智能視頻監(jiān)控和智能視頻分析技術(shù)在檢察工作中的應(yīng)用

孟偉冬　周旋

摘 要： 介紹了智能視頻監(jiān)控和智能視頻分析的基本概念、工作原理及相關(guān)技術(shù)。分析了當(dāng)前“監(jiān)視居住”在司法實(shí)踐中存在的問(wèn)題。借鑒智能視頻監(jiān)控技術(shù)和智能視頻分析技術(shù)的成熟應(yīng)用經(jīng)驗(yàn)，將該技術(shù)應(yīng)用到“監(jiān)視居住”中。利用智能視頻監(jiān)控技術(shù)和智能視頻分析技術(shù)實(shí)現(xiàn)智能檢察，為落實(shí)檢察機(jī)關(guān)科技強(qiáng)檢戰(zhàn)略開(kāi)辟了一條新思路。

關(guān)鍵詞： 智能視頻監(jiān)控； 智能視頻分析； 檢察工作； 監(jiān)視居住

中圖分類(lèi)號(hào)：TP391 文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A 文章編號(hào)：1006-8228（2014）07-29-02

Abstract： The basic concept， operating principle and other related technologies of intelligent video surveillance and intelligent video analysis are introduced. The current problems in judicial practice of residential surveillance are analyzed. By reference of experience of intelligent video surveillance technology and intelligent video analysis technology， the two technologies can be applied into the residential surveillance. The realization of intelligent procuratorial work based on intelligent video surveillance technology and intelligent video analysis technology will open up a new way to strengthen procuratorial work with the help of science and technology.

Key words： intelligent video surveillance； intelligent video analysis； procuratorial work； residential surveillance

0 引言

隨著視頻監(jiān)控需求的日益高漲，監(jiān)控人員從“人盯畫(huà)面”、“眼觀六路”到“熟視無(wú)睹”、“效率低下”，大大降低了監(jiān)控系統(tǒng)的安全有效性。智能視頻分析技術(shù)的發(fā)展，使視頻監(jiān)控從傳統(tǒng)的集中監(jiān)控模式逐步向分布監(jiān)控模式轉(zhuǎn)變，使監(jiān)控人員從枯燥乏味的“盯屏幕”任務(wù)中解脫出來(lái)，不再固守于傳統(tǒng)的監(jiān)控室。通過(guò)系統(tǒng)對(duì)特定目標(biāo)的自動(dòng)檢測(cè)、跟蹤、分類(lèi)與行為識(shí)別，及時(shí)提醒相關(guān)人員快速到場(chǎng)處理，可滿足長(zhǎng)久監(jiān)視與快速反映的需求。智能視頻監(jiān)控技術(shù)將是傳統(tǒng)視頻監(jiān)控領(lǐng)域的一場(chǎng)革命。

1 相關(guān)技術(shù)

1.1 智能視頻監(jiān)控

智能視頻監(jiān)控是利用智能視頻分析技術(shù)對(duì)前端采集的視頻/圖像進(jìn)行自動(dòng)檢測(cè)、跟蹤、分類(lèi)與行為識(shí)別，并根據(jù)事先設(shè)定的報(bào)警規(guī)則，對(duì)特征目標(biāo)的異常情況發(fā)出報(bào)警或提供關(guān)鍵信息，有效協(xié)助相關(guān)人員處理異常事件。

智能視頻監(jiān)控框架如下：從作為監(jiān)控起始的攝像頭獲取場(chǎng)景信息開(kāi)始，首先要進(jìn)行關(guān)注目標(biāo)的提取，可以是靜態(tài)的目標(biāo)檢測(cè)，也可以是運(yùn)動(dòng)目標(biāo)的提取；然后要對(duì)目標(biāo)進(jìn)行特征提取，從而達(dá)到目標(biāo)的描述或者識(shí)別的功能，對(duì)于場(chǎng)景中的運(yùn)動(dòng)目標(biāo)，還需要進(jìn)行準(zhǔn)確的目標(biāo)跟蹤，這樣可以獲取運(yùn)動(dòng)目標(biāo)的路徑軌跡，持續(xù)時(shí)間等特征，在這些技術(shù)的基礎(chǔ)之上，進(jìn)行行為或事件的建模分析或者異常檢測(cè)等[1]。

