平安城市虛擬卡口布控論述

□ 文/趙亞飛

背景

隨著城市建設(shè)的快速發(fā)展和人們物質(zhì)生活水平的不斷提高，國(guó)內(nèi)各大城市的機(jī)動(dòng)車保有量呈爆炸式增長(zhǎng)，交通管理和城市治安日漸成為現(xiàn)代城市管理急需解決的重大難題。在城市的重要出入口、重要區(qū)域以及車流量大的道路上安裝治安高清卡口系統(tǒng)，成為解決上述兩大難題的主要手段之一。然而現(xiàn)階段的治安高清卡口系統(tǒng)，無(wú)論是采用線圈觸發(fā)式、全視頻觸發(fā)式或者線圈加視頻觸發(fā)式作為觸發(fā)技術(shù)，都需要單獨(dú)安裝具有前端智能分析的高清攝像機(jī)和車輛檢測(cè)器。當(dāng)使用線圈觸發(fā)式時(shí)，還需要破壞路面敷設(shè)線圈，不僅增加了人力和物力的投入，也無(wú)法有效利用現(xiàn)有道路上安裝的攝像機(jī)資源。

本文介紹一種通過一般治安監(jiān)控?cái)z像機(jī)，通過在后臺(tái)添加智能分析功能，達(dá)到卡口識(shí)別車牌的效果，稱之為虛擬卡口。由于虛擬卡口攝像機(jī)就是一般的治安監(jiān)控?cái)z像機(jī)，因此，其數(shù)量基數(shù)較大，對(duì)于城市視頻監(jiān)控布防布控意義重大。

布控原則

布控思路

虛擬卡口布控需要結(jié)合所布控城市的道路特點(diǎn)進(jìn)行布防布控，在中國(guó)一般城市都會(huì)根據(jù)自己發(fā)展的階段，建設(shè)一些環(huán)城路，用以解決城市的交通狀況。因此，可以結(jié)合這些環(huán)城路以及城市的其他主干道路，作為虛擬卡口建設(shè)點(diǎn)位選擇的一個(gè)重點(diǎn)。

關(guān)鍵節(jié)點(diǎn)全覆蓋

虛擬卡口的主要作用是通過智能分析提供車輛或人體特征的識(shí)別，在建設(shè)虛擬卡口時(shí)，要充分與各警種單位溝通，再通過城市主干道路的識(shí)別，最終確定需要布防的城市關(guān)鍵道路節(jié)點(diǎn)要做到全覆蓋。所謂關(guān)鍵節(jié)點(diǎn)全覆蓋，是指所有與關(guān)鍵節(jié)點(diǎn)相連的主干道路必須用虛擬卡口攝像機(jī)封死（如圖1所示），并且要做到每條道路無(wú)死角，如圖2所示。

卡點(diǎn)間距

▲圖1 關(guān)鍵節(jié)點(diǎn)覆蓋圖

▲圖2 關(guān)鍵節(jié)點(diǎn)道路覆蓋圖

▲圖3 合肥市“三環(huán)九射”圖

虛擬卡口可以識(shí)別目標(biāo)的特征，但是由于相對(duì)于一般治安監(jiān)控，虛擬卡口有更高的要求，因此考慮到成本因素，虛擬卡口布控需要滿足一定的間距要求，即根據(jù)城市道路的具體情況，不超過一定的距離必須要建立一個(gè)卡點(diǎn)，以保障城市布防的整體性。如在合肥天網(wǎng)工程建設(shè)中，根據(jù)合肥的具體道路、交通、人員流動(dòng)等狀況，形成了“4816”卡點(diǎn)布防原則。主要是指：

1）二環(huán)內(nèi)不超過4KM設(shè)置1個(gè)卡點(diǎn)

2）二環(huán)外不超過8KM設(shè)置1個(gè)卡點(diǎn)

3）郊區(qū)不超過16KM設(shè)置1個(gè)卡點(diǎn)

整體布局

虛擬卡口點(diǎn)位的確立需要根據(jù)公安各個(gè)警種的需求和城市道路的具體情況而定。而對(duì)于全市整體上的虛擬卡口點(diǎn)位確定需要由市局來(lái)確定，而各個(gè)分局可以再市局整體規(guī)劃的基礎(chǔ)上，在各自轄區(qū)添加自己關(guān)注的一些重要節(jié)點(diǎn)。通過市局層面總體的虛擬卡口布局和分局層面上添加的虛擬卡口節(jié)點(diǎn)，基本上就可以確保虛擬卡口在全市重要路口的覆蓋。

