智能分析：擦亮城市的“慧眼”

近年來在視頻監(jiān)控市場中，智能視頻分析技術(shù)早已經(jīng)成為熱點產(chǎn)品。隨著國家應(yīng)急體系、平安城市、平安校園、科技強警等重大工程項目在全國的不斷推進，作為平安城市的發(fā)展趨勢之一，智能視頻分析技術(shù)不斷普及使用，諸如行為分析、車牌識別、人臉抓拍、客流統(tǒng)計等智能化技術(shù)，在城市管理、公共安全、交通等行業(yè)得到了較廣泛的應(yīng)用，取得了很好的社會效益和經(jīng)濟效益，成為安防企業(yè)一個新的技術(shù)制高點和發(fā)展方向。

在最近火熱的電影《富春山居圖》中，劉德華扮演的超級特工在家中嫻熟地操控網(wǎng)絡(luò)，利用虛擬計算機分析定位各種緊急局勢的情形讓人印象深刻：只需要一次記憶，便可在茫茫人海中精準(zhǔn)地找到你。電影多有虛擬，卻也不得不讓人推想，倘若是當(dāng)前的城市建設(shè)中能有那樣強大的智能搜索技術(shù)，那么城市的各種事故的處理效率將會大大提高，整個城市有如擁有了一雙“慧眼”，疏而不漏地守護每一個角落。

其實近年來在視頻監(jiān)控市場中，智能視頻分析技術(shù)早已經(jīng)成為熱點產(chǎn)品。隨著國家應(yīng)急體系、平安城市、平安校園、科技強警等重大工程項目在全國的不斷推進，作為平安城市的發(fā)展趨勢之一，智能視頻分析技術(shù)不斷普及使用，諸如行為分析、車牌識別、人臉抓拍、客流統(tǒng)計等智能化技術(shù)，在城市管理、公共安全、交通等行業(yè)得到了較廣泛的應(yīng)用，取得了很好的社會效益和經(jīng)濟效益，成為安防企業(yè)一個新的技術(shù)制高點和發(fā)展方向。

智能分析發(fā)展背景

數(shù)字化、網(wǎng)絡(luò)化使圖像采集、傳輸日益便捷，同時視頻監(jiān)控系統(tǒng)規(guī)模日益擴大，然而，對于海量的圖像信息依靠人工實時監(jiān)看，效率極低。廣泛的視頻監(jiān)控應(yīng)用，帶來視頻數(shù)據(jù)爆炸式地增長，光靠人眼識別可疑跡象遠遠不夠，事后靠人工手動查驗更是越來越困難，將被動監(jiān)控變?yōu)橹鲃臃绞?，監(jiān)控智能化應(yīng)用首當(dāng)其沖。

有軍事試驗顯示，連續(xù)觀察2個以上的監(jiān)視器，10分鐘后，將錯過45%的場景，22分鐘后，會錯過95%的場景。同時實時監(jiān)看不符合人的心理與生理特征，為了不漏掉沒有發(fā)現(xiàn)的情況，只好進行24小時視頻錄像，以便事后調(diào)閱。結(jié)果硬盤錄像機保存的90%卻又是無用視頻垃圾。從而在設(shè)備檢測與維修方面又需要巨大人力支撐——擁有毫秒級的報警觸發(fā)反應(yīng)時間、更有效的監(jiān)視、強大的數(shù)據(jù)檢索和分析功能，能提供快速的反應(yīng)時間和調(diào)查時間等優(yōu)勢智能視頻分析成為視頻監(jiān)控技術(shù)發(fā)展的必然趨勢。

智能視頻監(jiān)控技術(shù)運用了計算機視覺技術(shù)、圖像視頻處理技術(shù)和人工智能技術(shù)對監(jiān)控圖像的內(nèi)容進行理解和分析，并通過分析的結(jié)果對視頻監(jiān)控系統(tǒng)進行控制。智能分析的具體過程分為四部分：第一，將采集的視頻圖像中變化劇烈的圖像區(qū)域從圖像中分離出來。第二，根據(jù)圖像的特征值，將圖像中的目標(biāo)進行分類。第三，根據(jù)目標(biāo)的唯一特征，在后續(xù)幀中搜索與該特征相關(guān)度最高的目標(biāo)位置。最后是智能分析。主要包括異常檢測、身份識別及視頻內(nèi)容理解等。

