淺議圖像分析技術(shù)在監(jiān)管中的應(yīng)用

趙寶利

山東省濰北監(jiān)獄 山東 濰坊 261000

引言

中央政法工作會議明確要求，以全面深化改革和現(xiàn)代科技應(yīng)用為動力，深入實施大數(shù)據(jù)戰(zhàn)略，大力加強智能化建設(shè)，形成信息動態(tài)感知、知識深度學(xué)習(xí)、數(shù)據(jù)精準(zhǔn)分析、業(yè)務(wù)智能輔助、網(wǎng)絡(luò)安全可控的科技應(yīng)用新格局，推動新時代政法工作。

當(dāng)前，隨著智慧監(jiān)獄建設(shè)的不斷深入，智能化技術(shù)已融入監(jiān)管執(zhí)法的方方面面，并成為監(jiān)獄工作創(chuàng)新發(fā)展的先導(dǎo)力量。以圖像分析技術(shù)為代表的智能化建設(shè)，作為監(jiān)獄系統(tǒng)新時代發(fā)展的重要方向，是監(jiān)獄工作由規(guī)模數(shù)量型向效能質(zhì)量型轉(zhuǎn)變、由人員密集型向科技密集型跨越的關(guān)鍵環(huán)節(jié)，也是應(yīng)對當(dāng)前日益復(fù)雜監(jiān)管形勢的重要途徑。

1 應(yīng)用趨勢

當(dāng)前監(jiān)獄智能化建設(shè)處于較高水平，但也存在著一定的短板和不足，尤其是圖像分析技術(shù)與監(jiān)管工作的結(jié)合，還有較大拓展空間。

視頻圖像提供了監(jiān)獄重要建筑、核心設(shè)備、民警和服刑人員的直觀狀態(tài)等豐富基礎(chǔ)信息，是監(jiān)獄監(jiān)管工作的重要拓展方向[1]。之前，海量的視頻圖像數(shù)據(jù)，帶給我們的更多的是壓力與茫然，如何從眾多的監(jiān)控畫面中及時迅速地獲取有效信息，已成為眾多監(jiān)獄民警的心頭之困。尤其是監(jiān)獄系統(tǒng)干警編制有限的情況下，傳統(tǒng)死盯硬靠的人海戰(zhàn)術(shù)已難以適應(yīng)監(jiān)管改造的新形勢、新發(fā)展、新要求，監(jiān)獄隊伍戰(zhàn)斗力生成急需新模式。

進入智能化時代后，海量視頻數(shù)據(jù)反而為圖像分析技術(shù)奠定了堅實的基礎(chǔ)。龐大的視頻圖像數(shù)據(jù)，包含有大量模糊性、趨勢性信息，智能分析潛力巨大。在此基礎(chǔ)上，結(jié)合背景畫像、行為分析等全新應(yīng)用方向，對相關(guān)視頻的建模分析，為智能化應(yīng)用帶來了更準(zhǔn)確、更優(yōu)質(zhì)的數(shù)據(jù);通過對數(shù)據(jù)的智能化分析，可及時生成入侵檢測告警、人員徘徊告警以及群體聚集告警等趨勢預(yù)警，并自動觸發(fā)報警信息，提醒執(zhí)勤民警及時處置。由此不僅簡化了監(jiān)獄民警的工作壓力，還為監(jiān)獄監(jiān)管工作形成強大的科技支撐。

2 存在問題

2.1 有效信息獲取手段較為單一

據(jù)研究表明，如果連續(xù)觀察12分鐘2路以上視頻圖像，監(jiān)測人員會錯過45%的內(nèi)容；如果連續(xù)觀察22分鐘，會錯過95%的內(nèi)容，并忽略許多重要環(huán)節(jié)。監(jiān)獄安防視頻圖像資料豐富，但及時、快速、有效的信息獲取手段缺乏，主要還是以干警值守為主，長時間連續(xù)執(zhí)勤后，干警對監(jiān)控關(guān)鍵信息的敏感度嚴(yán)重不足，有效信息獲取手段嚴(yán)重滯后。

