計(jì)算機(jī)視覺哪些技術(shù)賦能“主動(dòng)預(yù)警”
智能監(jiān)控的主動(dòng)預(yù)警,并非單一技術(shù)的應(yīng)用,而是多種計(jì)算機(jī)視覺技術(shù)的協(xié)同配合,核心包括“目標(biāo)檢測(cè)、目標(biāo)跟蹤、行為識(shí)別、圖像分割、異常檢測(cè)”五大技術(shù),每種技術(shù)都有其專屬作用,共同支撐主動(dòng)預(yù)警的精準(zhǔn)性和高效性。下面逐一詳細(xì)拆解,結(jié)合安防落地場(chǎng)景,讓讀者理解每種技術(shù)的核心作用、應(yīng)用邏輯,避免單純的技術(shù)堆砌,貼合實(shí)操需求。
(一)目標(biāo)檢測(cè)技術(shù):主動(dòng)預(yù)警的“基礎(chǔ)前提”
目標(biāo)檢測(cè)技術(shù),是計(jì)算機(jī)視覺在安防領(lǐng)域落地的最基礎(chǔ)技術(shù),核心作用是“從監(jiān)控畫面中,精準(zhǔn)識(shí)別出需要關(guān)注的目標(biāo)物體,并確定其位置”——簡(jiǎn)單來說,就是讓機(jī)器“知道畫面中有什么、在哪里”。在主動(dòng)預(yù)警中,目標(biāo)檢測(cè)是第一步,只有先識(shí)別出目標(biāo)物體(如人員、車輛、物品),才能后續(xù)提取特征、判斷異常。
安防場(chǎng)景中,目標(biāo)檢測(cè)的核心需求是“精準(zhǔn)識(shí)別、快速響應(yīng)”,常用的算法模型包括YOLO系列(YOLOv5、YOLOv7、YOLOv8)、SSD、Faster R-CNN等,其中YOLO系列算法因“識(shí)別速度快、準(zhǔn)確率高”,成為安防場(chǎng)景的主流選擇——例如,YOLOv8算法能夠?qū)崿F(xiàn)每秒30幀以上的實(shí)時(shí)識(shí)別,同時(shí)識(shí)別畫面中的多個(gè)目標(biāo)(如人員、車輛、物品),定位準(zhǔn)確率可達(dá)95%以上,完全滿足智能監(jiān)控實(shí)時(shí)預(yù)警的需求。
落地案例:在火車站安防場(chǎng)景中,目標(biāo)檢測(cè)技術(shù)可實(shí)時(shí)識(shí)別畫面中的人員、行李、車輛,同時(shí)排除背景中的無關(guān)物體(如墻壁、座椅);在園區(qū)安防場(chǎng)景中,可精準(zhǔn)識(shí)別畫面中的“人員”和“車輛”,區(qū)分“園區(qū)內(nèi)部人員”與“陌生人員”、“內(nèi)部車輛”與“外來車輛”,為后續(xù)的異常識(shí)別(如陌生人員徘徊)提供基礎(chǔ)。
(二)目標(biāo)跟蹤技術(shù):實(shí)現(xiàn)“連續(xù)識(shí)別”的核心
目標(biāo)檢測(cè)技術(shù)只能識(shí)別出“某一幀畫面中的目標(biāo)”,而智能監(jiān)控的主動(dòng)預(yù)警,需要對(duì)目標(biāo)物體進(jìn)行“連續(xù)跟蹤”——比如,識(shí)別出一個(gè)陌生人員后,需要跟蹤其在監(jiān)控區(qū)域內(nèi)的移動(dòng)軌跡,判斷其是否存在徘徊、翻越、闖入禁區(qū)等異常行為;識(shí)別出一輛違規(guī)車輛后,需要跟蹤其行駛軌跡,便于工作人員攔截處置。這就是目標(biāo)跟蹤技術(shù)的核心作用:“對(duì)檢測(cè)到的目標(biāo)物體,進(jìn)行連續(xù)追蹤,記錄其移動(dòng)軌跡,確保不丟失目標(biāo)”。