智能分析介紹

智能視頻系統(tǒng)要解決的問題有兩個：一個是將安防操作人員從繁雜而枯燥的“盯屏幕”任務(wù)解脫出來，由機器來完成這部分工作；另外一個是為在海量的視頻數(shù)據(jù)中快速搜索到想要找的的圖像。目前，市場上存在的智能分析設(shè)備種類多樣，從硬件上來說，常會有兩種表現(xiàn)形態(tài)，一種是基于具高速運算性能的工業(yè)計算機（或稱服務(wù)器），另一種是基于嵌入式技術(shù)的高性能DSP處理器，二種形態(tài)都需裝載專用的智能視頻分析軟件算法。前一種形態(tài)具有功能多樣性、高速、多路處理等特點，一般應(yīng)用于后端；后一種形態(tài)往往功能單一、適合于單路處理，具有布置方便等特點，一般應(yīng)用于前端。特別后一種形態(tài)，基于針對性強和布置方便等，其應(yīng)用態(tài)勢很強勁。

以金三立的智能分析產(chǎn)品設(shè)備為例，其智能分析方面的應(yīng)用主要包括：人車數(shù)量統(tǒng)計，電警及卡口車輛識別，事件檢測這三個方面。具體的產(chǎn)品分為前端攝像機和后端的服務(wù)器，它們都具有高性能的圖像處理芯片，從而提高圖像分析速度和準(zhǔn)確率。其中前端包括各種IPC與電警/卡口一體機產(chǎn)品，其DSP芯片可實現(xiàn)對前端視頻圖像數(shù)據(jù)的直接分析。而后端服務(wù)器方面以嵌入式智能分析產(chǎn)品系列及服務(wù)器智能分析產(chǎn)品加上相關(guān)智能分析軟件來實現(xiàn)采集圖像內(nèi)容分析。其智能分析服務(wù)器的主要功能包括：區(qū)域入侵檢測、離開區(qū)域檢測、拌線檢測功能、逆向運動檢測、物品遺留檢測、物品丟失檢測、攝像頭遮擋檢測、攝像頭模糊檢測、視頻信號丟失檢測、入侵檢測、人數(shù)統(tǒng)計 、車流密度統(tǒng)計 、徘徊檢測 、聚集檢測。

當(dāng)然，目前智能分析技術(shù)的發(fā)展依舊處于初步階段，兩年的時間可以讓其成為市場熱點，但是真正成熟，需要更多的創(chuàng)新與實踐。在實際操縱過程中，實際環(huán)境中光照變化、目標(biāo)運動復(fù)雜性、遮擋、目標(biāo)與背景顏色相似、雜亂背景等都會增加目標(biāo)檢測與跟蹤算法設(shè)計的難度。

就當(dāng)前來說，在智能搜索技術(shù)難點方面，復(fù)雜的視頻數(shù)據(jù)是降低漏報率和誤報率的關(guān)鍵，而復(fù)雜的視頻數(shù)據(jù)又牽涉到攝像機的安裝條件不同、補光條件不同、復(fù)雜變化的場景所帶來的影響。對于如何提高智能分析準(zhǔn)確率，首先要做到的就是保證視頻的信號質(zhì)量，所以攝像機的選型與合理的安裝設(shè)置尤為重要。對未來智能視頻分析技術(shù)的發(fā)展來說，降低整個系統(tǒng)的復(fù)雜度，將智能視頻分析技術(shù)嵌入到攝像機中，提高攝像機的CPU運算能力，是未來的應(yīng)用趨勢。

