智能視頻監(jiān)控應(yīng)用系統(tǒng)設(shè)計(jì)攻略
隨著寬帶有線和無(wú)線網(wǎng)絡(luò)基礎(chǔ)設(shè)施的完善以及全球安防市場(chǎng)需求的增長(zhǎng)，視頻監(jiān)控的應(yīng)用正呈爆發(fā)性的增長(zhǎng)態(tài)勢(shì)。視頻監(jiān)控系統(tǒng)的發(fā)展趨勢(shì)非常明顯，在經(jīng)歷了數(shù)字化和網(wǎng)絡(luò)化之后，下一個(gè)重要的趨勢(shì)就是智能化，即智能監(jiān)控和視頻分析技術(shù)的應(yīng)用。
傳統(tǒng)的視頻監(jiān)控由人工進(jìn)行視頻監(jiān)測(cè)發(fā)現(xiàn)安全隱患或異常狀態(tài)，或者用于事后分析，這種應(yīng)用具有其固有的缺點(diǎn)，難以實(shí)現(xiàn)實(shí)時(shí)的安全監(jiān)控和檢測(cè)管理。帶有智能分析功能的監(jiān)控系統(tǒng)可以通過(guò)區(qū)分監(jiān)控對(duì)象的外形、動(dòng)作等特征，做到主動(dòng)收集、分析數(shù)據(jù)，并根據(jù)預(yù)設(shè)條件執(zhí)行報(bào)警、記錄、分析等動(dòng)作。智能監(jiān)控系統(tǒng)可以運(yùn)行于服務(wù)器，也可以運(yùn)行在基于DSP的嵌入式系統(tǒng)上，而后者已逐漸成為主流。
智能視頻的應(yīng)用大體上可以分安防、人體行為檢測(cè)和智能交通三方面的應(yīng)用。其中安防應(yīng)用是被廣泛認(rèn)為是最具潛力的市場(chǎng)，它包括以下幾個(gè)應(yīng)用類(lèi)別：入侵檢測(cè)，可以自動(dòng)檢測(cè)出視頻畫(huà)面中的運(yùn)動(dòng)行為特征；物品移除檢測(cè)，可以自動(dòng)檢測(cè)物品搬移事件——當(dāng)防區(qū)內(nèi)某特定位置的物品被拿走或搬走時(shí)發(fā)出報(bào)警；遺留物檢測(cè)，可以對(duì)遺棄物進(jìn)行自動(dòng)檢測(cè)——當(dāng)物品在某個(gè)防區(qū)內(nèi)被放置或遺棄的時(shí)候自動(dòng)報(bào)警；智能跟蹤，可以使攝像機(jī)對(duì)自身的云臺(tái)和變焦鏡頭進(jìn)行自主PTZ驅(qū)動(dòng)。人體行為檢測(cè)應(yīng)用包括脫崗檢測(cè)(可以實(shí)現(xiàn)自動(dòng)檢測(cè)崗哨人員就位情況)、徘徊檢測(cè)(對(duì)重要區(qū)域人體徘徊檢測(cè))。智能交通應(yīng)用包括：對(duì)非法停留的交通工具進(jìn)行檢測(cè)，當(dāng)交通工具在防區(qū)內(nèi)非法停留時(shí)發(fā)出報(bào)警；車(chē)輛逆行檢測(cè)，及時(shí)辨別逆行車(chē)輛。
隨著準(zhǔn)確率和可靠性逐步提高及產(chǎn)品成本的下降，智能視頻在越來(lái)越多的場(chǎng)合得到了應(yīng)用，它能夠替代部分安防設(shè)備，降低安保人員的工作強(qiáng)度，提高工作效率，減少管理成本。事實(shí)上，智能視頻的應(yīng)用具有非常巨大的潛力。隨著技術(shù)日趨成熟，智能視頻技術(shù)的應(yīng)用領(lǐng)域正在迅速擴(kuò)展，這些應(yīng)用主要包括上述的安防、交通以及零售、服務(wù)等行業(yè)，如人數(shù)統(tǒng)計(jì)、人臉識(shí)別、人群控制、注意力控制和交通流量控制等。
