安全的需求使電視監(jiān)控熱起來了,倫敦爆炸案的調查過程使安全官員對電視監(jiān)控產生了更高的期望。安防業(yè)者在暗自慶幸這個好機遇的同時,應清醒地認識到正面對著的新挑戰(zhàn)。電視監(jiān)控能夠解決所有問題嗎?現(xiàn)行的系統(tǒng)能夠滿足安全的需求嗎?認真的想一下,會發(fā)現(xiàn)很多概念還是模糊的。電視監(jiān)控是一種拾取圖像的探測手段,探測什么、如何探測、探測到的信息如何處理使之成為有價值的證據或情報,都是需要深入探討的問題。我們知道:安全系統(tǒng)如果不具備預警功能就不是好系統(tǒng)。電視監(jiān)控系統(tǒng)如何實現(xiàn)預警,是安全需求提出的挑戰(zhàn),是擺在我們面前最緊迫的課題。
電視監(jiān)控的變革
大家習慣把電視監(jiān)控系統(tǒng)分為幾代、幾種模式,但這些模式并沒有本質的差別。我們經常講圖像系統(tǒng)的智能化(其它安全系統(tǒng)亦是如此),但智能的真正含義并不清楚。筆者曾提出應用電視正在“從經典走向現(xiàn)代”的觀點,指出完成這一轉變的主要標志之一是:系統(tǒng)從目視解釋(視讀)走向機器解釋(機讀)。實現(xiàn)機器解釋的基礎是數(shù)字化,是圖像識別、人工智能、建模、神經元、計算機技術等綜合應用的結果。是從靜態(tài)識別向動態(tài)識別發(fā)展的結果。它意味著:電視監(jiān)控系統(tǒng)要改變系統(tǒng)對圖像信息不作任何處理的現(xiàn)狀,處理就是對圖像信息自動的解讀,是理解(understanding)圖像。
系統(tǒng)由目視解釋轉變?yōu)樽詣咏忉屖请娨暠O(jiān)控技術的飛躍,是安防系統(tǒng)智能化的必然,但解釋(機讀)什么,也是要認真探索的課題。攝像機監(jiān)控已經很廉價、但通過輸出得到有價值的信息卻是昂貴的。目前已流行在銀行、倉庫和停車場的攝像機監(jiān)控通常只是用于事后(after the fact)的取證,作為法庭(forensic)的工具。因此、它損失了圖像的基本價值(一個動態(tài)的、實時的媒質),就如同把直播變成錄像一樣。而這種應用與人們對視頻系統(tǒng)真正需求是有差距的。安全迫切需要是能夠連續(xù)地監(jiān)控,并及時告警安全官員事件(盜竊、破壞、入侵)可能發(fā)生或正在進行,預測一個趨勢,提醒管理人員事態(tài)的發(fā)展到了限定的界線。以便及時地阻止事件的發(fā)生或產生嚴重的后果(損失)。
是事后的圖像取證(只要作好完整的記錄就行了),還是具有早期探測(預警)功能的特征提取和識別,并在事發(fā)前能夠識別和判斷出可疑的行為,將是電視監(jiān)控技術革命性變化的標志。為此、電視業(yè)界必須把視頻解釋技術(video understanding)作為重要的研究(發(fā)展)方向,主要課題有:
·實時運動目標的探測和跟蹤(以一個靜止的或運動的攝像機平臺)、不是通過亮度檢測,(傳統(tǒng)的視頻探測),而是通過圖像內容的分析來實現(xiàn)探測;
·普通目標類(人、小車、卡車等)的識別,對目標的整體特征進行識別;
·特殊目標類(警車、快遞面包)的識別,提取目標內在、局部的特征;
·人的動態(tài)識別,主要是對人的行為(運動狀態(tài)、方向等)的識別;
·人的步態(tài)(gait)分析、是一種生物特征識別,主要用于個體識別;
·單、多動因(agent)的動態(tài)識別、根據不同的動因,識別特定的運動目標;
·目標姿態(tài)的估計(參照幾何空間模型)、把監(jiān)控目標的姿態(tài)作為特征,分析其變化,并判斷其是否到達臨界的狀態(tài);
·動態(tài)攝像控制和多攝像機集中(協(xié)調)跟蹤、智能(協(xié)調地聯(lián)動)控制探測裝置,完整、準確地獲得圖像信息;
