研發(fā)與應用警犬行為分析系統(tǒng)的

李大偉 謝芳華 朱程程

近年來，隨著警犬工作快速發(fā)展，各級公安機關裝備配發(fā)警犬力度不斷加大，而警犬從出生到受訓到投入實戰(zhàn)使用，要經(jīng)過多次考核、篩選、淘汰，只有那些通過“層層選拔”之后的警犬，才能走上工作崗位。目前，我們對警犬的“選拔”仍然以人為的觀察和記錄、主觀經(jīng)驗判斷為主，并且這種傳統(tǒng)的考核方法涵蓋了繁育、幼訓、教學、實戰(zhàn)等全流程。用人眼和經(jīng)驗對犬的行為和能力進行分析判斷，雖然多年來一直沿襲，但難免具有主觀性和粗放性等缺點，與警犬工作的發(fā)展需要不相適應，亟需建立一套科學嚴謹、客觀精確的考核系統(tǒng)。

為解決這一問題，我們研發(fā)了“警犬行為分析系統(tǒng)”，將計算機視覺技術、視頻分析技術和模式識別技術相結合，重點研究基于視頻的警犬行為分析系統(tǒng)中目標檢測、身份識別、目標跟蹤、行為特征分類、健康狀況及警用性能評判、綜合評分等關鍵技術；并且，該系統(tǒng)設計理念涵蓋了警犬考核的全流程。通過開發(fā)實現(xiàn)上述關鍵技術的警犬行為分析系統(tǒng)，將對警犬的各種行為形成科學的數(shù)據(jù)，為選拔和培訓使用警犬提供參考，進一步提高警犬工作的規(guī)范化、專業(yè)化、科學化水平。

一、系統(tǒng)的軟硬件需求

（一）軟件需求

（二）硬件需求

需求名稱 詳細要求數(shù)據(jù)庫服務器 CPU:四核 CPU*2內(nèi)存：16G 硬盤：1TB操作系統(tǒng): Windows Server201264bit 應用服務器視頻采集設備 視頻識別警犬身份，記錄并分析警犬的行為特征無線定位設備 捕捉警犬的行為軌跡，反應時間，是否咬起物品等心率采集設備 通過外界刺激，實時采集警犬的心率變化，分析行為

二、系統(tǒng)主要功能和設計原則

（一）主要功能

參照公安部五局制定的有關規(guī)則和標準，結合警犬考核中的具體內(nèi)容，該系統(tǒng)主要分“組織機構管理”、“用戶管理”、“警犬管理”、“設備管理”、“數(shù)據(jù)采集” 、“評估服務”、“統(tǒng)計報表”、“數(shù)據(jù)庫存儲”、“文件存儲”等主要功能模塊，適應于種犬遴選、幼犬淘汰、培訓考核、實戰(zhàn)選拔等警犬考核業(yè)務各流程，每個流程下又分別設計了具有各自業(yè)務特色的應用模塊。

本文主要以幼犬考核中行為分析系統(tǒng)的應用為例。

（二）設計原則

系統(tǒng)具有高效性、簡便性、安全性、標準性、開放性、兼容性等原則，在實現(xiàn)數(shù)據(jù)交換和共享的同時，還可不斷進行擴展，將滿足警犬考核業(yè)務在未來5～10年乃至更長的發(fā)展及更新需求。

三、幼犬考核中行為分析系統(tǒng)的應用

（一）主要模塊

針對幼犬考核的特點，主要設計了“興奮性測試”“占有欲測試”“膽量測試”“綜合評分”等模塊。該系統(tǒng)通過視頻采集和視頻分析技術，能夠實時采集警犬進行運動軌跡行為數(shù)據(jù)；能夠判斷犬是否進入指定范圍的方格或咬起物品等行為的判斷；能夠對突發(fā)的外界刺激（如響聲等）判斷警犬受刺激后做出具體反映的所用時間，以及實時采集犬的心率變化情況。視頻數(shù)據(jù)傳遞給分析系統(tǒng)并保存下來后，通過數(shù)學建模，可以對犬的行為數(shù)據(jù)進行評價或打分，準確地用文字或圖形將犬的行為含義表達出來，最終給出評估報告，從而提供給考核人員做出判斷。

（二）技術路線

1.行為軌跡的采集

考核場地需進行弱電施工(基站安裝，線路鋪設等)，定位標簽帶在警犬身上，根據(jù)考核場地及警犬實際配帶進行測試。

2.指定目標方格及周圍方格確認

由考核人員設定目標方格位置及相應分值，設定周圍方格位置及分值，通過算法定位及判定警犬得分。

3.反應時間及躲藏方格確認

設定好外圍方格位置及分值，反映時間間隔標準（支持自定義配置）及分值，接口算法定位及判定警犬得分。

4.心率數(shù)據(jù)采集

采用接觸式采集心率方式，如以胸帶方式進行心率數(shù)據(jù)采集，相對于非接觸式準確度高。

（三）主要流程

1.登錄

用戶通過登錄頁，輸入用戶名密碼登錄到系統(tǒng)，系統(tǒng)根據(jù)用戶的權限展示相應的界面。

2.用戶管理

使用管理員權限登錄后，可以查看當前所有用戶，對用戶進行新增、修改、刪除導入，支持數(shù)據(jù)排序、檢索和導出。

3.錄入準備信息

主要包括添加設備、錄入警犬資料（犬名、芯片號、品種、年齡、性別、毛色、來源等）。

4.考核標準配置

基于幼犬考核的業(yè)務特色，進行無限定位接受頻率配置、電子圍欄方格配置、心率優(yōu)良范圍配置、評估優(yōu)良等級配置等。

5.考核項目

點擊進入考核頁面后，逐一點擊“興奮性測試”“占有欲測試”“膽量測試”（下圖1）等，系統(tǒng)會根據(jù)設定的時間進行倒計時，警犬則在視頻監(jiān)控下，根據(jù)測試內(nèi)容作出相應的反應，倒計時結束后，根據(jù)評分標準自動給與得分。考核人員可點擊查看視頻，確認警犬的得分無誤后，保存數(shù)據(jù)，進入下一項考核。所有項目考核完畢后，進入綜合評分頁面（下圖2），可為考核人員評判提供直觀依據(jù)。

（圖1）警犬興奮性測試

（圖2）綜合評分

四、警犬行為分析系統(tǒng)的應用前景

警犬行為分析系統(tǒng)，可以自動對警犬進行跟蹤拍攝并記錄行動軌跡，實時采集警犬行為特征和警犬心率數(shù)據(jù)，在考核結束后對數(shù)據(jù)進行分析匯總，綜合評分中給出量化的分值和具體的等級評定，彌補了傳統(tǒng)的考核工作中單純依靠主觀經(jīng)驗判斷的不足，并且可以做可追溯數(shù)據(jù)管理，便于事后查驗。應該說，該系統(tǒng)不僅對于警犬考核體系的創(chuàng)新具有引領作用，對于警犬的訓練和科研也具有十分重要的創(chuàng)新意義。在推廣應用中，將顯著提高警犬技術行業(yè)的科技含量，提升警犬工作的規(guī)范化、信息化建設水平。