智能視頻分析技術(shù)在鋼鐵企業(yè)的應(yīng)用與發(fā)展

林巧稚

（唐山鋼鐵集團(tuán)股份有限公司， 河北 唐山 063000）

引言

隨著科學(xué)技術(shù)的不斷發(fā)展及鋼鐵企業(yè)的不斷壯大，視頻監(jiān)控成為了企業(yè)安全系統(tǒng)的重要構(gòu)成部分，也是企業(yè)安全防護(hù)的重要方式。視頻監(jiān)控防護(hù)直接、可信度高、信息豐富，因而得到了越來越廣泛的應(yīng)用。幾年來鋼鐵企業(yè)內(nèi)部安裝了成百上千的視頻監(jiān)控，視頻監(jiān)控系統(tǒng)在應(yīng)用過程中，會(huì)產(chǎn)生大量的數(shù)據(jù)信息內(nèi)容，依靠職工手工處理速率慢，也容易忽略異常以及不安全事件。日常工作中需要當(dāng)班人員對(duì)視頻畫面長(zhǎng)時(shí)間觀看及處理，并且需要硬盤錄像機(jī)進(jìn)行錄像存儲(chǔ)，這樣才能保證監(jiān)控內(nèi)容的安全；但是在實(shí)際應(yīng)用中，并不能從根本上保障廠區(qū)的安全性，尤其是監(jiān)控畫面動(dòng)態(tài)較少時(shí)，值班人員很難長(zhǎng)時(shí)間集中注意力觀看視頻畫面。存儲(chǔ)的視頻圖像只能安全事件發(fā)生后，對(duì)錄像視頻進(jìn)行回放，在較長(zhǎng)事件的錄像內(nèi)容中篩選和取證，但是此過程中產(chǎn)生的損失不能挽回，而且這種取證方式效率較低，并不利于保障廠區(qū)的公共安全。為了提高視頻監(jiān)控的實(shí)時(shí)監(jiān)控、主動(dòng)監(jiān)控的作用，在視頻監(jiān)控中加入智能視頻分析技術(shù)，實(shí)現(xiàn)對(duì)視頻畫面的實(shí)時(shí)分析，出現(xiàn)問題及時(shí)進(jìn)行報(bào)警，避免了值班人員錯(cuò)過有效的信息，使得危險(xiǎn)剛發(fā)生就能及時(shí)發(fā)現(xiàn)處理，避免高危風(fēng)險(xiǎn)。

隨著圖像識(shí)別技術(shù)的應(yīng)用范圍不斷擴(kuò)展，企業(yè)在規(guī)范化、精細(xì)化、智能化方面不斷發(fā)展，一套基于智能視頻分析技術(shù)的綜合型安防管理系統(tǒng)應(yīng)運(yùn)而生。智能視頻分析技術(shù)是計(jì)算機(jī)對(duì)圖像進(jìn)行處理、分析和理解，以識(shí)別各種不同模式的目標(biāo)和對(duì)像的技術(shù)。識(shí)別過程包括圖像預(yù)處理、圖像分割、特征提取和判斷匹配[1]。基于智能視頻分析技術(shù)的綜合安防管理系統(tǒng)包含智能視頻分析煙霧檢測(cè)系統(tǒng)、智能人臉識(shí)別考勤測(cè)溫系統(tǒng)、智能車號(hào)識(shí)別管理系統(tǒng)等子系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)對(duì)機(jī)房設(shè)備、人員考勤防疫、車輛進(jìn)出等方面的智能、高效管理。

1 智能視頻分析煙霧檢測(cè)系統(tǒng)

火災(zāi)嚴(yán)重威脅著人類的生命和財(cái)產(chǎn)安全，一旦發(fā)生將會(huì)給我們?cè)斐刹豢赏旎氐膿p失。因此如何快速準(zhǔn)確地檢測(cè)出火災(zāi)事件對(duì)于有效預(yù)防火災(zāi)、減少火災(zāi)損失有著重要的意義?；馂?zāi)的形成經(jīng)常伴有大量煙霧的產(chǎn)生，隨著計(jì)算機(jī)視覺技術(shù)、圖形圖像處理、智能視頻分析等技術(shù)的不斷快速發(fā)展，基于智能視頻分析的煙霧檢測(cè)裝置已成為煙霧檢測(cè)的趨勢(shì)。

