平安城市虛擬卡口布控論述

□ 文/趙亞飛

背景

隨著城市建設的快速發展和人們物質生活水平的不斷提高，國內各大城市的機動車保有量呈爆炸式增長，交通管理和城市治安日漸成為現代城市管理急需解決的重大難題。在城市的重要出入口、重要區域以及車流量大的道路上安裝治安高清卡口系統，成為解決上述兩大難題的主要手段之一。然而現階段的治安高清卡口系統，無論是采用線圈觸發式、全視頻觸發式或者線圈加視頻觸發式作為觸發技術，都需要單獨安裝具有前端智能分析的高清攝像機和車輛檢測器。當使用線圈觸發式時，還需要破壞路面敷設線圈，不僅增加了人力和物力的投入，也無法有效利用現有道路上安裝的攝像機資源。

本文介紹一種通過一般治安監控攝像機，通過在后臺添加智能分析功能，達到卡口識別車牌的效果，稱之為虛擬卡口。由于虛擬卡口攝像機就是一般的治安監控攝像機，因此，其數量基數較大，對于城市視頻監控布防布控意義重大。

布控原則

布控思路

虛擬卡口布控需要結合所布控城市的道路特點進行布防布控，在中國一般城市都會根據自己發展的階段，建設一些環城路，用以解決城市的交通狀況。因此，可以結合這些環城路以及城市的其他主干道路，作為虛擬卡口建設點位選擇的一個重點。

關鍵節點全覆蓋

虛擬卡口的主要作用是通過智能分析提供車輛或人體特征的識別，在建設虛擬卡口時，要充分與各警種單位溝通，再通過城市主干道路的識別，最終確定需要布防的城市關鍵道路節點要做到全覆蓋。所謂關鍵節點全覆蓋，是指所有與關鍵節點相連的主干道路必須用虛擬卡口攝像機封死（如圖1所示），并且要做到每條道路無死角，如圖2所示。

卡點間距

▲圖1 關鍵節點覆蓋圖

▲圖2 關鍵節點道路覆蓋圖

▲圖3 合肥市“三環九射”圖

虛擬卡口可以識別目標的特征，但是由于相對于一般治安監控，虛擬卡口有更高的要求，因此考慮到成本因素，虛擬卡口布控需要滿足一定的間距要求，即根據城市道路的具體情況，不超過一定的距離必須要建立一個卡點，以保障城市布防的整體性。如在合肥天網工程建設中，根據合肥的具體道路、交通、人員流動等狀況，形成了“4816”卡點布防原則。主要是指：

1）二環內不超過4KM設置1個卡點

2）二環外不超過8KM設置1個卡點

3）郊區不超過16KM設置1個卡點

整體布局

虛擬卡口點位的確立需要根據公安各個警種的需求和城市道路的具體情況而定。而對于全市整體上的虛擬卡口點位確定需要由市局來確定，而各個分局可以再市局整體規劃的基礎上，在各自轄區添加自己關注的一些重要節點。通過市局層面總體的虛擬卡口布局和分局層面上添加的虛擬卡口節點，基本上就可以確保虛擬卡口在全市重要路口的覆蓋。

虛擬卡口布控原則

布控預期效果

前端監控點的架設應根據監控范圍和監控對象的特點，利用各種類型前端設備的不同性能，充分考慮監控區域的針對性、關聯性以及整體效果，進行多臺、多種類型設備的合理搭配，以實現對目標監控范圍內點、線、面相結合，直觀、靈活、高效、全覆蓋、無盲區的立體監控空間的構建。并通過對單個立體監控空間的構建逐步實現多個監控空間的相互銜接，從而形成相互交叉覆蓋銜接的視頻監控網絡。

通過構建縱橫交錯、點線結合、分層設防、封閉成環、匯聚成網、相互策應、協調聯動的網格化監控格局，確保對違法人員和車輛活動軌跡的有效管控，最終效果達到監控網絡范圍內所有社會面異常行為、違法犯罪活動能夠被及時發現并記錄，進出視頻監控網監控區域的車輛以及人員可以被清晰攝錄，并可形成路線軌跡,如圖3所示，為合肥天網工程的“三環九射”。

