智能分析：擦亮城市的“慧眼”

近年來在視頻監控市場中，智能視頻分析技術早已經成為熱點產品。隨著國家應急體系、平安城市、平安校園、科技強警等重大工程項目在全國的不斷推進，作為平安城市的發展趨勢之一，智能視頻分析技術不斷普及使用，諸如行為分析、車牌識別、人臉抓拍、客流統計等智能化技術，在城市管理、公共安全、交通等行業得到了較廣泛的應用，取得了很好的社會效益和經濟效益，成為安防企業一個新的技術制高點和發展方向。

在最近火熱的電影《富春山居圖》中，劉德華扮演的超級特工在家中嫻熟地操控網絡，利用虛擬計算機分析定位各種緊急局勢的情形讓人印象深刻：只需要一次記憶，便可在茫茫人海中精準地找到你。電影多有虛擬，卻也不得不讓人推想，倘若是當前的城市建設中能有那樣強大的智能搜索技術，那么城市的各種事故的處理效率將會大大提高，整個城市有如擁有了一雙“慧眼”，疏而不漏地守護每一個角落。

其實近年來在視頻監控市場中，智能視頻分析技術早已經成為熱點產品。隨著國家應急體系、平安城市、平安校園、科技強警等重大工程項目在全國的不斷推進，作為平安城市的發展趨勢之一，智能視頻分析技術不斷普及使用，諸如行為分析、車牌識別、人臉抓拍、客流統計等智能化技術，在城市管理、公共安全、交通等行業得到了較廣泛的應用，取得了很好的社會效益和經濟效益，成為安防企業一個新的技術制高點和發展方向。

智能分析發展背景

數字化、網絡化使圖像采集、傳輸日益便捷，同時視頻監控系統規模日益擴大，然而，對于海量的圖像信息依靠人工實時監看，效率極低。廣泛的視頻監控應用，帶來視頻數據爆炸式地增長，光靠人眼識別可疑跡象遠遠不夠，事后靠人工手動查驗更是越來越困難，將被動監控變為主動方式，監控智能化應用首當其沖。

有軍事試驗顯示，連續觀察2個以上的監視器，10分鐘后，將錯過45%的場景，22分鐘后，會錯過95%的場景。同時實時監看不符合人的心理與生理特征，為了不漏掉沒有發現的情況，只好進行24小時視頻錄像，以便事后調閱。結果硬盤錄像機保存的90%卻又是無用視頻垃圾。從而在設備檢測與維修方面又需要巨大人力支撐——擁有毫秒級的報警觸發反應時間、更有效的監視、強大的數據檢索和分析功能，能提供快速的反應時間和調查時間等優勢智能視頻分析成為視頻監控技術發展的必然趨勢。

智能視頻監控技術運用了計算機視覺技術、圖像視頻處理技術和人工智能技術對監控圖像的內容進行理解和分析，并通過分析的結果對視頻監控系統進行控制。智能分析的具體過程分為四部分：第一，將采集的視頻圖像中變化劇烈的圖像區域從圖像中分離出來。第二，根據圖像的特征值，將圖像中的目標進行分類。第三，根據目標的唯一特征，在后續幀中搜索與該特征相關度最高的目標位置。最后是智能分析。主要包括異常檢測、身份識別及視頻內容理解等。

智能分析介紹

智能視頻系統要解決的問題有兩個：一個是將安防操作人員從繁雜而枯燥的“盯屏幕”任務解脫出來，由機器來完成這部分工作；另外一個是為在海量的視頻數據中快速搜索到想要找的的圖像。目前，市場上存在的智能分析設備種類多樣，從硬件上來說，常會有兩種表現形態，一種是基于具高速運算性能的工業計算機（或稱服務器），另一種是基于嵌入式技術的高性能DSP處理器，二種形態都需裝載專用的智能視頻分析軟件算法。前一種形態具有功能多樣性、高速、多路處理等特點，一般應用于后端；后一種形態往往功能單一、適合于單路處理，具有布置方便等特點，一般應用于前端。特別后一種形態，基于針對性強和布置方便等，其應用態勢很強勁。

以金三立的智能分析產品設備為例，其智能分析方面的應用主要包括：人車數量統計，電警及卡口車輛識別，事件檢測這三個方面。具體的產品分為前端攝像機和后端的服務器，它們都具有高性能的圖像處理芯片，從而提高圖像分析速度和準確率。其中前端包括各種IPC與電警/卡口一體機產品，其DSP芯片可實現對前端視頻圖像數據的直接分析。而后端服務器方面以嵌入式智能分析產品系列及服務器智能分析產品加上相關智能分析軟件來實現采集圖像內容分析。其智能分析服務器的主要功能包括：區域入侵檢測、離開區域檢測、拌線檢測功能、逆向運動檢測、物品遺留檢測、物品丟失檢測、攝像頭遮擋檢測、攝像頭模糊檢測、視頻信號丟失檢測、入侵檢測、人數統計 、車流密度統計 、徘徊檢測 、聚集檢測。

