视频监控系统的智能化评估研究

　　 引言

　　随着人们对安全需求的不断增加，视频监控系统（也称电视监控系统）在安全防范领域的运用是越来越广泛，它是实施安全监控的重要技术手段。目前，人们所使用的视频监控系统，其视频内容的分析和理解主要依靠人工来完成，结果导致现有的系统只能完成时间的记录为事后分析提供证据，难以实现视频事件的检测、分析和报警。采用人工方式来监管视频监控已不能满足实际需要，其缺点体现在以下三个方面: 一是由于工作人员疲倦引起的监控失效; 二是由于事后查询时间过长不能满足实时查询; 三是不能提供实时报警及时阻止异常事件的发生。也就是说，当前正在运行的视频监控系统，大都缺乏智能化或者智能化极低。

　　视频监控系统的智能化是指在不需要人为干预的情况下，系统能自动实现对监控画面中的异常情况的检测、识别，并及时做出反应的程度。“时刻担心错过重要的目标或事件”是目前监控系统面临的突出问题。美国Sandia国家实验室的一项研究表明：当专业的监控者同时监控两个监视器时，10分钟后他会错过45％的行为，22分钟后他会错过95％的行为，这是监视空旷场景的情况。如果监控繁忙的场景，监控者甚至只需要更少的时间就会错过同样的行为。如果监控者同时监控几百个或者几千个监视器时，他留意有用信息的机会又有多少呢？因此，我们所使用的视频监控系统必须要具备一定的智能化，才能满足我们在不同场合对安全的不同层次的需求，这就涉及到视频监控系统智能化评估的问题。

　　由于智能化的视频监控系统更能满足人们对监控安全的需求，所以当前监控领域里，不仅国内安防行业的生产厂家已经研发出智能化的产品并投入使用，而且国外的监控产品供应商不断向国内引进大量的智能化产品以满足国内的安防需求。因此，要保证这些带有不同智能化水平的产品能给人们提供最大的安全效益，急需对它们在即将建设前或者使用过程中的智能化水平有一个清楚的了解，这就需要进行智能化的评估。

　　1 视频监控系统智能化评估的意义

　　经过智能化评估的视频监控系统可以实现两个方面的重大意义：

　　1.1 节约投资的成本

　　近年来，具有不同程度智能化的视频监控系统已经在一些特定的场合，如车站、银行、商场、新兴的住宅小区、办公大楼等场所逐渐普及起来。如果对使用的视频监控系统的智能化不了解或者了解不够充分，甚至还是利用人的感官来提取有价值的信息（因为不知道，所以不会使用其智能化的特性），其安全效率就会极其低下，不但不能及时发现有用的信息并立即处理（例如告警），而且报警的精确度也会很低，甚至出现误报警或者漏报警的现象。这无疑对用户的投资是一种极大的浪费。反之，经过智能化评估的视频监控系统，不仅其在论证方案阶段可以通过预评估和根据用户的安全需求选用最恰当的智能产品以最大限度地节约投资成本，而且其在使用阶段通过评估也可以充分利用其智能化，如在安全威胁发生之前就能够提示监控人员关注相关监控画面，为潜在威胁做好准备工作，最大限度地满足用户的安全需求。这样，用户就不会盲目地为追究高尖端产品而投入大量的资金，造成极大的浪费，反而会理性地根据自己的安全需求进行理性消费，节约投资成本。

　　1.2  实现最大的安全效益

　　用户要建设一套视频监控系统用于满足某场所的安全需要，一般是由产品供应商提供全套的选用、安装以及维修、保养等全套服务。产品供应商本着追求自身最大经济效益的原则，不一定提供最符合用户安全需求的产品，往往是什么产品最赚钱就卖什么。许多用户在对建成使用中的视频监控系统，其智能化情况并不了解，该系统到底能达到多大的安全效益也不是很清楚。造成许多投入使用的系统并不能满足实际的安全需求的状况，甚至有相当部分的系统在建成使用过程中成了一种摆设，形同虚设。如果用户对即将建设的或者使用的视频监控系统进行智能化的评估，效果就完全不一样了。不仅可以根据自身的安全需求选用性价比最高的产品建成性能最优良的系统，而且还可以在系统使用过程根据安全需求的变化调整和替换部分产品部件（因为许多产品都具有性能扩展、升级的功能）以满足更高层次的安全需求。

　　综上所述，对视频监控系统进行智能化的评估是非常有必要的。评估的类型包括两种：一是拟安装系统的预评估（如：设计方案的论证评估）；二是运行系统的评估（如：系统工程验收评估、系统运行状态的评估）。实际的评估工作涉及两个方面的重要问题：一是评估的方法；二是评估的步骤。目前，安防行业的评估工作的开展是较为缓慢的。针对安全防范系统的评估还缺乏一整套规范的评估方法和步骤，当然视频监控系统的评估也不例外。笔者这些年致力于智能化评估的研究，略有收获。特别是就视频监控系统智能化评估的方法和步骤两个方面的问题，谈谈自己的看法，以供商榷。

