一、背景技术
随着人们生活水平的提高，人们对自身安全有了更高要求，近年来，我国举办了多项国际性会议和赛事，并建设了诸如高新区、核电站等大型项目，这些均为我国安防监视技术提供了更好的发展机遇与平台。
视频监控技术跨越三个时期：模拟视频监控，以 VCR 为代表设备；数字化视频监控，以 DVR 设备为主；网络化智能监控，21 世纪以后逐渐热门基于网络通信技术。
1990年之前，国外基于视频的入侵检测技术已经开始起步，其采用的主要是截取视频监控录像中的图像，并对比前后帧静态图像的变化，从而根据图像的变化情况判断是否有人入侵，如JP48063619A。
1990-2007年，国外基于视频的入侵检测技术日趋完善，国内的入侵检测技术也开始发展。智能视频分析开始引入计算机图形学技术，基于真实监控区域建立三维模型，对目标的入侵、异常等特征行为进行识别。此阶段，大量分析算法被研发出来，对于目标物的识别越来越精确，如JP11027654A，JP11032321A。但是其应用在真实场景时，受环境、天气、光线等的影响，以及人体复杂行为、人体模型的多变，对监控视频中异常行为的解析远比理论复杂困难的多。国内虽然起步较晚，但在各高校与研究机构的深入研究下也取得了一定的研究成果。
2008-2011年，国内的入侵检测技术进一步发展，基于视频分析的入侵检测技术快速发展，算法分析开始精确到人身体的模型，并且对图像的处理开始注重背景分割处理，对人体的识别更加准确，受环境的影响也可以在一定程度上减少，如CN102521578A。
2012年至今，国内的入侵检测技术继续快速发展，除了在算法上进一步优化，在系统中还进一步加入智能化的功能，如可以进行人脸识别，还可以将入侵检测技术与机器人相结合，实现巡逻、入侵检测、人员识别等功能一体化，使用户的使用更智能化、更便捷。
二、基于视频的入侵检测领域核心技术分析
基于视频的入侵检测系统与一般视频监控系统的根本区别在于视频内容分析，也是其核心技术。视频内容的分析过程涉及到目标检测、目标跟踪以及入侵判断三个方面的算法设计，算法需要满足实时性、鲁棒性、准确率。
2.1目标检测算法
运动目标检测主要是将运动对象从静态或缓慢变化的背景中分离，基本的方法有背景减除法、帧差法、光流法等等。随着技术的发展，以上基本方法由于对环境的适应性较差已经不能满足实际需求。为此，本领域专家经过深入研究对既有算法进行了延伸，发展出了一系列新算法，主要有单高斯背景建模、基于统计的背景相减法、混合高斯背景建模等算法。
2. 2目标跟踪算法
运动目标跟踪主要是根据对象的色彩、形状和位置等特征对应匹配，如空间位置、色彩、边缘轮廓、运动速率等特征，以此完成目标跟踪。目标跟踪有着重要的理论意义和实践意义，是现代专家学者们研究的热门，目前主流的目标跟踪方法有卡尔曼滤波器跟踪算法、粒子滤波器跟踪算法、均值漂移跟踪算法、偏微分方程跟踪算法。
2. 3入侵判别算法
入侵判别方法是将监控图像转化为二维或三维图形，计算图形上点、线段等几何问题。摄像头用来采集监测现场的视频数据，而摄像头安装的高度、角度以及摄像头的数量不同，会采集到不同视频范围的影像。目前的视频监控系统中，主要采用单摄像头或者双摄像头。单摄像头仅对一个摄像头采集的视频进行内容分析，其安装的角度不同，投影的距离不同，从而可以获得不同的图像。而双摄像头可以结合两个摄像头的视频数据构建坐标，完成三维建模，更好的对运动目标进行跟踪。
期刊文章分类查询,尽在期刊图书馆因此入侵判别算法的输入依赖摄像头的设置对检测和跟踪产生的影响。
三、基于专利申请的技术发展现状分析
