潘欣欣，陈长清，周亚伟，钱思宇

航天信息江苏有限公司 (无锡 214000)

随着《中华人民共和国国民经济和社会发展第十四个五年规划和2035年远景目标纲要》的提出，视频智能分析已经在各个行业中得到应用，而粮库目前视频监控只作为粮库安防和仓储智能化管理系统的一部分，这就暴露出很多不足和缺陷，粮库管理者每天面对大量的视频数据，仅依靠人工进行检索和分析效率低下，需要人工智能作为专家或助手，探测异常信息，进而预测风险，保障粮库日常的作业安全和仓储保管安全。

视频智能分析系统能够对接粮库现有的视频监控系统，对安防视频进行结构化处理，然后采用国际先进的人工智能算法进行后台分析，探测出异常视频信息进行预警并存储备份。通过将基于计算机视觉的AI深度学习技术应用在粮食仓储行业，增强对视频图像的智能分析，解决粮食仓储行业的一些实际问题，视频智能分析系统将成为粮库日常安全管理的智能化中枢系统。

1 视频智能分析系统的原理

视频智能分析其实是仿生学的一个分支，也是人工智能的一个分支。视频智能分析是通过对视频信号的处理、分析及内容理解，攫取出范围内的运动个体的运动特征，通过将运动特征与一定预设规贝的比较，让计算机自动理解识别视频内容，当发现满足一定规则条件的“行为”时实现智能化自动报警。

2 视频智能分析系统前端硬件组成

视频智能分析系统以数字化、网络化视频监控为基础，用户可以设置某些特定的规则，系统识别不同的物体，同时识别目标行为是否符合这些规则，一旦发现监控画面中的异常情况，系统能够以最快和最佳的方式发出警报并提供有用信息，从而能够更加有效的协助安全人员处理危机，最大限度的降低误报和漏报现象。智能视频分析是在传统的视频监控中，加入视频分析、视频处理技术，系统硬件分布如图1所示[1]。前端硬件主要由摄像机、NVR、网络智能存储和视频解码器等功能单元组成。

图1 系统硬件设备分布图

2.1 摄像机

前端重要组成设备，用于视频图像的采集，主要分为高清枪式网络摄像机、高清半球摄像机、云台枪机、网络红外高清球型摄像机、根据应用场合采用不同的摄像机，合理配置以满足图像采集的效果要求与经济性要求。

2.2 NVR(硬盘录像机)

即网络视频录像机，是网络视频监控系统的存储转发部分，NVR与网络摄像机协同工作，完成视频的录像、存储及转发功能。

2.3 网络智能存储

通过RJ45网络接口与网络交换机相连接的存储设备，主要用于局域网环境中多台计算机主机共享存储空间和为局域网中的设备提供存储服务。

2.4 视频解码器

视频解码器是对已编码的数字视频进行还原解码操作程序(视频播放器)或设备。

3 视频智能分析系统模块组成

系统软件主要有视频源、中心服务模块、国标网关模块、数据网关模块、视频分析模块、客户端模块等组成，各模块主要配置说明如下。

3.1 视频源

视频源的主要功能是通过前端摄像机对关键区域实时视频进行采集，通过网络、光纤传回监控中心。同时硬盘录像机通过内部视频搜索控件根据报警开始时间、报警类型、报警地点、报警视频片段的存储路径等信息查询报告。

3.2 中心服务模块

中心服务模块，是核心的基础服务模块，主要实现系统各服务数据的集中汇总、数据的注册、用户注册等多种功能。

3.3 国标网关模块

国标网关模块，主要实现视频的平台对接功能，主要通过标准的国标28181协议，实现在其他平台上获取实时视频的服务。

3.4 数据网关模块

数据网关模块，主要实现平台实时视频数据及分析模块之间的裸流传输及分析后视频的接收回传功能。

3.5 分析模块

分析模块，主要实现各种算法的实时分析功能，同时将分析的结果实时进行推送给平台。

3.6 客户端模块

客户端模块，是主要人机交互模块，实时视频的查看，分析结果的查看，报警记录的查询、用户的配置、设备的配置等多在此模块中完成。

4 视频智能分析系统的应用

在以往的视频监控系统中，操作人员盯着视频监控画面超过10 min后将漏掉90%的视频信息，而使视频监控工作失去意义。随着社会发展，视频监控被越来越广泛地应用到各行各业中，摄像机数量越来越庞大，这给传统的视频监控带来严峻的挑战。针对目前粮食仓储行业发展趋势推出智能视频分析系统，可为粮库解决很多实际问题。

4.1 视频增强

本系统能够提供黑暗视频增强和粉尘环境视频增强功能，分别针对微光弱光环境和粉尘作业环境，提高视频画面的质量[2]。

(1)黑暗视频增强功能

针对粮库仓内光线不足等恶劣环境下的监管问题，通过图像增强技术，对视频画面的实时增强，提高视频的亮度和清晰度，可以做到不用灯光、红外夜视等设备，高度还原粮库内的实情实景。