當然，目前智能分析技術的發展依舊處于初步階段，兩年的時間可以讓其成為市場熱點，但是真正成熟，需要更多的創新與實踐。在實際操縱過程中，實際環境中光照變化、目標運動復雜性、遮擋、目標與背景顏色相似、雜亂背景等都會增加目標檢測與跟蹤算法設計的難度。

就當前來說，在智能搜索技術難點方面，復雜的視頻數據是降低漏報率和誤報率的關鍵，而復雜的視頻數據又牽涉到攝像機的安裝條件不同、補光條件不同、復雜變化的場景所帶來的影響。對于如何提高智能分析準確率，首先要做到的就是保證視頻的信號質量，所以攝像機的選型與合理的安裝設置尤為重要。對未來智能視頻分析技術的發展來說，降低整個系統的復雜度，將智能視頻分析技術嵌入到攝像機中，提高攝像機的CPU運算能力，是未來的應用趨勢。

應用案例

圖1：監獄總監控中心組網拓撲圖

隨著市場的壯大和需求的增多，智能視頻監控的應用將從相對集中的區域向各大行業大幅度的伸展。智能分析在平安城市之高清卡口、監獄及戒毒所、銀行ATM自動取款機、工業檢測、醫學成像分析等方面都有著較高的使用量。國內各大安防企業也加大智能分析產品的研發與制造力度，為越來越多的行業提供了不同的智能分析的解決方案。

以智能分析產品在監獄周界保護方面的應用為例，金三立憑借在安全防范行業大型項目實施經驗，推出了一套完整的嵌入式監所安防管理解決方案：在高清網絡視頻監控系統的基礎上，以監控圖像資源為核心，實現看守所視頻監控、報警、門禁、巡更、對講等多個子系統的集中管理與聯合防范，輔以智能視頻分析技術，對周界進行視頻監測并對爬高、打架、長時間逗留、夜間異常起身等異常行為進行自動檢測分析和主動報警，一旦出現異常行為（如穿越警戒區），系統將自動上報警情，并聯動現場攝像機圖像彈出、切換上墻。并通過上層綜合管理系統的統一協調實現各子系統間的資源共享與信息互通，從而提高管理便捷性、直觀性以及防范效率。在降低工作強度的同時使警情發現及處理效率得到進一步提升。智能分析產品在監獄中的應用，可以大大減少值班警衛的工作量，同時避免因工作疲勞所帶來的監視遺漏，提高視頻監控系統的可靠性。

監控室特點：

1、具備啟動緊急預案功能，實現“一鍵鎖死”功能；

2、平臺服務器具有數字矩陣、電視墻管理功能，可遠程管理多個電視墻；

3、平臺服務器具備錄像存儲功能，采用RAID方式確保錄像的安全；

4、具備遠程參數設置、程序升級功能；

5、為保證監控系統正常穩定工作，系統采用在線式UPS集中供電。

監所監控特點：

1、攝像機支持自動彩轉黑功能，實現晝夜監控；攝像機支持背光補償、自動增益，具有防爆功能；

2、攝像機支持報警輸入和報警輸出，支持報警聯動；在規定的時間內，報警信號沒有得到處理的，自動上傳到上級管理部門；

3、視頻圖像和門禁聯動，實現攝像機抓拍存檔和刷卡聯動錄像，以便將來查詢驗證；

4、攝像機與語音對講、監聽聯動。有對講呼叫信號時，軟件監視畫面自動切換出該監室圖像，便于獄警處理警情。

圖2：監獄監控范圍拓撲圖

圖3：智能分析拓撲圖

監所智能分析功能特點

在監獄項目中，其使用嵌入式智能分析服務器，對整個監獄圍墻進行周界保護，通過產品所具有的雙警戒線智能分析功能，實現探測在限定的時間間隔內連續穿越兩條位置不同的警戒線的行為。

智能分析作為看守所智能化管理重要、全新的技術手段，可以將“被動監控”轉變為“主動監控”。通過該智能分析系統，可以實現：區域看防、夜間起身、劇烈運動、視頻診斷、雙人值崗、警戒線、在崗檢測、清點人犯、嫌疑犯聚集等。

1、門禁聯動抓拍：門禁系統和視頻監控系統的聯動。可以設定刷卡開門的同時根據預先設定的條件進行抓拍現場圖像，并可以比較顯示照片，避免非法持有者冒充進入。可將非法卡計入日志并報警；并可靈活設置各種刷卡情況的聯動動作。

2、刷卡聯動錄像：可以設定刷卡或按指紋開門的同時根據預先設定的條件進行錄像，同時錄像文件的路徑保存在系統軟件的進出報表中，和該條刷卡記錄綁定；雙擊該條刷卡記錄即可回放該段錄像文件。