目標(biāo)跟蹤技術(shù)的核心難點(diǎn),是“復(fù)雜場(chǎng)景下的穩(wěn)定跟蹤”——比如,目標(biāo)物體被遮擋(如人員被人群遮擋、車輛被其他車輛遮擋)、目標(biāo)物體移動(dòng)速度快(如闖紅燈的車輛、奔跑的人員)、環(huán)境光線變化(如白天轉(zhuǎn)黑夜),都可能導(dǎo)致跟蹤丟失。因此,安防場(chǎng)景中常用的目標(biāo)跟蹤算法,會(huì)結(jié)合“特征匹配”和“運(yùn)動(dòng)預(yù)測(cè)”,即使目標(biāo)被短暫遮擋,也能通過其之前的運(yùn)動(dòng)軌跡和特征,重新找到目標(biāo),確保跟蹤的穩(wěn)定性。
落地案例:在園區(qū)安防場(chǎng)景中,目標(biāo)跟蹤技術(shù)可跟蹤陌生人員的移動(dòng)軌跡,若該人員在園區(qū)內(nèi)某一區(qū)域徘徊超過10分鐘(預(yù)設(shè)閾值),則判斷為異常,發(fā)出二級(jí)預(yù)警;在交通安防場(chǎng)景中,可跟蹤闖紅燈的車輛,記錄其行駛軌跡,同時(shí)將軌跡信息推送至交警終端,便于交警精準(zhǔn)攔截。
(三)行為識(shí)別技術(shù):主動(dòng)預(yù)警的“核心判斷工具”
行為識(shí)別技術(shù),是實(shí)現(xiàn)“異常預(yù)警”的核心技術(shù),核心作用是“識(shí)別目標(biāo)物體的動(dòng)作行為,判斷其是否屬于異常行為”——簡(jiǎn)單來說,就是讓機(jī)器“看懂目標(biāo)在做什么”。在安防場(chǎng)景中,大部分主動(dòng)預(yù)警需求,都依賴行為識(shí)別技術(shù),比如識(shí)別“翻越圍墻”“斗毆”“奔跑”“高空拋物”“違規(guī)動(dòng)火”等異常行為。
行為識(shí)別技術(shù)的實(shí)現(xiàn)邏輯,是“先提取目標(biāo)的動(dòng)作特征,再通過算法模型,判斷動(dòng)作特征是否屬于異常行為”。常用的實(shí)現(xiàn)方式有兩種:一是“基于動(dòng)作模板的識(shí)別”,預(yù)設(shè)各類異常行為的動(dòng)作模板(如翻越圍墻的動(dòng)作序列、斗毆的動(dòng)作序列),將提取到的動(dòng)作特征與模板進(jìn)行對(duì)比,相似度超過閾值則判斷為異常;二是“基于深度學(xué)習(xí)的識(shí)別”,通過大量的正常、異常行為樣本,訓(xùn)練深度學(xué)習(xí)模型,讓模型能夠自主學(xué)習(xí)不同行為的區(qū)別,實(shí)現(xiàn)對(duì)異常行為的自主識(shí)別,適應(yīng)性更強(qiáng)。
落地案例:在校園安防場(chǎng)景中,行為識(shí)別技術(shù)可識(shí)別“學(xué)生翻越圍墻”“攀爬欄桿”等異常行為,一旦識(shí)別到,立即發(fā)出一級(jí)預(yù)警,通知安保人員前往處置;在工地安防場(chǎng)景中,可識(shí)別“工人未佩戴安全帽”“違規(guī)動(dòng)火”“高空拋物”等異常行為,及時(shí)預(yù)警,避免安全事故;在商場(chǎng)安防場(chǎng)景中,可識(shí)別“人員奔跑”“斗毆”等異常行為,快速預(yù)警,防止事態(tài)擴(kuò)大。
