摘要

北京交通大學(xué)電氣工程學(xué)院的研究人員王聰、劉明光等，在2018年第9期《電氣技術(shù)》雜志上撰文指出，隨著電力系統(tǒng)自動(dòng)化程度的不斷提高，智能視頻監(jiān)控在電力系統(tǒng)中的應(yīng)用也變得越來(lái)越多。

本文針對(duì)智能視頻監(jiān)控系統(tǒng)所采用的動(dòng)態(tài)目標(biāo)檢測(cè)與識(shí)別算法進(jìn)行了綜述。介紹了包括幀間差分法、背景差分法、光流法在內(nèi)的視頻移動(dòng)目標(biāo)檢測(cè)算法、基于傳統(tǒng)模板的識(shí)別方法以及統(tǒng)計(jì)學(xué)習(xí)識(shí)別方法。并對(duì)上述各種算法進(jìn)行了比較，闡述了各算法的適用環(huán)境及優(yōu)缺點(diǎn)。

近年來(lái)，視頻監(jiān)控技術(shù)被越來(lái)越多的應(yīng)用于電力系統(tǒng)。在無(wú)人值守的變電站以及禁止人員靠近的危險(xiǎn)區(qū)域安裝視頻監(jiān)控系統(tǒng)中，可以有效地排除安全隱患，及時(shí)預(yù)警，避免事故的發(fā)生。傳統(tǒng)的視頻監(jiān)控系統(tǒng)多采用由工作人員全天候值守、人為預(yù)警的方式，這種方式不僅不能通過(guò)事故預(yù)防報(bào)警來(lái)減少事故發(fā)生，而且嚴(yán)重浪費(fèi)了人力物力。

如今，隨著計(jì)算機(jī)視覺(jué)研究的不斷深入，智能視頻監(jiān)控技術(shù)逐漸取代了原有的視頻監(jiān)控方式。智能視頻監(jiān)控系統(tǒng)可以在沒(méi)有工作人員參與的情況下，運(yùn)用圖像處理與計(jì)算機(jī)視覺(jué)的方法對(duì)視頻圖像進(jìn)行分析，以確定監(jiān)控地點(diǎn)的實(shí)時(shí)狀態(tài)，當(dāng)異常情況發(fā)生時(shí)可以及時(shí)上報(bào)工作人員，提示他們采取處理措施，從而實(shí)現(xiàn)預(yù)防、預(yù)警和主動(dòng)監(jiān)控的功能。

目前普遍采用的智能視頻監(jiān)控算法以移動(dòng)目標(biāo)檢測(cè)算法為主，即對(duì)采集到的視頻信息進(jìn)行逐幀處理，當(dāng)被監(jiān)控區(qū)域內(nèi)有異物侵入時(shí)則發(fā)出報(bào)警信號(hào)。這種算法不能對(duì)運(yùn)動(dòng)的物體加以區(qū)分，且對(duì)應(yīng)用場(chǎng)所要求較高，不能適應(yīng)于復(fù)雜的環(huán)境。若采用高級(jí)移動(dòng)目標(biāo)檢測(cè)算法檢測(cè)運(yùn)動(dòng)物體，同時(shí)使用模式識(shí)別機(jī)器學(xué)習(xí)的方法識(shí)別運(yùn)動(dòng)物體，則可使智能視頻監(jiān)控技術(shù)具備更高的適應(yīng)性及準(zhǔn)確性。

1  移動(dòng)目標(biāo)檢測(cè)算法（略）

目前能夠?qū)崿F(xiàn)并廣泛應(yīng)用的視頻移動(dòng)目標(biāo)檢測(cè)算法主要包括：幀間差分法、背景差分法、光流法及一些高級(jí)融合算法。

2  移動(dòng)目標(biāo)識(shí)別算法綜述（略）

在通過(guò)移動(dòng)目標(biāo)檢測(cè)算法檢測(cè)出運(yùn)動(dòng)區(qū)域后，不同的運(yùn)動(dòng)區(qū)域可能會(huì)對(duì)應(yīng)不同的運(yùn)動(dòng)物體。能否正確識(shí)別出非正常的運(yùn)動(dòng)物體，將影響到智能視頻監(jiān)控系統(tǒng)報(bào)警的準(zhǔn)確性。

同時(shí)，目標(biāo)識(shí)別技術(shù)還可以應(yīng)用于線路的自動(dòng)巡檢系統(tǒng)，辨別設(shè)備是否損壞。目前移動(dòng)目標(biāo)識(shí)別算法的種類較多，大體上可分為基于傳統(tǒng)模板物體識(shí)別方法和基于統(tǒng)計(jì)學(xué)習(xí)的物體識(shí)別方法。

