淺析攝像機協(xié)同防控

孫 璐

（中國人民公安大學(xué) 信息技術(shù)與網(wǎng)絡(luò)安全學(xué)院， 北京 102600）

淺析攝像機協(xié)同防控

孫 璐

（中國人民公安大學(xué) 信息技術(shù)與網(wǎng)絡(luò)安全學(xué)院， 北京 102600）

攝像機協(xié)同防控將在公安工作中發(fā)揮越來越重要的作用，但現(xiàn)階段對視頻監(jiān)控系統(tǒng)在公安應(yīng)用中還存在不足。本文從攝像機協(xié)同防控進(jìn)行了簡要介紹，對目前視頻監(jiān)控在公安工作中存在的問題進(jìn)行了總結(jié)，最后從攝像機布點、攝像機信息采集以及攝像機之間的協(xié)同能力這三方面提出了針對多攝像機協(xié)同防控在應(yīng)用中存在問題的解決方法。

攝像機; 協(xié)同防控; 問題; 公安工作; 解決方法

一、引 言

當(dāng)前，視頻監(jiān)控系統(tǒng)的建設(shè)和應(yīng)用已經(jīng)開始進(jìn)入到由深化應(yīng)用到內(nèi)涵式發(fā)展階段，其中攝像機的防控效能是公安業(yè)務(wù)應(yīng)用的基礎(chǔ)環(huán)節(jié)。為此必須解決視頻監(jiān)控系統(tǒng)建設(shè)和應(yīng)用中的科學(xué)性問題，以實現(xiàn)系統(tǒng)優(yōu)化。

衡量一個監(jiān)控系統(tǒng)的應(yīng)用價值的優(yōu)劣程度，單攝像機的防控效能是一項重要的考慮因素，但在警用視頻監(jiān)控系統(tǒng)的實戰(zhàn)應(yīng)用當(dāng)中，視頻監(jiān)控存在著布點不科學(xué)、各攝像機之間獨立工作等問題，因此，不可避免的要考慮公安視頻監(jiān)控前端布點的科學(xué)性以及多攝像機協(xié)同工作的問題。視頻監(jiān)控系統(tǒng)協(xié)同防控效能實質(zhì)上就是系統(tǒng)內(nèi)多攝像頭的配合相互補充的能力，以適應(yīng)公安防控業(yè)務(wù)需求的程度。視頻監(jiān)控系統(tǒng)的協(xié)同防控效能是考察視頻監(jiān)控系統(tǒng)作為治安管控和偵察手段以及對典型治安事件防控能力的重要指標(biāo)。

二、攝像機協(xié)同防控

攝像機的協(xié)同防控，就是在多個攝像機協(xié)同工作的基礎(chǔ)上，以達(dá)到防控目標(biāo)和完成防控任務(wù)要求。協(xié)同防控，是公安業(yè)務(wù)在警用視頻監(jiān)控系統(tǒng)應(yīng)用工作中的常用手段。單一的攝像機拍攝的場景所能覆蓋的面積總是有限的，為了監(jiān)視更加廣泛的場景，或者為了確定特定人員、車輛、物體的時空軌跡，即要求在某一路段、某一公共場所或某一周界上的地理位置相鄰或相近的多個攝像機之間的相互配合、相互補充，共同提供多角度、大范圍、長時間的視頻數(shù)據(jù)圖像，更好地為服務(wù)公安防控業(yè)務(wù)的開展提供更精準(zhǔn)的技術(shù)線索支持。

（一）攝像機協(xié)同

視頻監(jiān)控系統(tǒng)中，每個攝像機獨立地采集視頻信息，多個攝像機通過網(wǎng)絡(luò)互聯(lián)共同將信息傳遞給后端顯示和存儲設(shè)備。通過多攝像機之間的協(xié)作，實現(xiàn)了多點布控，增大了視頻監(jiān)控系統(tǒng)的監(jiān)控范圍和觀測的角度，從而有效提高了目標(biāo)檢測、追蹤的準(zhǔn)確性，這是目前視頻監(jiān)控系統(tǒng)建設(shè)采用的主流方案。然而盲目地進(jìn)行攝像機數(shù)量的增加會造成設(shè)備資源的浪費以及系統(tǒng)的臃腫，因此，對于視頻監(jiān)控系統(tǒng)來說，多攝像機的協(xié)同工作并不是簡單的數(shù)量疊加，攝像機在各自獨立工作的基礎(chǔ)上會彼此協(xié)作，因此多點布控的視頻監(jiān)控系統(tǒng)的協(xié)同效能不僅和布控點的數(shù)量相關(guān)，還和布控點的位置相關(guān)。在討論視頻監(jiān)控系統(tǒng)協(xié)同防控時應(yīng)當(dāng)考慮如下的因素：

