安防行业敲响机器视觉之门

• 关键词：高端监控,,安防,,凌云公司,,机器视觉
• 摘要：机器视觉产品优质的稳定性引起安防行业的关注。

　　近年来，机器视觉产品优质的稳定性引起安防行业的关注。但由于在摄像机方案、大容量存储以及成本预算等方面的差距过大，安防行业的相关应用一直被定位为技术含量低，不入机器视觉“法眼”。但是如今，随着IP相机网络的出现，视频分析软件与机器视觉检测软件算法越来越接近，以及大量机器视觉供应商开始乐意于改变产品设计满足安防行业的需求，机器视觉似乎对安防监控产生了浓厚的兴趣。
　

　　通常，视频监控意味着模拟CCTV摄像机在监控室的视频监视器上显示图像。随着在恶劣环境里引入了基于以太网技术、支持IP传输的高性价比机器视觉相机，安防领域的客户开始考虑数字成像的诸多好处。这些应用包括政府部门对道路，火车站和机场的监控；以及私有重要基础设施的安防监控，如化工厂、管道和核电站等。但即使是在这些“低技术含量”的成像应用，机器视觉仍然致力于为安防系统集成商和终端用户提供先进的图像压缩和数字存储产品和技术。 “在安防监控行业，需要用DVR或者混合系统存储视频数据流”　

　　Euresys主席Keith Russell这样解释到，“这些应用通常需要配置多个相机，能以最小的时间延迟进行相机间切换（或同步采集），用最小的带宽完成最佳压缩率如H.264。目前绝大部分应用仍然采用的是模拟相机，因为需要长距离传输而已有的相关设施也支持模拟输出，我们还用到采集卡保证系统运行稳定、精准触发相机。由于移动监控和ITS应用都是一些室外应用，我们的产品必须能够适应极端的环境，而这方面我们做得很好。”
　

　　随着ITS和监控应用的逐日增长，监控单位面临更多的压力，因为监控源也逐日增多起来。对于机器视觉和安防行业来说，解决这个问题最好的途径就是加速研发视频分析和多个摄像机控制软件。如同工业机器视觉软件一样，视频分析通过图像处理算法辨别具体的可疑目标和可疑人员。最佳的图像处理软件能够很好的区别是一条狗穿过来边界还是一个人，同时能够通过查询生物识别图像数据库识别闯入者的具体身份。在众多机场和火车站的监控案例中，需要用到几十台（有时几百台）相机来监测流动人群中隐藏的犯罪恐怖分子，定制相机产品和成像系统制造商Imaging Solution Group将视频分析技术和智能相机结合在一起，解决了这些应用中遇到的两个问题：其一，带宽的问题（需要对多相机进行数据采集）；其二，成本问题（降低相应数据设施的建设成本）。
　

　　ISG在人脸识别的项目里，用到的相机分辨率达10Megapixel，支持1080p(30fps)输出，同时满帧下帧频达到12fps。可能很多人会质疑在600MHz Linux CPU上跑智能相机，同时运行相关人脸识别算法时是否可行？Van Iseghem向用户承诺这种低成本处理器与FPGA结合完全可以实现超大数据处理，并且成本不高——主要是由于它不需要当前所需的客户处理系统的海量开销——你只需一台PC主机。生物识别只是视频分析的一个小小分支，需要静态或实时进行自动威胁目标识别。“目前视频分析最大的、唯一的一个难题是，如何区分真假警报” Vumii Inc. (Atlanta, GA)公司（Vumii Inc. (Atlanta, GA)是一家人身安全监控公司，专注于对2英里内场景进行近红外波段成像，用以识别可疑目标）COO和CFO Chris Ruttle先生说，“现在人们趋向于将视频分析和其他传感器结合起来，减少假警报的几率。这也是另一个机器视觉软件与安防应用的结合点。”
　

　　ISG的高空间分辨率和在板处理能力满足了目前安防行业最主要的两大需求，然而实际上通过硬件和软件产品的准确定位，机器视觉供应商还有很多机会可以打入安防市场。Ruttle在最近的AIA会议上给出了下面这几个建议：
 保证一定帧速下良好的低照度
 提升相机和镜头对近红外波段的响应能力
 适应更宽的工作温度范围
 镜头焦距更长，放大倍率更高，孔径更大
 向终端用户开发更多的相机控制接口支持在板智能处理
 价格合理的短波红外相机和红外光源
 价格合理的电子倍增型CCD和CMOS相机，满足低照度的要求
 百万像素的分辨率下达到较高帧频并维持高灵敏度
 控制多个摄像机的视频监控软件，将多个视频流与其他传感器信息融合让安防监控人员更直观的监控现场
　　

　　Ruttle的很多建议关乎数字成像，如果从传统的安防行业的模拟系统来看似乎有些违反常理。但是，当模拟相机在安防领域一统天下的时候，Ruttle认为如今先进的数字IP相机结合灵活的存储和数字视频传输技术，正在加速带动整个行业往数字成像转变。Ruttle同时也承认，高分辨率、高灵敏度、高帧频的相机可能很难满足目前安防行业对成本的要求。与此同时，一些国家法令正在逐步将目前的标准CCTV推向具有更大容量的视频安防系统。
　

　　考虑到一个具体的安防监控方案，涉及到各种类型的系统，产生与政府和个人机构交涉的高昂的销售服务成本，ISG公司 Van Iseghem建议机器视觉公司进入安防行业最好的途径，是将自己定位为——为大型安防监控运营商提供高性能、最匹配方案的、能够为其注入价值的OEM供应商。 “直接将产品卖给国家运输和安防机构，你可能需要50million $的市场费用”Van Iseghem说到，“同时，我们也不希望直接与我们的客户竞争。我们公司定位于服务OEM客户，我们为此的花费和客户自行开发相关产品的费用是一样的。这就是我们成功的原因。”Vumii和ISG都认同现在的经济环境下，美国的安防工程被推后了很多。而海外的市场则保持强势的增长，因为他们的安防需求更加急迫，工期要求更短。“没有人知道安防市场究竟有多大，但就预测来看数量是巨大的”。其实最开始，安防行业跟机器视觉行业如果按照中国同行以及业界人士的定义来看，是不太相关的两个行业。正如这篇报告里所说的，正是由于IP网络摄像机的出现以及安防监控高清化的趋势，导致了两个本来不太相关的行业慢慢的有了更多的相似性，主要体现在：
 安防监控目前比较先进而且必将成为未来趋势的智能视频分析软件正好对应我们的机器视觉软件，基本上完成的都是对图像的检测、识别、定位以及测量等工作；
 安防监控目前的高清－－720P（1080×720）、1080P（1920×1080），正好对应我们的百万像素摄像机；
 安防监控芯片厂商以及摄像机供应商，很多本来就有机器视觉这块的业务，像索尼、美光等等；
 安防监控的智能化相机方案跟机器视觉的智能化相机有很多的相似之处，其核心技术方案基本上都是基于DSP+FPGA的模式；
 安防监控的很多特殊要求比如3A、强光抑制、背光补偿等等功能，原来机器视觉行业的相机只需要稍作改动，就可以实现安防监控的要求。