應(yīng)用案例

圖1：監(jiān)獄總監(jiān)控中心組網(wǎng)拓?fù)鋱D

隨著市場的壯大和需求的增多，智能視頻監(jiān)控的應(yīng)用將從相對集中的區(qū)域向各大行業(yè)大幅度的伸展。智能分析在平安城市之高清卡口、監(jiān)獄及戒毒所、銀行ATM自動取款機、工業(yè)檢測、醫(yī)學(xué)成像分析等方面都有著較高的使用量。國內(nèi)各大安防企業(yè)也加大智能分析產(chǎn)品的研發(fā)與制造力度，為越來越多的行業(yè)提供了不同的智能分析的解決方案。

以智能分析產(chǎn)品在監(jiān)獄周界保護方面的應(yīng)用為例，金三立憑借在安全防范行業(yè)大型項目實施經(jīng)驗，推出了一套完整的嵌入式監(jiān)所安防管理解決方案：在高清網(wǎng)絡(luò)視頻監(jiān)控系統(tǒng)的基礎(chǔ)上，以監(jiān)控圖像資源為核心，實現(xiàn)看守所視頻監(jiān)控、報警、門禁、巡更、對講等多個子系統(tǒng)的集中管理與聯(lián)合防范，輔以智能視頻分析技術(shù)，對周界進行視頻監(jiān)測并對爬高、打架、長時間逗留、夜間異常起身等異常行為進行自動檢測分析和主動報警，一旦出現(xiàn)異常行為（如穿越警戒區(qū)），系統(tǒng)將自動上報警情，并聯(lián)動現(xiàn)場攝像機圖像彈出、切換上墻。并通過上層綜合管理系統(tǒng)的統(tǒng)一協(xié)調(diào)實現(xiàn)各子系統(tǒng)間的資源共享與信息互通，從而提高管理便捷性、直觀性以及防范效率。在降低工作強度的同時使警情發(fā)現(xiàn)及處理效率得到進一步提升。智能分析產(chǎn)品在監(jiān)獄中的應(yīng)用，可以大大減少值班警衛(wèi)的工作量，同時避免因工作疲勞所帶來的監(jiān)視遺漏，提高視頻監(jiān)控系統(tǒng)的可靠性。

監(jiān)控室特點：

1、具備啟動緊急預(yù)案功能，實現(xiàn)“一鍵鎖死”功能；

2、平臺服務(wù)器具有數(shù)字矩陣、電視墻管理功能，可遠程管理多個電視墻；

3、平臺服務(wù)器具備錄像存儲功能，采用RAID方式確保錄像的安全；

4、具備遠程參數(shù)設(shè)置、程序升級功能；

5、為保證監(jiān)控系統(tǒng)正常穩(wěn)定工作，系統(tǒng)采用在線式UPS集中供電。

監(jiān)所監(jiān)控特點：

1、攝像機支持自動彩轉(zhuǎn)黑功能，實現(xiàn)晝夜監(jiān)控；攝像機支持背光補償、自動增益，具有防爆功能；

2、攝像機支持報警輸入和報警輸出，支持報警聯(lián)動；在規(guī)定的時間內(nèi)，報警信號沒有得到處理的，自動上傳到上級管理部門；

3、視頻圖像和門禁聯(lián)動，實現(xiàn)攝像機抓拍存檔和刷卡聯(lián)動錄像，以便將來查詢驗證；

4、攝像機與語音對講、監(jiān)聽聯(lián)動。有對講呼叫信號時，軟件監(jiān)視畫面自動切換出該監(jiān)室圖像，便于獄警處理警情。

圖2：監(jiān)獄監(jiān)控范圍拓?fù)鋱D

圖3：智能分析拓?fù)鋱D

監(jiān)所智能分析功能特點

在監(jiān)獄項目中，其使用嵌入式智能分析服務(wù)器，對整個監(jiān)獄圍墻進行周界保護，通過產(chǎn)品所具有的雙警戒線智能分析功能，實現(xiàn)探測在限定的時間間隔內(nèi)連續(xù)穿越兩條位置不同的警戒線的行為。