1.2 智能視頻分析

智能視頻分析技術(shù)源自計(jì)算機(jī)視覺(jué)與人工智能的研究，其發(fā)展目標(biāo)在于將圖像與事件描述之間建立一種映射關(guān)系，使計(jì)算機(jī)從紛繁的視頻圖像中分辨、識(shí)別出關(guān)鍵目標(biāo)物體[2]。

智能視頻分析大體分為兩類(lèi)：一類(lèi)以背景模型為基礎(chǔ)，主要包括周界防范等行為分析；另一類(lèi)以特征識(shí)別為基礎(chǔ)，包括人臉識(shí)別等。行為分析主要基于運(yùn)動(dòng)背景建模與目標(biāo)識(shí)別技術(shù)，即在相對(duì)靜止的背景圖像中找到活動(dòng)的目標(biāo)物體。運(yùn)動(dòng)目標(biāo)識(shí)別的流程是：首先根據(jù)某種數(shù)學(xué)原理建立環(huán)境背景的數(shù)學(xué)模型，使機(jī)器可以在該數(shù)學(xué)模型的基礎(chǔ)上區(qū)分靜止背景與運(yùn)動(dòng)的目標(biāo)物體；然后再根據(jù)目標(biāo)的輪廓、大小等信息對(duì)其分類(lèi)，去除不關(guān)心的目標(biāo)，最終結(jié)合剩下的目標(biāo)軌跡與設(shè)置的規(guī)則產(chǎn)生報(bào)警信號(hào)。特征識(shí)別技術(shù)的原理與活動(dòng)目標(biāo)識(shí)別技術(shù)不同。特征識(shí)別無(wú)需背景模型而需要目標(biāo)物體的特征，因此機(jī)器會(huì)存有一個(gè)可以用于描述這些特征的數(shù)據(jù)庫(kù)，特征識(shí)別也就是在所得的圖像中尋找與特征庫(kù)里具有一定相似程度的物體以進(jìn)行匹配，如果特征庫(kù)里描述的特征越多，得到的結(jié)果越正確[3]。

1.3 視頻編碼

視覺(jué)是人們獲取信息的最重要的途徑。據(jù)統(tǒng)計(jì)，人們通過(guò)視覺(jué)獲取的信息約占總信息量的70%[4]。視頻/圖像作為視覺(jué)信息的主要載體，與語(yǔ)音和文字信息相比，具有信息量大、直觀生動(dòng)和確切等特點(diǎn)，因而具有更為廣泛的實(shí)用性和更高的使用效率，深刻地影響著人們的生活和工作方式。但是，視頻/圖像的數(shù)據(jù)量可以用海量來(lái)形容，對(duì)存儲(chǔ)和傳輸都極為不利。因此，解決數(shù)據(jù)壓縮編碼問(wèn)題已成為視頻/圖像應(yīng)用的關(guān)鍵[5]。視頻/圖像信息雖然具有巨大的數(shù)據(jù)量，但這些數(shù)據(jù)間存在高度的相關(guān)性，視頻壓縮編碼本質(zhì)上就是要盡量剔除原始信號(hào)中的各種冗余信息。視頻信息中存在的數(shù)據(jù)冗余正是視頻編碼的物理基礎(chǔ)[6]，視頻/圖像壓縮編碼就是充分利用其本身固有的統(tǒng)計(jì)特性和人的視覺(jué)系統(tǒng)特性來(lái)減少信息的冗余度并獲得滿意的主觀質(zhì)量。