所謂的“點線結合、分層設防”就是由槍機負責橫斷面的截取，并捕獲其特征；在十字路口通過時，由球機負責場景監控，捕獲在路口的運動軌跡與運動趨勢，最終形成運動軌跡的監控；由各個攝像機的點，形成運動軌跡的線。

“封閉成環、匯聚成網”是指將攝像機監控范圍的出入口封閉在一個區域內，目標進出此區域的任何一個路口都將會被這個這組攝像機的的某個攝像機捕獲到。

“封閉成環”主要是把一個指定區域作為一個監控整體，對這個區域邊界上的主要出入口做到全封閉布控，實現分層設防。對于這個區域邊界上的主要出入口需要通過卡口和虛擬卡口進行布控。

▲圖4 虛擬卡口向后退守建設圖

▲圖5 特殊節點圖

▲圖6 特殊節點布防圖

“匯聚成網”主要是把控人流、車流運動趨勢，通過點線結合使環線內所有攝像機匯聚成網。

設計原則

通過對城市視頻監控布控的研究，以及結合合肥市天網工程項目，總結出虛擬卡口的設計原則：向后退守、封閉設卡、相互關聯。

1）向后退守：指虛擬卡口攝像機一般不立在道路的交叉路口上，因為若虛擬卡口立在交叉路口上，車輛有可能在路口進行轉彎和轉向，這樣虛擬卡口攝像機對于車牌的識別就比較低。如果從交叉路口向后退守，使攝像機照射在道路中間一個較窄的橫斷面上，如圖4所示，這時就可以避免車輛出現轉彎和掉頭現象，從而提高車輛捕獲率。

2）封閉設卡：指需要進行虛擬卡口布控的道路節點要做到全覆蓋，如圖1,圖2所示。

3）相互關聯：指通過所部署虛擬卡口節點的相互關聯，可以知道目標車輛或人員的運動軌跡。

特殊節點布防

許多城市前期都已經已經在規劃的關鍵節點建設了部分攝像機點位，如果再次在這些路口附近建設虛擬卡口點位，就會比較浪費，因此，對于這種情況可以通過對前期攝像機作適當調整，來滿足虛擬卡口布控的要求，如合肥市天網工程項目在對虛擬卡口進行規劃時，許多點位已經立桿或接入平臺，因此，需要在勘察虛擬卡口點位時，要充分考慮到已建設點位，把虛擬卡口規劃點位于實際已建點位相結合，如圖5所示，部分區域在道路交叉口布置的槍機比較多，為了充分利用現有已建資源，可在節點交叉口處布防虛擬卡口，即情況特殊時，可以不需要向后退守布防。具體的布防如圖6所示，在節點處布防虛擬卡口的條件是：

1）節點處有已建監控資源可利用

2）通過監控資源調整可全封閉式覆蓋節點的各個路口

3）布防攝像機監控畫面的聚焦點需深入所照射路面

圖像要求

一般攝像機按監控場景分類，主要分為場景拍攝和特征捕獲兩種。場景拍攝主要是對監控目標的運動方向及基本外部形態進行拍攝，如：廣場、人流密集區域、路口等。特征捕獲主要是對監控目標的詳細信息進行抓拍捕獲，如：人臉特征信息、車牌信息、車標等等。對于所有的監控攝像機的圖像質量首先有一個基本標準，虛擬卡口屬于特征捕獲類攝像機，特征捕獲類攝像機有更詳細的圖像要求。

基本要求

一般治安監控攝像機和虛擬卡口攝像機都要滿足視頻監控圖像的基本要求，根據合肥市天網工程項目的總結和視頻圖像的相關標準，可以總結出視頻圖像的基本要求包括：清晰、取景合理、無明顯遮擋、無扭曲變形、無傾斜、無偏色、主觀評價值達到4級。