實(shí)時(shí)視頻監(jiān)測(cè)的需求正在快速增長(zhǎng)，特別是隨著實(shí)時(shí)安全監(jiān)控應(yīng)用的需求增加，實(shí)時(shí)發(fā)現(xiàn)安全隱患或目標(biāo)異常行為的功能已經(jīng)具有越來(lái)越重要的現(xiàn)實(shí)意義，智能視頻監(jiān)測(cè)系統(tǒng)產(chǎn)品在這種日益增長(zhǎng)的需求帶動(dòng)下，正在成為視頻監(jiān)控應(yīng)用的新熱點(diǎn)。特別是隨著半導(dǎo)體技術(shù)的進(jìn)步，例如以Blackfin匯聚式處理器為代表的先進(jìn)嵌入式解決平臺(tái)方案的推出，具有極高性?xún)r(jià)比和極高實(shí)用性的智能視頻分析設(shè)備不斷推出，并在一些關(guān)鍵應(yīng)用中發(fā)揮極為重要的作用。
圖1：傳統(tǒng)的視頻監(jiān)控應(yīng)用示意圖。
智能視頻應(yīng)用設(shè)計(jì)攻略
硬件平臺(tái)方案的選擇往往決定了系統(tǒng)的整體方案成本、性能、開(kāi)發(fā)工具和方法的可用性，以及方案未來(lái)持續(xù)升級(jí)的可行性等，因此方案平臺(tái)選型至關(guān)重要。智能視頻應(yīng)用自身的獨(dú)特性要求在硬件平臺(tái)的選擇上進(jìn)行綜合權(quán)衡。視頻監(jiān)控系統(tǒng)的網(wǎng)絡(luò)化和智能分析要求，以及大規(guī)模工程安裝對(duì)成本、體積和功耗的限制，非標(biāo)準(zhǔn)化的智能視頻分析方法和幾乎定制化的方案優(yōu)化方式，使得結(jié)合了MCU和DSP優(yōu)勢(shì)、具有軟件設(shè)計(jì)靈活性和強(qiáng)大處理能力的匯聚式處理器方案平臺(tái)體現(xiàn)出更加明顯的優(yōu)勢(shì)。本文將結(jié)合ADI公司獨(dú)特的Blackfin匯聚式DSP處理器的特點(diǎn)，分析智能視頻設(shè)計(jì)中主要的設(shè)計(jì)技術(shù)要點(diǎn)。
一、硬件平臺(tái)選型
可定制化能力非常重要。有很多因素制約著視頻監(jiān)控系統(tǒng)智能化的應(yīng)用步伐：首先是智能監(jiān)控的視頻算法比較復(fù)雜，難于標(biāo)準(zhǔn)化，各個(gè)系統(tǒng)提供商的視頻分析軟件都有自己的獨(dú)特算法，導(dǎo)致市場(chǎng)上的產(chǎn)品沒(méi)有統(tǒng)一的標(biāo)準(zhǔn)；其次，視頻監(jiān)控系統(tǒng)的應(yīng)用場(chǎng)景比較復(fù)雜，用戶(hù)的要求多樣化，所以定制化的要求比較多。因此，視頻分析方案通常需要針對(duì)客戶(hù)的應(yīng)用特點(diǎn)和需求進(jìn)行方案優(yōu)化，采用的算法千差萬(wàn)別。此外，由于智能視頻應(yīng)用的高復(fù)雜性，對(duì)方案的處理能力提出了更高的要求。MCU+ASIC的視頻監(jiān)控傳統(tǒng)方案難以實(shí)現(xiàn)各種個(gè)性化的設(shè)計(jì)和高運(yùn)算能力要求，即使選擇普通DSP+MCU的雙芯片方案通常也難以滿(mǎn)足智能視頻監(jiān)控應(yīng)用的復(fù)雜運(yùn)算需求，需要增加協(xié)處理器，這種復(fù)雜的解決方案無(wú)論是BOM成本、功耗還是開(kāi)發(fā)難度都不足取。Blackfin處理器充分發(fā)揮了MCU+DSP匯聚式架構(gòu)的優(yōu)勢(shì)，滿(mǎn)足了智能視頻應(yīng)用的系統(tǒng)控制和高強(qiáng)度的運(yùn)算需求，特別是以BF561為代表的高性能雙內(nèi)核架構(gòu)已經(jīng)成為智能視頻應(yīng)用的首選方案平臺(tái)。
