| 成果名称: | 面向恶劣环境智能视频监控系统的研发与应用 |
| 完成单位: | 广东工业大学、广东迅通科技股份有限公司、南京邮电大学 |
| 主要人员: | 刘怡俊、刘峰、陈色桃、叶武剑、干宗良、翁韶伟、崔子冠、李敏、吕月圆、李海涛 |
| 介绍: | （一）课题来源与背景:伴随着网络视频监控的全面普及与深入应用，图像与视频的数量呈爆发式增长，随之而来的问题也越来越凸显，在低照度、雾霾、雨天及沙尘等特殊场景获取的图像，在不同程度上受到很大的干扰，严重影响图像后续的识别、分析与理解。尤其是复杂环境低照度条件下，获取的图像通常存在亮度很低或图像各区域亮度不均衡、对比度差、有噪声或灯光干扰等等。通常，一个典型的视频监控系统约有一半的时间工作在低照度条件下。在低光照条件下，可能使得视频分析系统等无法正常发挥作用。此外，传统的网络监控视频数据通常依靠人力进行目标辨认和分析，效率低下。这些技术在复杂条件下的实际应用中就不可避免地出现问题，尤其是复杂的监控视频环境中普通存在目标图像分辨率过低的情况，如车辆图片分辨率过低、车辆牌照模糊、目标人脸图像有效像素过少，这些问题都会导致现有智能视频处理分析算法部分失效或者无效。而且由于监控视频对于司法取证起着关键作用，随着大数据处理技术的发展其受到非法篡改的风险也大大增加。因此，无论是在在公安、城管、校园、车站码头中的交通管理部门、或城市管理部门或安全防范部门都极为迫切需要一种智能网络视频监控系统，本项目正是针对上述背景而进行研发的应用系统。 （二）技术原理及性能指标 1、技术原理:本项目主要针对现有业界的网络视频监控系统应用的重要新需求，从以下五个方面重点阐述项目研究中的技术原理。(1) 恶劣环境下的监控图像/视频预处理，包括基于Retinex理论的暗照度图像增强模块和基于暗通道原理的有雾图像增强硬件模块。(2) 研究面向标清监控视频的小尺寸目标检测关键技术，包括基于深度学习的小目标车辆检测、小尺寸人脸图像超分辨率重建与识别等。(3)监控视频的篡改识别与定位技术。 2、性能指标：1）低暗度、雾霾环境下的视频图像增强技术。基于Retinex理论的面向有光照干扰的暗照度图像增强，可处理的视频片段照度环境小于0.001Lux，以及普遍暗光环境。本模块能处理CIF、D1、720P、1080P、3840P x 2160等分辨率视频；可视距离增加1.5-2倍；处理效率大于720P@25fps；透雾及处理成功率大于90%；实时透雾处理成功率大于150%。2）面向标清监控视频的小尺寸目标检测关键技术。在超分辨率方面，重建后的视频分辨率最大可为原视频分辨率的4倍。在检测方面，对小目标车辆识别不低于96%；可处理尺寸不小于10×10的人脸图像，识别率不低于95%。3）面向监控视频的篡改识别与定位技术。提出基于深度残差网络的视频篡改帧的分类器，对残差信息的分层特征提取，篡改帧识别率可达89%, 整体识别率达96%。 （三）成果创造性、技术创新点： 创新点主要有以下三个部分：1）面向实用的恶劣环境下的图像/视频预处理技术；2）面向标清监控视频的小尺寸目标检测关键技术；3）监控视频的篡改识别技术。 （四）技术的成熟度，适用范围和安全性：在雾霾、低照度等复杂环境下如何对监控视频进行有效监控是智能视觉分析处理所亟需解决的公开难题。围绕这一难题，在国家自然科学基金、广东省基重点和省部产学研等项目的持续支持下，成果完成单位深入研究深度学习理论在视频监控的应用，开发出了一套基于深度学习的智能网络视频监控系统，并将其应用在公安、城管、校园、车站码头中的交通或安防等领域，为社会与公共安全提供了可靠的保障。 （五）应用情况及存在的问题： 1、技术适用范围：项目技术是基于目前国际领先的高性能视频图像增强及复原算法开发的将视频图像宽动态增强处理、视频超分辨率重建、去雾增强处理、智能分析、档案管理等功能融合一体的视频图像处理软件。技术应用主要针对公安实战需求，应用于专业的车牌超分辨、背光人脸分辨、去雾处理、尤其在摘要检索前处理可提高许多倍摘要准确率等，同时可改进、提升恶劣环境下的视频监控图像的画面质量，为公安、交警、刑侦等技术人员提供图像、视频智能分析与优化处理，挖掘出视频图像中更多有用信息。项目软件既可单机作战也可灵活接入监控平台和终端设备，无缝融入原系统，支持各种视频处理，拥有预处理功能。 2、技术转化与产业化：项目各项技术自2012年-2015年开始逐项转化并持续进行产业化工作，产业化主要成果均为新产品，主要包括各类软件及相关硬件产品。 3、存在的问题和改进意见：目前，项目的局限性主要体现在应用场景的制约性，例如人脸识别技术的准确率仍在不同程度地受外界光线和人的年龄、姿态，遮挡物干扰，摄像头安防角度与方位等因素的影响，需要进一步提高产品的环境适应性。虽然，本项目相关产品在国内和广东市场份额逐年显著增长；但是，在推广到亚洲的其他国家中，仍受到欧美技术封锁的限制，产品的技术仍需不断提高，全球化推广仍需要不断推进。 |
| 批准登记号: | 粤科成登（2）字【2018】0390 |
| 登记日期: | 2018-10-19 |
| 研究起止时间: | 2014.01 至2016.12 |
| 所属行业: | 信息传输、软件和信息技术服务业 |
| 所属高新技术类别: | 电子信息 |
| 评价单位名称: | 广东省计算机协会 |
| 评价日期: | 2018.10.09 |