虛擬卡口布控原則

布控預(yù)期效果

前端監(jiān)控點(diǎn)的架設(shè)應(yīng)根據(jù)監(jiān)控范圍和監(jiān)控對(duì)象的特點(diǎn)，利用各種類型前端設(shè)備的不同性能，充分考慮監(jiān)控區(qū)域的針對(duì)性、關(guān)聯(lián)性以及整體效果，進(jìn)行多臺(tái)、多種類型設(shè)備的合理搭配，以實(shí)現(xiàn)對(duì)目標(biāo)監(jiān)控范圍內(nèi)點(diǎn)、線、面相結(jié)合，直觀、靈活、高效、全覆蓋、無(wú)盲區(qū)的立體監(jiān)控空間的構(gòu)建。并通過對(duì)單個(gè)立體監(jiān)控空間的構(gòu)建逐步實(shí)現(xiàn)多個(gè)監(jiān)控空間的相互銜接，從而形成相互交叉覆蓋銜接的視頻監(jiān)控網(wǎng)絡(luò)。

通過構(gòu)建縱橫交錯(cuò)、點(diǎn)線結(jié)合、分層設(shè)防、封閉成環(huán)、匯聚成網(wǎng)、相互策應(yīng)、協(xié)調(diào)聯(lián)動(dòng)的網(wǎng)格化監(jiān)控格局，確保對(duì)違法人員和車輛活動(dòng)軌跡的有效管控，最終效果達(dá)到監(jiān)控網(wǎng)絡(luò)范圍內(nèi)所有社會(huì)面異常行為、違法犯罪活動(dòng)能夠被及時(shí)發(fā)現(xiàn)并記錄，進(jìn)出視頻監(jiān)控網(wǎng)監(jiān)控區(qū)域的車輛以及人員可以被清晰攝錄，并可形成路線軌跡,如圖3所示，為合肥天網(wǎng)工程的“三環(huán)九射”。

所謂的“點(diǎn)線結(jié)合、分層設(shè)防”就是由槍機(jī)負(fù)責(zé)橫斷面的截取，并捕獲其特征；在十字路口通過時(shí)，由球機(jī)負(fù)責(zé)場(chǎng)景監(jiān)控，捕獲在路口的運(yùn)動(dòng)軌跡與運(yùn)動(dòng)趨勢(shì)，最終形成運(yùn)動(dòng)軌跡的監(jiān)控；由各個(gè)攝像機(jī)的點(diǎn)，形成運(yùn)動(dòng)軌跡的線。

“封閉成環(huán)、匯聚成網(wǎng)”是指將攝像機(jī)監(jiān)控范圍的出入口封閉在一個(gè)區(qū)域內(nèi)，目標(biāo)進(jìn)出此區(qū)域的任何一個(gè)路口都將會(huì)被這個(gè)這組攝像機(jī)的的某個(gè)攝像機(jī)捕獲到。

“封閉成環(huán)”主要是把一個(gè)指定區(qū)域作為一個(gè)監(jiān)控整體，對(duì)這個(gè)區(qū)域邊界上的主要出入口做到全封閉布控，實(shí)現(xiàn)分層設(shè)防。對(duì)于這個(gè)區(qū)域邊界上的主要出入口需要通過卡口和虛擬卡口進(jìn)行布控。

▲圖4 虛擬卡口向后退守建設(shè)圖

▲圖5 特殊節(jié)點(diǎn)圖

▲圖6 特殊節(jié)點(diǎn)布防圖

“匯聚成網(wǎng)”主要是把控人流、車流運(yùn)動(dòng)趨勢(shì)，通過點(diǎn)線結(jié)合使環(huán)線內(nèi)所有攝像機(jī)匯聚成網(wǎng)。

設(shè)計(jì)原則

通過對(duì)城市視頻監(jiān)控布控的研究，以及結(jié)合合肥市天網(wǎng)工程項(xiàng)目，總結(jié)出虛擬卡口的設(shè)計(jì)原則：向后退守、封閉設(shè)卡、相互關(guān)聯(lián)。

1）向后退守：指虛擬卡口攝像機(jī)一般不立在道路的交叉路口上，因?yàn)槿籼摂M卡口立在交叉路口上，車輛有可能在路口進(jìn)行轉(zhuǎn)彎和轉(zhuǎn)向，這樣虛擬卡口攝像機(jī)對(duì)于車牌的識(shí)別就比較低。如果從交叉路口向后退守，使攝像機(jī)照射在道路中間一個(gè)較窄的橫斷面上，如圖4所示，這時(shí)就可以避免車輛出現(xiàn)轉(zhuǎn)彎和掉頭現(xiàn)象，從而提高車輛捕獲率。