　　2 视频监控系统智能化评估的方法

　　安防行业的评估工作起步是较晚的。目前，该领域的评估主要是借鉴安全生产领域的评价方法来进行安全防范系统的评估。比如：专家打分法、加权平均法、层次分析法、灰色系统法等等。或者，有的学者提出借鉴国外的效能评估的方法来对安全防范系统进行评估。这些方法能较为有效地评估安全防范系统包括视频监控系统的运行情况。但对于视频监控系统在运行过程中或者投入使用之前的智能化评估却无能为力，而视频监控系统的智能化评估对于该系统能否真正发挥安全效益至关重要。那么，有没有对视频监控系统进行智能化评估的有效方法呢？

 
　　澳大利亚的iOmniscient公司（作为世界知名的智能监控供应商之一），通过讨论的方式，仿照人智力水平高低的分类标准，在世界上率先建立了一种视频监控系统的智能IQ（智商）评级系统（Intelligence IQ Rating system）。这种智能IQ评级系统的思路对视频监控系统评估方法的建立是一种很好的尝试。我们也可以仿照这种思路建立一种视频监控系统智能化的评估方法，这种方法我们可以称之为智能IQ评级法。下面介绍这种方法的具体内容。

　　目前，视频监控系统运用的智能技术有两种：检测和识别。检测技术可以实现场景的监控，并了解到场景发生了什么事情，例如有人跳过围栏。识别技术可以确定来人的身份，比如知道是某某人跳过围栏。检测技术和识别技术都还可以运用于人以外的其他目标物体，而且识别技术还可用于有车牌识别系统的车辆的识别。智能IQ评级法主要是运用视频监控系统的检测技术来对系统的智能等级进行划分。

　　我们知道，人的IQ的测量有较为统一的标准。一般人的IQ评级是100，意思是说50％的人IQ评级高于100，50％的人IQ评级低于100。类似的评级方法可以用于视频监控系统的智能评级，那些涉及非常复杂的仿人脑的算法都被列为需要很高的IQ，而其他技术简单的被视为拥有一个低的IQ评级。智能IQ评级法把系统的智能IQ定为60～180之间，并按照系统的检测能力划分为7个等级范围。

　　第一个等级范围，系统的智能IQ为大于等于60而小于100。该等级范围的系统一般是采用视频动态侦测（Video Motion Detection ，简称VMD）来探测监控现场的移动情况。通过一个影像的像素和紧接着的下一个影像的像素比较，就构成了视频动态侦测的最简单形式。如果有一点差异，就意味着监控现场有一些变化，通常都被称为有移动。处于该水平的系统没有多少智能，很容易产生误报警。因为不是每一个变化都是因为移动引起的，比如光线的变化、水的反射、阴影或者其他的变化都会使系统认为有移动而发出报警。

　　第二个等级范围，系统的智能IQ为大于等于100而小于110。该等级范围的系统能够分析进入监控画面的目标特征（比如目标的大小或者形状），因而能够区分出是人还是其他的动物，或者是汽车还是卡车。在相对空旷的监控画面中，系统甚至能够实现简单的单人追踪；系统也有可能检测到监控场景左边的目标。也就是说，处于该智能水平的视频监控系统不但可以实现目标的移动检测，而且可以实现空旷场景中的遗弃物检测，甚至可以实现方向不明确的移动目标的检测。

　　第三个等级范围，系统的智能IQ为大于等于110而小于115。该等级范围的系统能够清楚界定正在跟踪的目标（比如人），并能准确地对他们进行统计计算。与第二个等级范围的系统不同，该等级范围的系统被设置了好的专业算法，因而使其计算非常精确。

　　第四个等级范围，系统的智能IQ为大于等于115而小于120。该等级范围的系统能实现行为分析，即系统能检测到目标的游荡、跑动、滑动和下落等行为。但是，因为人的差异性，系统不容易检测到人的所有行为，也存在误报警的情况。比如，系统很容易把两个分别很久的、精力旺盛的朋友会面误认为是两人在打架而发出报警。

　　第五个等级范围，系统的智能IQ为大于等于120而小于140。该等级范围的系统可以实现拥挤场景（比如机场候机大厅、火车站检票口）的检测。系统可以提供多种功能，比如：计算某时间非常拥挤的场景中有多少人；如果单位时间通过入口的人数过多（系统可以预先设定）就会发出警报等。

　　第六个等级范围，系统的智能IQ为大于等于140而小于180。该等级范围的系统可以检测到拥挤场景中的遗弃物（丢弃物）。该系统对于检测诸如机场被单独留下的行李，或者博物馆和仓库中存放的可能被盗的物品，是非常有用的。但是，如果要提高系统检测的准确率的话，系统需要检测较长的时间，这是因为如果检测时间太短的话，系统就不能准确区分放置物品和丢弃物之间的差异而统统发出报警信号。比如：乘客因为要做别的事情放下自己的包，系统会误认为该包是被遗弃的而发出警报，产生大量的误报警。

