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面向大规模视频监控的自动配置AI技术

富士通研究开发中心有限公司

2018-03-05

富士通研究开发中心（注1）开发了一项针对大规模交通视频分析解决方案的自动配置AI技术。通过将场景图片自动分割成类似道路通行区、道路隔离带或天空等有意义区域并生成相关参数，所述技术可有效减少部署一个大规模视频分析系统的人力成本，此类系统通常需要对所有接入的摄像机进行多个视频分析功能的初始化操作。此外，集成该技术的视频分析系统可支持对接PTZ（Pan-Tilt-Zoom）相机，而常规视频分析系统会因PTZ相机镜头的任意变动例如转动、缩放等无法正常工作。

【背景】

近年来随着车辆保有量迅速增长，拥堵、事故及大气污染等交通问题愈发严重。为监控和缓解此类交通问题，监管部门大规模地部署监控摄像机，同时应用智能视频分析系统对海量视频数据进行实时自动检测和报告交通事件，用以替代人工巡查监控画面。

通常，智能视频分析系统需要使用者在启动分析前对每个检测功能进行配置，包括选取检测区域和设定相关参数。例如，选取道路区域和设定正常行驶方向以执行交通流量统计和违章行驶事件检测功能，否则分析功能可能无法精确工作。

【课题】

常规系统无法避免的手动配置操作（或称“系统初始化”）在实际应用中有以下问题：

  1. 为一个涉及大规模监控摄像机的智能分析系统完成初始配置无论对于用户或是供应商均为一项繁重工作。举例来说，一个对接1000路监控摄像机的系统，每个相机启用10项分析功能，将需160小时完成整个系统的初始配置。（假设单人配置一台相机需时10分钟。）
  2. 一旦用户改动某个相机的位置或轻微变动镜头的角度，他需要为此相机重新初始化检测区域和相关参数。
  3. 问题1）2）使得常规系统难以支持PTZ相机，因PTZ相机可任意变动角度或缩放焦距，从而使以往配置失效。

因此，如果有一项自动配置技术可替代人工操作进行系统初始化，并在相机有所动作时能及时再次初始化，将有显著应用意义。图1显示了将常规视频分析系统应用于PTZ相机的问题，以及所述自动配置技术的解决效果。

图1 常规视频分析系统和集成自动配置技术的系统应用于PTZ相机时的检测设定对比

图1 常规视频分析系统和集成自动配置技术的系统应用于PTZ相机时的检测设定对比

【技术】

图2 描述了一个集成了自动配置技术的创新视频分析系统的框架。与常规视频分析系统相比，主要区别在于引入自动配置系统模块，以替代人工操作进行检测区域和相关参数的设定。

图2 集成自动配置技术的视频分析系统框架

图2 集成自动配置技术的视频分析系统框架

核心的技术特征描述如下：

1.基于深度学习的自适应场景解析技术

此技术通过对场景基本信息的识别，如正常天晴状况或雨天/昏暗状况，选择应用不同的推理模型解析场景图片。此外，所述技术对不同的解析区域有不同的精度优先级。例如：对区分路面和道路隔离带的道路边缘保持较高解析精度，而对于画面远端区域解析结果的精度要求相对较低。目的在于专注为后续交通视频分析功能生成准确、有效的检测区域。（图3）

图3 自适应场景解析技术示例

图3 自适应场景解析技术示例

2.为平衡精度/性能的局部处理后结果融合技术

通常的场景解析技术应用时将输入图像缩小到较小的尺寸以降低训练和推理时间。缺点是图像的降采样会丢失画面细节从而降低解析精度。因此我们引入一种局部处理后结果融合技术，通过对原始图像做连续的局部处理后并将每一部分的解析结果融合为最终结果。运用此项技术，在实际应用中对单个PTZ相机在10秒或更短时间内完成自动配置具备了可能性。

图4 局部处理后结果融合技术示例

图4 局部处理后结果融合技术示例

【结论】

通过对实际交通监控场景图片的测试，本技术对于通常的监控场景可达到近90%的解析精度，此类场景中道路区域占监控画面的主体。目前，对于单个相机点位运行10项以上分析功能时，一台配置GTX-1080Ti显卡的计算机可在30秒内完成所需配置，而无需人工操作。

【计划】

FRDC仍致力于同时提升该技术的精度和性能，并在中国国内进行实地试用。接下来，通过将该技术与富士通交通图像分析服务（富士通株式会社针对智慧交通的一款图像分析产品）相结合，富士通能够通过降低大规模视频监控项目的人力成本及开创性的支持PTZ相机得以显著提升智慧交通图像分析服务的规模化水平。集成该技术的交通图像分析服务预期在下一财年的上半年发布。

【 注1 】

  • 富士通研究开发中心有限公司： 董事长 佐佐木繁
    总公司地址：中国北京市

关于Fujitsu（富士通）集团

Fujitsu(富士通)是世界领先的日本信息通信技术（ICT）企业，提供全方位的技术产品、解决方案和服务。在全球拥有约155,000名员工，客户遍布世界100多个国家。我们凭借在ICT领域的丰富经验和实力，致力于与客户携手共创美好的未来社会。富士通集团（东京证券交易所上市代码：6702）截至2017年3月31日财政年度的合并收益为4.5兆日元（400亿美元）。
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关于富士通研究开发中心

富士通研究开发中心有限公司是日本富士通株式会社投资440万美元在中国境内设立的第一家独资法人研发机构。公司的研究领域覆盖了富士通株式会社的所有业务范围，即信息处理、通信、半导体和软件服务4大领域。
公司成立于1998年2月，公司的经营范围涉及多媒体系统的硬件、软件、半导体元器件与材料的技术开发和技术转让，提供相关的技术服务与咨询。
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公司：富士通研究开发中心有限公司上海分公司

新闻ID： 2018-03-05
日期： 2018-03-05
公司： 富士通研究开发中心有限公司

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