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Summary
这份文件介绍了人工智能(AI)在视频监控系统中的应用,包括人工智能基本概念、发展简史、目标检测、图像多属性分类等技术。文档还详细介绍了前端采集系统,包括摄像机工作原理、光学硬件参数、变焦、镜头光圈、传感器等信息。
Full Transcript
AI == 1、人工智能简介 人工智能是一门研究如何使计算机能够像人一样思考、学习和决策的科学。它涉及到机器学习、深度学习、自然语言处理等领域,并在各个行业得到广泛应用。 人工智能的基本概念:人工智能是一门研究如何使计算机能够像人一样思考、学习和决策的科学。它涉及到机器学习、深度学习、自然语言处理等领域。...
AI == 1、人工智能简介 人工智能是一门研究如何使计算机能够像人一样思考、学习和决策的科学。它涉及到机器学习、深度学习、自然语言处理等领域,并在各个行业得到广泛应用。 人工智能的基本概念:人工智能是一门研究如何使计算机能够像人一样思考、学习和决策的科学。它涉及到机器学习、深度学习、自然语言处理等领域。 人工智能的应用场景:人工智能在各个行业得到广泛应用,如智能语音助手、自动驾驶、智能医疗、智能金融等。 2、人工智能发展简史 1950年:阿兰图灵------计算机之父、人工智能之父阿兰图灵提出图灵测试。 1956年 美国达特茅斯学院举行了历史上第一次人工智能研讨会,被认为是人工智能诞生的标志。会上,麦卡锡首次提出了"人工智能"这个概念 1986年:鲁姆哈特提出分布式并行处理概念 1997年:IBM 电脑深蓝战胜国际象棋世界冠军。 2006年:杰弗里·辛顿以及他的学生鲁斯兰·萨拉赫丁诺夫正式提出了深度学习的概念 2016年:Google的AlphaGo战胜围棋世界冠军李世石 目标检测算法:在图片或视频中找到用户训练的目标,包括目标位置检测(在哪里)和类别识别(是什么)。 适用范围:要有明确的可供算法分析的对象:如某种动物、穿某种服装的人、某种具体物品等 图像多属性分类算法:给定图片,定制识别图片的一种或多种属性。适用范围 单个类别对象可以具体化。例如猫。 分类测试对象的属性值应在训练范围内。例如,颜色 属性的训练属性值为:红色、黄色、蓝色、绿色。 检测及多属性分类混合算法 检测及多属性分类混合算法,在图片或视频中找到用户训练的目标,包括目标位置检测(在哪里)、类别识别(是什么)、属性识别(怎么样) 视频行为分析算法 视频行为分析,定位和识别出视频中某一行为发生的时间、位置以及行为的具体类别。 图像文本识别算法:检测用户输入的图片中的文本位置,同时识别输出文本内容(数字、英文、编号、中文) 检索比对算法:定制识别图片中的目标主体,通过检索和比对注册集与目标主体的相似度,进一步识别目标主体的类别。 前端采集系统 ============ 视频监控系统的前端采集系统,主要指的是前端采集系统的信号采集和探测设备层,主要 包括模拟摄像机、IPC、球机等各类摄像机以及所配套的辅助设备,比如补光灯、拾音器、 支架等等 1. 摄像机工作原理 摄像机按照工作原理主要分为模拟摄像机和网络摄像机。 2. 摄像机光学硬件及参数 (1)镜头 按焦距分:短焦距、标准焦距、长焦距、变焦距等。 按视场角大小分:广角镜头,标准镜头,远摄镜头。 (2)镜头焦距/视场角 焦距:是指平行光入射时从透镜光心到光聚集之焦点的距离。 视场角:镜头有一个确定视野,镜头对视野高度和宽度的张角。 焦距越小,视场角越大,相同面积内,物体成像越小。 焦距越大,视场角越小,相同面积内,物体成像越大。 (3)变焦 变焦:变焦分为光学变焦和数字变焦。 光学变焦:通过改变变焦镜头中各镜片的相对位置来改变镜头的焦距,不损失图像质量。 