智慧型影像監控應用技術趨勢與案例分享

國立臺北大學資訊工程系教授兼教務長林道通。

去年(2014)全球視訊監控市場規模高達180億美元，在台灣公共採購預算中也佔有相當比例；但國內的影像監控大多仍處於IP Cam網路化階段，對於智慧型系統化的整合、搜尋與應用比例極低；學界將開發的各種智慧監控的專利演算法則？系統建置整合化技術做推廣，期望可以加速影像監控的雲端化與智慧化，在國防、交通、校園、銀行、零售等方面發揮更有效的監控應用…

監控應用應從網路化朝向智慧化

國立臺北大學資訊工程系教授兼教務長林道通先生，針對「智慧型影像監控應用技術趨勢、產學合作案例與系統整合案例」與來賓分享。首先他引述Markets and Markets.com(2011至2016)市調資料指出，全球視訊監控市場將從2011年的100億美元，成長至2016年的250億美元規模。

在2014年約一兆兩千多億新台幣的台灣公共採購預算中，若以案件數做統計，電腦系統相關佔55%，電子設備類佔30%，照相攝影類佔9%，通信設備類佔5%，消防安全 1%；其中屬安全監控的部分，像監控攝影機與監控系統各佔31%、11%，但這些監控採購案件大多偏向系統安裝，比較像CCTV轉型到網路型，屬於智慧型監控系統的比較少，因為智慧型監控系統有一定技術門檻，系統整合部分還需要一段很長的路要走。

林道通播放一段由國家地理頻道(National Geographic)對倫敦這個聚集數百萬人口的超級城市，針對水上、陸地與空中三方面，藉由佈署攝影機、感應器、雷達所建構的嚴密的全天候智慧監控網路的影片剪輯。

為了達成2020年倫敦為智慧安全城市的願景，其中所搭配的技術，可由他與上一場海大資工系謝教授參加交通大學電腦視覺研發中心的一項8年計畫中，針對過去1,083件相關監控的專利做分析，看技術與功效大概分布在哪些領域？項目。

在橫軸項目中，可發現聚焦於Object detection/tracking(物體偵測？追蹤)，至於在縱軸項目，則聚焦於「提高自動化程度？操作方便？降低人工參與度」，這些都是業界開發智慧監控系統可以著重的方向。

影像監控技術發展分類

林道通提到影像監控技術發展的分類，可依生活範圍的遠近區分為：1.智慧家庭－遠端醫療照護服務系統，體感互動娛樂系統。2.智慧建築－日夜活動式廣域安全監視系統、視訊監控中央管理系統與室內突發事件分析系統。3.智慧社區與城市－像人車偵測與辨識系統、都會區人物追蹤系統、室外事件分析與搜尋系統與視覺輔助視障導引系統等。

以美國監控大廠Object Video的情境分析案件中，所佔比重排名依序是校園、零售、交通與博奕、國土、銀行。其中影像監控技術功能中，以物體偵測與追蹤、事件偵測與人物偵測與辨識佔申請專利數的前三大。

產學合作案例分享

林道通接著介紹他所參與過的5個產學合作應用案例，來賓可藉由這些實際應用案例，來看相關技術能應用到旗下哪些公司的客戶上面，以開發特殊利基應用。第一個是他們已通過美國專利的一項虛擬閘門進出者偵測技術。

以前一些攝影機內建人物偵測功能時，需要預先建立背景模型(Background Model)；若干年前美商Object Video曾提出一項Trip Wire的專利技術，可在管制區域畫線管制。而他們提出虛擬閘門進出者偵測技術，可以預先設定一個虛擬閘門，當人物通過時會自動偵測發出警示，可降低假警報(false alarm)次數，且無須建立背景模式。他們已技轉一些廠商，應用於建置校園圍籬、辦公室長廊走道或結合4路DVR的室內監視系統的應用。

第二個是遠距離行人偵測與追蹤技術。從展示畫面中，它運用結合多攝影機的監控與追蹤，每隻攝影機因為安置、拍攝範圍的不同，此技術展示出如何把不同的攝影機畫面，結合成大領域視野來分析追蹤不同方位、不同走向的人物，並且換手、切換適當的攝影機去追蹤並呈現監控畫面。

像交大建置的監控系統，在某建築物上面結合10支攝影機，連續追蹤走道、車道上的行人或來車，並且指定追蹤的人物編號並切換到正確的監視器畫面顯示出來。

第三個是監視影像濃縮與搜尋技術(iTracker)。此技術也獲得2011微軟潛能創意盃軟體設計組冠軍。過去警方或調查人員，是透過快轉錄影帶的方式來搜尋可疑的畫面，幾百個路口得耗費幾百個警力去同時監看；而iTracker可將某一個十字路口畫面在某一段時間(10？60分鐘)內出現的所有移動人物與軌跡，同一起濃縮於10？20秒畫面內同時顯示出來；當點閱可疑移動人物時，再調閱有拍攝到人物的相關畫面出來，可加速警方或調查人員搜尋時間。

第四個案例則是系統單晶片之智能監控技術移植。林道通指出以往智慧監控系統得靠前端大量的影像資料傳輸，與後端強大運算能力的伺服器配合，要做到即時偵測監控並不容易；攝影機廠商也開始把某些智能追蹤功能，像區域偵測、畫線偵測、逗留偵測、逆向偵測、人物追蹤等功能，還有像是被遮罩或破壞時等異常現象等能夠發出警示等功能，並透過網路做遠端切換或啟閉的動作。

最後一項是智慧型停車場整合服務系統。他指出跟某家公司合作9年，從停車、繳費表單掃描辨識，到智慧型停車場整合服務系統，可說是智能監控的典範。

車輛從一入場，位於出入口的攝影機能自動辨識車牌號碼，傳輸到電腦資料庫；而佈設於各停車位的車位顯示燈，依據車位狀態(綠燈代表有空車位，紅燈代表無車位)顯示，並透過車輛定位控制器彙整各區域停車資訊，顯示可停車數並傳到資料庫，並與剛擷取到的來車資訊一同進入中央圖控電腦進行監控、分析、設定與查詢。

當車輛進入停車場內，系統可進行必要的紅綠燈號控制與引導，以及萬一發生事件時的畫面處理。而位於出入口附近的繳費機或查詢機，提供停車戶離場前放入票卡計價後，顯示車輛停放位置。

他指出將結案的101大樓，台南臨海路停車場，以及即將進駐建置的台北市政府地下停車場，都是智慧停車場整合服務的應用實例。除了提供車位資訊，管理處車輛搜尋定位？監控之外，還能結合行動雲端的服務，透過下載該停車場iPark Apps，可以提供預約、導航、監看與車輛搜尋定位的服務。

交大電腦視覺研發中心  促進產官學研的資源整合

林道通最後介紹國立交通大學電腦視覺研發中心，由經濟部學界民國93？101年「以視覺為基礎之智慧型環境的建構計畫」的8年科專計畫為基礎，匯集全國學術菁英共18校、33位教授成立相關團隊，並榮獲「第3屆國家產業創新獎年度科專楷模獎」；而國科會於民國102？105年成立「電腦視覺監控產學研聯盟推動計畫」，促進產、官、學、研界資源整合。

交大電腦視覺研發中心內部設置各式前瞻的攝影監控設備，積極研發、累積多樣化的技術庫；目前開發出5項大範圍整合系統，2項雲端視覺監控系統與8項嵌入式系統。他特別提到像是攝影機異常偵測嵌入式系統、人物長程追蹤雛型系統、結合竹科園區一期與二期的「視訊監控雲」智慧型社區事件安全監控系統等。