平安城市中的低码流高清解决方案
2012/10/19 10:41:00 安防知识网 关键字:平安城市,视频监控 浏览量:
如果采用了电信BT建设模式,建议直接采用嵌入式低码流高清编码器模块,加装在高清网络摄像机和接入网络中间。如果采用HD-CCTV摄像机,则可以直接用嵌入式低码流高清编码器直接通过SDI接口接入进行编码。
高清网络摄像机需要新一代的编码压缩算法,但是h.265是以电影、电视行业为核心利益的,其技术核心是各种算法兼容性、播放安全性,保证不同专利厂家之间的利益,其技术发展、技术应用对于安防行业来讲,都有一定的局限性。与其等待新标准的完善,还不如勇于创新,采用先进的私有算法,为广大安防用户提供低成本解决方案。
方案二:借助于智能视频分析技术
在上文中,笔者已经提出,监控行业的视频画面特点是,30%的画面为动感画面(人/车运动),其他70%基本上都是次要画面(背景树、花草、小动物)。对于录像存储来讲,如果只录制人/车的画面,那将大大节省存储空间。
识别重要画面
而在30%的动感画面中,可能只有20%的运动画面是我们所关注的(兴趣区内),其他80%的人/车运动并不影响我们的安全(兴趣区外)。所以,如果利用智能视频分析将重要画面识别出来,那么我们就可以节省94%的高码流空间,考虑到智能视频分析算法识别的准确性,对于这94%的次要画面,我们可以采用低帧速率+高码流来进行录像(视场景不同而定,对于实时性画面要求高的应用,可考虑低码流+高帧速率)。
当然,当前大部分的摄像机都具有移动侦测功能,那是不是应用免费的移动侦测功能就可以完成以上功能了呢?在笔者看来,不仅摄像机自带的移动侦测功能无法实现笔者提出的以上设想,就连市面上大部分的智能视频分析产品也无法达到以上的设计目的,这是为什么呢?
谈智能视频分析就不得不回顾一下智能视频分析的技术核心,智能视频分析一般是由画面分割(目标探测)、前背景分离(目标跟踪)、目标分类、目标辨识4大部分组成的。当前的VMD移动侦测只能做到画面分割这一层,而且无法抑制大量的误报。高级VMD移动侦测,能够实现目标跟踪,从而大大降低室外环境引起的误报。通过手工标定景深,利用目标像素大小,从而过滤掉一些不符合现实的目标,如小昆虫在镜头上快速爬行等;更高级一些的VMD移动侦测,利用多种规则如目标的最小移动速度、目标的最小移动像素、目标出现的时间、目标的对比度、目标的最小像素等等多种参数,将目标进行简单分类,如过大的像素、过快的速度的目标,则是车辆。
有些先进的VMD移动侦测算法通过繁杂的设置,确实可以得到很好的效果,但是无法自动适应天气、环境的变化,所以每到季节变化,则需要重新设置,这对系统维护带来了挑战。
其实画面分割、前背景分离、目标分类并不是单向的数据流,目标分类反过来会影响画面分割的好坏。毕竟只要有像素运动,画面分割就会把这些像素隔离出来,前背景分离就需要运算量来跟踪这些像素团的运动,以辨确实是噪点,还是晃动的树枝,还是人目标在运动。
另外对于传统的智能视频图像分割算法,在DSP上是一种简单的高运算量工作,如(图1)所示,如此大的数量需要强大的DSP来完成,这就是为何当前市场上大部分的智能视频分析算法都只是运算352x288的CIF格式画面了,因为一旦运算4CIF画面,那么DSP就没有运算能力来进行视频编码工作了。
而对于高清来讲,1080P全高清画面的视频数据将高达500Mbps,这对于采用传统智能视频分析算法的厂商来讲,是无法逾越的。
当前最新智能视频分析算法是模拟人脑的识别模式,人眼并不是靠目标的大小来判断目标类别,而是靠目标的特征来判断。例如,假设人眼看到了一个人的下半身被车遮挡,仅凭上半身,人眼完全可以判断这是一个人目标隐藏在车后,而普通的高级VMD移动侦测靠如此少的像素则断定这不是人目标。
通过图像分割实现目标分类
笔者了解到,美国VideoIQ公司最新基于神经元人工智能算法的智能视频分析技术,通过内置20多万种目标模式,利用强大人工智能神经学习算法,可以大大抑制自然界引起的误报,如雨、雪、大风、小动物、飞鸟、光影变化、树枝晃动等。高级移动侦测简单根据像素大小来判定目标,而不考虑目标的外表纹理、颜色、形体几何组合、步伐等人体/车辆模式,必将导致很高的误报。如夏天飞虫、昆虫在摄像机前面飞动,露水、雨滴滑过镜头表面,这些都会导致依据像素大小来做目标分类错误,从而出现大量误报,浪费录像空间。
在图像分割阶段就利用初始的目标分类技术,互相补充,这样大大降低了图像分割的DSP运算量,从而采用一块达芬奇DSP就足可以实现1080P分辨率的智能视频分析和1080P图像编码压缩。
一旦拥有了这种先进的目标分类算法,那么高清摄像机就有能力只回传重要的高清码流来录像;而没有重要画面时,则回传低帧速率码流,保证1080P画面清晰度。采用这种算法最好的方法是直接将算法内置在前端智能摄像机内,这样简化系统的管理。
如果前端摄像机是普通的网络高清摄像机,那么也可以在后端利用PC机来实现智能视频分析,从而获得同样的录像效果。
结语
平安城市建设是一个新事物,甚至在欧美等国也没有太多的案例可以参考,我们国产监控厂商应该携手共进,创造中国自有的技术和标准,从而能够在我国的平安城市建设过程中开发出新的技术能力,推向全世界。