智能安防专利状况分析

国家知识产权局专利局专利审查协作北京中心 蒋一明，刘 江，崔 皓

智能安防专利状况分析

国家知识产权局专利局专利审查协作北京中心 蒋一明，刘 江，崔 皓

随着信息技术的不断发展与物联网的普及，涉及智能安防的专利申请量开始迅速增长。基于智能安防领域的专利文献，在对该领域专利总体变化情况进行了统计分析的基础上，对智能化安防技术的发展现状进行了相关探讨。

智能 安防 视频 监控 计算机视觉

【本文献信息】蒋一明，刘江，崔皓.智能安防专利状况分析[J].电视技术，2014，38（2）.

随着科学技术的发展与进步和21世纪信息技术的腾飞，智能安防技术的发展开始迈入全新阶段。智能化安防技术与计算机之间的界限正在逐步消失，没有安防技术社会就会显得不安宁，世界科学技术的前进和发展就会受到影响[1]。本文在对智能安防专利状况进行统计的基础上，通过智能安防领域相关技术主题的专利分析，介绍智能化安防技术的发展现状。

概述

随着物联网技术的普及，安防从过去简单的安全防护系统向综合化体系演变。安防项目涵盖众多的领域，主要包括街道社区、楼宇建筑、银行邮局、道路监控、机动车辆、警务人员、移动物体、船只等。特别是针对重要场所，如机场、码头、水电气厂、桥梁大坝、河道、地铁等。从系统功能上来看，智能安防系统主要由入侵报警系统、视频监控系统、出入口控制系统等子系统构成[2]。各子系统基本配置均包括：前端数据采集部分、数据压缩与传输部分以及终端数据显示部分。以视频监控系统为例，需要前端摄像头采集视野范围内的视频图像，经过图像的编码压缩实时传输至显示终端；显示终端解码相应的视频图像并转换成适于显示器显示的格式，在显示器上显示。

专利状况总体分析

1 智能安防专利申请在全球及中国的分布情况

笔者于2013年9月15日以关键词“智能”、“智慧”、“安防”、“安全”、“防护”、“视频”、“图像”、“监控”、“监视”等，在世界专利文摘库（SIPOABS）中进行检索，统计出智能安防在全球及中国专利申请量随年代的变化情况结果如图1所示，其中，2012年及之后的专利申请由于公开时间的原因，导致数据不够完整。

在全球范围内，得益于计算机技术的高速发展，智能安防技术在上世纪90年代初进入了第一个发展期，每年的专利申请量达到了100项以上，最高点的1995年达到400项。2000年以后，随着数字化革命及计算机网络、通信技术的迅猛发展，智能安防领域的专利申请量也开始高速增长。进入2007年以后，智能安防领域的申请量开始进入高位稳定期。除了2007年年专利申请量为800项之外，其他年份的年申请量都在900项上下，其中在2011年达到最高，为999项。

与全球专利申请分布不同的是，进入21世纪，随着计算机和通信等高科技技术的发展，中国开始了关于智能安防技术的研究，且多停留于理论算法的探索。从2006年开始，随着视频对象检测、跟踪、识别等理论算法的不断成熟与完善，越来越多的国内申请人开始注意到，可以将日趋成熟的计算机视觉算法与智能安防系统相结合，使智能安防系统能够实现对特定目标的自动检测、跟踪与行为识别。因此，智能安防在中国申请的专利数量增长迅速，每年专利申请量维持在300件以上。可见，计算机视觉理论算法的成熟大大提高了智能安防的研发热度，也为计算机视觉算法在智能安防领域的应用带来了广阔的市场。

2 智能安防原创国分析

技术原创国的专利量在一定程度上反映了该国的整体技术研发实力。通过对智能安防全球专利申请的优先权进行统计分析，不难发现，美国、日本、中国、韩国是智能安防领域主要的技术原创国，上述4个国家的专利申请量占全球专利申请的80.5%，专利技术的集中度较高。其中，美国、日本作为技术研发雄厚的国家代表具有天然的研发优势，而中国和韩国这两个新兴市场则在国家政策、资金资助等方面给予了大力支持，从而为研发提供了后备力量。智能安防原创国分布如图2所示。

图2 智能安防原创国分布

3 智能安防专利在国内市场的分布

图3对智能安防国内申请地区的分布进行了统计。不难发现，智能安防领域中国专利申请的活跃地区主要集中于北京、广东、江苏、上海、浙江等经济发达地区，其中，北京最多，达到782件。这五大省市在智能安防领域的专利申请量占到全国专利申请量的50%。这与国内安防企业、高等院校及相关领域研究机构多分布在上述发达地区密切相关。特别是2008年北京奥运会、2010年上海世博会等大型赛事、展览活动的举办，吸引着越来越多的安防产品、以及安防解决方案提供商在上述地区进行相关产业的专利布局。