智能分析作為看守所智能化管理重要、全新的技術(shù)手段，可以將“被動監(jiān)控”轉(zhuǎn)變?yōu)椤爸鲃颖O(jiān)控”。通過該智能分析系統(tǒng)，可以實現(xiàn)：區(qū)域看防、夜間起身、劇烈運動、視頻診斷、雙人值崗、警戒線、在崗檢測、清點人犯、嫌疑犯聚集等。

1、門禁聯(lián)動抓拍：門禁系統(tǒng)和視頻監(jiān)控系統(tǒng)的聯(lián)動?？梢栽O(shè)定刷卡開門的同時根據(jù)預(yù)先設(shè)定的條件進行抓拍現(xiàn)場圖像，并可以比較顯示照片，避免非法持有者冒充進入。可將非法卡計入日志并報警；并可靈活設(shè)置各種刷卡情況的聯(lián)動動作。

2、刷卡聯(lián)動錄像：可以設(shè)定刷卡或按指紋開門的同時根據(jù)預(yù)先設(shè)定的條件進行錄像，同時錄像文件的路徑保存在系統(tǒng)軟件的進出報表中，和該條刷卡記錄綁定；雙擊該條刷卡記錄即可回放該段錄像文件。

3、報警聯(lián)動門禁：系統(tǒng)可以設(shè)定報警和門禁聯(lián)動，根據(jù)具體門區(qū)的不同，可以設(shè)定報警時聯(lián)動門區(qū)的自動開啟，或者門區(qū)的常閉；確保在煙、火災(zāi)等情況下的人員逃生和越獄等情況下的安全。

4、實時監(jiān)控和自動目標(biāo)跟蹤：在一些通道和圍墻周圍，安裝具備PTZ自動跟蹤目標(biāo)功能的監(jiān)控攝像機，當(dāng)犯人在圍墻下徘徊時或越線時，系統(tǒng)可自動報警。同時可對監(jiān)獄周邊環(huán)境智能監(jiān)控，監(jiān)視監(jiān)獄的周邊狀況，發(fā)現(xiàn)可疑車流或人員。

5、報警切換：非法卡刷卡可以直接切換該門對應(yīng)視頻通道的視頻信號，使管理者可以在第一時間看到現(xiàn)場的具體情況，并可根據(jù)實際情況消警或啟動其他報警設(shè)備。

6、對講呼叫聯(lián)動視頻圖像：各個監(jiān)舍對講分機在系統(tǒng)軟件中和本監(jiān)室圖像綁定，有對講呼叫信號時，軟件監(jiān)視畫面自動切換出該監(jiān)室圖像，便于民警處理警情。

7、對講、監(jiān)聽、廣播功能：系統(tǒng)支持雙向語音對講、監(jiān)聽、全區(qū)廣播等功能，便于民警日常的處理警情、監(jiān)聽在押人員動向，和對在押人員喊話。

8、對講呼叫延時上傳：保證在押人員的報告、報警能夠被及時處理，系統(tǒng)設(shè)置對講的三級管理、延時上傳功能。系統(tǒng)中可以設(shè)定報警延時上傳的時間，在規(guī)定的時間內(nèi)，報警信號沒有得到處理的，自動上傳到上級管理部門。

9、對犯人的監(jiān)控，實現(xiàn)流動登記，快速落實負(fù)責(zé)人：在犯人生產(chǎn)等活動期間，由責(zé)任人實現(xiàn)系統(tǒng)快速登記，確保對流動犯人的實時監(jiān)控，特別是對危險的犯人及時跟蹤，指揮中心可隨時查看相關(guān)信息，并可查看現(xiàn)場視頻情況。

10、系統(tǒng)智能分析：在押人員站立在某地（如發(fā)呆）長達一定時間（如10分鐘或以上）進行報警處理；在押人員突然聚集在一起（如發(fā)生打群架、圍毆）進行報警處理；在監(jiān)獄一些出入門禁是需要防止有人尾隨出入的，通過視頻聯(lián)動的A/B門防尾隨系統(tǒng)可以很好的防止一人通過時，有其他犯人尾隨出入。

