1.2 安防监控系统智能化的必备功能与实现方法
1.2.1 安防监控系统智能化的必备功能
随着网络传输技术、图像编/解码技术的发展，大型的网络安防监控系统正在全国各地迅速地建设起来。尤其平安城市建设项目，它不仅需要满足治安管理、城市管理、交通管理、应急指挥等需求，而且还要兼顾灾难事故预警、安全生产监控等多方面的需求，同时还要考虑报警、门禁等配套系统的集成以及与广播系统的联动等。但根据现有技术建立的庞大的网络化的安防监控系统，已不可能是“实时监控系统”，实际上还是一种事后取证的系统。虽然，这种大型的网络安防监控系统，有大量的摄像机可以得到大量的图像，但靠人来观察并提取有价值的信息，效果会很差，因而在很大程度上失去了监控系统的预防与积极干预的功能。因此，必须借助计算机强大的数据处理功能，对视频画面的海量数据进行高速分析，将监控者不需要关注的信息过滤掉，仅提供人与物异常等的关键信息。一旦发现异常，即触发启动录像，并进行预/报警，使可能发生的事故被制止，从而保障人民生命与财产的安全。显然，这样的系统才是我们追求的安防监控系统，即智能网络安防监控系统。
从技术角度来看，这种系统将向着适应更为复杂和多变的场景发展；向着分析与识别更多的行为和识别异常事件的方向发展；向着真正“基于场景内容分析”的方向发展；向着更低成本的方向发展。随着市场和技术的日趋成熟，智能网络安防监控系统必将在各个城市、各行各业得到大面积的推广，将来甚至走进千家万户。
由于智能化是数字化、网络化安防监控系统构建新型安全防范及保障系统建设的必由之路。因此，智能化是平安城市建设的需要，也是现代信息社会发展的需要。目前，网络视频监控系统急需智能化的视频分析、处理与识别功能。
智能化网络安防监控系统到底需要哪些必备功能？我认为应该有下列几个方面的功能。
1.应能联动相应防区的安全防范设备，从而实现综合化的安全防范功能
智能安防监控系统除主要的视频监控系统外，必须要能集成联动相应防区的其他安全防范设备，如出入口控制系统，防火防盗报警系统与环境监测系统（即门禁探测器），防火与防盗及煤气与放射线等泄漏等安全的报警探测器，以及环境监测传感器等，以达到综合化的安全防范的目的。例如，当接收到门禁探测器或防火、防盗、煤气与放射线、环境污染等泄漏的报警信号时，相应位置的网络摄像机应能通过可预置云台自动转到相应的预置位，以自动进行录像，并触发警铃与灯，进行声光报警，从而实现综合化的安全防范功能。
2.应能充分保证智能监控系统的安全性与可靠性
智能化网络安防监控系统也是基于计算机网络的安防监控系统，因而系统应对网络中的非法访问、非法入侵等具有抵御能力，从而充分保证视频监控系统的安全性，如访问安全性、传输安全性等。
并且，为保证智能视频分析与录像的可靠的图像质量，还必须与灯光照明系统集成联动，随时自动调整所监控场景的照明灯光到摄像机的最佳照度，以保证所摄图像的质量。
此外，智能监控系统还应经过可靠性设计、EMC设计，以提高系统的抗干扰能力，充分保证系统工作的可靠性，真正做到保平安。
3.必须有的基本的智能功能
智能安防监控系统最起码应能感知前端摄像机的视频变化，如视频遮挡、视频丢失、视频模糊、视频变换及视频移动侦测等，然后以声光信号进行预/报警，达到主动防范的目的。现将必须有的较简单而基本的智能功能分别简述如下。
