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H.265在智能分析仪上的应用
2015/6/2 10:08:00      来源:《中国安防》    作者:李天佑
  2014年可以说是H.265的元年——海思推出首款H.265的编码芯片3516A。随着这颗具有跨时代意义芯片的诞生,高清时代所必须的高清晰、低带宽实现了“更上一层楼”。从H.264诞生到今年已经有十个年头,在这十年间H.264对推动高清的发展和普及立下了汗马功劳,从而实现了“江湖一统”的局面。

 
  目前市面上几乎所有的网络编码都是基于H.264编码,但是随着对分辨率要求的不断提升,更大路数的联网以及存储空间的激增,让H.264的编码压缩变得越来越难以应付。基于这一点,H.265在2013年1月被国际电联(ITU)通过为下一代高清标准,通过提供更多不同的工具来降低码率,在同等带宽条件下,H.265将原有画质提升50%,为整个安防行业带来新的变革。H.264统治了过去的十年,而未来的五年甚至十年,将会被H.265所引领,开启安防新的时代。
  研发背景
  如果说H.265给高清IPC带来了前所未有的机遇,那么后端的相关产品同样也迎来了契机,接入带宽更大了,存储能力更强了,且有丰富的智能分析功能。说到智能分析,就不得不说H.265后端的芯片3536——这是海思针对H.265推出的一款编解码芯片,这款新品的主要参数如下:业界第一颗专业H.265/HEVC超高清视频监控存储和显示产品处理器Hi3536,该处理器采用海思半导体高性能的视频编解码器,最高可实时解码16路1080PH.265/HEVC视频流或者4路4KH.265/HEVC视频流,支持视频以4K@60帧的速率显示,或者同时支持多达9路1080P@30帧高清显示输出;同时,Hi3536灵活的高性能4核ARMCortex-A17处理器(性能是同频率Cortex-A9处理器的1.6倍),主频高达1.6GHz,同时集成一颗ARM顶级GPU---MaliT720,支持客户实现各种完美的UI和智能相关辅助功能设计,并配合海思半导体自有的第二代智能分析协处理单元IVE2.0,提供车牌、周界、人脸识别等多达40种智能分析应用;Hi3536集成多达4个SATA3.0接口,满足超高清存储需求,同时支持双GMAC,网络速率高达640Mbit/秒。
  相比之前的3535除了提升接入和解码能力外,更重要一点是智能分析相比之前有了很大程度的提升,这样使得智能分析精准度更高,功能更加全面。天地伟业目前针对智能分析功能的需求推出重磅产品:智能分析仪。该产品通过对监控摄像机拍摄视频进行实时的分析,检测监控画面中出现的异常事件,触发即时的报警,把用户现有视频监控系统中的摄像机变得“智能”。
  天地伟业的智能视频分析技术,采用具有自主知识产权的独特技术,通过对音视频监控内容的实时分析帮助提升监控效率。与传统的视频运动侦测技术不同,采用先进的运动目标检测与跟踪技术(VOT,VideoObjectTracking),能分析画面中的运动目标,而不是所有的画面变化,从而可以滤除监控画面中光影、树叶、潮汐等非重要内容的变化,专注于用户实际关心的异常事件,减少误报。
  通过对视频监控系统中的监控画面进行实时的分析,根据监控画面中运动目标的行为特征和用户自行设定的判断规则,判断画面中是否出现了异常事件。当有异常事件发生的时候,不但可以在实时视频中叠加目标跟踪轨迹和突出报警显示,而且可以通过TCP/IP网口、RS485串口按照通讯协议输出即时报警信息或实现联动报警,IO输出外端子也可外接触发声光报警器进行报警,提醒安全保卫人员注意当前画面。丰富的报警接口使该设备可自如地无缝接入任何形式的视频监控系统中,使普通视频监控系统在最短的时间内采用最简易的方式迅速升级成为具有智能分析自动报警功能的智能化监控报警安防系统。
  智能分析仪解析
  (一)具体应用
  智能分析仪不仅可以接入模拟视频,还可以接入高清/标清的网络视频,具体接入方式如下:
  模拟视频输入,模拟视频输出:适用于模拟监控方案,前端模拟摄像机或球云台接入到视频分析器,视频分析器根据需要对图像做相应的视频分析功能的叠加,对叠加分析功能后的视频还是模拟输出,可以连接矩阵、DVR、监视器等主控设备,具有报警输入和报警联动输出(图1)。

  图1
  模拟视频输入,数字视频输出:适用于模数混合的监控方案,前端模拟摄像机或球云台接入到视频分析器,视频分析器具有编码功能,可以将模拟视频和视频分析功能进行H.264编码后IP输出,可以连接NVR、IPSAN等设备,可以通过网络视频解码器对数字视频进行解码还原模拟视频,连接显示设备,还原的视频具有视频分析功能,具有报警输入和报警联动输出(图2)。

  图2
  数字视频输入,数字视频输出:适用于全数字监控方案,前端高清或标清摄像机或球云台接入到视频分析器,视频分析器根据需要对图像做相应的视频分析功能的叠加,对叠加分析功能后的视频采用与输入相同的视频分辨率输出,可以连接NVR、IPSAN等设备,可以通过高清或标清网络视频解码器对数字视频进行解码还原高/标清视频、连接显示设备,还原的视频具有视频分析功能、报警输入和报警联动输出功能(图3)。