3、報警聯動門禁：系統可以設定報警和門禁聯動，根據具體門區的不同，可以設定報警時聯動門區的自動開啟，或者門區的常閉；確保在煙、火災等情況下的人員逃生和越獄等情況下的安全。

4、實時監控和自動目標跟蹤：在一些通道和圍墻周圍，安裝具備PTZ自動跟蹤目標功能的監控攝像機，當犯人在圍墻下徘徊時或越線時，系統可自動報警。同時可對監獄周邊環境智能監控，監視監獄的周邊狀況，發現可疑車流或人員。

5、報警切換：非法卡刷卡可以直接切換該門對應視頻通道的視頻信號，使管理者可以在第一時間看到現場的具體情況，并可根據實際情況消警或啟動其他報警設備。

6、對講呼叫聯動視頻圖像：各個監舍對講分機在系統軟件中和本監室圖像綁定，有對講呼叫信號時，軟件監視畫面自動切換出該監室圖像，便于民警處理警情。

7、對講、監聽、廣播功能：系統支持雙向語音對講、監聽、全區廣播等功能，便于民警日常的處理警情、監聽在押人員動向，和對在押人員喊話。

8、對講呼叫延時上傳：保證在押人員的報告、報警能夠被及時處理，系統設置對講的三級管理、延時上傳功能。系統中可以設定報警延時上傳的時間，在規定的時間內，報警信號沒有得到處理的，自動上傳到上級管理部門。

9、對犯人的監控，實現流動登記，快速落實負責人：在犯人生產等活動期間，由責任人實現系統快速登記，確保對流動犯人的實時監控，特別是對危險的犯人及時跟蹤，指揮中心可隨時查看相關信息，并可查看現場視頻情況。

10、系統智能分析：在押人員站立在某地（如發呆）長達一定時間（如10分鐘或以上）進行報警處理；在押人員突然聚集在一起（如發生打群架、圍毆）進行報警處理；在監獄一些出入門禁是需要防止有人尾隨出入的，通過視頻聯動的A/B門防尾隨系統可以很好的防止一人通過時，有其他犯人尾隨出入。

11、應急報警系統：在干警值班室、談話室和巡視通道等區域，需要安裝手動報警按鈕。當值班干警遇到警情，值班干警使用手動報警按鈕向監控中心報警。監控中心必須第一時間接收報警信號，并看到報警點的真實情況。

12、民警巡視系統：在線巡視系統可以將巡視記錄實時上傳至控制中心，當巡視干警在規定時間內沒有到達指定位置時，系統可報警提示，并可切換到該點前一個巡邏點的圖像，一旦干警在巡視中遇襲，指揮中心可以第一時間掌握情況。

13、音視頻監控部分，實現錄像雙備份：本系統設計考慮到看守所是由一個個監室和放風區組成，且監室和放風區各一個攝像機，我們選用兩路攝像機的監控方式，又充分保證了系統的穩定性。網絡攝像機支持SD卡存儲，一些重要場所的錄像可以做到中心、前端雙備份。根據環境的要求可以選用防爆紅外半球、槍機、球機等。

14、周界防范部分，聯動報警、自動彈出視頻和自動錄像：在監獄周邊或每個監室都可以安裝報警設備，并可以與攝像機進行聯動。在有報警發生時，相應視頻會在中心彈出畫面，如果聯動球機，球機就會轉到相應設定位置，還會報警錄像，及時錄下警區的錄像。

15、錄像和錄像回放功能：為增強監獄錄像的靈活性，軟件同時提供了多種錄象方式，有實時錄像、自動錄象、手動錄象、報警錄像、預置點錄象、動態偵測錄像等。通過客戶端軟件或IE瀏覽器，用戶可以對存儲在E-NVS的錄像、本地電腦中的錄像、前端設備存儲的錄像進行檢索和回放。

16、定時巡更部分，有效監控值班人員的巡更力度：由于監獄的特殊性，在一些重要的崗位和重要的場所需要經常去巡視，為了有效管理巡視人員的脫崗、漏崗，防止危險的發生，必須采用技術和人力相結合的管理方式。錄像文件、報警日志和值班干警的姓名進行綁定，既可以實現快速查證，又可以有效加強干警的責任心。

17、移動監控設備：為了實現對監所的無死角監控，在巡邏警、運囚車和警用直升飛機上裝載無線傳輸的移動監控設備，充分保證監控中心對監所各個區域和場所的實時監控，及時解決突發事件。

結束語

鄂爾多斯“頭戴鴨舌帽的男人”案件、南京“1·6”槍殺事件、長春盜車盜嬰案……一系列的安全事故如在昨日，在這些典型的安全事故案件中，成千上萬的監控攝像頭極大提高了社會治安案件的偵破率，智能分析技術也為案件的破解提供了相當大的信息。城市的安全離不開視頻監控系統的建設，需要海量智能分析技術的使用。而對于如何提高智能分析技術的效率，真正做到科幻電影中的“一眼即破案”，有待各大廠商以及相關部門的努力。