鋼鐵企業(yè)中各電氣室中的煙霧檢測(cè)系統(tǒng)一般是基于紅外傳感器或煙霧傳感器，這類報(bào)警器常常由于安裝位置和精度無法快速的采集火災(zāi)現(xiàn)場(chǎng)的溫度或者煙霧的變化信息，導(dǎo)致不能及時(shí)準(zhǔn)確的發(fā)出報(bào)警信息，不能實(shí)現(xiàn)在火災(zāi)初期預(yù)警的要求；而且部分電氣室環(huán)境惡劣導(dǎo)致傳感器發(fā)生老化或損壞，從而導(dǎo)致出現(xiàn)火災(zāi)發(fā)生的漏報(bào)和誤報(bào)現(xiàn)象。因此，如何實(shí)現(xiàn)實(shí)時(shí)自動(dòng)的檢測(cè)煙霧，提高火災(zāi)預(yù)警的及時(shí)準(zhǔn)確性成為影響智能視頻分析技術(shù)實(shí)現(xiàn)的重要課題。智能視頻分析煙霧檢測(cè)系統(tǒng)的架構(gòu)圖如圖1 所示。

智能視頻分析煙霧檢測(cè)系統(tǒng)由視頻采集終端、智能安防管理服務(wù)器、視頻煙霧監(jiān)控客戶端所組成。

視頻采集終端實(shí)現(xiàn)對(duì)電氣室的監(jiān)控環(huán)境進(jìn)行視頻圖像的采集，并對(duì)采集到的視頻圖像數(shù)據(jù)采用H.265的壓縮編碼方式進(jìn)行處理后，將壓縮編碼后的視頻數(shù)據(jù)通過網(wǎng)絡(luò)傳輸?shù)椒?wù)器端。

智能安防管理服務(wù)器包括煙霧檢測(cè)模塊、預(yù)警模塊、數(shù)據(jù)傳輸模塊。煙霧檢測(cè)模塊接收從攝像頭傳送過來的視頻流，并進(jìn)行解壓縮，實(shí)現(xiàn)對(duì)接收到的視頻流數(shù)據(jù)進(jìn)行實(shí)時(shí)煙霧檢測(cè)分析；預(yù)警模塊對(duì)接收到的煙霧檢測(cè)結(jié)果進(jìn)行分析，未檢測(cè)到煙霧時(shí)不會(huì)產(chǎn)生報(bào)警信息；結(jié)果分析檢測(cè)到煙霧數(shù)據(jù)時(shí)，向視頻煙霧監(jiān)控客戶端發(fā)送預(yù)警信息，根據(jù)預(yù)先制定的火災(zāi)預(yù)警機(jī)制，及時(shí)的向各系統(tǒng)發(fā)布煙霧告警，保證煙霧信息的及時(shí)反饋，為防止火災(zāi)的發(fā)生奠定堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)；數(shù)據(jù)傳輸模塊用來實(shí)現(xiàn)智能安防管理服務(wù)器端與視頻采集終端及視頻煙霧監(jiān)控終端的數(shù)據(jù)傳輸，在數(shù)據(jù)傳輸模塊中應(yīng)用了流媒體技術(shù)，通過Wi-Fi 無線網(wǎng)絡(luò)或5G 無線網(wǎng)絡(luò)傳輸多媒體文件[2]。