(2)粉尘增强功能

针对粮库仓内或其它作业现场在灰尘较大造成视频画面不清晰的恶劣场景，通过图像增强技术，对视频画面的实时增强，提高清晰度，高度还原作业现场的实情实景。

4.2 视频遮挡检测

为逃避监管，粮库的管理人员有时候会在粮库内安装的摄像机前进行遮挡或者使用塑料袋套袋，遮挡视频画面。本系统能够提供视频遮挡的自动检测，主要包括视频遮挡实时检测和历史遮挡记录功能。

(1)视频遮挡检测

可以采用实时检测和后台定时轮询的方式，对系统中的摄像头遮挡行为进行检测。通过图像模糊度检测的方式，针对粮库对摄像头套袋、遮挡等行为进行巡查，一旦发现粮库有相关行为，立即预警并记录。

(2)历史遮挡记录查询

可对有遮挡行为的摄像头信息进行记录，并提供查询展示的界面。历史遮挡记录主要有两类组成，一类是在视频遮挡实时检测中检测出有遮挡的视频窗口，会自动新增一条历史遮挡记录；另一类是后台的自动轮询检测系统，对所有的摄像头设备进行扫码，发现有遮挡行为时，会自动记录一条历史遮挡记录。

4.3 粮面虫害分析

在粮库仓内安装高倍变焦摄像头时，通过粮面虫害分析功能，可对粮面虫害进行监测，实现粮面单位面积下虫子数量、密度及种类的大致统计，并提供实时虫害分析功能和历史虫害记录查看功能。

(1)粮面虫害实时分析

主要是对粮库仓内粮面上的虫害情况进行实时的检测，采用实时检测和后台定时轮询的方式，对仓内粮面上的虫害情况进行检测分析。

(2)虫害历史记录查询

系统对检测出有虫害记录的历史视频信息进行记录，并提供查询展示的界面。

4.4 违规行为检测

粮库仓内违规行为检测分析是对库区内目标的行为进行综合判断，确认判断粮库内是否存在抽烟、不戴安全帽等行为。本系统可以提供抽烟行为实时检测、不戴安全帽实时检测以及历史违规行为查看的功能[3]。

(1)不戴安全帽检测

针对粮库仓内人员目标的行为进行综合判断，确认是否存在不戴安全帽等行为并进行预警。通过提取特征进行分析，进行人头检测、安全帽检测，并通过安全帽与人头的相对位置、角度，颜色来判断人员佩戴安全帽情况。

(2)抽烟行为检测

进行动作识别、烟头检测、烟雾检测综合判断人员是否存在抽烟或其他违规行为，动作识别主要分析手臂运动情况，烟头检测和烟雾检测则是为了确定抽烟行为的发生。

(3)历史记录查询

针对检测出有不戴安全帽和抽烟等违规记录的历史视频信息进行记录，并提供查询展示的界面。

4.5 重点区域异动监测

重点区域异动监测主要是对仓房厫间内、药剂库等重点监控部位进行智能监控，视频监控摄像机实时的监测仓门、药剂库门的开启状态，从而确定是否有人员进入到库内，当发现有人员进入后，监控系统会自动与业务系统中的仓储作业信息进行比对，一旦发现人员属于非法进入，立即预警。系统提供实时监测和历史记录查看的功能。

4.6 安全生产报警

仓内作业人员在发生紧急情况时，触发求救信号，该信号立即发送至监控中心及管理人员，同时仓内视频监控系统自动对作业人员视频巡查，并在对应仓门口产生声光报警，以便及时组织施救，保障仓内作业人员人身安全。

5 视频智能分析系统发展方向

(1)目标识别与分类

通过图像识别、图像比对及模式匹配等技术，实现对人、车、物等相关特征信息的提取与分析。如人脸识别技术，车牌识别技术，人物特征识别等[4]。

(2)视频质量分析

主动发现视频图像中的雪花、条纹、模糊、偏色、亮度异常、画面遮挡、画面冻结等常见的现象、并产生报警事件。

(3)行为分析

主要是对实时视频进行分析处理，典型的应用有：车辆逆行及相关交通违章检测、防区入侵检测、围墙翻越检测、绊线检测、物品遗留检测、客流统计等。

(4)图像处理分析

主要是后期对图像进行优化处理以达到更好的观看效果，比如视频增强(去噪、去雾、锐化、加亮，去模糊，畸变教正)，残缺图像处理后达到看得清的效果。

6 结束语

视频智能分析系统通过AI的技术手段，利用视频监控实时采集并进行识别，发现违规自动报警，可以及时发现并制止违规现象，解决安全隐患。以此同时可以通过自动识别，替代人工抽查，降低监管人员工作强度，保障粮库安全。