·實時數(shù)據的傳輸、圖像處理方法和動態(tài)場景可視化(visualization);
·不明目標(體積、亮度、形狀)的探測和監(jiān)視,特別是遠距離目標日探測;
·多目標(人、車)的分類和統(tǒng)計(運動規(guī)律和計數(shù)),在多種運動目標的環(huán)境下,實現(xiàn)目標的分類,并做出統(tǒng)計,由此產生對監(jiān)控環(huán)境變化趨勢的預測;
·新傳感器、新成像技術的研究,包括新的圖像器件,處理技術以及非可見光成像技術的研究。[nextpage]
安防業(yè)發(fā)展趨勢
上述課題屬于通用性的應用基礎研究、是安防業(yè)界的科研院所和研究型企業(yè)應著力加強和重點投入的方向。在這些研究成果的基礎上可以產生許多特殊的、實用性的方向,如:
·發(fā)現(xiàn)一個可疑的人游蕩在安全管理的區(qū)域(停車場、設施周圍),發(fā)現(xiàn)一個人對防護目標有特殊的關注或異常的行為等;
·發(fā)現(xiàn)一個不明物品較長時間的出現(xiàn)在安全區(qū)域(公共場所、大橋下),特別是從移動目標上分離出來的物品,較長時間的處于靜止狀態(tài),發(fā)現(xiàn)防范區(qū)內的物品增加或減少了;
·發(fā)現(xiàn)監(jiān)控目標(監(jiān)房中的人犯、行駛的車輛)較長時間出現(xiàn)異常的狀態(tài)(較長時間靜止、運動過度);
·監(jiān)視在公共場所的行人擁擠、收集購物中心和娛樂場所消費者的人類學統(tǒng)計數(shù)據,通過對目標的分類和統(tǒng)計,提前判斷可能出現(xiàn)的擁堵,對銷售趨勢做出預測;
·用于測量交通流量,對城市交通狀況做出整體的、趨勢性的預測,作為交通信號系統(tǒng)、指示系統(tǒng)、誘導系統(tǒng)的基本輸入參數(shù);
·在一些可以限定條件(光照、方位)的環(huán)境下,建立圖像識別(面像、步態(tài))識別系統(tǒng),發(fā)現(xiàn)受控對象或可疑目標的出現(xiàn)。
這些就是應用研究的內容了,它除了技術的因數(shù)外,還要考慮系統(tǒng)的結構(應用方式)和應用環(huán)境的因素。一定要與用戶密切結合,充分地了解安全的需求。概括地講:上述應用可以在背景環(huán)境比較簡單的條件下,如橋下、重要設施外墻及室內人流少的時間。主要是單目標的識別和形態(tài)分析;也可應用于復雜環(huán)境下,主要是人、車等目標的分類和統(tǒng)計。
電視監(jiān)控技術的這個趨勢和上述技術的應用已經初露端倪,最近一些公司推出的視頻內容分析設備就具有越界探測、定向運動探測、出和入的管理、移動探測、靜止探測(丟棄、靜止)、人物計數(shù)、速度異常探測等功能。這樣的設備可有兩條技術路線:一是模塊化,把功能全部放在前端(模塊),出現(xiàn)異常才向監(jiān)控中心傳送圖像和報警信號,監(jiān)控中心僅對前端的進行功能設置;再一是軟件化,系統(tǒng)功能完全在后端實現(xiàn),通過系統(tǒng)平臺運行的軟件,前端只是通用的視頻源(攝像機)。圖像識別系統(tǒng)作為一種出入控制手段已有了初步地應用,目標識別也有了試驗系統(tǒng)。
公安業(yè)務也好、公安(安防)技術也好,都是圍繞兩個方面展開:“打”、“防”。兩者基礎都是獲得信息。事發(fā)后的信息是證據,用于打。事發(fā)前的信息是情報,具有預警的價值,是防所依據的。電視技術的應用要加強后者的研究。使之在防的體系中起到重要的作用。
技術的發(fā)展是循序漸進的,不會在一夜之間出現(xiàn)革命性的變化。但一個重大的事件帶來的機遇、產生的推動力將會極大地激勵和催化技術的進步。電視監(jiān)控技術正處于這樣的時刻。
我希望安防技術人員,能把握時機,追求技術創(chuàng)新、應用創(chuàng)新和觀念創(chuàng)新,把電視監(jiān)控提高到一個嶄新的階段。