視頻煙霧監(jiān)控客戶端用于視頻數(shù)據(jù)的接收、報(bào)警信息處理、視頻存儲(chǔ)。視頻數(shù)據(jù)的接收：視頻煙霧監(jiān)控終端在開啟遠(yuǎn)程監(jiān)控功能之后，向服務(wù)器發(fā)送監(jiān)控的請(qǐng)求，接收從服務(wù)器發(fā)送過來的RTP 數(shù)據(jù)包，并對(duì)接收到的數(shù)據(jù)進(jìn)行解碼、顯示。報(bào)警信息處理：監(jiān)控終端在接收到預(yù)警數(shù)據(jù)，當(dāng)有煙霧預(yù)警時(shí)，向用戶進(jìn)行預(yù)警通知。視頻存儲(chǔ)：監(jiān)控終端把監(jiān)控到的數(shù)據(jù)進(jìn)行及時(shí)存儲(chǔ)，以供歷史查詢。

當(dāng)有煙霧突發(fā)事件產(chǎn)生時(shí)可以保證及時(shí)的通知視頻煙霧監(jiān)控客戶端，從而可以有效地預(yù)防火災(zāi)事件的發(fā)生；煙霧檢測(cè)裝置的煙霧處理服務(wù)器端使用的視頻檢測(cè)算法能夠較快地對(duì)視頻數(shù)據(jù)進(jìn)行實(shí)時(shí)檢測(cè)分析，對(duì)于提高火災(zāi)報(bào)警的準(zhǔn)確率起了很大作用；本裝置很好的實(shí)現(xiàn)了基于視頻分析的煙霧檢測(cè)報(bào)警的實(shí)時(shí)性和準(zhǔn)確性，解決了傳統(tǒng)傳感器報(bào)警響應(yīng)速度慢、檢測(cè)范圍局限的問題，大大提高了報(bào)警的準(zhǔn)確性和可靠性，大大提高了鋼鐵企業(yè)的安防水平。

2 智能人臉識(shí)別考勤測(cè)溫系統(tǒng)

隨著防疫進(jìn)入常態(tài)化，每日為出入人員測(cè)量體溫變成必要的措施。但是傳統(tǒng)的測(cè)溫槍需要人手持，在增添不少人力的同時(shí)還會(huì)因檢查效率過慢導(dǎo)致人員滯留、聚集，反而增添交叉感染的風(fēng)險(xiǎn)。為了保證職工每天快速、安全地進(jìn)入廠區(qū)，智能人臉識(shí)別考勤測(cè)溫系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)了人臉識(shí)別即可輕松完成進(jìn)門、考勤及測(cè)溫。

人臉識(shí)別技術(shù)主要結(jié)合人類面部特點(diǎn)，給出人臉的大小以及面部特征等等，更好地在人臉當(dāng)中提取身份特征，將既有人臉信息與數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)當(dāng)中的信息進(jìn)行對(duì)比，識(shí)別圖像。人臉識(shí)別是一個(gè)系統(tǒng)工程，包括算法、數(shù)據(jù)、計(jì)算力、成像、人才五要素。從廣義方面分析可以得知，人臉識(shí)別技術(shù)主要涉及身份查找、圖像采集、識(shí)別預(yù)處理以及身份認(rèn)證等方面。

智能人臉識(shí)別考勤測(cè)溫系統(tǒng)由人臉識(shí)別測(cè)溫終端、智能安防管理服務(wù)器構(gòu)成。

人臉識(shí)別測(cè)溫終端實(shí)現(xiàn)人臉識(shí)別及溫度測(cè)試，職工進(jìn)入到人臉識(shí)別測(cè)溫終端信息采集的范圍內(nèi)，采集終端就會(huì)自動(dòng)拍攝圖像，并對(duì)拍攝的圖像進(jìn)行人臉檢測(cè)，分析判斷圖片中是否存在人臉信息，檢測(cè)到人臉信息后系統(tǒng)才繼續(xù)進(jìn)行下一步的工作。檢測(cè)到人臉信息后，識(shí)別終端自動(dòng)對(duì)比所得人臉與數(shù)據(jù)庫中的職工圖像信息，數(shù)據(jù)庫中存在該用戶的信息時(shí)，即可根據(jù)數(shù)據(jù)庫中存儲(chǔ)的身份信息得知用戶身份，從而實(shí)現(xiàn)職工的考勤簽到[3]。終端設(shè)備并利用紅外熱成像技術(shù)，對(duì)人員進(jìn)行近距離非接觸式體溫檢測(cè)，檢測(cè)距離約為0.2～1 m，檢測(cè)誤差±0.3 ℃。當(dāng)溫度超過設(shè)定的閾值時(shí)，系統(tǒng)自動(dòng)報(bào)警。

