基于智能視頻分析的智慧黃山景區(qū)安全防范管理與服務(wù)

梁焱

【摘 要】視頻監(jiān)控系統(tǒng)是智慧景區(qū)安全防范建設(shè)的重要組成部分。本文在分析景區(qū)視頻監(jiān)控系統(tǒng)應(yīng)用現(xiàn)狀和面臨挑戰(zhàn)的基礎(chǔ)上，介紹了智能視頻分析的基本原理及參考架構(gòu)，重點闡述智能視頻分析的關(guān)鍵技術(shù)在智慧景區(qū)中的應(yīng)用，探討其應(yīng)用的可實現(xiàn)功能。最后以黃山風景區(qū)的智能視頻監(jiān)控系統(tǒng)作為案例進行分析，以實現(xiàn)智慧景區(qū)統(tǒng)一的安全防范管理與服務(wù)平臺。

【關(guān)鍵詞】智能視頻分析；智慧黃山；安全防范

【中圖分類號】TU714【文獻標識碼】A【文章編號】1672-5158（2013）07-0272-03

Smart Mt. Huangshan Famous Scenic Site Security Precaution Management and Service Based on Intelligent Video Analysis

【Abstract】Video monitoring system is a tremendously important component of smart scenic spot in security precaution. This paper analyzes the application status quo and challenge of video monitoring system， and introduces the basic principle and reference architecture？of intelligent video analysis. Then， it emphasis on the key technology of intelligent video analysis which are applied on smart famous scenic site， and discuss the application of function can be realized. Finally， the intelligent video monitoring system of Mt. huangshan famous scenic site is analyzed as a case， in order to realize the unified security precaution management and service platform in smart scenic site .

【Key words】 intelligent video analysis， smart Mt.Huangshan famous scenic site， security precaution

1 引言

“平安和諧景區(qū)”一直是旅游景區(qū)建設(shè)的重點內(nèi)容，旅游安全不僅關(guān)系到游客的生命財產(chǎn)，更關(guān)系到一個景區(qū)的旅游形象，由于受景區(qū)容量和接待能力所限，景區(qū)在旅游高峰期頻繁出現(xiàn)道路擁堵、管理混亂、體驗不佳等現(xiàn)象，加強景區(qū)的安全防范管理已成為重要的工作內(nèi)容。視頻監(jiān)控技術(shù)作為指揮調(diào)度、安全管理、治安防范的重要手段，目前已在銀行[1]、校園[2]、軌道交通[3]和民航機場[4]等公共場所得到廣泛應(yīng)用，極大地提升了管理機構(gòu)的安全防范和管理服務(wù)能力。

景區(qū)視頻監(jiān)控系統(tǒng)能夠給管理機構(gòu)指揮中心提供實時、動態(tài)的監(jiān)控場景圖像和歷史錄像，有利于管理者實時動態(tài)的監(jiān)測景區(qū)境況，并根據(jù)突發(fā)事件提供及時的應(yīng)對措施。通過錄像回放或畫面盯守才能發(fā)現(xiàn)問題的傳統(tǒng)視頻監(jiān)控系統(tǒng)已無法滿足景區(qū)安全防范的管理要求[5-6]。景區(qū)急需建設(shè)具有智能視頻分析技術(shù)的新一代IP視頻監(jiān)控系統(tǒng)，它可以通過對采集圖象的提取、分析，做到事前智能預警，事中快速處理，事后高效調(diào)閱，為旅游景區(qū)的運營管理、應(yīng)急處置和安全防范等提供有力的技術(shù)支撐和依據(jù)。本文首先從智能視頻分析技術(shù)的基本原理進行闡述，然后提出基于智能視頻分析的技術(shù)參考架構(gòu)，最后以智慧黃山風景區(qū)為應(yīng)用背景進行案例分析。

2 智能視頻分析基本原理

視頻監(jiān)控分析是指通過對視頻圖像中的人和物體進行實時監(jiān)測和跟蹤，基于特定規(guī)則對監(jiān)測事件進行識別，并自動顯示出監(jiān)測到的事件，一旦預設(shè)的報警規(guī)則被觸發(fā)，則發(fā)出報警信息。其主要目標在于在監(jiān)視場景與事件描述之間建立某種映射關(guān)系，并構(gòu)建事件規(guī)則庫[7-10]。旅游風景區(qū)的視頻監(jiān)控需求主要集中在行為跟蹤、人流統(tǒng)計、車流統(tǒng)計、古樹名木保護和森林防火等安全防范方面的監(jiān)測，景區(qū)管理人員可通過視頻監(jiān)控平臺預設(shè)相應(yīng)的監(jiān)測規(guī)則，主要包括可疑行蹤人員、可疑物遺留、可疑防火點、車輛?？俊⑽矬w移走、超速、逆行等監(jiān)測內(nèi)容。

