监控--智能视频分析技术与被动红外技术的整合应用

智能视频分析技术与被动红外技术的整合应用

2009年06月01日 16:24

一 智能视频分析技术

     视频分析技术从上世纪八十年代末始在中国发韧以来，发展极为迅速，从第一代的模拟视频监控系统（VCR）已经发展到第二代的部分数字化的视频监控系统（DVR/NVR），目前已经在朝着第三代的完全数字化视频监控系统（网络摄像机和网络视频服务器）迈进。然而，在这种常规的视频监控技术发展规程之外，而国外却正在悄悄地推进视频监控技术全新意义的革新，那就是智能视频监控技术（Intelligent Video Surveillance）。

      智能视频监控技术是计算机视觉和模式识别技术在视频监控领域的应用。它能对视频图像中的目标进行自动的监测、识别、跟踪和分析，从而通过电脑程序的自动筛选，能够过滤掉大量的用户不关心的视频监控录像，通过分析、理解视频画面中的内容，为用户提供对监控和预警有用的关键信息。由此可见，智能视频监控技术改变了传统视频监控的被动接受感受模式，变被动为主动地对监控现场的视频录像进行实时地分析。

    国内智能视频监控技术还处于刚刚起步的阶段，很多的业务还处在非智能的状态下，当然这和目前国内安防产业的发展状况是分不开的。国内大多数的安防企业规模较小，缺少核心的技术，研发生产跟不上安防监控的市场需求，正因为如此，智能视频监控技术的发展为国内安防监控企业做强、做大和进行科技创新提供了新的机会和动力。

    而国外智能视频监控技术的发展动力是来源于对特殊监控场所的监控需求，特别是自2001年“9·11”事件之后，出于反恐、国家安全、社会安定等多方面的需要，智能视频监控技术与预警技术逐渐成为国际上最被关注的前沿研究领域。尤其是在一些特殊的应用场所，如周界入侵自动报警、被遗弃的行李和包裹等遗留物体检测、盗窃赃物查找、被埋尸体查找等，在特殊天气状况下或在特殊任务环境中，智能视频监控技术（或产品）更显重要。

二、红外热成像技术

      在安防领域智能视频监控技术姗姗发展的今天，有一种对于安防监控领域来说全新的技术是我们不得不提及的，那就是红外技术（本文所论述的红外技术并不是安防领域所常见的主动红外，而是一种被动红外技术）。可以这样说，红外技术在安防领域的应用，将为智能视频监控技术的发展插上自由翱翔的双翅。

    在海湾战争中，高科技武器展示了先进技术的广阔平台，成为世界科技发展的风向标，也成为世界各国竞相研究和开发的方向和重点。在这些新科技中，红外热成像技术是其中最为闪亮的高科技技术之一，如将其大量的应用到安防监控领域中，将会引起安防监控领域变革性的改变。

     红外热成像技术原理是基于自然界中一切温度高于绝对零度（-273℃）的物体，每时每刻都辐射出红外线，同时这种红外线辐射都载有物体的特征信息，这就为利用红外技术判别各种被测目标的温度高低和热分布场提供了客观的基础，利用这一特性通过红外探测器将物体发热部位辐射的功率信号转换成电信号后，成像装置就可以一一对应地模拟出物体表面温度的空间分布，经电子系统处理传至显示屏幕上，得到与物体表面热分布相对应的热像图，即红外热图像。

    由此可见，通过红外热成像技术所看到的目标的热图像和目标的可见光图像不同，它是人眼不能直接看到的目标的表面温度分布所转变而来的代表目标表面温度分布的热图像。利用这种技术，可以使人们在完全无光的夜晚、烟云密布的战场，或者是在雨雪雾风的恶劣气候下，清晰地观察到前方的情况，正是基于这个特点，红外热成像技术为安防监控领域提供了先进的夜视装备，并为安防监控工程装上了全天候的监视系统。

三、红外热成像技术在智能视频监控领域的应用

    1、对被遗弃的行李包裹等遗留物体进行有效的检测

     对于被遗弃的行李包裹等遗留物体，普通监控摄像头由于受自然光成像的局限，只能看到行李包裹的外部特征，很难观察到行李包裹内所装的物品，也无法对其进行分析。利用红外热成像技术，可以轻而易举的对行李包裹的内部物品进行透视与分析。
由于物体产生的热量在发出红外辐射的同时，还在物体周围形成了一定的表面温度分布场，不同物体的发热功率也不尽相同。因而，不同的物体内部所发出的热扩散和物体表面温度也是不同的，通过红外热成像技术所观察到的行李包裹的红外热图像必然会呈现出其不同的表面温度特征，在通过分析行李包裹的红外热图像的特征，即可推论出其内物品的特征，从而对其进行适当的处置。

