非法聚集、行为异常、非法滞留等。

然而，目前智能摄像机的快速发展也伴随一些阻碍因素。首先是成本相对偏高，这集中在基础设施和系统本身的投入上。智能系统的部署对于存储、网络带宽等基础配套设施的要求，要比其他系统更高；而智能设备本身的成本也会高于其他产品。第二是网络传输的不足。智能摄像机网络化，而因网络传输的不足，未能得到全面推广，只在一些行业领域有应用。第三，市场需求认知度不高。不同的行业，对于智能网络摄像机的需求肯定有所不同，如交通行业对车辆抓拍、车道监控、车牌识别、司乘人员辨识等要求比较严格，而商业场所对人员聚集等需求较多。因此，需要厂商推出更细分和多样化的产品、方案来满足不同用户的需求。

智能网络摄像机的发展方向

据业内人士分析，智能摄像机技术在未来将演变出两种相反趋势：高精度专业型行业性摄像机和依托后端支撑的通用类摄像机。

首先，高精度专业型行业性摄像机。目前的智能摄像机使用场景多为交通识别与金融警戒类，如智能交通中的车牌识别，金融防护的人脸识别、轨迹跟踪等，这无论对产品的生产配套设施要求还是对操控人员的专业性要求都极高，因而智能摄像机将会逐渐被有专业资质、了解行业需求的大中型企业所独揽，其产品也将越来越有针对性与行业应用特征。

另外，依托后端支撑的通用类摄像机将成为未来智能摄像机的主流，因为其技术门槛相对较低、智能化程度更大、投入也相对较低。实际应用中，通常在现有的网络监控方案中多增加一个智能分析模块，可以独立运行也可配合系统的整体运行，使用方不需改造原有的设备环境即可拥有智能分析的能力，让所有的摄像机都变成智能摄像机，这方法更有利于产品的向前推进和项目的升级、改造。例如迅通推出的辅助智能卡口系统，交通行业用户可以在不更换前端设备、保护原有投资的基础上，对已有系统进行升级，升级后的系统能够为智能交通管理、治安管理等提供强有力的支持。通过在已有的前端设备上装入辅助卡口系统，对视频逐帧分析的方式以达到对过往车辆进行实时监控、分析，获取车牌号码、车牌颜色、行驶方向等各种信息，并与数据库中的黑名单进行比对，当发现嫌疑车辆时立即报警。同时，可以将获取的车牌等信息通过网络传送到中心系统进行综合管理，实现信息共享，协助公安部门有效打击盗抢和黑名单机动车、查缉交通肇事逃逸车辆、分析交通状况、加强治安管理等。

智能视频分析技术是未来视频监控发展的方向，目前国外市场已大量应用智能视频监控系统，国内的智能分析监控市场也在快速增长，未来也会有越来越多的行业引入智能化的需求。