智能視頻分析的技術(shù)原理是對輸入的視頻流進行目標檢測、跟蹤、分類以及內(nèi)容挖掘等處理，并利用各種圖形圖像處理技術(shù)、計算機機視覺處理技術(shù)和模式識別匹配技術(shù)及人工智能技術(shù)等多項技術(shù)，完成從視頻信息到事件處理決策的全過程。智能視頻分析算法分析一般分為兩類，一類是以背景模型為分析目標，主要包括周界防范、聚眾檢測、滯留和盜移檢測等；另一類是以特征識別為分析目標，主要包括紅綠燈識別、車牌號碼識別、人臉識別、火情識別等。智能視頻分析框架如（圖1）所示。

3 技術(shù)參考架構(gòu)

智能視頻分析單元主要是由圖像采集的視頻源、目標判別的掃描器、規(guī)則演算的服務(wù)器以及視頻操縱動態(tài)展示的客戶端瀏覽器等4個主要部分構(gòu)成。具體包括運行在視頻監(jiān)測設(shè)備（BW2004或Trigger）上的視頻源和Scanne（r掃描器）、運行在中央服務(wù)器上的Cortex服務(wù)器和Cortex策略管理器、運行在不同計算機上的Cortex Viewer。其系統(tǒng)參考架構(gòu)圖如（圖2）所示。

（1）視頻源（Video Source）：視頻源模塊從DVR， IP攝像機，NVR，捕獲卡中捕捉視頻，并將其傳送給BW Scanner 來進行分析。

（2）掃描器（BW Scanner）：BW Scanner程序是視頻分析引擎，使用規(guī)則文件來對每個攝像機圖像設(shè)定報警規(guī)則。根據(jù)它們來判斷和分析從視頻源中接收到的視頻是否符合設(shè)定的報警條件。

（3）Cortex 服務(wù)器（Cortex Server）：Cortex 服務(wù)器是應(yīng)用程序的通信和管理中樞，啟動后本程序自動在后臺運行并且最小化到系統(tǒng)托盤。

（4）規(guī)則管理器（Rules manager）：規(guī)則管理器用來定義和管理報警規(guī)則，這些規(guī)則設(shè)定事件的類型、區(qū)域和其他關(guān)鍵參數(shù)，設(shè)定完成后規(guī)則會上傳到Scanner上。

（5）Cortex 策略管理器（Cortex Policy Manager）：Cortex策略管理器是用來配置系統(tǒng)授權(quán)等級的工具。對每一個授權(quán)等級，都有嚴格的操作權(quán)限。獲得授權(quán)的用戶（例如管理員）可以增加或刪除系統(tǒng)用戶，也可以為每一個用戶指定或修改其權(quán)限。

（6）Cortex 瀏覽器（Cortex Viewer）：Cortex Viewer作為主要用戶界面，用于查看視頻監(jiān)測設(shè)備（VDU）的狀態(tài)、報警和疊加了目標跟蹤軌跡的實時視頻圖像。

（7）Cortex搜索器（Cortex Searcher）：Cortex Searcher可以搜索和回放以前的報警事件。在列表中顯示已記錄的事件，也可以查看報警前后帶疊加圖像的視頻內(nèi)容，以便更好回顧事件原因和特性。

4 智慧黃山景區(qū)視頻管理與服務(wù)中的應(yīng)用案例

4.1 視頻監(jiān)控平臺設(shè)計

景區(qū)視頻監(jiān)控平臺主要通過與前端視頻圖像采集設(shè)備的整合與集成，并滿足與相關(guān)業(yè)務(wù)管理系統(tǒng)無縫對接以及系統(tǒng)間的互聯(lián)互控，以實現(xiàn)監(jiān)控視頻、圖像資源的統(tǒng)一管理、應(yīng)急指揮調(diào)度、負責重點區(qū)域接入點的監(jiān)控資源實時統(tǒng)一管理，同時調(diào)用所有前端接入點圖像，實現(xiàn)圖像資源相互協(xié)作共享，為相關(guān)業(yè)務(wù)系統(tǒng)（如GPS、GIS等）對接預留相關(guān)標準接口，用戶可通過統(tǒng)一門戶，集中調(diào)用各接入應(yīng)用系統(tǒng)功能，統(tǒng)一協(xié)調(diào)、分步實施，真正實現(xiàn)有效的應(yīng)急指揮與調(diào)度，確保重點區(qū)域與地方的安全與穩(wěn)定。