1．多攝像機覆蓋面在重點區(qū)域、重點位置與重點路徑的覆蓋效能。

2.多攝像機的時空聯(lián)動性。

3.電子地圖GIS系統(tǒng)的聯(lián)動性。

4.相應(yīng)的智能識別與輔助算法支持。

(二)防 控

防控是針對違法犯罪行為和公共安全隱患的防范和控制，是社會公共安全管理部門主要的一項業(yè)務(wù)。在公安業(yè)務(wù)與視頻監(jiān)控系統(tǒng)相結(jié)合的實戰(zhàn)過程中，最常用的是治安管控、刑事偵查與交通管理三個應(yīng)用領(lǐng)域。對于治安管控的角度而言，應(yīng)用期望攝像機覆蓋面能夠盡可能覆蓋更大的區(qū)域，以監(jiān)視更廣更大范圍空間的治安狀況，是否有非法聚集，是否有公共安全隱患等。對于刑事偵查的角度來說，應(yīng)用期望攝像機能夠提供更為精確的線索信息，如嫌疑人或受害人的各類生物或行為特征，時空軌跡等，這就要求攝像機覆蓋面在有些場景下相對較小。對于交通管理的角度來看，應(yīng)用期望有些場景下攝像機覆蓋面能夠達(dá)到觀測路面整體流量的程度，有些場景下攝像機覆蓋面能夠拍攝到清晰的車型與車牌信息。因此，視頻監(jiān)控系統(tǒng)在不同的應(yīng)用場景中，防控業(yè)務(wù)需求直接決定了系統(tǒng)效能的技術(shù)水平。

三、攝像機協(xié)同防控在應(yīng)用中存在的問題

通過對相關(guān)的研究以及應(yīng)用情況的分析，可以發(fā)現(xiàn)攝像機協(xié)同防控在公安工作的應(yīng)用中主要存在以下幾點問題：

（一）社會治安監(jiān)控布點布局設(shè)計不合理

從全國目前的建設(shè)狀態(tài)來看，在視頻監(jiān)控系統(tǒng)共享平臺建設(shè)的初期，各方面的原因?qū)е铝爽F(xiàn)階段城市視頻監(jiān)控系統(tǒng)建設(shè)情況不一，有些地區(qū)或是由于監(jiān)控布點過于集中而造成了大量浪費，或是由于監(jiān)控視線出現(xiàn)了盲區(qū)，給犯罪分子留有可乘之機，還有一些地區(qū)隨著城市的發(fā)展、擴建導(dǎo)致監(jiān)控布點失去了本應(yīng)發(fā)揮的作用。這些因素的存在導(dǎo)致在案件的偵查過程中出現(xiàn)了視頻難以接力以及監(jiān)控盲區(qū)等問題，直接影響到了案件的偵察效率。

（二）各攝像機之間的信息不能夠共享

城市社會治安視頻監(jiān)控系統(tǒng)的建設(shè)并不是一次性完成，而是分期進(jìn)行的，資金的分批投入導(dǎo)致了社會治安監(jiān)控系統(tǒng)建設(shè)的混亂，大多數(shù)情況下，在對社會治安監(jiān)控布點進(jìn)行布局設(shè)計時僅就到位資金情況進(jìn)行規(guī)劃，沒有考慮到后期的擴容。這就使得先建的系統(tǒng)存在著監(jiān)控布點絕對數(shù)低、重點監(jiān)控而視頻監(jiān)控系統(tǒng)卻存在效能低和布點不合理之處，而后建設(shè)的系統(tǒng)大部分也不能配合先前建設(shè)的系統(tǒng)共同工作，所以視頻布點的效能亟待提高，前端采集信息的攝像機之間也需要更多的協(xié)同配合。

（三）視頻監(jiān)控覆蓋率低

我國目前的公安視頻監(jiān)控系統(tǒng)與社會單位內(nèi)部的視頻監(jiān)控系統(tǒng)相比存在很多區(qū)別。一般來說，社會單位應(yīng)用視頻監(jiān)控主要在辦公場所、單位內(nèi)部的安全保衛(wèi)或者工作流程監(jiān)視，由于監(jiān)控范圍有限，可以做到很高的覆蓋率。并且社會單位的視頻監(jiān)控系統(tǒng)大多數(shù)是作為視頻資料進(jìn)行保持以備日后的回溯檢查。而公安視頻監(jiān)控系統(tǒng)主要是解決城市范圍內(nèi)的社會治安等問題，安裝環(huán)境主要面對開放的公共領(lǐng)域，并且很難做到全覆蓋，甚至達(dá)不到臨界覆蓋。視頻監(jiān)控系統(tǒng)的應(yīng)用功能也受治安管理、視頻偵查等公安業(yè)務(wù)直接牽引，有很強的應(yīng)用主動性、目的性。