2.2 擴展集成應(yīng)用尚需不斷探索

目前監(jiān)獄安防系統(tǒng)的使用，大都處于被動監(jiān)管、事后查證階段，尚難以做到提前分析、及時預(yù)警。即便是事后查證，也往往耗時耗力、效率低下。如查詢服刑人員當(dāng)天活動軌跡，需從監(jiān)控錄像中逐個畫面查找與記錄，工作量極大。圖像分析技術(shù)的推廣使用，將有效緩解這一弊端，通過人臉比對技術(shù)，可以實現(xiàn)對特定人員錄像回放的快速檢索，極大提高監(jiān)管效率。

2.3 圖像分析準(zhǔn)確率水平仍需加強

目前圖像分析技術(shù)在監(jiān)獄系統(tǒng)的落地應(yīng)用，大都處于簡單絆線、攀高檢測等初級階段，且識別準(zhǔn)確率不高，誤報較為頻繁，反復(fù)誤報導(dǎo)致執(zhí)勤干警不堪其擾，對于警情敏感度嚴(yán)重降低。

2.4 便捷化系統(tǒng)建設(shè)尚需深化

監(jiān)獄信息化建設(shè)，尤其是圖像分析技術(shù)的應(yīng)用，迭代升級較為快速，對干警業(yè)務(wù)能力要求較高。在日常工作中，一方面要推進干警信息化應(yīng)用能力建設(shè)，但另一方面也要結(jié)合監(jiān)管實際，不斷深化圖像應(yīng)用系統(tǒng)便捷化水平，實現(xiàn)良好高效的人機交互。

3 建設(shè)原則

3.1 堅持一個核心，即實戰(zhàn)導(dǎo)向

圖像分析技術(shù)在監(jiān)管應(yīng)用中的建設(shè)過程，不是搭花架子，不能只是外表靚麗，必須建管用并舉。圖像分析技術(shù)在監(jiān)管領(lǐng)域的落地，必須緊緊依循實戰(zhàn)導(dǎo)向。以實戰(zhàn)為標(biāo)準(zhǔn)，來推動發(fā)展、檢驗成果，切實增強圖像分析技術(shù)服務(wù)監(jiān)管核心的能力，真正發(fā)揮好智慧監(jiān)管的技術(shù)優(yōu)勢。

3.2 樹立兩個宗旨，即以人為本、務(wù)求實效的宗旨

3.2.1 樹立以人為本的宗旨。監(jiān)獄民警是圖像分析技術(shù)的主要使用者和受益者，其對于圖像分析技術(shù)的體驗和感受，決定著圖像分析技術(shù)建設(shè)的進展和成敗[2]。牢固樹立以人為本的發(fā)展宗旨，既是監(jiān)獄圖像分析技術(shù)建設(shè)的需要，也是監(jiān)獄智能化發(fā)展的責(zé)任。

3.2.2 樹立務(wù)求實效的宗旨。當(dāng)前國內(nèi)安防市場產(chǎn)品琳瑯滿目、技術(shù)五花八門、平臺各具特色。在監(jiān)獄整體經(jīng)費和監(jiān)獄信息化專項經(jīng)費并不十分充裕的今天，真正適用于監(jiān)獄的圖像分析項目才應(yīng)是我們的首選。尤其是由于定制化服務(wù)的經(jīng)濟及時間成本較高，當(dāng)前相當(dāng)一部分廠商的產(chǎn)品及平臺，大都缺乏針對性。整體看面面俱到，但實際上大部分功能與監(jiān)獄業(yè)務(wù)并不匹配，甚至毫不沾邊。即便與監(jiān)獄有關(guān)的業(yè)務(wù)，也容易出現(xiàn)“水土不服”的情況。

3.3 深化三個層面，即感知、互聯(lián)、應(yīng)用三個方面

3.3.1 在感知層，應(yīng)加強信息采集能力，拓展信息采集范圍。之前的圖像分析識別方法，往往受限于現(xiàn)場采集設(shè)備清晰度、準(zhǔn)確度等方面因素，整體識別率較低，如監(jiān)控分辨率、不均勻性光照以及采集角度等因素對人臉信息采集的影響。目前，隨著技術(shù)的發(fā)展，圖像采集軟硬件水平都得到了極大的提升。

3.3.1.1 硬件方面。綜合利用云存儲、H.265高效編碼、人臉識別等技術(shù)，全時段、全場景、全方位動態(tài)感知的新型監(jiān)控設(shè)備正在逐步普及。此外，隨著芯片行業(yè)集成度和處理能力的快速提升，智能集成設(shè)備相繼涌現(xiàn)，越來越多智能分析能力已經(jīng)集成到前端設(shè)備。從而逐步形成組網(wǎng)靈活、延時低、成本小、后端分析壓力輕、規(guī)模部署便捷的新型監(jiān)獄安防監(jiān)控網(wǎng)絡(luò)體系。