智能安防管理服務(wù)器：接收人臉識(shí)別測(cè)溫終端上傳的人臉識(shí)別及測(cè)溫?cái)?shù)據(jù)，實(shí)現(xiàn)廠區(qū)內(nèi)無感考勤測(cè)溫?？记谀K主要包含班次設(shè)置、部門默認(rèn)排班、智能排班、輪班設(shè)置、班別異動(dòng)申請(qǐng)、休假管理、考勤日?qǐng)?bào)、考勤數(shù)據(jù)對(duì)比、考勤月報(bào)、部門加班匯總和個(gè)人加班匯總等功能。測(cè)溫模塊包含實(shí)時(shí)過人記錄、歷史過人記錄、抓拍圖片及溫度告警參數(shù)配置等功能。

智能人臉識(shí)別考勤測(cè)溫系統(tǒng)使用可見光和紅外光協(xié)同進(jìn)行人臉識(shí)別匹配與核準(zhǔn)，準(zhǔn)確分辨真實(shí)人臉和紙質(zhì)/手機(jī)照片，大幅增強(qiáng)防偽可靠性；采用智能ISP 圖像處理技術(shù)，對(duì)在光照不足、背光、逆光等惡劣環(huán)境下人臉圖像進(jìn)行智能調(diào)節(jié)，使人臉圖像更清晰，更有利于識(shí)別，賦予人臉識(shí)別設(shè)備更強(qiáng)大的環(huán)境適應(yīng)性；針對(duì)神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的計(jì)算進(jìn)行加速的處理器，可以低功耗高效能地處理并行運(yùn)算，保證了人員進(jìn)廠速度。

3 智能車號(hào)識(shí)別管理系統(tǒng)

隨著近年來廠區(qū)內(nèi)外部車輛的不斷增多，停車難、管理復(fù)雜的問題逐漸現(xiàn)顯，鋼鐵企業(yè)為了防止外來車輛的進(jìn)入，保障公司財(cái)產(chǎn)的安全，結(jié)合現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際情況及未來停車場(chǎng)的發(fā)展趨勢(shì)，現(xiàn)為強(qiáng)化智能停車管理水平，有效緩解車輛管理的矛盾，提升整體管理效益，也為進(jìn)一步保障停車及財(cái)產(chǎn)安全，智能車號(hào)識(shí)別管理系統(tǒng)很好地實(shí)現(xiàn)了上述功能。

智能車號(hào)識(shí)別管理系統(tǒng)是通過智能高清車牌識(shí)別對(duì)進(jìn)出車輛進(jìn)行識(shí)別、驗(yàn)證、計(jì)費(fèi)繳費(fèi)、放行的停車場(chǎng)管理系統(tǒng)。系統(tǒng)著力于提高車輛進(jìn)場(chǎng)的快捷性、計(jì)費(fèi)繳費(fèi)的便利性方向進(jìn)行拓展，主要通過引入智能視頻分析技術(shù)、優(yōu)化停車場(chǎng)進(jìn)出場(chǎng)管理流程、引入新興的移動(dòng)支付技術(shù)、云平臺(tái)接入等方式，實(shí)現(xiàn)廠區(qū)內(nèi)的智能停車管理。