（1）有视频遮挡和视频丢失侦测的识别与预/报警功能。在一个大型的安防监控系统中，监控中心的值班人员所能顾及或者查看的最大可能是几十路视频图像。如果系统中某一路视频图像被遮挡或丢失时，大多是因为这一路摄像机被人为遮挡、破坏或本身故障等造成的，而值班人员很难在第一时间发现，这有可能会带来重大的安全隐患。但当系统具有视频遮挡和视频丢失侦测感知的智能识别与预/报警功能时，值班人员就可能在第一时间根据声光报警与自动切换有故障的显示图像是第几号监控点，进而去进行查看与处理，从而可尽快消除视频图像被遮挡或丢失所造成的安全隐患。
（2）有视频变换和视频模糊侦测的识别与预/报警功能。在一般的网络安防监控系统中，当其中某一路视频图像变换了（即不是原定的设防点的视频图像范围）时，这多半是罪犯想对原设防点实施犯罪而移动了摄像机或摄像机受到较大的震动而移动；或是其中某一路视频图像模糊，即可能是摄像机镜头被移动（即焦距丢失），而引起的原设定的视频图像模糊不清等，值班人员很难在第一时间发现。但当系统具有视频变换和视频模糊的侦测感知的识别与预/报警的智能功能时，值班人员则能在第一时间根据声光报警进行查看与处理，从而可消除视频变换和视频模糊所造成的安全隐患。
（3）有亮度和偏色异常的侦测的识别与预/报警功能。当自动检测由于照明条件变化使亮度异常而使图像画面过暗或过亮，以及自动检测视频图像画面偏色（包括全屏单一偏色与多种颜色的混杂的带状偏色）时，即可自动预/报警。这样，值班人员就能在第一时间进行查看与处理，以消除安全隐患。
（4）有图像画面冻结、画面抖动、滚屏等侦测的识别与预/报警功能。当自动检测由于噪声干扰等引起的图像画面冻结，画面图像上下抖动，画面图像滚动以及图像中混有杂乱的横道、波纹、雪花、线状干扰等噪声现象时，即可自动预/报警。从而使值班人员能在第一时间进行查看与处理，以消除安全隐患。
（5）有视频移动侦测的识别与预/报警功能。在智能安防监控系统中，至少必须有视频移动侦测的预/报警功能，这在银行、珠宝店、商店、仓库、财会室、军械室、保密室、博物馆、油库以及一切重要的监控场所对安全性要求比较高的地方尤其需要设置。当然，这一功能必须要滤除老鼠、猫、狗等小动物以及由光线变化等环境带来的干扰，尤其在如雨雪、大雾、大风等复杂的天气环境中，要能精确地侦测和识别单个物体或多个物体的运动情况，包括其运动方向、运动特征等。还需指出的是，较好的视频移动侦测可设置不同的检测方式：在定义区域内的任何变化均可触发报警的标准方式；允许在某个方向发生变化而不报警，但如果往另一相反方向的变化则发生报警的方向方式；存储一幅图像在存储器内，并与活动图像进行比较，只有当这幅图像发生变化或观察被阻碍时才发生报警的防守方式。此外，视频移动的检测区域还可单独地进行开或关，以适应特殊时间段各出入口、大厅、停车场等的要求，以及有标定监视区域各位置的物体大小容差的透射补偿校正功能等。
当侦测与识别到不认识的移动人体侵入时，即自动启动录像、定点显示与预/报警，使值班人员能在第一时间根据声光报警进行查看与处理。并且，在侦测到移动人体之后，要能根据其运动情况，自动发送PTZ控制指令，使带云台的摄像机自动跟踪物体。如人体超出该摄像机监控范围之后，能自动通知人体所在区域的其他摄像机继续追踪，直到抓捕到罪犯为止。
（6）有出入口人数统计的智能功能。该项智能化功能，能够通过视频监控设备对监控画面的分析，自动统计计算穿越国家重要部门、重要出入口或指定区域的人或物体的数量。
这一智能化功能的应用，还可广泛用在商业用途，如服务、零售等行业用来协助管理者分析营业情况，或提高服务质量，如为业主计算某天光顾其店铺的顾客数量等。
（7）有物体遗留与移走检测识别的智能功能。该项智能化功能可事先排除爆炸物，以及文物、珠宝等重要物品被偷走等犯罪行为，这在安防监控中非常重要，是一项必须有的智能化功能。