視頻監(jiān)控平臺主要部署如（圖3）所示：

4.2 視頻監(jiān)控平臺的體系結(jié)構(gòu)

智慧黃山數(shù)字視頻安全防范管理平臺采用基于J2EE和SOA架構(gòu)的四層體系結(jié)構(gòu)，高度模塊化的應(yīng)用服務(wù)設(shè)計，通過應(yīng)用服務(wù)組合，構(gòu)建支持不同網(wǎng)絡(luò)和業(yè)務(wù)環(huán)境的安全管理模式，集成了視頻監(jiān)控、區(qū)域報警聯(lián)網(wǎng)與設(shè)備監(jiān)控、IDC機房綜合監(jiān)控等所有與安防業(yè)務(wù)相關(guān)的技術(shù)系統(tǒng)，實現(xiàn)了一體化管理和智能聯(lián)動。該平臺以服務(wù)為核心，全面采用B/S架構(gòu)、FLEX界面設(shè)計；服務(wù)與應(yīng)用分離，保證系統(tǒng)在長時間工作下的穩(wěn)定性；支持Windows、Linux各種操作系統(tǒng)、數(shù)據(jù)庫和瀏覽器平臺遷移，適應(yīng)于不同的IT環(huán)境，支持標準的SIP信令和RTP/RTSP媒體協(xié)議，非常方便系統(tǒng)自身的擴展和與其它業(yè)務(wù)平臺的信息整合和業(yè)務(wù)融合，保證系統(tǒng)的可擴展性；支持平臺的多級聯(lián)網(wǎng)與分布式布署。視頻監(jiān)控平臺的四層體系結(jié)構(gòu)如（圖4）所示。

4.3 視頻智能分析服務(wù)

智能視頻分析能將傳統(tǒng)的被動監(jiān)控轉(zhuǎn)化為主動監(jiān)控，由系統(tǒng)通過先進的分析算法，按照一定的規(guī)則進行實時的分析和判斷，對可疑事件和行為進行實時提取和篩選，并發(fā)出告警，從而極大的提高了視頻的利用效率，提升了監(jiān)控系統(tǒng)的整體性能。

（1）人流量密度檢測

視頻監(jiān)控平臺人流統(tǒng)計利用安裝在出入口、重點區(qū)域上方的攝像機獲取客流視頻圖像，利用高級視頻分析算法，將人與背景分離出來，不但不會混淆進出人次，更可以分辨多人并排同時進出（圖5）。

（2）車流量密度檢測

視頻監(jiān)控平臺車流統(tǒng)計利用安裝在出入路口、重點區(qū)域上方的攝像機獲取車流視頻圖像，利用高級視頻分析算法，獲取準確的進出客/車流量信息，在車流高密度的公共場所或出入口，管理者可以利用客/車流量統(tǒng)計工具實現(xiàn)判斷流量狀態(tài)、評估市場活動的成效、優(yōu)化資源配置等功能（圖6）。

（3）去霧化管理

受氣候條件的影響，某些監(jiān)控區(qū)域霧天較多，系統(tǒng)能夠提供對視頻監(jiān)控信息的單幅圖片或局部進行去霧處理，使得圖像更加清晰，使用戶能更加快速的識別圖像細節(jié)。通過與去霧攝像機的結(jié)合，可以對圖片進行優(yōu)化，使抓拍下來的圖像看起來更清晰（圖7）。

（4）煙火早起檢測

煙火早期監(jiān)測功能能夠?qū)崿F(xiàn)無人值守不間斷工作，自動對視頻圖像信息進行分析判斷；及時發(fā)現(xiàn)監(jiān)控區(qū)域內(nèi)的異常煙霧和火災(zāi)苗頭，以最快、最佳的方式進行告警和提供有用信息；能有效的協(xié)助消防人員處理火災(zāi)危機，并最大限度的降低誤報和漏報現(xiàn)象；同時還可查看現(xiàn)場實時圖像，根據(jù)直觀的畫面直接指揮調(diào)度救火（圖8）。