3.3.1.2 軟件方面。深度學(xué)習(xí)技術(shù)誕生以后，圖像分析算法技術(shù)持續(xù)優(yōu)化，自動識別及表達人物及車輛特征能力不斷增強，這不僅降低了對監(jiān)測設(shè)備的硬件要求，還極大提升了識別的準(zhǔn)確率。圖像分析技術(shù)較高采集率和識別率，也為監(jiān)獄安防網(wǎng)絡(luò)原有較低像素數(shù)字監(jiān)控攝像機的升級優(yōu)化和繼續(xù)使用提供了可能，這既降低了監(jiān)獄安防智能化建設(shè)的人力物力成本，也為監(jiān)獄系統(tǒng)爭取到了寶貴的智能化發(fā)展機會。

3.3.2 在互聯(lián)層面，有序推進監(jiān)管數(shù)據(jù)的縱向貫通和橫向融合

3.3.2.1 縱向貫通方面。出于市場因素等考慮，部分軟硬件廠商大都對自家產(chǎn)品進行了技術(shù)壟斷，制造技術(shù)壁壘，對整合監(jiān)管資源造成眾多阻礙。圖像智能化分析解決方案制定過程中，應(yīng)對平臺的兼容性等進行具體明確的針對性要求，以推進圖像分析技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)、開發(fā)接口日趨統(tǒng)一，從根本上消除技術(shù)及數(shù)據(jù)綁架現(xiàn)象。

3.3.2.2 橫向融合方面，有序推進視頻監(jiān)控、刑罰考核、心理分析、電話信件等各類信息搜集渠道和前端設(shè)備數(shù)據(jù)互聯(lián)互通，形成系統(tǒng)資源共享，為后續(xù)大數(shù)據(jù)分析奠定良好基礎(chǔ)。

3.3.3 在應(yīng)用層面，著重加強數(shù)據(jù)分析能力建設(shè)。

3.3.3.1 圖像分析技術(shù)的逐步發(fā)展，助推了復(fù)雜環(huán)境下的混合多特征圖像結(jié)構(gòu)化分析水平。近幾年來，越來越多各具特色的視頻結(jié)構(gòu)化技術(shù)產(chǎn)品開始涌現(xiàn)。在人工智能技術(shù)的幫助下，多目標(biāo)多特征結(jié)構(gòu)化分析能力取得長足進步，現(xiàn)已跨越簡單識別分析層次，進入深度學(xué)習(xí)、自動復(fù)雜環(huán)境下千億級數(shù)據(jù)秒級檢索階段，識別準(zhǔn)確率已達到商用落地要求。

3.3.3.2 監(jiān)管業(yè)務(wù)復(fù)雜形勢，亟須智能化科技助力創(chuàng)新破局。當(dāng)前，監(jiān)獄圖像分析能力建設(shè)利用AI、數(shù)據(jù)建模分析等前沿技術(shù)，協(xié)助監(jiān)獄精細(xì)化運作復(fù)雜業(yè)務(wù)單元，已初步實現(xiàn)起身、攀高、離崗等檢測分析。正逐步推動監(jiān)獄監(jiān)管由“事后取證”向“前瞻預(yù)防”的積極轉(zhuǎn)變。同時，監(jiān)獄圖像分析能力建設(shè)，結(jié)合在押人員背景畫像、日常表現(xiàn)、心理分析等數(shù)據(jù)進行數(shù)據(jù)建模風(fēng)險評估，有效增強了犯群信息分析研判預(yù)警能力，為監(jiān)獄工作決策提供了高效智能的科技支撐。

4 路徑探析

圖像分析技術(shù)在監(jiān)獄監(jiān)管工作中的下一步應(yīng)用，主要體現(xiàn)在以下幾個方面：

4.1 干警執(zhí)勤輔助

主要是對罪犯三大現(xiàn)場的管理，通過圖像分析技術(shù)，可以實現(xiàn)罪犯人數(shù)定時清點，罪犯人臉實時比對，干警執(zhí)勤區(qū)域分布實時顯示，罪犯禁入?yún)^(qū)域入侵檢測告警、建筑物周邊可疑人員徘徊告警以及人員群體聚集告警等趨勢預(yù)警，監(jiān)舍起身監(jiān)測，值班崗離崗監(jiān)測、車輛定向識別追蹤等技術(shù)，將有效提高一線執(zhí)勤干警工作效率。

