摘要

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

本文針對智能視頻監(jiān)控系統(tǒng)所采用的動態(tài)目標檢測與識別算法進行了綜述。介紹了包括幀間差分法、背景差分法、光流法在內的視頻移動目標檢測算法、基于傳統(tǒng)模板的識別方法以及統(tǒng)計學習識別方法。并對上述各種算法進行了比較，闡述了各算法的適用環(huán)境及優(yōu)缺點。

近年來，視頻監(jiān)控技術被越來越多的應用于電力系統(tǒng)。在無人值守的變電站以及禁止人員靠近的危險區(qū)域安裝視頻監(jiān)控系統(tǒng)中，可以有效地排除安全隱患，及時預警，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、人為預警的方式，這種方式不僅不能通過事故預防報警來減少事故發(fā)生，而且嚴重浪費了人力物力。

如今，隨著計算機視覺研究的不斷深入，智能視頻監(jiān)控技術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)可以在沒有工作人員參與的情況下，運用圖像處理與計算機視覺的方法對視頻圖像進行分析，以確定監(jiān)控地點的實時狀態(tài)，當異常情況發(fā)生時可以及時上報工作人員，提示他們采取處理措施，從而實現(xiàn)預防、預警和主動監(jiān)控的功能。

目前普遍采用的智能視頻監(jiān)控算法以移動目標檢測算法為主，即對采集到的視頻信息進行逐幀處理，當被監(jiān)控區(qū)域內有異物侵入時則發(fā)出報警信號。這種算法不能對運動的物體加以區(qū)分，且對應用場所要求較高，不能適應于復雜的環(huán)境。若采用高級移動目標檢測算法檢測運動物體，同時使用模式識別機器學習的方法識別運動物體，則可使智能視頻監(jiān)控技術具備更高的適應性及準確性。

1  移動目標檢測算法（略）

目前能夠實現(xiàn)并廣泛應用的視頻移動目標檢測算法主要包括：幀間差分法、背景差分法、光流法及一些高級融合算法。

2  移動目標識別算法綜述（略）

在通過移動目標檢測算法檢測出運動區(qū)域后，不同的運動區(qū)域可能會對應不同的運動物體。能否正確識別出非正常的運動物體，將影響到智能視頻監(jiān)控系統(tǒng)報警的準確性。

同時，目標識別技術還可以應用于線路的自動巡檢系統(tǒng)，辨別設備是否損壞。目前移動目標識別算法的種類較多，大體上可分為基于傳統(tǒng)模板物體識別方法和基于統(tǒng)計學習的物體識別方法。

3  算法比較與未來展望

3.1算法比較

綜上所述，在基礎的移動目標檢測技術中，幀間差分法和背景差分法作為基礎的移動目標檢測算法，具備算法簡單，對設備要求不高，運算速度快等優(yōu)點。當然，也同時存在著適應性較差、對光照等背景變化較敏感等缺點。光流法檢測精度較高且可以解決待測目標遮擋重合問題。

但是，計算復雜且運算量巨大，除非有特殊的硬件支持，否則光流法很難滿足對視頻進行實時處理的要求，同時由于在計算中采用假設具有局限性，使得光流法對噪聲比較敏感。在未來的算法開發(fā)中，將各種方法結合的融合算法及較高級的背景建模方法無疑將成為研究的熱點。

在物體識別算法方面，基于傳統(tǒng)模板物體識別方法可以看作“演繹法”，即由人輸入物體的明確特征，當計算機檢測出與這些特征相似度高的物體時即完成識別。這種方式當運動物體特征明確時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，當待識別物體特征不是很明顯或者不容易用機器語言表示清楚時，此種算法便行不通了。

而基于統(tǒng)計學習的物體識別方法可以看作“歸納法”，在識別過程中無需向計算機輸入任何規(guī)則，只需要為其提供大量的真實世界產(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，進而完成識別。此種算法可以提取待測物體高級的、抽象的特征，在實踐中有很好的適應性及準確性。但缺點為需要大量的訓練數(shù)據(jù)，以及大量的計算，對設備的要求很高。

3.2未來展望

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

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

2）可以識別出更多種異常情況，且具有更高的準確率。目前應用的模式識別方法可以具備很高的準確性，但是基于深度學習的方法因為需要較多的正負樣本導致準確率并不高，如何提升此種方法的識別準確性將是智能視頻監(jiān)控技術未來研究的方向。

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攝像頭有線傳輸?shù)姆绞?，為適應多樣的工作環(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線視頻傳輸方向發(fā)展。

結論

智能視頻監(jiān)控技術是一項十分具有實際應用價值的研究。而且隨著我國電力系統(tǒng)自動化程度的不斷提高，智能視頻監(jiān)控技術被越來越多地應用于異物入侵檢測、設備狀態(tài)檢測及安防報警當中。目前針對視頻信息的移動目標檢測技術已經(jīng)逐漸成熟，在實際中的應用也越來越多。

但是移動目標的自動識別技術仍處于不斷探索研究的階段。想要真正設計一套適用于電力系統(tǒng)的智能視頻檢測、識別系統(tǒng)，還有很多的工作要做。相信隨著相關研究的不斷深入，智能視頻監(jiān)控技術必將在電力系統(tǒng)中大放異彩。