5 智能視頻分析技術(shù)的優(yōu)劣性

隨著安全防范要求的不斷提高，視頻監(jiān)控無疑成為預警和防范的最佳手段，但在視頻監(jiān)控安裝愈加普遍的同時，大量的圖像信息完全依賴人工操作已無法適應(yīng)。由于視頻監(jiān)控技術(shù)的發(fā)展，新的技術(shù)可以使用戶輕松地獲取重要的視頻信息。智能視頻分析技術(shù)的應(yīng)用代表著安防監(jiān)控技術(shù)的未來發(fā)展方向，其具有很多優(yōu)勢，較為典型有如下幾個方面：其一，自動監(jiān)控和實時追蹤。其二，降低運營成本。實際運行過程中，運用視頻分析技術(shù)可以大大降低管理部門的運行成本，將大量監(jiān)控人員從耗費精力的盯視工作中解脫出來，并做出更有效的監(jiān)視安排。其三，提高快速的反應(yīng)時間。通過智能視頻分析技術(shù)可以提供強大的數(shù)據(jù)檢索和分析功能，使得報警觸發(fā)反應(yīng)時間達到毫秒級，極大地提高了處理突發(fā)事件的響應(yīng)時間。

目前，智能視頻分析技術(shù)仍存在一些不足，例如，產(chǎn)品功能與客戶需求相差甚遠，客戶往往過于高估了智能化系統(tǒng)的便利功能；同時也可能受到環(huán)境的限制，導致產(chǎn)品面對各種復雜環(huán)境時，智能視頻分析技術(shù)還無法準確實時判別和分析；智能視頻分析技術(shù)往往需要配備高端的配套設(shè)備，甚至對設(shè)備的安裝要求也較為嚴格，導致產(chǎn)品價格仍然較高，投入產(chǎn)出比不高。最后，智能視頻分析欠缺一個定義智能的標準化概念，市場上的產(chǎn)品功能參差不齊，行業(yè)相關(guān)的標準規(guī)范有待加強。

6 結(jié)論

對于旅游景區(qū)而言，創(chuàng)新保護管理與安全防范的方式和方法，必須做到提前預警、預判、預處，不斷提高旅游管理的層次和水平，提升游客滿意度和美譽度是管理者始終追求的目標。隨著旅游景區(qū)游人數(shù)的逐年攀升，景區(qū)管理難度增大，給景區(qū)管理提出了重大挑戰(zhàn)。因此，根據(jù)景區(qū)管理目標要求，進一步深入研究智能視頻分析技術(shù)的應(yīng)用場景和目標，運用模式識別和人工智能等技術(shù)，對系統(tǒng)深度開發(fā)顯得置關(guān)重要。黃山風景區(qū)對智能分析技術(shù)探索性的應(yīng)用，將對全國風景區(qū)視頻監(jiān)控系統(tǒng)的提升，起到很好的示范作用。

參考文獻

[1] 侍術(shù)干.智能分析技術(shù)在銀行視頻監(jiān)控系統(tǒng)中的應(yīng)用[J].中國安防，2011，（12）：47-51

[2] 陳懷霞.視頻智能分析在校園安全管理中的應(yīng)用分析[J].電腦知識與技術(shù)，2011，（7）：7981-7982

[3] 紀文莉，洪翔等.智能視頻分析技術(shù)在城市軌道交通中的應(yīng)用研究[J].城市軌道交通研究，2011，（S1）：39-43

[4] 王易志.視頻動態(tài)分析技術(shù)在民航機場應(yīng)用的可行性[J].數(shù)字技術(shù)與應(yīng)用，2011，（7）：171-173

[5] 宋濤.視頻監(jiān)控系統(tǒng)技術(shù)難題與解決方法分析[J].技術(shù)研究， 2011，（12）：76-79

[6] 張琳.分析視頻監(jiān)控系統(tǒng)的干擾原因及解決辦法[J].廣東科技， 2012， （9）：186-187，181

[7] 王駿.基于計算機智能視頻監(jiān)控系統(tǒng)技術(shù)分析[J].信息通信， 2012，（2）：187-188

[8] 武文斌.智能視頻分析的現(xiàn)狀與未來發(fā)展趨勢[J].科技情報開發(fā)與經(jīng)濟，2011，（31）：168- 171

[9] 王凌志，陳軍輝.視頻智能分析技術(shù)應(yīng)用研究[J].警察技術(shù)，2012，（2）：66-68

[10] 趙智勇.淺談智能視頻分析技術(shù)[J].科學大眾（科學教育）？，2012，（1）：173