如勞動現(xiàn)場罪犯人數(shù)定時清點和人臉實時比對方面，通過在生產(chǎn)工位加裝人臉識別比對終端，可實現(xiàn)對罪犯定時點名和實時巡檢，自動比對勞動現(xiàn)場人員，實時統(tǒng)計勞動現(xiàn)場人數(shù)，有效提升執(zhí)勤干警現(xiàn)場感知水平[3]。另外，罪犯限時進入?yún)^(qū)域管控方面，通過圖像分析和人臉識別技術(shù)，可以實現(xiàn)對罪犯進出人員自動記錄、超時自動告警等應(yīng)用，幫助執(zhí)勤干警強化對罪犯管理，提高警力利用能力。

4.2 異常行為告警

主要體現(xiàn)在對罪犯突發(fā)狀況的及時預(yù)警和告警反饋，包括防脫逃、防自殺、防兇殺等方面，通過攀高監(jiān)測、紅色液體識別、出入口黑白名單控制告警、高空鷹眼遠(yuǎn)距離巡查、危重罪犯全天候跨鏡實時追蹤等技術(shù)，可有效提高對罪犯，尤其是危重罪犯突發(fā)狀況和異常行為的管控力度。

如危重罪犯管理方面，將特定人員加入專項庫，重點防控?？蓪崿F(xiàn)特定人員全程軌跡自動記錄、異常人員非法接觸實時告警、高發(fā)異常行為自動識別告警等，為罪犯綜合分析提供了豐富的圖像類數(shù)據(jù)支撐。

4.3 罪犯三定管理

主要是加強對罪犯定崗、定員等三定管理，通過圖像分析技術(shù)，可以實現(xiàn)特定聯(lián)號識別、特定區(qū)域指定罪犯限時進入/外出、罪犯劇烈運動告警等技術(shù)，助力罪犯三定管理工作的順利開展。

如罪犯定員方面，通過圖像分析技術(shù)，實時識別罪犯人員區(qū)域信息，自動比對罪犯聯(lián)組聯(lián)號情況，超距離脫離聯(lián)號自動告警。同時，對于罪犯活動區(qū)域自動識別，既可以幫助干警分析罪犯改造情況及犯群狀態(tài)，又可以實現(xiàn)特定區(qū)域非法進入自動告警。

4.4 綜合信息研判

該項是今后需要重點發(fā)力的內(nèi)容，需要事先建立科學(xué)合理的罪犯分析模型，利用大數(shù)據(jù)分析能力，融合微表情分析、唇語分析、步態(tài)分析、軌跡分析等技術(shù)，并結(jié)合罪犯日常表現(xiàn)、背景畫像等，實現(xiàn)罪犯心理預(yù)測、行為預(yù)測等超前識別和告警，將極大增強監(jiān)管工作的穩(wěn)定性。

如罪犯畫像方面，通過建立科學(xué)成熟的罪犯分析模型，對豐富的監(jiān)控信息和圖像分析數(shù)據(jù)進行統(tǒng)一結(jié)構(gòu)化處理，自動提取生成關(guān)鍵信息，實現(xiàn)罪犯改造表現(xiàn)整體預(yù)測。另外，隨著微表情分析、唇語分析、步態(tài)分析、軌跡分析等技術(shù)的不斷成熟發(fā)展和迭代升級，將有效助推圖像分析技術(shù)的精細(xì)化識別。

5 結(jié)束語

圖像分析技術(shù)是監(jiān)獄智慧化發(fā)展的未來趨勢，也是必經(jīng)途徑，將深度改變監(jiān)獄工作態(tài)勢和方式。但圖像分析技術(shù)只是一種工作手段，監(jiān)獄監(jiān)管工作核心永遠(yuǎn)都是干警。圖像分析技術(shù)的發(fā)展，必須與干警的監(jiān)管工作有效融合，才能行穩(wěn)致遠(yuǎn)，也才能真正夯實監(jiān)獄監(jiān)管安全底線。