2）封閉設(shè)卡：指需要進(jìn)行虛擬卡口布控的道路節(jié)點(diǎn)要做到全覆蓋，如圖1,圖2所示。

3）相互關(guān)聯(lián)：指通過所部署虛擬卡口節(jié)點(diǎn)的相互關(guān)聯(lián)，可以知道目標(biāo)車輛或人員的運(yùn)動(dòng)軌跡。

特殊節(jié)點(diǎn)布防

許多城市前期都已經(jīng)已經(jīng)在規(guī)劃的關(guān)鍵節(jié)點(diǎn)建設(shè)了部分?jǐn)z像機(jī)點(diǎn)位，如果再次在這些路口附近建設(shè)虛擬卡口點(diǎn)位，就會(huì)比較浪費(fèi)，因此，對(duì)于這種情況可以通過對(duì)前期攝像機(jī)作適當(dāng)調(diào)整，來(lái)滿足虛擬卡口布控的要求，如合肥市天網(wǎng)工程項(xiàng)目在對(duì)虛擬卡口進(jìn)行規(guī)劃時(shí)，許多點(diǎn)位已經(jīng)立桿或接入平臺(tái)，因此，需要在勘察虛擬卡口點(diǎn)位時(shí)，要充分考慮到已建設(shè)點(diǎn)位，把虛擬卡口規(guī)劃點(diǎn)位于實(shí)際已建點(diǎn)位相結(jié)合，如圖5所示，部分區(qū)域在道路交叉口布置的槍機(jī)比較多，為了充分利用現(xiàn)有已建資源，可在節(jié)點(diǎn)交叉口處布防虛擬卡口，即情況特殊時(shí)，可以不需要向后退守布防。具體的布防如圖6所示，在節(jié)點(diǎn)處布防虛擬卡口的條件是：

1）節(jié)點(diǎn)處有已建監(jiān)控資源可利用

2）通過監(jiān)控資源調(diào)整可全封閉式覆蓋節(jié)點(diǎn)的各個(gè)路口

3）布防攝像機(jī)監(jiān)控畫面的聚焦點(diǎn)需深入所照射路面

圖像要求

一般攝像機(jī)按監(jiān)控場(chǎng)景分類，主要分為場(chǎng)景拍攝和特征捕獲兩種。場(chǎng)景拍攝主要是對(duì)監(jiān)控目標(biāo)的運(yùn)動(dòng)方向及基本外部形態(tài)進(jìn)行拍攝，如：廣場(chǎng)、人流密集區(qū)域、路口等。特征捕獲主要是對(duì)監(jiān)控目標(biāo)的詳細(xì)信息進(jìn)行抓拍捕獲，如：人臉特征信息、車牌信息、車標(biāo)等等。對(duì)于所有的監(jiān)控?cái)z像機(jī)的圖像質(zhì)量首先有一個(gè)基本標(biāo)準(zhǔn)，虛擬卡口屬于特征捕獲類攝像機(jī)，特征捕獲類攝像機(jī)有更詳細(xì)的圖像要求。

基本要求

一般治安監(jiān)控?cái)z像機(jī)和虛擬卡口攝像機(jī)都要滿足視頻監(jiān)控圖像的基本要求，根據(jù)合肥市天網(wǎng)工程項(xiàng)目的總結(jié)和視頻圖像的相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)，可以總結(jié)出視頻圖像的基本要求包括：清晰、取景合理、無(wú)明顯遮擋、無(wú)扭曲變形、無(wú)傾斜、無(wú)偏色、主觀評(píng)價(jià)值達(dá)到4級(jí)。

攝像機(jī)圖像質(zhì)量要求達(dá)到國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)上規(guī)定的絕對(duì)尺度4級(jí)標(biāo)準(zhǔn)。標(biāo)準(zhǔn)ITU-R BT.500-11中規(guī)定了圖像的主觀評(píng)價(jià)方法，主觀評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)尺度如表1所示。

特殊圖像要求

虛擬卡口攝像機(jī)為了更好地識(shí)別目標(biāo)，需要滿足一定的角度要求，如表2所示。

表2 攝像機(jī)安裝角度要求表

虛擬卡口取景標(biāo)準(zhǔn)的垂直視角略低于一般治安監(jiān)控，一般治安監(jiān)控在遠(yuǎn)處垂直視野與1層樓齊平，而虛擬卡口垂直視角相對(duì)于治安監(jiān)控略低。如圖7、圖8所示。

▲圖7 虛擬卡口垂直視角標(biāo)準(zhǔn)圖

▲圖8 治安監(jiān)控垂直視角標(biāo)準(zhǔn)圖

虛擬卡口攝像機(jī)也需要滿足監(jiān)控視野的要求，以監(jiān)控目標(biāo)車輛為例，對(duì)于車牌捕獲的特征識(shí)別：720P攝像機(jī)有效視野范圍為2個(gè)車道，如圖9所示，1080P攝像機(jī)有效視野為4個(gè)車道，如圖10所示。有效視野即進(jìn)入攝像機(jī)畫面最前沿20%的路面寬度，如下圖紅色區(qū)域。