11、應(yīng)急報警系統(tǒng)：在干警值班室、談話室和巡視通道等區(qū)域，需要安裝手動報警按鈕。當(dāng)值班干警遇到警情，值班干警使用手動報警按鈕向監(jiān)控中心報警。監(jiān)控中心必須第一時間接收報警信號，并看到報警點的真實情況。

12、民警巡視系統(tǒng)：在線巡視系統(tǒng)可以將巡視記錄實時上傳至控制中心，當(dāng)巡視干警在規(guī)定時間內(nèi)沒有到達指定位置時，系統(tǒng)可報警提示，并可切換到該點前一個巡邏點的圖像，一旦干警在巡視中遇襲，指揮中心可以第一時間掌握情況。

13、音視頻監(jiān)控部分，實現(xiàn)錄像雙備份：本系統(tǒng)設(shè)計考慮到看守所是由一個個監(jiān)室和放風(fēng)區(qū)組成，且監(jiān)室和放風(fēng)區(qū)各一個攝像機，我們選用兩路攝像機的監(jiān)控方式，又充分保證了系統(tǒng)的穩(wěn)定性。網(wǎng)絡(luò)攝像機支持SD卡存儲，一些重要場所的錄像可以做到中心、前端雙備份。根據(jù)環(huán)境的要求可以選用防爆紅外半球、槍機、球機等。

14、周界防范部分，聯(lián)動報警、自動彈出視頻和自動錄像：在監(jiān)獄周邊或每個監(jiān)室都可以安裝報警設(shè)備，并可以與攝像機進行聯(lián)動。在有報警發(fā)生時，相應(yīng)視頻會在中心彈出畫面，如果聯(lián)動球機，球機就會轉(zhuǎn)到相應(yīng)設(shè)定位置，還會報警錄像，及時錄下警區(qū)的錄像。

15、錄像和錄像回放功能：為增強監(jiān)獄錄像的靈活性，軟件同時提供了多種錄象方式，有實時錄像、自動錄象、手動錄象、報警錄像、預(yù)置點錄象、動態(tài)偵測錄像等。通過客戶端軟件或IE瀏覽器，用戶可以對存儲在E-NVS的錄像、本地電腦中的錄像、前端設(shè)備存儲的錄像進行檢索和回放。

16、定時巡更部分，有效監(jiān)控值班人員的巡更力度：由于監(jiān)獄的特殊性，在一些重要的崗位和重要的場所需要經(jīng)常去巡視，為了有效管理巡視人員的脫崗、漏崗，防止危險的發(fā)生，必須采用技術(shù)和人力相結(jié)合的管理方式。錄像文件、報警日志和值班干警的姓名進行綁定，既可以實現(xiàn)快速查證，又可以有效加強干警的責(zé)任心。

17、移動監(jiān)控設(shè)備：為了實現(xiàn)對監(jiān)所的無死角監(jiān)控，在巡邏警、運囚車和警用直升飛機上裝載無線傳輸?shù)囊苿颖O(jiān)控設(shè)備，充分保證監(jiān)控中心對監(jiān)所各個區(qū)域和場所的實時監(jiān)控，及時解決突發(fā)事件。

結(jié)束語

鄂爾多斯“頭戴鴨舌帽的男人”案件、南京“1·6”槍殺事件、長春盜車盜嬰案……一系列的安全事故如在昨日，在這些典型的安全事故案件中，成千上萬的監(jiān)控攝像頭極大提高了社會治安案件的偵破率，智能分析技術(shù)也為案件的破解提供了相當(dāng)大的信息。城市的安全離不開視頻監(jiān)控系統(tǒng)的建設(shè)，需要海量智能分析技術(shù)的使用。而對于如何提高智能分析技術(shù)的效率，真正做到科幻電影中的“一眼即破案”，有待各大廠商以及相關(guān)部門的努力。