数字变焦:直接改变成像面的大小,即成像面的对角线长短。 (4)镜头光圈 镜头光圈可以控制通过镜头的光线多少,从而可以提升或者降低画面的亮度 (5)传感器 传感器是相机成像的核心部件,类似于人眼视觉系统中的视网膜。 传感器使用光敏元件接收光并产生输出电流/电压。(电流/电压强度与光强对应) 输出电流/电压通过信号放大器进行放大,然后进行模数转换,最后得到图像数据 3. 摄像机分类 4. 前端配件介绍 1. 护罩 对于标准枪机,需要选择合适的镜头和护罩以适应不同的应用场景。护罩的选择应考虑安装位置、尺寸、功能等。 安装位置:室内防护罩主要作用是防尘,而室外防护罩除防尘外,更主要的作用是保护摄像机在各种恶劣自然环境(如雨雪、低温、高温等)下正常工作; 防护罩尺寸:防护罩尺寸应大于摄像机和镜头尺寸之和,否则摄像机和镜头无法装入; 功能需求:雨刷、风扇、温控等,如选用带恒温功能的防护罩,应考虑给防护罩的供电问题。 2. 支架 支架的选择需考虑相机类型、安装环境、安装方式、支架外观等因素。常见类型有壁装 支架、顶装支架、吊装支架等。 不同的安装方式,有时会需要不同的安装配件,如集线盒、电源盒、抱箍等 3. 电源 摄像机供电方式:交流、直流、PoE等。 电源适配器输出电压(V)应与相机输入电压相同,否则相机可能会损坏。 电源适配器输出功率(W)应大于相机功耗,否则相机可能无法正常工作。 PoE(Power over Ethernet,以太网供电),可通过现有以太网电缆同时供电和传送数据,摄像机通过PoE方式供电时,需要交换机和摄像机同时支持PoE功能。 4. 补光灯 夜间或光照条件较暗的环境补光,常用于车牌夜晚抓拍、行人抓拍等。 常见类型有红外补光灯、白光补光灯、闪光灯。 5. SD卡 用于摄像机录像本地存储。 当摄像机与录像机之间网络连接失败时,数据可以存储到SD卡中,降低数据丢失风险。 常见的SD卡类型有:TLC、MLC等。 5. 前端功能介绍 1. 背光补偿 而背光补偿技术可使摄像机能够在任何环境中拍摄时自动进行背光补足,使用户能够看清 前景的拍摄主体。 2. 强光抑制 当强光(如车灯)进入监控范围,摄像机开启强光抑制功能,强光抑制通过信号处理电路,将亮度大于阈值的信号进行抑制,使用黑斑进行遮挡,使得画面中没有强度过大的光斑,便 可以看清楚车牌。 3. 宽动态 当在强光源照射下的高亮度区域及阴影、逆光等相对亮度较低的区域在图像中同时存在时,摄像机输出的图像会出现明亮区域因曝光过度而成白色,而黑暗区域因曝光不足成为黑色,严重影响图像质量。 宽动态就是为了使场景中特别亮的部位和特别暗的部位同时都能看得特别清楚而应用的技术。 宽动态分为数字宽动态和真实宽动态。 4. 白平衡 所谓白平衡,就是摄像机对白色物体的还原,它可以校正室内和室外环境的色温。不管是 在室内还是室外环境,人眼看见白色仍是白色,这是因为人眼能适应色温的改变。摄像机 并不能同样地适应,所以光线发生改变后拍出来的白色就会变色。自动白平衡技术可以纠 正这个问题。 5. 降噪技术 画面一般同时存在信号和噪声。通过DNR(数字降噪)技术可以抑制屏幕中的噪声,进而获得较好的图像质量。 降噪技术分为2D降噪和3D降噪技术。2D降噪的工作原理是分析单个视频帧,通过算法识别并纠正可能代表噪音的像素。3D降噪分析连续帧之间的差异,以调整像素和提高保真度。 过度的降噪会引入帧累积,会引起明显的拖影。 6. 图像透雾技术 由于大气环境中不可避免的存在雾气、尘埃等,会对光束形成一系列的阻挡,形成反射、散射、折射等作用,使进入摄像机的有效光线减少,最终影响成像质量。 大华图像透雾技术通过先进的算法和先验理论,计算得到画面中的大气光强和透射率,并将画面逆推,从而得到透雾后清晰的图像效果。 7. 