3  算法比較與未來(lái)展望

3.1算法比較

綜上所述，在基礎(chǔ)的移動(dòng)目標(biāo)檢測(cè)技術(shù)中，幀間差分法和背景差分法作為基礎(chǔ)的移動(dòng)目標(biāo)檢測(cè)算法，具備算法簡(jiǎn)單，對(duì)設(shè)備要求不高，運(yùn)算速度快等優(yōu)點(diǎn)。當(dāng)然，也同時(shí)存在著適應(yīng)性較差、對(duì)光照等背景變化較敏感等缺點(diǎn)。光流法檢測(cè)精度較高且可以解決待測(cè)目標(biāo)遮擋重合問(wèn)題。

但是，計(jì)算復(fù)雜且運(yùn)算量巨大，除非有特殊的硬件支持，否則光流法很難滿足對(duì)視頻進(jìn)行實(shí)時(shí)處理的要求，同時(shí)由于在計(jì)算中采用假設(shè)具有局限性，使得光流法對(duì)噪聲比較敏感。在未來(lái)的算法開(kāi)發(fā)中，將各種方法結(jié)合的融合算法及較高級(jí)的背景建模方法無(wú)疑將成為研究的熱點(diǎn)。

在物體識(shí)別算法方面，基于傳統(tǒng)模板物體識(shí)別方法可以看作“演繹法”，即由人輸入物體的明確特征，當(dāng)計(jì)算機(jī)檢測(cè)出與這些特征相似度高的物體時(shí)即完成識(shí)別。這種方式當(dāng)運(yùn)動(dòng)物體特征明確時(shí)可以起到很好的效果，且不需要太多的原始樣本作為算法的支撐。但是，當(dāng)待識(shí)別物體特征不是很明顯或者不容易用機(jī)器語(yǔ)言表示清楚時(shí)，此種算法便行不通了。

而基于統(tǒng)計(jì)學(xué)習(xí)的物體識(shí)別方法可以看作“歸納法”，在識(shí)別過(guò)程中無(wú)需向計(jì)算機(jī)輸入任何規(guī)則，只需要為其提供大量的真實(shí)世界產(chǎn)生的具有代表性的樣本，算法即可自主提取出特定的規(guī)則，進(jìn)而完成識(shí)別。此種算法可以提取待測(cè)物體高級(jí)的、抽象的特征，在實(shí)踐中有很好的適應(yīng)性及準(zhǔn)確性。但缺點(diǎn)為需要大量的訓(xùn)練數(shù)據(jù)，以及大量的計(jì)算，對(duì)設(shè)備的要求很高。

3.2未來(lái)展望

近幾年，智能視頻監(jiān)控技術(shù)發(fā)展迅速，在智能電網(wǎng)中的應(yīng)用也日益增多，但是存在著誤報(bào)率高、應(yīng)用面窄、不能完全智能識(shí)別出相應(yīng)故障，仍需要人為干預(yù)等缺點(diǎn)。同時(shí)在技術(shù)角度分析，智能視頻監(jiān)控系統(tǒng)必將朝著以下幾個(gè)方向發(fā)展：

1）具備更好的適應(yīng)性。只有提高算法的適應(yīng)性，才能使智能視頻監(jiān)控更加適應(yīng)復(fù)雜多變的環(huán)境。

2）可以識(shí)別出更多種異常情況，且具有更高的準(zhǔn)確率。目前應(yīng)用的模式識(shí)別方法可以具備很高的準(zhǔn)確性，但是基于深度學(xué)習(xí)的方法因?yàn)樾枰^多的正負(fù)樣本導(dǎo)致準(zhǔn)確率并不高，如何提升此種方法的識(shí)別準(zhǔn)確性將是智能視頻監(jiān)控技術(shù)未來(lái)研究的方向。

3）智能視頻監(jiān)控裝置也必將向著產(chǎn)品形式的多樣化發(fā)展，目前普遍采用的多為外置架設(shè)攝像頭有線傳輸?shù)姆绞剑瑸檫m應(yīng)多樣的工作環(huán)境，智能視頻監(jiān)控裝置也將朝著便攜手持式、車載式、遙控式等多種終端形式及無(wú)線視頻傳輸方向發(fā)展。

結(jié)論

智能視頻監(jiān)控技術(shù)是一項(xiàng)十分具有實(shí)際應(yīng)用價(jià)值的研究。而且隨著我國(guó)電力系統(tǒng)自動(dòng)化程度的不斷提高，智能視頻監(jiān)控技術(shù)被越來(lái)越多地應(yīng)用于異物入侵檢測(cè)、設(shè)備狀態(tài)檢測(cè)及安防報(bào)警當(dāng)中。目前針對(duì)視頻信息的移動(dòng)目標(biāo)檢測(cè)技術(shù)已經(jīng)逐漸成熟，在實(shí)際中的應(yīng)用也越來(lái)越多。

但是移動(dòng)目標(biāo)的自動(dòng)識(shí)別技術(shù)仍處于不斷探索研究的階段。想要真正設(shè)計(jì)一套適用于電力系統(tǒng)的智能視頻檢測(cè)、識(shí)別系統(tǒng)，還有很多的工作要做。相信隨著相關(guān)研究的不斷深入，智能視頻監(jiān)控技術(shù)必將在電力系統(tǒng)中大放異彩。