    2、对周边入侵进行监测、报警

     传统的视频监控技术只是对周围的现象进行实时的监控与记录，在非智能的状态下，无法完成有效的预警、报警功能；而传统的红外对射技术，虽然能够对入侵者进行适时报警，却无法认识入侵对象到底是什么，这可能造成每一次报警都是虚惊一场，而导致无效报警。

    利用红外热成像技术对周边入侵进行监视，不仅能够适时报警，而且能够在报警的同时，察看当时所入侵者的红外监控图像，从而对入侵者对象做出分析，达到一般监视系统不易达到的效果。

    另外，众所周知，小区的防范主要是严防罪犯进入，一般的监视系统，安装时很容易产生监视死角，不利于全面控制监控面。利用红外热成像技术，安装红外热成像仪，可以克服普通监视系统的监视死角这个难题。

3、对被盗事物和被埋葬物、尸体等进行有效的检测发掘

    普通监视摄像头是无法看到发光物体表面掩盖下所隐藏的物体的，但利用红外热成像技术所研制的红外热成像仪则可以看出来。因为当某处的表面被弄乱时，该表面的热轮廓也会被破坏，如翻过的土壤热辐射和压实的土壤热辐射是不同的。通过红外热成像仪的这种功能可以找到被藏或被埋的东西。曾有过这样一个案例，一男子在抢银行之后，为掩盖罪证，该男子将抢来的钱偷偷的埋在了小区公园的偏僻之处，并用草皮盖住了埋钱地点，该男子自以为做得天衣无缝，但警察通过红外热像仪所监控到的小区公园图像，很快发现了被埋藏在公园内的赃款。

4、对重要区域进行全天候的智能视频监控

    普通的视频监控镜头可能很难对某些重点监控区域做到全天候的监控，如重要的行政中心、银行的金库、机要室、军事要地、监狱等地。这些重要的监控区域不可能完全做到全天候的有可见光，而没有了可见光，普通视频监控镜头也就失去了其监控功能。这些地方特别适用这种红外热成像仪，它可以昼夜24小时处于运行状态，并随时对背景资料进行分析，一旦发生变化，可以及时发出警报，并可以通过其他智能设备的处理，自动对有关情况进行处理，并随时将情况上报，取得进一步的处理意见。

5、对边防的有效监控

     大家都很清楚，边界防卫是一件非常困难的事情。我国边境线甚长，海洋也辽阔，由于野外环境的恶劣，特别是在下雨、下雪、大雾、大风的日子，许多系统都不可能很好地担当起防范作用，更不用说通过智能分析报警了。如果采用人员巡逻，利用望远镜进行观察，往往由于可见光波长短，因而观察效果也不会理想，也不可能做到全天候，这样难免不造成漏查、误查和失查的现象。

     红外热成像仪可以探测到波长较短的红外线，因而可以远距离进行观察，特别适用于风雨天气。香港警方曾在某一边境地区放置了五套红外热成像仪，在使用过程中，成功地破获了多起非法入境者案件，效率大大高于原来用人工巡查。

      在海岸港口等地方，用红外热成像仪，可以迅速地跟踪来往船只。现在海边走私，常常利用“大飞”来进行，这些“大飞”无灯光，马力大，机动性强，往往容易摆脱缉私人员和边防人员的追踪，普通视频监控摄像头更是对其无可奈何，而有了红外热成像仪，就可以远距离跟踪这些“大飞”，就是在雷达的死角，这个系统也可以正常运行，特别是在黑夜和恶劣的天气下，均可以充分发挥其良好的特点。

6、在消防领域的有效监控

     对于消防的安全监控和预警，以及事后搜救，普通视频监控摄像机也许无能为力，而对于红外热成像仪却正是大显身手的大好时机。

     如在大面积的森林中，火灾往往是由不明显的隐火引发的，这是毁灭性火灾的根源。用现有的普通监视系统，很难发现这种隐性火灾苗头。 然而采用红外热成像仪，则可以快速有效地发现这些隐火，把火灾消灭在萌芽阶段，做到未雨绸缪。

    在住宅小区、机场、码头、学校等人流密集的场所，使用红外热成像仪能及时监测到火灾苗头并报警，观察人员通过红外热图像，能迅速找到火灾源头，及时采取行动进行处理。即使是在火灾过后，消防人员也能通过现场红外热成像仪的监视图像，开展对火灾现场卓有成效的搜救工作