智能車號(hào)識(shí)別管理系統(tǒng)通過對(duì)通過的車輛的圖像采集和處理，從多角度、連續(xù)的多幅圖像中準(zhǔn)確的提取車牌圖像，智能分割提取字符，進(jìn)行對(duì)字符進(jìn)行識(shí)別分析。智能車號(hào)識(shí)別管理系統(tǒng)的硬件設(shè)備一般包括觸發(fā)設(shè)備（地感線圈或者雷達(dá)）、圖像采集設(shè)備（包含攝像機(jī)、控制器）、補(bǔ)光設(shè)備和車牌號(hào)碼處理機(jī)（識(shí)別分析車牌號(hào)碼）等，此系統(tǒng)的核心軟件包含車牌定位、車牌的字符分割以及光學(xué)字符識(shí)別等算法。完整的智能車號(hào)識(shí)別系統(tǒng)包括：車輛檢測(cè)、圖像采集、車號(hào)識(shí)別等幾個(gè)部分。有車輛進(jìn)入到車輛檢測(cè)范圍內(nèi)時(shí)，車間檢測(cè)部分就會(huì)發(fā)出信號(hào)觸發(fā)圖像采集單元，圖像采集單元進(jìn)行圖像抓拍，采集當(dāng)前的視頻圖像。車號(hào)單元對(duì)圖像進(jìn)行處理，定位出牌照位置，并將車牌中的字符分割提取出來后進(jìn)行識(shí)別，識(shí)別出來的車牌號(hào)碼進(jìn)行輸出，具體如圖2 所示。

車輛行駛到停車場(chǎng)入口的識(shí)別區(qū)后，智能車號(hào)識(shí)別系統(tǒng)自動(dòng)對(duì)入場(chǎng)車輛車牌號(hào)進(jìn)行識(shí)別，若車號(hào)識(shí)別成功，與系統(tǒng)內(nèi)登記的固定車牌號(hào)碼進(jìn)行對(duì)比，如果匹配成功，車號(hào)識(shí)別控制機(jī)會(huì)語音“歡迎光臨”，顯示屏上顯示車牌號(hào)碼，生成車輛入場(chǎng)記錄并自動(dòng)打開車輛道閘，等車輛入場(chǎng)離開檢測(cè)區(qū)域后，道閘自動(dòng)關(guān)閉。入廠流程如圖3 所示。

車輛出場(chǎng)與車輛入場(chǎng)流程類似，正常識(shí)別及匹配車輛（約99%的車輛）按照停車場(chǎng)提前設(shè)置的收費(fèi)規(guī)則進(jìn)行繳費(fèi)后自動(dòng)出場(chǎng)處理，車號(hào)識(shí)別控制機(jī)會(huì)語音“一路順風(fēng)”，極個(gè)別情況出現(xiàn)的無牌、識(shí)別錯(cuò)誤的車輛，由車場(chǎng)的人員手動(dòng)通過“異常庫車輛圖片”進(jìn)行匹配收費(fèi)后確認(rèn)放行（出廠流程如圖4 所示）。

智能車號(hào)識(shí)別管理系統(tǒng)可根據(jù)廠區(qū)管理對(duì)車類進(jìn)行不同進(jìn)出流程管控，針對(duì)免檢車內(nèi)部車可直接通過車牌識(shí)別快進(jìn)快出，防止擁堵，對(duì)于需要檢查的車類，不能直接通過車牌識(shí)別進(jìn)出，需安保人員確認(rèn)后進(jìn)行放行，車輛放行記錄可查詢，異常通行記錄可查詢，實(shí)現(xiàn)對(duì)車輛進(jìn)出更好的監(jiān)管與問題追溯，以及針對(duì)其他車類不同的通行流程管理。

4 結(jié)語

智能視頻分析技術(shù)是視頻監(jiān)控發(fā)展的必然趨勢(shì)，伴隨科學(xué)技術(shù)的不斷進(jìn)步，智能視頻分析技術(shù)會(huì)更廣泛的應(yīng)用到企業(yè)的各個(gè)領(lǐng)域。智能視頻分析技術(shù)保證企業(yè)更加智能化、規(guī)范化、精細(xì)化、高效化，可以大大提高企業(yè)的現(xiàn)代化管理水平，更進(jìn)一步推動(dòng)企業(yè)的發(fā)展。