实际上，该功能也是通过检测图像序列中物的异常行为，如箱子、包裹、车辆等物体，放在敏感区域停留的时间过长，或超过了预定义的时间长度，或文物、珠宝等贵重展品被移走等，就产生预/报警。因为这种情况大多可疑是放置的易燃易爆炸物品，或重要物品被偷走等。如系易燃易爆炸物除即时排除（或重要物品被偷走）外，还可根据跟踪锁定的疑犯进行抓捕等处理。因此，有了该项智能化功能的好处就可想而知了。前者典型的应用场景包括机场、火车站、地铁站等，后者主要用在博物馆、展览馆、贵重物品商店与保管室等。
上述的智能化功能，相对简单而基本，因而可安置于安防视频监控系统的前端摄像机、DVS与DVR中。
4.应拥有的高端智能功能
（1）有对水、火、雾、雪、风沙、危房、桥梁、山石崩、雪崩、地震等灾害侦测的识别与预/报警功能。在智能安防监控系统中，还必须有对城市的火、雾、雪、风沙灾害，水灾的水位，危房、桥梁易断处，道路危险路段或铁路公路旁易发生山石崩、雪崩以及地震站侦测地震等的地方，进行智能检测与识别的功能。
为检测方便易行，最好安置带十字刻度标尺的摄像机加上这种智能软件模块去进行监视。当视频设防点的视频图像移动到十字标尺的某一警告刻度时，并参考气象台当天的预报，经智能软件分析识别后即能自动启动录像、定点显示与预/报警，从而使值班人员能在第一时间根据声光报警去进行查看与处理，以防止灾害带来的危害。
（2）有对智能交通与电子警察系统的联动功能。在平安城市的安防监控系统中，还必须要有对智能交通与电子警察系统的联动功能，如车型、车速、车牌识别，车辆拥堵与疏导等的检测、处理、识别、跟踪的预/报警功能。因为智能安防监控系统可对从前端接收的视频进行智能分析，并在此基础上实现所需要的智能交通中的各种应用，如对道路车辆视频进行分析，从而实现车速的视频检测，车型与车辆拥堵与疏导等的视频检测、识别；车辆闯红灯、压黄线、逆向行驶、超速等违章行为的检测，并检测识别违章车辆的车牌，除存储打印该车及违章时间外，同时预/报警并跟踪该车。欲知详情，可参阅作者撰写于2009年3月的《AS（安防工程商）》中的“智能交通中的视频检测的电子警察系统”及2010年11月的“平安城市中的智能交通系统”等文章；并且，本书第9章中也将有一些描述。
（3）有对人体生物特征如面像、步态、声音、指纹、眼虹膜、手掌纹等的检测、处理、识别、跟踪的预/报警功能。通常，智能安防监控系统必须要在城市出入口（如民航、铁路与公路站口、轮船码头等）、过道，以及军事、公安、政府、银行、博物馆、珠宝店等重要机密与财产的地方，设置面像、步态、声音、指纹、眼虹膜、手掌纹等人体生物特征识别。面像、步态、声音识别不需要人的配合，尤其面像与步态识别，可以在离摄像头相当远的距离内在人群中识别出特定的个体。因为它可将捕捉到的面像、步态的视频或声音与数据库档案中的面像、步态或声音的资料进行比对识别，如识别是逃犯或其他疑犯，则会立即自动启动录像与预/报警，并进行跟踪，直到抓捕罪犯为止。指纹、眼虹膜、手掌纹的特征识别，则需要人的配合，多用于室内重要地方。详情在本书第5章中将有介绍，并可参阅作者写于安防杂志中的有关文章。
（4）有对人与物异常行为的检测、处理、识别、跟踪的预/报警功能。这一功能有：恶性犯罪事件的检测识别，如抢劫、绑架、持刀枪凶杀、性侵、持棍伤人与破坏公物、推倒汽车、撞人逃跑、纵火等；违规事件的检测识别，如翻越栏杆或围墙、机动车开进绿化草地、横穿公路、禁地徘徊、区域入侵、突然加速、倒地等；军事、公安、监狱、仓库、保密室、值班室等重要部门人员的在岗、离岗的检测识别等。有了这些功能后，即可对所监控的场所视频进行分析，实现人与物的异常动作捕捉，进行处理、识别并锁定跟踪与预/报警，从而保障生命和财产的安全。