（四）相關(guān)研究缺乏

公安專用視頻監(jiān)控系統(tǒng)前端布點的研究和應(yīng)用基本處于空白狀態(tài)，同時也存在迫切的需求。傳統(tǒng)的無線傳感網(wǎng)對視頻傳感網(wǎng)絡(luò)的研究表明，視頻監(jiān)控攝像機的布設(shè)首先是一個需要從理論上進(jìn)行闡述和研究問題。而相關(guān)研究必須從公安業(yè)務(wù)應(yīng)用的特點和視頻監(jiān)控網(wǎng)絡(luò)監(jiān)視的特點出發(fā)，提出理論模型和科學(xué)方法。

綜上所述，公安視頻監(jiān)控系統(tǒng)前端科學(xué)布點相關(guān)的效能指標(biāo)、評價方法為應(yīng)用所急需，從技術(shù)研究的層面看尚有許多理論和方法問題需要突破，這必將成為研究和應(yīng)用新的熱點領(lǐng)域。

四、攝像機協(xié)同防控存在問題的解決方法

為了更好得將視頻監(jiān)控系統(tǒng)應(yīng)用到公安工作中，應(yīng)從攝像機布點、攝像機信息采集以及攝像機之間的協(xié)同能力這三方面對系統(tǒng)進(jìn)行改良。攝像機點位設(shè)置的合理性決定了會不會存在監(jiān)控的盲區(qū)，攝像機信息采集效能決定了采集到的信息的可用性，而攝像機之間的協(xié)同能力則可以將單獨的攝像機之間聯(lián)系起來，通過攝像機之間的相互配合獲得更多更有用的信息。

（一）提高攝像機布點的科學(xué)性

視頻監(jiān)控系統(tǒng)的建設(shè)是為更好地監(jiān)控犯罪的發(fā)生和案后的偵查，那么就應(yīng)在充分認(rèn)識犯罪規(guī)律和監(jiān)控的區(qū)域性功能基礎(chǔ)上，利用現(xiàn)有理論和典型區(qū)域內(nèi)視頻監(jiān)控系統(tǒng)，通過分析典型區(qū)域和分析警情信息之間的深層次關(guān)系和特點，主要是案件分布密度、時空關(guān)聯(lián)、案件趨勢等方面的關(guān)聯(lián)，對攝像機進(jìn)行科學(xué)的布點，進(jìn)而提高視頻監(jiān)控系統(tǒng)的效能，為社會安全提供更好的保障。

首先，城市空間結(jié)構(gòu)、地理信息和治安熱點等信息是視頻監(jiān)控布點的重要決策依據(jù)。城市空間結(jié)構(gòu)包括具體的地形、地勢、路網(wǎng)等。地理信息包括監(jiān)控場景及其周邊的重點區(qū)域、重點單位、商業(yè)網(wǎng)點等。治安熱點信息包括治安管理和刑事案件中與視頻監(jiān)控的功能和任務(wù)相關(guān)信息的時間和空間分布特征。對監(jiān)控任務(wù)除了一般公安業(yè)務(wù)對視頻監(jiān)控的需求外，重點是上述地理環(huán)境信息與一定時間內(nèi)的警情數(shù)據(jù)的關(guān)聯(lián)性。

其次，公安業(yè)務(wù)對不同場所的監(jiān)控重點任務(wù)要求的量化也是視頻監(jiān)控布點的重要依據(jù)。一般來說，既往的案發(fā)類型、案發(fā)的時間和頻率等決定了視頻監(jiān)控攝像機布設(shè)的位置和密度。另外，公安治安管控和視頻偵查工作也對視頻監(jiān)控攝像機的工作狀態(tài)提出了具體要求。例如，在政府、學(xué)校等重點單位周邊，從治安管控的角度看重在發(fā)現(xiàn)異常的人群聚集等治安事件，而視頻偵查往往希望攝像機能夠記錄更多的車輛、人員的活動軌跡和盡可能詳細(xì)的外貌特征以用于線索研判。將上述環(huán)境和公安工作的要求進(jìn)行量化形成任務(wù)評估的指標(biāo)體系。