多码流技术 多码流技术指对于同一个视频源,网络摄像机能够产生并传输多个不同帧率、分辨率或图像质量的码流,以满足不同用户的需求,实现本地存储、远程观看及移动终端用户观看等各种需求。这些码流可能采用不同的编码压缩方式,并且相互之间完全独立。 普通摄像机一般支持2\~3路码流,大华摄像机最多能同时提供五路码流(1路主码流+ 4路辅码流)。用户可通过平台或摄像机的WEB端登录,对每路码流可单独配置视频流参数,以满足用户复杂和特殊的使用场景 智能功能: 1. 人脸识别 大华人脸识别技术对抓拍到的人脸进行特征值提取,与人脸底库中的特征值进行比对,当相似度达到设定的阈值后,输出比对成功结果,同时可以触发报警联动等相关动作。 该功能可以广泛应用在闸机、通道、签到终端等有权限的人员管理场景,也可以应用在公安、安保等领域,协助身份分析、抓捕嫌疑人员,在金融、高铁、酒店入住等场景下,做人证比对功能。 2. 视频结构化 大华视频结构化技术同时支持对机动车、非机动车、人脸人体的抓拍,以及属性、特征值的提取,人脸人体关联。 3. 通用行为分析 大华通用行为分析功能是在客户划定的限制区域内,进行绊线入侵、区域入侵、快速移动、停车检测、人员徘徊、人员聚集、物品遗留、物品搬移等智能检测。通过深度学习算法提供精准的人车分类检测,基于对象类型(行人、车辆)进行精准报警,大大减少误报。**其中,绊线入侵、区域入侵等基本功能也统称为"周界防范"。** 绊线入侵:用户可以在整个视频区域中自行设置警戒线和入侵方向,并可以设置需要监控的目标类型。当目标穿越警戒线且满足用户设置的入侵方向时,使用告警框进行标识、触发联动规则,同时对目标持续跟踪。警戒线可以为直线或折线。 区域入侵:用户可以在整个视频区域中自行设置任意多边形区域,并可以设置需要监控的目标类型。当目标进入、离开或突然出现在用户设置的区域内时,使用告警框进行标识、 触发联动规则,同时对目标持续跟踪。入侵规则可由用户配置。 快速移动:用户在视频区域内进行实际距离标定,当目标满足一定的移动速度时,触发联动报警。 人员徘徊:在用户设置的区域内,如果发现有人员在该敏感区域内逗留,且超过用户设置的时间阈值时 触发报警。 人员聚集:当超过一定数量的人员聚集在用户设置的区域内,并超过用户设定的时间,触发联动报警 物品遗留:当物品在用户设置的区域内滞留超过设定的时间阈值时,触发报警联动。 物品搬移:当区域内的原有物品被移出区域或消失后,超过用户设定的时间,触发报警联动。 IPC 网络摄像机,也叫IP摄像机,简称IPC(IP Camera)。 IPC的特点主要体现在"IP"上,即支持网络协议的摄像机。 IPC是真正的即插即用设备,可以部署在局域网,也可以部署在互联网环境中,允许用户通过浏览器在网络任何位置对摄像机的视频进行显示及控制,这种工作模式使得IPC既适合大规模视频监控系统应用,也可以独立分散地应用在商店/学校/家庭等分布式、需要远程视频监控的环境中。 IPC常见应用场景包括道路、人行道、地铁、出入口、酒店、娱乐场所、小区、餐厅、车站、机场等。 勘点注意事项:背光与过曝、遮挡与光线直射 安装注意事项: 高空作业时,务必搭建登高所需的脚手架 安装人员操作时需做好保护措施,佩戴安全带 检查安装设备的墙面或者立杆,至少能够承受3倍于支架和设备的总重量 确认设备安装位置,并使用记号笔标记 在安装位置布放好安装所需线缆 安放设备时请远离热源、裸露的火源(例如电暖器、蜡烛等)和强磁场环境(例如高压变电箱) 在安装前,需要确认摄像机型号的防盐雾腐蚀等级,不能将摄像机安装在超出其防盐雾腐蚀规格之上的环境中 设备所使用的电源适配器必须满足设备标签上注明的电源输入电压和输入电流要求 检查网络是否畅通 禁止让任何液体流入设备中,如果安装在室外,必须做好防水措施 有接地点和接地线的设备,请安装避雷器以防止雷击,将设备外壳有效接地以保护设备安全。