視頻/圖像編碼的方法很多，其應(yīng)用涉及面也很廣。1988年CCITT（1992年更名為ITU-T）制定了第一個(gè)視頻編碼標(biāo)準(zhǔn)——H.261，從而成為視頻編碼史上的里程碑。隨后ISO MPEG和IUT-T VCEG根據(jù)不同應(yīng)用環(huán)境和需求進(jìn)行整合，以H.261為基礎(chǔ)和核心，相繼制定了一系列視頻編碼標(biāo)準(zhǔn)。H.264是由ISO/IEC與ITU-T組成的聯(lián)合視頻組（JVT）制定的新一代視頻壓縮編碼標(biāo)準(zhǔn)。H.264除了繼承以往標(biāo)準(zhǔn)的優(yōu)點(diǎn)外，還引入了許多新技術(shù)，從而使得在相同解碼質(zhì)量條件下，編碼效率比H.263和MPEG-4高近50%[7]。

1.4 無(wú)線視頻傳輸

自20世紀(jì)90年代至今，關(guān)于二維表示的靜止圖像和活動(dòng)圖像的存儲(chǔ)和傳輸?shù)囊幌盗袊?guó)際標(biāo)準(zhǔn)相應(yīng)出臺(tái)，如JPEG（JPEG2000）、H.26x系列、MPEG系列等，它們?cè)诙嗝襟w應(yīng)用的各個(gè)領(lǐng)域都得到了廣泛應(yīng)用。與此同時(shí)，由于無(wú)線通信的飛速發(fā)展，各種無(wú)線技術(shù)被應(yīng)用于無(wú)線通信中。例如，GSM、WCDMA、TD-SCDMA、CDMA2000、Wi-Fi、WiMAX、LTE、LTE-Advanced等。其中，LTE技術(shù)，下行速度峰值理論可達(dá)150Mbit/s，上行速度峰值也可達(dá)50Mbit/s；而LTE-Advanced技術(shù)，其下行速度峰值理論可達(dá)1Gbit/s，上行速度峰值也可達(dá)500Mbit/s。這使得無(wú)線網(wǎng)絡(luò)逐漸成為數(shù)據(jù)通信的重要手段之一。隨著4G智能手機(jī)的普及，其上的各種多媒體應(yīng)用更是層出不窮，如移動(dòng)流媒體點(diǎn)播、移動(dòng)可視電話、移動(dòng)視頻監(jiān)控等。

一般而言，通過(guò)無(wú)線網(wǎng)絡(luò)來(lái)傳輸數(shù)據(jù)的可用帶寬是有限的。用戶希望他們使用無(wú)線網(wǎng)絡(luò)所付出的代價(jià)與其低帶寬是成正比的。因此，低碼流很適合大眾，在移動(dòng)環(huán)境的視頻編碼標(biāo)準(zhǔn)的成功取決于壓縮效率。由于H.264高效率壓縮特性，使得H.264成為了無(wú)線視頻傳輸?shù)氖走x。H.264引入了很多先進(jìn)技術(shù)，每項(xiàng)技術(shù)都帶來(lái)一定的性能改進(jìn)，因此H.264比以往的視頻編碼標(biāo)準(zhǔn)在性能上有了很大的提高，同時(shí)也大大提高了算法的復(fù)雜度。H.264實(shí)現(xiàn)了視頻的更高壓縮比，更好的圖像質(zhì)量和良好的網(wǎng)絡(luò)適應(yīng)性。其抗丟包、抗誤碼能力和良好的網(wǎng)絡(luò)適應(yīng)性使得它非常適合IP網(wǎng)絡(luò)和無(wú)線傳輸與應(yīng)用。

2 相關(guān)法律

1996年刑事訴訟法修改以來(lái)，監(jiān)視居住作為減少羈押的重要強(qiáng)制措施之一，由于法律規(guī)定不夠完善，導(dǎo)致司法實(shí)踐中監(jiān)視居住很少適用或者不用。原因是，監(jiān)視居住的適用條件與取保候?qū)徬嗤O(jiān)視居住因執(zhí)行等方面的因素，需要決定監(jiān)視居住的機(jī)關(guān)投入更多的人力、物力等。所以，偵查機(jī)關(guān)往往在取保候?qū)徍捅O(jiān)視居住之間更愿意選擇執(zhí)行成本相對(duì)較低且可以收取保證金的取保候?qū)彙２粌H在公安機(jī)關(guān)如此，在檢察機(jī)關(guān)同樣如此[8]。