最后，研究監(jiān)控點位攝像機部署的評價指標(biāo)模型。作為一個利用成像技術(shù)進(jìn)行信息捕獲的傳感網(wǎng)絡(luò)，視頻監(jiān)控攝像機的單點安裝需要考慮高度、視角、焦距等幾何參數(shù)，同時下場面積、建筑物布局等也是需要重點的信息。將公安業(yè)務(wù)需求、監(jiān)控場所及其周邊的道路、建筑等地理環(huán)境信息落實到監(jiān)視攝像機部署到參數(shù)。

（二）提高攝像機信息采集效能

所謂攝像機的信息采集效能，是指系統(tǒng)前端攝像機所能采集到的場景畫面信息能夠達(dá)到公安防控業(yè)務(wù)所需求的效果與能力的程度，因此提高攝像機的信息采集效能對提高整個視頻監(jiān)控系統(tǒng)的效能起著關(guān)鍵的作用。

視頻監(jiān)控系統(tǒng)的建設(shè)和應(yīng)用是始終圍繞公安業(yè)務(wù)開展的，因此視頻監(jiān)控系統(tǒng)的視覺信息傳感模型區(qū)別于其他傳感網(wǎng)絡(luò)的顯著特征是必須考慮公安業(yè)務(wù)需要獲取那些信息以及攝像機作為傳感器捕獲這類視覺信息的能力如何。

公安業(yè)務(wù)對警用視頻監(jiān)控系統(tǒng)的實戰(zhàn)需求雖然可以簡化為“看得見”與“看得清”，但實際上這兩者需求所包含的內(nèi)在要求非常廣泛。

“看得見”要求前端的采集設(shè)備（攝像機）所拍攝的場景畫面應(yīng)當(dāng)正面覆蓋防控重點部位，在實時播放與錄像回放的時視頻畫面無遮擋、無死角、無卡頓、無延遲，這就對系統(tǒng)在如下因素層面做到滿足相應(yīng)的防控效能需要提出了新的要求：

前端部署參數(shù)：如城市地理環(huán)境、氣候環(huán)境、光照條件、經(jīng)緯度、架桿高度、垂直視角等；

傳輸系統(tǒng)參數(shù)：如網(wǎng)絡(luò)帶寬、網(wǎng)絡(luò)承載方式、拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)等。

“看得清”則要求前端采集設(shè)備（攝像機）所拍攝的場景畫面能夠以接近人視角的標(biāo)準(zhǔn)如實反映視頻信號，在實時播放與錄像回放時畫面清晰不模糊、亮度與色度正常、無重點噪點與馬賽克，這就要求系統(tǒng)在如下因素層面應(yīng)當(dāng)滿足防控效能的要求：

光學(xué)器件性能：如鏡頭焦距、光圈大小、感光器件尺寸等；

數(shù)據(jù)處理能力：如編解碼方式、控制器運算能力等；

業(yè)務(wù)應(yīng)用需要：警情關(guān)聯(lián)性，如治安管控、刑事偵查、交通管理等。

由于傳輸系統(tǒng)參數(shù)與數(shù)據(jù)處理能力的技術(shù)相對比較成熟與固定，在視頻監(jiān)控系統(tǒng)建設(shè)與應(yīng)用的過程不會經(jīng)過大的調(diào)整與改動，因此對于視頻監(jiān)控系統(tǒng)信息采集效能而言，起決定性因素是前端部署參數(shù)、光學(xué)器件性能以及業(yè)務(wù)應(yīng)用需要，通過在攝像機前端建設(shè)的過程中充分考慮這些因素，對提高攝像機的信息采集效能將有很大的幫助。

（三）攝像機協(xié)同防控效能優(yōu)化

視頻監(jiān)控系統(tǒng)的協(xié)同防控效能考察視頻監(jiān)控系統(tǒng)作為治安管控和偵察手段，對典型治安案件的防控能力。視頻監(jiān)控系統(tǒng)協(xié)同防控能力與典型監(jiān)控事件發(fā)生的時間和空間屬性有關(guān)，例如監(jiān)控對象在不同地點的出現(xiàn)幾率和運動路徑，同樣也與不同監(jiān)控節(jié)點在面對具體防控任務(wù)時的時間和空間的拓?fù)潢P(guān)系密切相關(guān)。攝像機協(xié)同防控效能和系統(tǒng)監(jiān)控任務(wù)、攝像機的布控位置、布控點數(shù)量以及布控攝像機選擇有關(guān)，因此，在視頻監(jiān)控系統(tǒng)的建設(shè)中，可以從以下方式優(yōu)化系統(tǒng)的協(xié)同防控效能。

