物联网感知技术与应用

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1、物联网感知技术与应用-智能全景视频感知内容提要本书是一部比较全面和系统研究全景视觉理论、全景视觉感知技术及应用的学术专著。在介绍智能视频感知基本原理、技术及当前尚存在的科学问题的基础上，引入了全景视觉的重要性，可为各种智能感知技术应用提供强大的元数据支撑；书中详细阐述了多种全景视觉传感器的设计和实现方法，针对不同行业应用的特点，将全景视觉与智能视频分析技术进行有机结合，提出了各种智能全景感知实际工程应用的解决方案。笔者用“视觉艺术、认知科学”概括了本书的内容。节选用一句话概括物联网时代，就是要将物理空间与信息空间进行有效融合，实现智慧空间。几千年前，

2、中国伟大的思想家孔子就提出要“知天”、“畏天”，要求人们认识自然界，自觉地利用自然界为人类社会谋福祉，同时要求人们对自然界有所敬畏，规避各种自然灾害，自觉尽到保护自然的责任，这些最终形成了中国传统思想的核心价值理念之一，即“天人合一”。“天人合一”用现代科技语言来描述就是智慧地球或者是智慧空间，物联网时代实现智慧空间的目的是为人类社会谋福祉。智能全景视频分析技术是实现智慧空间的一项重要核心技术，其中全景视频获取技术将成为一种可以从中提取大量关键信息和有价值数据的信息源，进而使具备智能视频分析功能的视频类设备升级成为一种特殊的、重要的物联网感知终端设备

3、，为各种行业应用（智能交通、商业智能、防灾减灾、安全生产、智能安防、安全监护等）提供强大的元数据支撑。物理空间环境中包含大量趋势性、经验性、不确定性、随机性和模糊性的信息，要实现让环境能自主“说话”，即实现智慧空间的一种最佳选择是智能全景视频分析技术，这也是物联网的最有价值、最具有竞争力的意义所在。笔者从21世纪初开始关注智能视频分析技术，当时通过谷歌搜索引擎用“智能视频分析”关键词进行检索，几乎没有中文的检索结果，但是今天的检索结果有158万多条。的确，最近几年智能视频分析技术得到了众多科技工作者的普遍关注。尤其是进入21世纪以来，计算机视觉技术得

4、到了飞跃式发展，每年世界范围内有几万篇论文发表，大量的智能视频分析技术产品开始进入市场。特别是最近，随着物联网技术概念的提出，物联网时代将面临大量的趋势性、经验性、不确定性、随机性和模糊性信息的获取、加工、传输，因此基于智能视频感知技术的物联网技术就自然被推到风口浪尖上。事实上，从国外物联网的发展规划来看，2020年开始在物联网技术中将全面导入智能视频分析技术。工欲善其事，必先利其器。测量技术是信息技术的重要组成部分，是信息技术的源头。科学技术是第一生产力，而现代仪器设备和现代检测手段是第一生产力的三大要素之一。视觉是人类观察世界和认知世界的最重要手

5、段。据统计，人类从外部世界获得的信息约有80%是由视觉获取的。这既表明视觉的信息量大，人类对视觉信息有较高的利用率，同时也体现了视觉功能的重要性。计算机视觉的最大优点是与被观测的对象无接触，在观测与被观测者之间不会产生任何损伤，这是其他感知方式无法比拟的；另外，计算机视觉能不知疲倦、始终如一地进行观测与计算，可广泛地应用于国民经济、科学研究及国防建设等各个领域。计算机视觉的终极目标就是能够达到人类视觉的能力，接受视觉信息，感知场景中的运动对象，同时能够对运动对象进行智能化语义分析与理解，最终进行运动对象的行为判断，让物理环境能自主“说话”。从第一、二

6、、三次工业产业革命的角度来说，三次革命的效果还只是延伸了人类躯体的各种能力，虽然在第三次产业革命中出现的自动化技术和计算机技术拓展了人类的计算能力，然而智能感知技术的出现，尤其是智能视频感知技术将能从更高层面融合人类文明和前三次工业产业革命的成果，让人类社会能“知天”，让人天合一的技术为人类社会谋福祉。本书分上册与下册两部分。上册偏重于介绍智能视频感知和全方位视觉传感器的理论，共5章；下册将主要围绕智能全景视频分析技术的各种应用问题进行详细讲解。第1章绪论，主要介绍物联网时代的相关技术，尤其是智能感知技术。针对目前智能感知技术难以处理趋势性、经验性、

7、不确定性、随机性和模糊性的信息，引出了智能视频感知技术出现的必然性。第2章智能视频分析技术，主要介绍视频图像序列中的背景建模、前景对象的检测、识别、跟踪，并对其行为进行理解和描述的关键技术与实现方法，同时也阐述了当今国内外最新的研究成果及存在的一些科学问题；针对目前视觉获取技术难以满足行为识别和动态图像理解等方面的需求，最后引出了全景视觉、全景立体视觉的重要性。第3章全方位视觉传感器技术，主要介绍全方位视觉传感器的设计、标定及全景图像的处理等内容；讨论了全方位视觉传感器的优点与特长，作为智能视频技术的核心是智能感知，智能感知涉及各种行为检测，行为检测

8、离不开大范围内的视频获取；此外还介绍了三维立体全方位视觉传感器，这对三维（3D）视频数据获取提供了一种新手段