2012年，十一屆全國(guó)人大五次會(huì)議審議通過(guò)了《全國(guó)人民代表大會(huì)關(guān)于修改<中華人民共和國(guó)刑事訴訟法>的決定》。新刑事訴訟法第七十五條規(guī)定：“被監(jiān)視居住的犯罪嫌疑人、被告人應(yīng)當(dāng)遵守以下規(guī)定：（一）未經(jīng)執(zhí)行機(jī)關(guān)批準(zhǔn)不得離開(kāi)執(zhí)行監(jiān)視居住的處所；……”。第七十六條規(guī)定：“執(zhí)行機(jī)關(guān)對(duì)被監(jiān)視居住的犯罪嫌疑人、被告人，可以采取電子監(jiān)控、不定期檢查等監(jiān)視方法對(duì)其遵守監(jiān)視居住規(guī)定的情況進(jìn)行監(jiān)督；在偵查期間，可以對(duì)被監(jiān)視居住的犯罪嫌疑人的通信進(jìn)行監(jiān)控。”

新刑事訴訟法首次明確規(guī)定了執(zhí)行機(jī)關(guān)對(duì)被監(jiān)視居住的犯罪嫌疑人和被告人，可以采取一定的技術(shù)手段來(lái)強(qiáng)化監(jiān)視居住的執(zhí)行效果。例如，通過(guò)電子監(jiān)控、通信監(jiān)控等技術(shù)手段。

3 應(yīng)用案例

以往，執(zhí)行機(jī)關(guān)對(duì)被監(jiān)視居住的犯罪嫌疑人和被告人通常采取就地人員看守、不定期檢查、或者通過(guò)在指定“居所”搭建視頻監(jiān)控系統(tǒng)就近值守，甚至建立專(zhuān)線遠(yuǎn)程值守等監(jiān)視方法對(duì)其遵守監(jiān)視居住規(guī)定的情況進(jìn)行監(jiān)督。這些做法需要執(zhí)行機(jī)關(guān)投入大量的人力、物力和財(cái)力，導(dǎo)致司法實(shí)踐中，監(jiān)視居住這一強(qiáng)制措施很少適用。如今，隨著4G、無(wú)線視頻傳輸、視頻分析等新技術(shù)的不斷發(fā)展、成熟和應(yīng)用，我們已經(jīng)可以通過(guò)智能視頻監(jiān)控，利用人臉識(shí)別、周界防范等智能視頻分析技術(shù)來(lái)解決司法實(shí)踐中監(jiān)視居住適用率不高的難題。

應(yīng)用案例如下。

首先，我們?cè)诜缸锵右扇恕⒈桓嫒说淖√幓蛑付ň铀k理寬帶上網(wǎng)（建議上行速度4Mbit/s以上）。SOHO（Small Office/Home Office，小型家庭辦公）路由器WAN口必須獲得電信、移動(dòng)或聯(lián)通運(yùn)營(yíng)商提供的公網(wǎng)IP地址。將人臉抓拍機(jī)、周界防范攝像機(jī)連入由SOHO路由器LAN口組成的小型局域網(wǎng)，為使攝像機(jī)采集的數(shù)據(jù)能夠上傳至服務(wù)器，須在該路由器上啟用uPnP（Universal Plug and Play，通用即插即用）功能，在虛擬服務(wù)器、防火墻等設(shè)置上開(kāi)放相應(yīng)的IP地址和協(xié)議訪問(wèn)的端口。