图3 智能安防国内申请地区分布

技术主题分析

2001年美国“9·11”事件、西班牙马德里列车连环爆炸以及英国伦敦地铁大爆炸等恐怖袭击后，使全世界范围内对安防智能化的需求空前高涨[3]。相较于传统安防，智能安防的特点在于可自动对视频中出现的关键信息或用户感兴趣的事件进行实时提取和记录，达到及时报警并利用存储事件信息进行有效检索视频数据的目的。鉴于此，笔者以智能视频分析、海量视频快速检索与浏览这两个技术主题为代表，通过对相关技术主题下的重要专利进行阐释，对智能安防专利技术的发展现状进行简要探讨。

1 智能视频分析

安防智能化集中表现为计算机视觉算法在视频分析中的应用。智能视频分析的特点在于可自动检测、识别潜在入侵者、可疑目标和突发事件，即它的智能性。简单而言，不仅是用摄像机代替人眼，而且还可用计算机代替人、协助人，来完成监视或控制的任务，从而减轻人的负担[4]。

在智能视频分析领域，US20040240711A1公开了一种基于3D模型的人脸识别方法，可通过获取面部图像，提取面部特征并与人脸模型匹配的方式，提高面部图像匹配速度，实现快速、可靠的安检。该技术可避免现有技术中对人脸与证件上面部图像的主观匹配的识别问题，不但节约了人力成本，且显著提高了旅客通过安检的速度；US20060053342A1则可基于行为分析引擎，获取监控对象的特征向量，对监控对象进行无监督行为分析，以提高行为分析的有效性；US20070121999A1基于感兴趣区域的熵，可检测多人的异常行为，例如打架等。

其中，CN1302438为一种可跟踪运动对象路径，以发现其异常行为的方法和系统。该专利的计算机视觉系统用于跟踪搜索区域中的运动对象，将运动对象路径提供给危险评估模块，以便其评估异常行为。例如，分析对象路径是否代表潜在危险事件。

该专利的特点在于集成了视场融合算法、前景对象分割算法、对象路径跟踪算法（例如多假设跟踪MHT）、以及危险评估算法等经典计算机视觉理论，通过跟踪对象路径，把与轨迹关联的特征与表示异常运动对象特征的预定义特征模型进行比较，以确定运动对象的异常行为。其解决了现有的商业安全系统主要依靠人的注意力和劳动力来估计异常情况的技术问题。值得注意的是，该专利先后进入美国、中国、加拿大、日本以及澳大利亚等国家，并于2007年2月获得中国授权。

2 海量视频快速检索浏览

随着智能安防体系的快速建设和视频数据体量的高速增加，人们开始关注大数据背景下视频的搜索与浏览，从而快速地定位监控对象[5]。2013年第十一届中国安防论坛以“云计算、大数据——打造智慧型平安城市”为主题，将海量视频检索浏览视作为了智能安防领域新的研究热点。

在海量视频快速检索浏览领域，US20060239645A1于2005年3月申请，该专利公开了一种基于指定事件打包视频序列的系统和方法，将事件参数与包含感兴趣事件的视频剪辑相关联，从而减少了搜索事件的时间；US20090141993A1基于传统二叉树算法在视频流中搜索存档物体，同样能够实现对存档物体的快速检索。

CN101663676B则涉及一种用于在多个视频流中索引和查找感兴趣对象的方法。统计发现，基于现有技术的视频分析系统主要存在以下问题：当利用多个摄像机捕获图像帧时，查看图像帧以定位感兴趣对象的过程非常费时；仍需要操作员监视来自所有摄像机的全部图像帧；用户无法发现由不同摄像机捕获的对象，或由相同摄像机捕获出现在不同图像帧中的对象。使用该专利技术可将视频对象与视频帧号相关联，用户可以直接查看感兴趣视频对象的视频帧，而无需查看未出现感兴趣视频对象的视频帧，方便用户在大量的视频流中搜索感兴趣的内容。该专利于2012年9月5日获得中国授权，且其美国、英国同族专利申请均已授权（US7898576B2、GB2460559B）。由于该专利还有很长的专利保护期，且其属于“海量视频快速检索浏览”领域，是当前智能安防的新兴研发热点，行业内的关注度高。

结语

走进21世纪，经济和科技迅猛发展的同时，各种安全问题也接踵而来，智能安防技术在其中将起到越来越重要的作用。而如今,物联网是世界主要国家当前重点发展的战略性新兴产业，也是我国信息产业未来发展的战略支点。作为物联网技术的一大分支，智能安防近年来开始高速发展。国内安防企业应以智能视频分析、海量视频检索与浏览等技术作为新的突破点，不断提升安防产品与解决方案的市场竞争力。

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[1] 陈关升.物联网为智慧城市建设插上飞翔 翅 膀 [EB/OL].[2013-03-15].http://www.cusdn.org.cn/.

[2] 百度百科.安防系统[EB/OL].[2013-03-15].http://baike.baidu.com/.

[3] 蒋馨.浅析国外智能视频监控技术的发展及应用[J].中国安防，2011（10）：105-108.

[4] 李立仁.智能视频监控技术综述[J].中国安防，2009（10）：90-95.

[5] 赵彦锋.安防存储下的大数据技术[J].高科技与产业化，2013（5）：80-83.

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