为了研究视频入侵检测领域的专利技术发展情况，本节根据实际审查工作经验对该领域的全球专利申请数据和中国专利申请数据进行统计分析。本节所述数据统计截止至2018年6月28日公开的专利申请，采用的是中国专利文摘数据库CNABS、CPRSABS和世界专利文摘数据库SIPOABS，所涉及的年份均指相关申请的申请日所在的年份。
3.1全球专利现有发展状况
申请量前五名的为日本、美国、中国、欧洲、韩国，德国、英国、加拿大、澳大利亚紧随其后。日本、美国在本领域掌握了最先进的技术，因此申请量较大，而中国近年来科技飞速发展，申请量增加较快，逐渐接近发达国家。
分析国内外专利年申请量可知，国外关于视频入侵检测技术的专利申请相较于中国早了约20年，全球专利申请在1985年附近开始出现上升趋势，之后快速增长，在2003年达到一个小高峰，此后本领域的专利申请量开始震荡上升从2012年以后又开始进入了一个较为快速的发展阶段。而中国在视频入侵检测技术的专利申请在2005年之前一直处于相对空白的阶段，直到2005年以后才开始出现快速的增长。
全球有10家公司在基于视频的入侵检测领域有超过100件专利，其中，美国有霍尼韦尔、先讯两家公司，日本有三菱、索尼、松下、日立、东芝五家公司，可见日本和美国在本领域具有绝对的优势。此外，德国博世以及瑞典泰科也在榜单内，可见，欧洲在基于视频的入侵检测技术领域也具有相当的水平。
3.2中国专利现有发展状况
从中国专利申请量分析共分为二个阶段。
萌芽期（2005年前）
在这一时期，每年的全国专利数量基本只有个位数，此时是视频入侵检测报警技术的萌芽阶段。相关专利技术研发开始起步，在此期间，专利发展趋势仍然较为缓慢，专利数量不多，且没有明显的上升趋势。
快速增长期（2005年至今）
在这一时期，基于视频的入侵检测报警技术进入快速增长阶段，专利数量开始呈井喷式的增长。从2014年开始，国内基于视频的入侵检测领域迎来了新的发展高峰，相关专利数量又迈入了一个新的台阶。在2017年专利申请数量下降，这是由于部分申请尚未公开。
从数量上来看，中国在基于视频的入侵检测领域专利总量已经接近日本、美国两个该领域技术大国，且从图2可以分析出，中国在2005年以后该领域的专利申请量有了快速增长。目前本领域的专利申请人主要是企业，申请的地域也主要是企业较多的广东、北京、江苏等地区，而相对于企业，科研单位的申请量却非常少。基于视频的入侵检测技术在中国侧重于实际的应用，而在科研单位的理论研究偏少。
中国的申请人也主要是与入侵检测报警技术相关的公司，此外，应该注意的是，国家电网相对于其他公司有明显的优势，而国家电网在本领域的申请主要是针对防外力破坏电线的问题。因此，可见中国在基于视频的入侵检测领域主要的技术是利用摄像头进行的防外力破坏电线监控系统，而在防盗监控这个主要领域中国目前仍然没有公司可以确定一个技术上的优势。
四、总结与展望
虽然基于视频的入侵检测领域在全世界已经取得了一定成果，并在很多领域已经实现了应用，但是距离实现真正的智能化还有很大的差距。此外，从中国专利申请来看，较多专利只是设计了功能模块，而具体算法的实际应用效果还有待进一步提高。当前，基于视频的入侵检测技术的发展热点仍然在于视频图像分析算法的优化。优化的方向主要包括如何使算法能够适应不同的环境条件以及不同的应用情境。随着人工智能的不断发展，基于视频的入侵检测技术必然会迈入一个极速发展的阶段，为人类创造更加方便、安全的生活环境。
论文作者:曹潇
论文发表刊物:《基层建设》2019年第4期
论文发表时间:2019/5/23
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