（5）有人群拥堵及其注意力的检测控制、识别与预/报警。该项智能化功能能识别人群的整体运动特征，包括速度、方向等，用以避免形成拥塞，或者及时发现可能有打群架等异常情况。其典型的应用场景包括超级市场、火车站、娱乐场所等人员聚集的地方。
此外，还可统计人们在某物体前面停留的时间，据此还可以用来评估新产品或新促销策略的吸引力，也可以用来计算为顾客提供服务所用的时间等。
（6）有自动调整与开关灯光、自动监控有无外人侵入的智能功能。在党政机关、学校、企业和大型家居环境，视频分析技术还可用来消除巨大的电能浪费与安全隐患，如能根据天气情况等自动关闭不必要的灯或调整灯光的强度，以及自动监控有无外人侵入等。因为智能安防视频监控系统可随时计算出在一定的环境中什么位置有人走动或办公，能自动打开或增强相应位置的灯光，自动关闭或减弱其他位置的灯光。在单位或家庭有存入本单位或家庭人员情况的数据库时，还可用来自动分析与识别这些环境中的人是否与数据库中已有的一致，如发现不同时，能及时进行预/报警等。
（7）有与GPS、GIS等集成的联动功能。视频管理平台将资源集中于系统集成性上，以实现视频监控系统与GPS、GIS电子地图系统、警务管理系统以及办公管理系统、电话系统的无缝集成。因此，当发生前端视频异常需预/报警时，即通过Outlook向相关人员发送电子邮件，上传图像，同时通过GPS、GIS电子地图实现地点精确定位，并联动警务系统查找相关区域负责警员，再由电话系统自动拨打警员电话，通知其迅速响应。
（8）有与微波雷达、THz波雷达与激光雷达等的联动功能。这一功能主要是为了防止类似美国9·11事件的发生，因为雷达可监视天空，尤其是THz波雷达，其监视距离远、精度高。只要发现在某一空域出现非计划中飞行的飞机与飞行物，即可触发预/报警，监控中心可自动通知空军，核实无误后即可实施打击，以确保城市安全。
上述智能功能也可根据专项的需要嵌入DVS或DVR中，如专用于监测灾害的即可嵌入灾害的检测与识别智能功能；专用于监测城市交通的就可嵌入智能交通的检测与识别的智能功能；专用于党、政、军等重要场所的出入口控制就可嵌入生物特征的检测与识别的智能功能等。
1.2.2 安防监控系统智能化的实现方法
实际上，网络视频监控系统是以计算机网络架构为基础，以网络摄像机或编码器为前端设备，再加载视频管理软件的服务器、工作站为后端管理平台与终端设备而形成的一种视频监控系统。在基于这种网络视频监控系统的基础上，应如何加载智能化功能，以形成智能安防视频监控系统呢？其实现方法主要有以下几种。
1.将智能化功能加于系统前端设备来实现
这种实现方式是指通过前端网络视频设备对视频信息进行智能分析，实现相应的智能视频功能。在这种系统中，前端摄像机主要是通过嵌入的智能软件，实现对拍摄的视频进行分析、处理、识别。这样，系统的压力就分散在各个前端视频设备上。但是，由于所有的智能分析与识别功能都通过前端视频设备实现，而前端网络视频设备本身的CPU资源有限，所以往往需要提高前端设备的配置或者使用专用的视频分析仪器共同作用，以实现在前端进行视频分析与识别的功能。