然后，我們?cè)诜缸锵右扇恕⒈桓嫒俗√幓蛑付ň铀某鋈肟谔幇惭b并設(shè)置人臉抓拍機(jī)（具備人臉自動(dòng)補(bǔ)獲、跟蹤、抓拍功能的高清網(wǎng)絡(luò)攝像機(jī)，灰暗場(chǎng)景需要適當(dāng)補(bǔ)光）。當(dāng)有人員經(jīng)過(guò)出入口區(qū)域時(shí)，人臉抓拍機(jī)的DSP（Digital Signal Process，數(shù)字信號(hào)處理）芯片內(nèi)置智能分析算法對(duì)人臉進(jìn)行自動(dòng)檢測(cè)、捕獲、跟蹤，然后利用人臉質(zhì)量評(píng)分算法從人臉軌跡中篩選出最為清晰的人臉圖像作為該人員的抓拍圖像，并將圖像數(shù)據(jù)經(jīng)由小型局域網(wǎng)、因特網(wǎng)傳送至執(zhí)行機(jī)關(guān)中心機(jī)房的圖像存儲(chǔ)系統(tǒng)和智能人臉?lè)治龇?wù)器。該服務(wù)器上的人臉比對(duì)識(shí)別系統(tǒng)利用人臉識(shí)別算法對(duì)抓拍到的人臉圖像進(jìn)行建模，同時(shí)與黑名單數(shù)據(jù)庫(kù)中的人臉模型進(jìn)行實(shí)時(shí)比對(duì)，如果人臉的相識(shí)度達(dá)到設(shè)定閥值，系統(tǒng)會(huì)自動(dòng)發(fā)出手機(jī)郵件報(bào)警或者短信報(bào)警，及時(shí)提醒相關(guān)人員到場(chǎng)處理，也可以利用智能手機(jī)通過(guò)無(wú)線網(wǎng)絡(luò)遠(yuǎn)程登錄到中心機(jī)房服務(wù)器，核實(shí)抓拍的圖像數(shù)據(jù)[9]。

最后，我們?cè)诜缸锵右扇恕⒈桓嫒俗√幓蛑付ň铀耐鈬惭b并設(shè)置周界防范攝像機(jī)（夜晚場(chǎng)景需要適當(dāng)補(bǔ)光）。在該攝像機(jī)的拍攝畫(huà)面中設(shè)定警戒區(qū)域，當(dāng)有人員進(jìn)入警戒區(qū)域時(shí)，攝像機(jī)自動(dòng)跟蹤，并將視頻數(shù)據(jù)經(jīng)由小型局域網(wǎng)、因特網(wǎng)傳送至執(zhí)行機(jī)關(guān)中心機(jī)房的視頻存儲(chǔ)系統(tǒng)和智能周界防范服務(wù)器。該服務(wù)器上的周界防范系統(tǒng)對(duì)入侵行為進(jìn)行視頻分析，如果達(dá)到設(shè)定閥值，系統(tǒng)會(huì)自動(dòng)發(fā)出手機(jī)郵件報(bào)警或者短信報(bào)警，及時(shí)提醒相關(guān)人員到場(chǎng)處理，也可以利用智能手機(jī)通過(guò)無(wú)線網(wǎng)絡(luò)遠(yuǎn)程登錄到中心機(jī)房服務(wù)器，核實(shí)拍攝的視頻數(shù)據(jù)[10]。

4 結(jié)束語(yǔ)

智能視頻監(jiān)控技術(shù)借助計(jì)算機(jī)強(qiáng)大的數(shù)據(jù)處理能力，對(duì)海量的視頻和圖像數(shù)據(jù)進(jìn)行高速分析，為監(jiān)控人員提供準(zhǔn)確有效的關(guān)鍵信息。智能視頻監(jiān)控技術(shù)和智能視頻分析技術(shù)在公共安全領(lǐng)域具有廣闊的應(yīng)用前景，本文利用該技術(shù)對(duì)司法實(shí)踐中的監(jiān)視居住進(jìn)行了有益的探索。目前，光纖入戶、寬帶升級(jí)等相關(guān)技術(shù)已經(jīng)成熟，關(guān)鍵問(wèn)題是現(xiàn)有網(wǎng)絡(luò)的速度（尤其是上行速度）能否滿足數(shù)據(jù)傳輸?shù)囊螅S著國(guó)家對(duì)網(wǎng)絡(luò)的不斷提速，這一關(guān)鍵問(wèn)題的解決指日可待。

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