攝像機圖像質量要求達到國際標準上規定的絕對尺度4級標準。標準ITU-R BT.500-11中規定了圖像的主觀評價方法，主觀評價標準尺度如表1所示。

特殊圖像要求

虛擬卡口攝像機為了更好地識別目標，需要滿足一定的角度要求，如表2所示。

表2 攝像機安裝角度要求表

虛擬卡口取景標準的垂直視角略低于一般治安監控，一般治安監控在遠處垂直視野與1層樓齊平，而虛擬卡口垂直視角相對于治安監控略低。如圖7、圖8所示。

▲圖7 虛擬卡口垂直視角標準圖

▲圖8 治安監控垂直視角標準圖

虛擬卡口攝像機也需要滿足監控視野的要求，以監控目標車輛為例，對于車牌捕獲的特征識別：720P攝像機有效視野范圍為2個車道，如圖9所示，1080P攝像機有效視野為4個車道，如圖10所示。有效視野即進入攝像機畫面最前沿20%的路面寬度，如下圖紅色區域。

視頻應用

虛擬卡口攝像機的應用是視頻監控應用的又一個創新亮點，對于通過視頻監控形成全市布防布控來說極為重要。由于虛擬卡口可以識別目標的特征信息，可以為案件的偵破提供可靠地線索及證據等信息，因此，需要充分發揮虛擬卡口在視頻布控，交通治理，案件偵破等方面的作用。

結合合肥市視頻監控項目對于虛擬卡口的應用闡述虛擬卡口在視頻監控中的作用。

城市視頻防控

▲圖9 720P虛擬卡口有效視野圖

圖10 1080P虛擬卡口有效視野圖

圖11 虛擬卡口干道節點展示圖

由于虛擬卡口攝像機覆蓋了城市主要道路的交叉節點，因此，相當于在城市交通版圖中釘下了許多無死角的天眼，使得這些地方形成了城市交通版圖的關節。只要把控了這些關鍵節點，再結合一般治安監控即可在城市內部形成完整的城市視頻監控布防體系，即匯聚成網。

在城市外圍布控虛擬卡口，或在城市內部的環線上（如合肥的環城路、一環路、二環路等）布置足夠數量的虛擬卡口，即可把環線封閉，是的進出環線節點的車輛、人員在監控的視野范圍內，使得湖岸線上形成一種封閉體系，即封閉成環。

如圖11所示，為合肥是虛擬卡口市局規劃的虛擬卡口，使得縱橫交錯的交通干道的交叉結點完全用虛擬卡口封死，并且使環城路、一環路、二環路基本封閉。

案件偵破

虛擬卡口的主要功能是對目標進行特征識別，這就為案件偵破提供了便利，在合肥市視頻監控項目中，虛擬卡口主要放在圖偵系統中進行應用。

由于虛擬卡口對于目標的識別（如車牌識別）是在后臺進行的，因此，需要消耗服務器的運算資源，因此，如果城市里面同時開啟許多路攝像機，可能會對視頻管理平臺中的其他應用照成影響。但由于許多案件的嫌疑人在逃逸的過程中都是橫跨多個區域，因此合肥市視頻監控項目中，虛擬卡口擁有圈蹤分析的功能。圈蹤分析功能主要是在PGIS地圖上進行展示，主要是把虛擬卡口分為兩部分，一部分虛擬卡口的狀態為一直啟用分析；一部分虛擬卡口平常為不啟用狀態，但當在PGIS地圖上圈中所劃區域時，系統會自動分析所選擇區域在某一時段視頻的數據。目前合肥市虛擬卡口已經幫助刑偵、交警等多個警種偵破的相當數量的案件。

結束語

虛擬卡口作為視頻監控發展的一個新的方向，正越來越受到公安等相關部門的重視，由于前期虛擬卡口布控沒有比較成熟的經驗，因此，虛擬卡口的具體應用、及其衍生應用正在逐步的開發之中，相信以后虛擬卡口一定會再添戰績，為城市的安全管理作出更大的貢獻。