实际上，在网络摄像机前端，嵌入在网络摄像机内部的智能视频分析与识别服务，充分利用了网络摄像机的富余的CPU资源，以实现内置的移动侦测功能和视频遮挡、视频模糊等上述最简单而基本的功能，因为这些功能无须大量视频分析计算而易于在前端实现，也无须添加任何辅助分析仪器，从而实现当摄像机的焦距丢失、视频丢失、摄像机被遮挡、镜头被喷涂等情况下的主动预/报警，以及重点区域的移动侦测功能；同时，利用网络摄像机集成的数字I/O端口，即可在前端实现与报警器、防盗防火探测器、门禁等的联动功能，以满足综合安保一体化。
2.将智能化功能加于系统后端软件平台来实现
这种实现方式是指通过运行在后端服务器的视频管理软件，对前端摄像机传输回来的视频流进行智能化的视频分析，从而实现对前端视频信息的智能化处理与识别；在采用这种智能视频实现方式的系统中，前端视频设备的职责是完成摄像的基本功能，只负责将前端摄像机拍摄的视频信息传输至后端，而不进行任何分析工作，这样前端视频设备的压力很小；相反，对于后端服务器或后端管理软件，则不但需要负责日常视频的实时浏览、视频录像、回放和日志事件的管理，同时还需负责对各路视频进行智能分析与识别，除了要实现如移动侦测、视频遮挡、视频模糊等简单而基本的智能功能与联动触发预/报警等功能外，还要实现人与物异常行为以及人脸与步态捕捉、车牌识别等高端的应用性智能功能。
在大型视频监控系统中，采用这种实现方式对后端管理资源带来较大的压力，需要通过提高后端设备性能来缓解，如提高服务器配置、增加服务器数量等。
这样，在后端服务器，视频管理平台需将资源集中于系统集成性上，实现视频监控系统与GPS电子地图系统、警务管理系统以及办公管理系统、电话系统等的无缝集成，从而在发生前端视频异常或报警时，通过Outlook向相关人员发送电子邮件，上传图像，同时通过GPS电子地图实现地点精确定位，并联动警务系统查找相关区域负责警员，再由电话系统自动拨打警员电话，以通知其迅速响应。
3.将智能化功能分别加于系统前、后端设备来实现
将智能化功能分别加于系统前、后端设备来实现，即系统前、后端相结合的实现方式，这是一种折中的方式，也是较为合理和平衡的智能视频实现方式。一方面，该方式充分利用前端网络视频设备所富余的CPU资源实现部分简单而基本的智能视频功能；另一方面，后端视频软件则集中资源实现更高端的或者更面向高层应用的智能视频功能，如人的面像、步态、车型、车牌识别，人与物异常行为识别等。在这样的智能安防监控系统中，智能视频的压力更为均衡地分布在前端的网络视频设备和后端的管理服务器上，每个设备各尽其职，使系统架构更为合理。
在智能网络安防监控系统中，不仅要求实现对地铁车辆、公交车辆以及各个地铁、公交车站的社会活动进行智能监控，同时，还要求实现视频遮挡报警、视频丢失报警、重点区域移动侦测预/报警等，摄像机联动相应区域的报警器和门禁、防盗、防火探测器，以及实现视频监控系统与GPS、GIS电子地图及警务系统相结合的智能化应用。
显然，对于这个需求，单纯采用后端视频分析的方式难于满足，因为成千上万路的视频源所带来的巨大视频分析压力，需要数量巨大的后端管理资源来承担，使成本难以估量；而单纯采用前端分析的方式，则难以实现更多高端的应用智能功能，以及与 GPS、GIS 电子地图和警务系统集成的功能，采用前端与后端相结合的智能视频实现方式则能很好地满足用户的需求。
只有将智能视频功能均匀地分布在视频监控系统的各个环节，才能达到既高效又平衡的高性价比效果，从而真正将网络视频监控的优势提高到一个新的层次。
因此，一套对用户实用的智能视频监控产品一定要具备低误报率和漏报率，要能够对前端的视频流进行分析、处理与识别，以及功能丰富而完善的整合集成等几方面的特点。