  图3
  天地伟业智能分析仪安装灵活方便,采用工业级设计,可以承受-35℃~70℃的温度环境,无论是放到前端还是中心机房完全根据现场的实际需要。如果硬件已经非常突出,那智能分析功能就更是它的特色之处。
  (二)智能分析技术
  智能分析技术支持各种智能应用及扩展,可实现区域警戒、人口密度、图像异常、车辆人员流量统计、车牌识别、人脸监测甚至面部识别比对等功能,通过与综合平台管理系统的结合,对信息分类处理,为实时报警和后续录像回放提供准确信息分析服务。主要应用特点举例如下:
  区域警戒:对于用户设定区域内的人员移动自动监测和报警,比如检测是否有行人或车辆进入预定区域(或越线)并提示报警,在此技术上,可扩展人员拥挤聚集监测。
  行为分析:对于人员打架斗殴或剧烈运动自动监测和报警。
  车牌识别:对车辆的车牌进行抓拍并识别。
  物品遗留/物品丢失:对于可疑人物或车辆在指定的区域内长时间徘徊或停留自动监测和报警,当其余的人物或车辆突然消失时自动监测和报警。
  人流量统计:对于指定一个/多个出入口或单一方向/双向的人群流动自动监测,提供比较准确的人群流动量和人群流动方向的统计分析。在此技术上,可以对人群密度分级,设定阀值及时预警,避免造成拥挤踩踏事故。
  离岗检测:对视频区域内设定特殊区域,对特殊区域内的人员离开进行监测。
  智能跟踪:当有人或物体以运动的方式进入视频图像范围内时,前端智能分析设备联动球型摄像机或云台跟踪,同时联动摄像机变倍和聚焦看清楚人或物。同时可以配合入侵检测功能,设定警戒线或警戒区域,当有触发的情况发生时,进行联动跟踪。
  聚集检测:目标在限定的检测范围之内,人数从少突然增多时,触发报警。
  人脸检测:对经过设定区域的行人进行人脸检测和跟踪,筛选出人脸图像实时布控,并为后期查询提供依据。
  智能分析技术可以有多种应用方式,不但可以在前端摄像机中集成,还可以在后端管理平台软件中实现,可以根据实际项目的需求和成本预算灵活配置。智能分析技术的优劣主要考量准确率,这就对现场摄像机的选型和部署提出了具体要求,比如人流量统计可应用于大门、楼道和电梯口甚至室外通道等,需要考虑摄像头与地面夹角、摄像机与人流方向夹角、光照条件和天气状况(晴天阴天和雨雪均会带来不同影响,如图4)。

  图4
  (三)视频诊断技术
  视频诊断技术可对各种图像质量进行综合评估,给出视频的品质评价结果,对视频图像出现的雪花、滚屏、模糊、偏色、画面冻结、增益失衡和云台失控等常见摄像头故障做出准确判断并发出报警信息。该系统还可以检测视频信号有无和前端云台摄像机的运行情况,有效预防因硬件导致的图像质量问题及所带来的不必要的损失,并及时检测破坏监控设备的不法行为。主要检测内容举例如图5所示:
  信号缺失检测:自动检测因前端云台、摄像机工作异常、损坏、人为恶意破坏或视频传输环节故障而引发的间发性或持续性的视频缺失现象。
  清晰度异常检测:自动检测视频中由于聚焦不当、镜头损坏或异物遮蔽引起的视野主体部分的图像模糊。自动检测镜头对准无意义物体的情况。
  信号亮度异常检测:自动检测视频中由于摄像头故障、增益控制紊乱、照明条件异常或人为恶意遮挡等原因引起的画面过暗、过亮或黑屏。
  视频噪声检测:自动检测视频图像中混有杂乱的“横道”、“波纹”、或一阵阵杂乱的飞点、刺、线状干扰导致的图像模糊、扭曲、雪花、抖动或滚屏等噪声现象。
  视频偏色检测:自动检测由于线路接触不良、外部干扰或摄像头故障等原因造成的视频中的画面偏色现象,主要包括全屏单一偏色或多种颜色混杂的带状偏色。
  视频诊断技术也包括多种应用方式,可以集成在前端摄像机,但更适于部署在后端管理软件系统中,在联网系统中,使用更加灵活,通过定时巡检网络内的所有视频,及时发现故障,加快维修的反应速度,保证系统可靠运行。

  图5
  结语
  安防市场在经历了14年的价格战、同质化等洗礼之后,整个发展的步伐越加稳健,可以遇见未来的趋势一定是朝着高分辨率,高帧率,高智能、低带宽占用这四个方向发展。H.265的推出可谓是占据了天时、地利、人和。天地伟业作为海思的基线客户之一同步推出独具特色的智能系列产品将智能化应用迈向了一个新台阶,更贴近实战的智能,更贴近用户的实用。H.265让我们2015年拭目以待。
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编辑:侯雨婷
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