視頻應(yīng)用

虛擬卡口攝像機(jī)的應(yīng)用是視頻監(jiān)控應(yīng)用的又一個(gè)創(chuàng)新亮點(diǎn)，對(duì)于通過視頻監(jiān)控形成全市布防布控來(lái)說極為重要。由于虛擬卡口可以識(shí)別目標(biāo)的特征信息，可以為案件的偵破提供可靠地線索及證據(jù)等信息，因此，需要充分發(fā)揮虛擬卡口在視頻布控，交通治理，案件偵破等方面的作用。

結(jié)合合肥市視頻監(jiān)控項(xiàng)目對(duì)于虛擬卡口的應(yīng)用闡述虛擬卡口在視頻監(jiān)控中的作用。

城市視頻防控

▲圖9 720P虛擬卡口有效視野圖

圖10 1080P虛擬卡口有效視野圖

圖11 虛擬卡口干道節(jié)點(diǎn)展示圖

由于虛擬卡口攝像機(jī)覆蓋了城市主要道路的交叉節(jié)點(diǎn)，因此，相當(dāng)于在城市交通版圖中釘下了許多無(wú)死角的天眼，使得這些地方形成了城市交通版圖的關(guān)節(jié)。只要把控了這些關(guān)鍵節(jié)點(diǎn)，再結(jié)合一般治安監(jiān)控即可在城市內(nèi)部形成完整的城市視頻監(jiān)控布防體系，即匯聚成網(wǎng)。

在城市外圍布控虛擬卡口，或在城市內(nèi)部的環(huán)線上（如合肥的環(huán)城路、一環(huán)路、二環(huán)路等）布置足夠數(shù)量的虛擬卡口，即可把環(huán)線封閉，是的進(jìn)出環(huán)線節(jié)點(diǎn)的車輛、人員在監(jiān)控的視野范圍內(nèi)，使得湖岸線上形成一種封閉體系，即封閉成環(huán)。

如圖11所示，為合肥是虛擬卡口市局規(guī)劃的虛擬卡口，使得縱橫交錯(cuò)的交通干道的交叉結(jié)點(diǎn)完全用虛擬卡口封死，并且使環(huán)城路、一環(huán)路、二環(huán)路基本封閉。

案件偵破

虛擬卡口的主要功能是對(duì)目標(biāo)進(jìn)行特征識(shí)別，這就為案件偵破提供了便利，在合肥市視頻監(jiān)控項(xiàng)目中，虛擬卡口主要放在圖偵系統(tǒng)中進(jìn)行應(yīng)用。

由于虛擬卡口對(duì)于目標(biāo)的識(shí)別（如車牌識(shí)別）是在后臺(tái)進(jìn)行的，因此，需要消耗服務(wù)器的運(yùn)算資源，因此，如果城市里面同時(shí)開啟許多路攝像機(jī)，可能會(huì)對(duì)視頻管理平臺(tái)中的其他應(yīng)用照成影響。但由于許多案件的嫌疑人在逃逸的過程中都是橫跨多個(gè)區(qū)域，因此合肥市視頻監(jiān)控項(xiàng)目中，虛擬卡口擁有圈蹤分析的功能。圈蹤分析功能主要是在PGIS地圖上進(jìn)行展示，主要是把虛擬卡口分為兩部分，一部分虛擬卡口的狀態(tài)為一直啟用分析；一部分虛擬卡口平常為不啟用狀態(tài)，但當(dāng)在PGIS地圖上圈中所劃區(qū)域時(shí)，系統(tǒng)會(huì)自動(dòng)分析所選擇區(qū)域在某一時(shí)段視頻的數(shù)據(jù)。目前合肥市虛擬卡口已經(jīng)幫助刑偵、交警等多個(gè)警種偵破的相當(dāng)數(shù)量的案件。

結(jié)束語(yǔ)

虛擬卡口作為視頻監(jiān)控發(fā)展的一個(gè)新的方向，正越來(lái)越受到公安等相關(guān)部門的重視，由于前期虛擬卡口布控沒有比較成熟的經(jīng)驗(yàn)，因此，虛擬卡口的具體應(yīng)用、及其衍生應(yīng)用正在逐步的開發(fā)之中，相信以后虛擬卡口一定會(huì)再添戰(zhàn)績(jī)，為城市的安全管理作出更大的貢獻(xiàn)。