视频图像智能分析技术的发展

　　王汝琳，中国矿业大学(北京)信息与电子工程系教授，博士生导师。长期从事智慧城市建设、自动化监控、信息化和计算机应用的研究和教学工作。参与制定行业和国家标准50余项，在国内外共完成18项科研项目，获省部级科技进步奖两项。获国家发明专利两项，出版专著5本，发表论文100余篇，其中国外发表论文22篇。目前兼任公安部安全技术防范标准化委员会(TC100)特聘专家、中国自动化学会专家工作委员会专家委员、住建部智慧城市专家委员会委员等职。

　　当前，我国正处在城镇人口聚集，经济高速发展的阶段，公共安全形势严峻，安全防范、安全监控与安全保护工作的紧迫性不断加大。公共安全技术防范工作需要强有力的科技支持与保障。在突发事件处置、刑事案件侦破、反恐维稳斗争中，视频监控已逐步成为发现犯罪线索、搜集犯罪资料、提取犯罪证据的重要资源，成为案事件事前预防、事中处理、事后追查的有利手段。尤其在侦查破案过程中，视频监控技术已成为公安机关继刑侦、技侦、网侦之后的重要技术手段。如何快速调阅海量视频，如何迅速发现监控视频中有价值的办案线索，如何自动识别危害公共安全的人员和行为，如何快速定位视频线索中的行为轨迹，从而增强公安机关快速反应、协同作战和精确打击的能力，提升社会治安动态防控水平，已成为当前维护公共安全的一项重要课题和紧迫任务。

　　开展视频图像智能分析技术的研究很有必要

　　在视频监控系统的建设与应用中，目前普遍存在着“看不清、调不出、提取难、检索慢”的问题，主要表现为视频图像不清晰、海量信息存储难、图像下载速度慢，不同格式的视频无法播放、特征目标检索难、历史图像查找比对误差大，缺少视频图像信息深度挖掘有效工具等技术难题。这些问题的解决，都需要大力开展视频图像智能分析技术的研究。海康威视在安防行业“数字化、高清化、智能化、网络化”的发展过程中，对于视频图像智能分析技术的发展，起着重要的作用。尤其是当前模拟监控系统淡出，IP大时代来临的背景下，研究视频图像智能分析技术的价值更加凸显。

　　检索与摘要技术是视频图像智能分析的重要部分

　　视频检索是根据目标特征检索出包含某个目标的视频，或者从视频结构中找出包含目标的片段，从而大大提高视频资源查找和利用的效率。视频检索的基础是视频解析和特征提取后获取的目标索引和内容描述库。通过建立高效的特征描述和目标、内容索引库，并研发快速准确的检索算法，实现有效的视频检索功能。视频摘要主要是利用视频分析模块、视频图像特征提取、视频帧元素的特征标记与提取、重建处理等技术，对海量视频进行摘要处理，生成简短摘要文件，融合多个目标元素，具有部分明显特征的元素可以快速检索，对目标元素的原始录像进行精确定位，查找相关联线索视频。检索与摘要技术适用于多种条件的监控图像，高清卡口图像的检索准确率可达到95%以上，也适用于普通标清视频的检索。摘要技术适用于标清、高清视频的分析和融合处理。目前，检索与摘要技术已基本成熟并获得应用。目前对高清卡口图像的车辆特征检索也基本成熟，包括对车辆轮廓、车牌、车辆其他部分的特征的检索和比对，相对于标清图像，高清图像的检索准确率会更高。海康威视推出的Smart2.0 整体解决方案，正是目前最新检索与摘要技术的有力体现。

　　视频图像智能分析在车辆监控方面有极大的应用前景

　　具体来说，在车辆信息提取与检测领域，虽然相关的检测、跟踪算法研究已经时间较长，应用却主要局限在交通参数的获取方面，而且也需配置专用的检测摄像机。对车辆的识别还主要是车牌的检测和识别。近几年国际上开始了对更多的车辆特征进行检测、提取和识别的技术研究，并研究直接对车流整体信息(如交通状态)进行准实时检测的技术实现。从视频中获取所需要的人与车的信息，提高视频资源利用效率，以及将视频信息与其他公共安全要素关联起来，一直是视频图像处理和应用领域关注的热点问题，特别是在基于监控视频的公共安全管理领域。虽然目前国内外研究机构在一些单项技术上已有成果，并有部分产品投入应用，但是对监控视频的利用还基本处于人工主导的层面。视频图像的综合利用技术还有待进一步发展，例如对卡口等监控系统的视频和图像资源利用率有限，户政证照图像资源与其他应用系统未实现共享，越来越多的视频资源带来日益突出的视频传输、存储问题等。

　　行人检测与行为分析是当前计算机视觉等多个学科重点研究的热点问题

　　近年来面市的视频智能分析产品基本只能对越界等常见的、简单的异常行为进行检测分析，无法检测更加复杂的动作，即对复杂场景的适用性较弱。研究从视频中截取行人面部以进行人像识别的技术是发展方向，但实现难度较高，对硬件和应用环境要求也十分苛刻。因此，在普通视频监控条件下的应用是新的技术挑战。

　　受分辨率和遮挡等限制，对大规模人群的行为检测一直都是难点

　　在提高视频利用效率方面，视频解析、检索技术近年发展很快，但应用系统主要是面向大众的搜索引擎，并非针对公共安全需求和应用业务。因此，在当前的研究基础上，结合公共安全需求，进一步研究和开发满足应用业务需求的视频应用技术、尤其是综合性的视频应用系统是亟待解决的问题。由于监控视频量的急剧增长，有必要研究基于云计算的检索技术，采用分布式云检索数据存储方案，提高检索的效率，并可以实时检索出符合条件的结果，以供调阅和查询。

　　在视频图像智能分析的研发与工程应用方面，海康威视一直走在同行的前列，希望在今后的工作中海康威视公司取得更大的成绩。期望此次以“全面超越模拟，引爆IP大时代”为主题的海康威视新品巡展，能够对全行业视频图像分析技术的发展有借鉴意义。