无接地点和接地线的设备,不需要接地 调试流程: ![](media/image3.png) 图像画面调试-图像 亮度:图像的明暗程度,一般不建议调试,若想调整画面亮度,建议调试曝光界面。 对比度:一幅图像中明暗区域最亮的白和最暗的黑之间不同亮度层级的测量。 饱和度:表示图像颜色的鲜艳程度,当人脸颜色偏黄,可适当降低饱和度,推荐范围:40-50,当人脸颜色偏灰和白,可适当提高饱和度,推荐范围50-70。 锐度:图像边缘清晰度。提高锐度就是增强边缘细节,突出物体轮廓,让画面看上去清晰,但是过度提高锐度会出现噪点明显的问题。 伽马:为RGB域上一组非线性查找表,其对图像的整体亮度、整体对比度、局部亮度、局部对比度、图像颜色都有影响 聚焦分为电动聚焦和手动聚焦。电动聚焦可在设置界面和预览界面两处操作。 电动聚焦包含自动聚焦,手动拖动聚焦和区域聚焦。 手动聚焦时画面布控位置处应有目标,普通监控场景下,一般以画面中心为聚焦点,兼顾整个画面,建议聚焦时候关闭自动光圈,将光圈调到最大 后端存储系统 ============ 1. 基础概念 存储是指根据不同的应用环境通过采取合理、安全、有效的方式将数据保存到某些介质上并能够保证有效的访问。 它是数据临时或长期驻留的物理媒介 它是保证数据完整安全存放的方式或行为 常见存储介质:磁带存储、机械硬盘、光盘、固态硬盘 机械硬盘(HDD)包含机械装置和电子装置,可以分为如下部分: 盘片:数据的载体 磁头组件:用于数据的读取和写入 主轴组件:驱动盘片维持高速运转 硬盘接口:机械盘通过接口与计算机主板进行连接。 硬盘关键指标: 硬盘容量(Volume):容量的单位为兆字节(MB)或千兆字节(GB) 转速(Rotational speed):硬盘的转速是指硬盘盘片每分钟转过的圈数,单位为RPM(Rotation Per Minute)。 缓存:硬盘内部存储和外接接口之间的缓冲器。 数据传输率:硬盘的数据传输率是指硬盘读写数据的速度,单位为兆 字节每秒(MB/s) 硬盘分类: PC级硬盘8\*5小时运转启动电流2安运行功耗14.5瓦寿命1-2年多读少写 监控级硬盘24\*7实时运转启动电流2安以下运行功耗8瓦寿命3年多写少读 企业级硬盘24\*7实时运转启动电流2.8安运行功耗12瓦寿命5年多写读共振补偿机制 数据存储与管理的演进 存储容量计算 ![](media/image5.png) 以16路1080P分辨率为例计算,1080P码流(H.265):2Mbps 单路一天占用容量:2Mbps\*60\*60\*24/8=21GB; 16路一天所占总容量:16路一天容量:21GB\*16=0.33TB 1块4T硬盘理论可以存的天数:4/0.33=12天 视频监控存储特点: 视频监控系统中采用的存储设备需要满足系统的要求,视频监控系统一般具有海量视频数据、存储时间长、24小时连续不间断存储等特点。 视频监控应用中主要是视频码流的写入,具体特点如下: 7\*24小时 持续长时间存储 海量数据 高带宽、大量存储、高扩展性 写多读少 以流媒体方式写入,写多读少 大华后端存储设备功能:后端存储设备在对前端数据进行存储的同时可实现录像存储、实时预览、录像回放查询等功能。 在后端存储设备中支持智能功能的存储设备可满足智能业务的部署需求,如人脸识别、周界防范、视频结构化等智能功能。 NVR(Network Video Recorder)网络视频录像机,广泛用于各个行业,可以满足小场景的安防应用如前端音视频录像存储、回放、预览及部分智能应用等。 NVR适用于网络系统,通过网络连接摄像头,需要解码进行视频预览,可以直接存储到硬盘,从硬盘读取存储数据,解码回放。 ![](media/image7.png)