(四)圖像分割技術(shù):提升識(shí)別精度的“輔助工具”
圖像分割技術(shù),核心作用是“將監(jiān)控畫面分割成不同的區(qū)域,區(qū)分目標(biāo)物體與背景、不同目標(biāo)物體之間的邊界”,從而提升目標(biāo)檢測(cè)、行為識(shí)別的精度。在安防場(chǎng)景中,很多監(jiān)控畫面背景復(fù)雜(如園區(qū)內(nèi)的樹木、建筑,交通路口的車輛、人群),若不進(jìn)行圖像分割,目標(biāo)物體的特征可能會(huì)被背景干擾,導(dǎo)致識(shí)別準(zhǔn)確率下降。
圖像分割技術(shù)可將畫面分割為“前景”(需要關(guān)注的目標(biāo)物體,如人員、車輛)和“背景”(無關(guān)物體,如樹木、建筑),同時(shí)分割不同的目標(biāo)物體,避免不同目標(biāo)之間的干擾。例如,在人群密集的火車站場(chǎng)景中,圖像分割技術(shù)可將每個(gè)人員分割開來,分別提取每個(gè)人員的動(dòng)作特征,避免因人群密集,導(dǎo)致無法識(shí)別單個(gè)人員的異常行為(如攜帶危險(xiǎn)物品)。
常用的圖像分割算法包括Mask R-CNN、U-Net等,其中Mask R-CNN算法,可同時(shí)實(shí)現(xiàn)“目標(biāo)檢測(cè)”和“圖像分割”,既能夠識(shí)別出目標(biāo)物體的位置,又能夠分割出目標(biāo)物體的輪廓,大幅提升安防場(chǎng)景中的識(shí)別精度。
(五)異常檢測(cè)技術(shù):應(yīng)對(duì)“未知異常”的核心
前面提到的行為識(shí)別技術(shù),主要針對(duì)“已知的異常行為”(如翻越圍墻、斗毆),但在實(shí)際安防場(chǎng)景中,還會(huì)出現(xiàn)一些“未知的異常行為”(如新型的危險(xiǎn)動(dòng)作、未預(yù)設(shè)的違規(guī)行為),此時(shí)就需要異常檢測(cè)技術(shù)——核心作用是“識(shí)別出與正常模式不符的行為,即使該行為未被預(yù)設(shè)為異常,也能發(fā)出預(yù)警”。
異常檢測(cè)技術(shù)的實(shí)現(xiàn)邏輯,是“先通過大量正常場(chǎng)景的樣本,訓(xùn)練模型,讓模型學(xué)習(xí)‘正常模式’(如人員正常行走、車輛正常行駛、園區(qū)內(nèi)正?;顒?dòng)),當(dāng)畫面中的行為與正常模式存在明顯差異時(shí),無論該行為是否被預(yù)設(shè)為異常,都判斷為異常,發(fā)出預(yù)警”。這種技術(shù),彌補(bǔ)了“預(yù)設(shè)模板識(shí)別”的短板,能夠應(yīng)對(duì)各類未知異常,提升主動(dòng)預(yù)警的全面性。
總結(jié):五大計(jì)算機(jī)視覺技術(shù)的協(xié)同配合,構(gòu)成了智能監(jiān)控主動(dòng)預(yù)警的“技術(shù)底座”——目標(biāo)檢測(cè)負(fù)責(zé)“找到目標(biāo)”,目標(biāo)跟蹤負(fù)責(zé)“跟蹤目標(biāo)”,行為識(shí)別負(fù)責(zé)“判斷已知異常”,圖像分割負(fù)責(zé)“提升精度”,異常檢測(cè)負(fù)責(zé)“應(yīng)對(duì)未知異常”,五種技術(shù)相互支撐,確保主動(dòng)預(yù)警的精準(zhǔn)性、高效性和全面性。