　　最后一个等级，系统的智能IQ等于180。该系统能检测到由于个体极小或者对比反差极低而人眼看不到的目标。处于该等级的视频监控系统的智能化水平是极高的。

 
　　智能IQ评级法的内容可以用表格表示为：

　　智能监控能力的IQ评级表（资料来源： iomniscient公司）

　　注：“√”表示系统在此IQ值范围下具有该项检测能力。

　　通常，具有智能化的视频监控系统会对摄像机的监控画面做一个或多个检测。如果，系统可以在同一时间同时做所有的检测，该系统被定义为智能IQ无限。

　　综上所述，通过运用智能IQ评级法，基本上能解决视频监控系统的智能化处于什么水平的问题。了解了系统的智能化水平，用户就可以根据自己的安全需求开展进一步的工作，追究最大的安全效益。

　　3 视频监控系统智能化评估的步骤

　　评估的步骤就是在安防行业标准的指导下，综合利用相关评估技术、评估方法，针对安全防范技术系统展开评估工作的完整历程。借鉴国外和国内相关行业的评估理论，笔者对视频监控系统的智能化评估步骤作如下设想：

　　3.1  智能化水平的评估

　　对方案中拟安装的或者正在运行中的视频监控系统用智能IQ评级法进行智能化水平的评估。也就是说，对设计方案中的视频监控系统，可按照智能IQ评级法对它能实现的检测功能进行IQ评分分级，看系统属于哪个等级范围，能否满足用户对安全的需求。在用智能IQ评级法对系统进行打分的过程中，要注意对方案中涉及的系统功能进行综合、全面地考虑，不要有所遗漏。值得注意的是：系统能实现的功能，仅指系统现有的功能，不包括对系统某些设备的扩展而实现的功能。由于智能IQ评级法中涉及的等级范围是一个较为粗略的估计，不是百分之百的精确计算，所以两个相邻等级范围的交界处的分值不具有绝对的界限划分意义，因此分别处于两个相邻等级范围的视频监控系统的智能化水平可能非常接近，并不具有明显的差异性。

　　3.2  监控现场环境条件的评估

　　对拟安装或者正在运行的视频监控系统的现场环境条件进行评估。监控现场的环境对视频监控系统的功能发挥有重要的影响。环境的温度、湿度的变化，摄像机离监控中心距离的远近，综合布线的方式等都会对视频监控系统的运行状态和功能的发挥产生重要影响。虽然系统方案在设计时考虑了环境因素和产品本身的不完善而尽量加以避免，但是在实际运行中还是和理想的状态下有一定的差距。而且不同的监控现场的环境条件是千差万别的。所以在安装使用之前必须对监控现场的环境状态进行评估。评估的内容包括：现场温度的变化对拟安装系统的影响程度；现场的湿度情况，有没有必要增加控制湿度的设备；由于距离的远近摄像机的监控画面的画质对系统的智能化功能的发挥有多大影响，有没有必要额外增加一些调节画质的设备加以弥补；根据现场监控空间的大小、距离的远近评估采用哪种布线方式能相对减少系统的误差等等。

　　3.3  系统的调整和修正

　　通过系统设计方案的智能化水平的评估和环境条件的评估，综合考虑用户的安全需求，对方案中涉及的视频监控系统的设备做部分或者整体地调整和修正。同样地，对正在运行的视频监控系统，经历3.1和3.2后，也应按照用户对安全的需求对视频监控系统进行调整和修正。无论是方案中涉及的系统设备，还是正在运行的系统设备，都尽量选用性价比较高的产品，以使用户既能最大限度地节约投资成本，又能获得最高的安全效益。在对系统的设备进行调整和修正时，应尽量考虑选用具有扩展功能的设备。因为随着科学技术的发展，监控设备技术含量水平会不断提高，具有扩展功能的设备更能长久地满足安全的需求。在系统设备的调整和修正时，也不应一味地追求高尖端科技产品，应综合考虑系统的兼容性、实用性和用户的安全需求、经济承受能力等因素。

 
　　4 结束语

　　视频监控系统的智能化评估，将帮助用户知晓其需要什么智能化水平的视频监控系统，或者知晓其正在使用的系统的智能化水平，可以为视频监控系统的安装和恰当的运用提供可靠的帮助。笔者的智慧是非常有限的，上述涉及的评估理论只是沧海中的一粟，甚至可能存在不足之，笔者奢望其对于其他安全防范技术系统的评估有一定的借鉴价值，或者其对整个安防领域评估工作的开展能提供一种较好的思路。当然，随着安防行业的不断发展和评估工作的不断进步，会有越来越多的专家、学者研究出更多、更好的评估理论，为我国安防行业的评估工作做出应有的贡献。(魏莲芳)

　　参  考  文  献

　　[1] 张季. 未来视频监控系统的走向_智能化视频监控系统[J]. 中国安防, 2008（11）.

　　[2] 文军. 如何有效实现智能视频监控[J]. 中国安防, 2008（11）.

　　[3] 韩 云, 郑尚志. 智能视频监控及应用[J].光盘技术, 2008（8）.

　　[4] 陈志华. 安全防范系统建设与运用过程中的效能评估[J]. 中国人民公安大学学报（自然科学版）, 2008（1）.

　　[5] 魏莲芳. 对视频监控系统的智能评估[J]. 中国安防, 2008（Z1）.

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