1.明確監(jiān)控目標(biāo)及對應(yīng)的特點，針對目標(biāo)特點，劃分監(jiān)控任務(wù)類別。不同時期不同地點建設(shè)的視頻監(jiān)控系統(tǒng)具有不同的特點，例如小區(qū)監(jiān)控、銀行監(jiān)控以及海關(guān)監(jiān)控都有各自不同的監(jiān)控需求。

2.針對各個劃分好的監(jiān)控任務(wù)，設(shè)計布控點的位置。不同的監(jiān)控任務(wù)對視頻監(jiān)控系統(tǒng)的覆蓋要求是不同的，布控點位置的設(shè)計和協(xié)同效能緊密關(guān)聯(lián)。針對重點位置監(jiān)控，覆蓋目標(biāo)為該位置的完全覆蓋，為此需要準(zhǔn)確的計算該位置的坐標(biāo)，使得該目標(biāo)落入到一個有效的覆蓋范圍之內(nèi)，實現(xiàn)對該位置的全覆蓋。針對重點區(qū)域監(jiān)控，則需要準(zhǔn)確測量該區(qū)域的占地面積，在此基礎(chǔ)上實現(xiàn)對該區(qū)域的全面覆蓋。針對重點路徑，則覆蓋目標(biāo)為對該路徑的全面覆蓋。

3.根據(jù)不同的監(jiān)控場景以及實際需要的有效覆蓋范圍，選擇配置合適參數(shù)的攝像機。視頻監(jiān)控系統(tǒng)是由攝像機組成的，而攝像機鏡頭則是攝像機中最為重要的部分，鏡頭的選擇關(guān)系著視頻監(jiān)控系統(tǒng)的整體性能指標(biāo)，不同的監(jiān)控場景對攝像機鏡頭的需求是不同的，因此需要針對給定的監(jiān)控場景和覆蓋范圍，選擇合適的攝像機。

4.針對系統(tǒng)可靠性要求，設(shè)計合適的系統(tǒng)覆蓋冗余度。為了實現(xiàn)視頻監(jiān)控系統(tǒng)的可靠監(jiān)控，對于系統(tǒng)中出現(xiàn)的敏感區(qū)域或敏感位置，不僅需要保證系統(tǒng)的覆蓋率，還需要在此基礎(chǔ)上設(shè)置一定的覆蓋冗余以提高系統(tǒng)的可靠性，以此保證在可能出現(xiàn)的一個攝像機故障的情況下，系統(tǒng)仍然能夠?qū)崿F(xiàn)對高優(yōu)先級布控位置的監(jiān)控覆蓋。

五、結(jié) 語

總體看來，視頻監(jiān)控系統(tǒng)在我國公安業(yè)務(wù)的開展與進(jìn)行起到了越來越重要和普遍的作用，從公安業(yè)務(wù)不同的類型層面上來看，不論是治安管控、刑事偵查還是交通管理，都離不開視頻監(jiān)控系統(tǒng)的應(yīng)用。對于公安機關(guān)建設(shè)的警用視頻監(jiān)控系統(tǒng)來說，其運行的效率與能力是確保公安工作能夠高效、科學(xué)開展的重要手段。因此，對于攝像機協(xié)同防控還需要更深層次的研究，對于目前公安視頻監(jiān)控系統(tǒng)建設(shè)中存在的問題應(yīng)及時發(fā)現(xiàn)并予以解決，這樣才能更好地適應(yīng)未來公安工作的需要。

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（責(zé)任編輯：朱春華）

Analysis of Camera Cooperative Prevention

SUN Lu
（College of Information Technology and Cyber Security, People’s Public Security University of China, Beijing 102600, China）

Video co operative p revention and co ntrol will p lay an increasingly i mportant role i n public security work, but there are still deficiencies in the application of video surveillance system in public security. This paper from the camera control are briefly introduced, the existing in the work of public secu rity vid eo surveillance at p resent p roblems o f cooperativ e ab ility finally from the cam era location, c amera information acquisition and c amera these t hree as pects are put forward i n the m ulti camera collaborative method to solve the problems existing in application of prevention and control.

camera; coordinated prevention; problem; public security work; solution

D918.2

：A

2096-0727(2017)05 -0083-05

2017-05-19

孫 璐（1993-），男，山東菏澤人，碩士研究生。研究方向：安全防范技術(shù)與工程。