监控领域的人工智能

Mats Thulin

如果你听到别人说人工智能(AI)在我们的生活和工作中能够发挥多么巨大的潜力,就会觉得有点烦,那么我得说,不只是你这个样子!过去几年来,人工智能一直是一个热门的流行语,而且就像所有的流行语一样,人工智能这个词已经被过度使用并引起了许多误解,导致人们对它的潜力产生了怀疑。这是可以理解的,但是我们不能因噎废食,因为存在这些问题而不去了解,在基于机器学习(ML)和深度学习(DL)的具体视频分析应用中,人工智能可以发挥什么样的真正潜力。

定义监控领域的人工智能、机器学习和深度学习

人工智能是计算机科学的一个分支,旨在研究和开发各种方法,让计算机模拟智能行为。就一般而论,人工智能是一个非常宽泛的概念,但是具体到视频分析领域,其主要目的在于自动处理和分析视频流,从而提高运营效率并增加价值。

在这种情况下,人工智能的一个子类——机器学习,就显得特别重要。顾名思义,机器学习是指计算机通过“学习”实例来改进算法。然后,改进过的算法可用于分析图像或视频序列,以生成警报、元数据或其他信息。

近来,大家的注意力又转向了机器学习的一个子类——深度学习,它描述的是基于模拟神经网络的算法。这种算法的思想受到了人类视觉系统的启发,因此而得名神经网络。在深度学习网络中,操作层按照复杂抽象的层次进行排列,每一层使用来自于上一层的信息,以得出自己的最终结论。

深度学习模型能够实现更加复杂的分析算法,并且与传统算法相比,深度学习算法通常能够实现更高的精度。在视频监控系统中,深度学习算法主要用于检测、分类和识别不同类型的目标。不过,深度学习算法存在一个缺点:与传统算法相比,它需要更高的计算能力和更多的数学运算。

深度学习需要大量数据

机器学习和深度学习需要大量相关输入数据用于训练,以取得高质量的结果。如果有足够的相关数据(和计算能力)用于训练,那么基于机器学习和深度学习的方法就可以对其进行有效处理,以实现更高精度的算法。计算机可以分析成千上万张图像,以找出表征不同场景中特定目标的细节内容。因此,如果数据及其描述的质量比较高,那么基于深度学习的应用程序就能够实现更高的准确性。但是,提供高质量的数据也不是一件容易的事情。

也许有悖于大家对人工智能的普遍看法,目前的技术其实仍然缺乏意识或所谓的智能。采用这种技术的应用程序,一般都聚焦于有限领域的具体问题。举例来说,要想让Siri或Alexa之类的语音应用程序准确地回答我们的问题,我们提出的问题就必须非常具体和明确。否则,我们将会得到一个完全无法理喻的答案。同样,在监控系统中,如果将糟糕的图像描述用于训练,那么最终也会降低应用程序的准确性。

鉴于目前的人工智能技术还存在准确性方面的问题,正确地把握某个视频场景中的真实细节也仍然遥不可及,因此我们必须慎重对待何时何地如何使用这些技术。目前,这种技术可以用来提高效率,但是监控场景中的实际决策仍须由安保人员或系统操作人员来做。我们必须坚持“人机回环”(human in the loop)。

重视监控用例

任何新技术只有在经历过最初的“炒作”之后,它的弱点和局限性才会逐渐暴露出来,而且只有在它能够真正提供价值的领域才会获得进一步的发展。那么在监控领域,重要的是从用例着手:你想要解决什么问题,或者你希望达到什么效果?在充分了解具体用例的基础上,我们就能够应用机器学习和深度学习来获得良好的结果。

在监控领域,我们的人工智能之旅才刚刚开始,但是我们已经有了许多应用程序和用例,其中的深度学习分析技术已经开始为企业带来真正的价值,例如:浏览大量的录制资料以寻找特定的目标或事件,我们通常称之为取证搜索。

分析应用程序和深度学习分析监控系统的使用将会不断增加,但是我们必须采取谨慎的态度。至关重要的是,我们必须真正了解这种技术的用例和局限性,并开展细致的测试和评估,以确保达到预期的效果。

以高品质的监控图像为基础

摄像机以及图像质量或所谓的“图像可用性”是视频分析能力的基础:图像质量直接关系到视频分析的准确性。监控系统的视频摄像机一年365天全天候运行,因此必须能够应对温度的波动和各种不同的照明条件,同时还必须实时准确地分析图像。

目前有一种行业发展趋势:边缘设备上的视频分析技术越来越先进,应用程序在摄像机上本地运行。这样有很多好处,例如:节省了带宽(因为仅需传输从摄像机提取的数据),解决了隐私问题,省却了昂贵的服务器端硬件,并且提高了分析的准确性(因为视频在压缩之前便进行分析,从而避免了质量下降)。边缘智能分析将为应用程序带来大量的机会,从而进一步增强安全保障和提高运营效率。

耐心是一种美德

熟悉Gartner技术炒作周期的人都知道,技术创新在经历最初的兴奋之后,几乎不可避免地会出现一个失望期——创新的技术似乎无法满足大家的预期。但是别急,许多人正在幕后默默努力,随着时间的流逝,人工智能(尤其是机器学习和深度学习)必将发挥它的潜能。

本博文根据我与波兰A&S Magazine之间近期开展的对话而撰写。

 

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