高校視頻監控智能化的應用及場景分析

韋 燕

（廣西教育學院，廣西 南寧 530023）

2016年3月，谷歌研發的阿爾法狗（AlphaGo）戰勝了圍棋世界冠軍李世石，轟動世界。人工智能已從早期的實驗室走進了日常生活，伴隨著GPU芯片的出現和深入學習算法的不斷優化，安防行業正在發生著翻天覆地的變化。從高清的“看得清”到智能的“看得懂”，視頻監控技術給各行業的安防工作帶來了極大的便利。

1 高校視頻監控智能化應用的現狀分析

近年來，各高校紛紛利用前沿信息化技術，將大量的視頻智能分析功能應用到校園的安防建設中，對提高校園安穩工作效率起到了重要作用。相對于安防集成管控、門禁、報警、車輛出入及一卡通等安防子系統，視頻監控系統是我國高校目前使用最廣泛的安防子系統。但在視頻監控智能化應用方面，存在4個方面問題：

一是智能監控設備使用少，設備本身的技術水平限制了高校安防工作的開展。目前，大部分高校使用的視頻監控系統多以標清升級為高清為主，即實現更清晰的視頻監控效果，卻較少使用智能化設備。整套監控系統建設完成后，主要實現更高清的監控效果，并在原有基礎上進行事中人工監控、事后人工追溯，安防工作效率依然不高。如果要查詢某個外來人員的外貌特征或校內運行軌跡，現有的視頻監控系統幾乎無法實現，這在很大程度上制約了校園安防工作的開展，無法滿足高校人員、車輛管控等方面的實際需求。

二是高校安防監控體系建設不完善，各監控系統之間相互獨立，形成巨大的信息孤島，沒有做到統一集成管控，無法實現互聯、互通、互控，報警聯動、應急指揮沒有發揮功效，不能達到良好的管控效果。

三是安防系統建設大多存在“安而不防”的情況，沒有發揮系統應有的作用，造成投資浪費或重復投資等情況。這主要是由于視頻監控系統設計方（主要指代理商或系統集成公司）不了解高校的實際需求，使用方（即高校）對視頻監控系統最新技術了解不到位，而共同導致系統的設計、安裝和使用沒有發揮真正的作用。

四是現有視頻監控系統無法滿足高校安防的新需求。一方面，隨著高校規模的不斷擴大，學生迅速增多，很多高校尤其是民族地區、邊境地區的高校，擁有較多的外國留學生、少數民族學生，因語言、文化等方面不同，學生之間容易產生摩擦；傳銷、傳教、非法推銷、盜竊、打架、斗毆等危及校園安全事件時有發生，必須加強對人員的管控。另一方面，高校校園面積寬廣、多校區開放式管理使得安防管理難度加大。尤其是很多舊校區地處市中心，周邊人員復雜多，原有的安防體系更新改造經費多、難度大。

2 高校視頻監控智能系統的設計需求分析

視頻監控智能系統，簡而言之就是借助高性能芯片如GPU、FPGA提供強大的圖像并行處理性能，通過運行智能學習算法，在一定程度上可模擬人工識別，迅速提取車輛的外貌、顏色、車牌、車身標識，人員的人臉、年齡、性別等信息，使之成為結構化信息，并通過后端的大數據平臺完成車輛、人員的查找、實時比對及其他深度應用。

2017年7月，國務院印發《新一代人工智能發展規劃》，提出要“開展智能校園建設，推動人工智能在教學、管理、資源建設等全流程應用。” “利用人工智能提升公共安全保障能力。” “加強對重點公共區域安防設備的智能化改造升級。”高校作為國家人才培養、科學研究的重要場所，必須加強技防手段，提高技防水平，適應當前對校園管理的新需求。

結合高校安防工作的實際，應進一步明確高校視頻監控系統智能化建設的實際需求，避免建設一些不適用或經受不了長期使用的系統；應及時升級視頻監控為“看得懂”的智能系統，從而提高視頻監控的水平，適應高校安防工作的需求，提前防范、及時處置危及校園安全事件的發生，維護學校安全穩定。

2.1 宏觀管理上

高校從性質上看屬于公共組織，對校園安全的管理通過建立公共危機管理意識，有助于未雨綢繆、提前預警，及時處置突發事件。公共危機管理即政府及其他公共組織，通過預防、應急處理、評估恢復等措施，防止和減輕公共危機災害的管理活動。高校視頻監控系統智能化設計，可以根據危機管理的3個階段（事前預防、事中控制、事后善后）實現3個滿足：一是滿足“事前”布控、排查、記錄的需求，實現車輛、人員的提前管控，盡量預防甚至避免危及校園安全事故的發生；二是滿足“事中”追蹤、控制、處理的需求，一旦發生突發事件，可以立即控制、及時處理；三是滿足“事后”信息的挖掘、檢索以及監控系統的運維功能，方便對事件進行善后處理。

2.2 微觀設計上

視頻監控智能化設計可以分為前段設備設計、后端設備應用。其中，前端設備能夠實現校園車輛“三大場景”（大門出入口、校內各干道、校內車載）、人員“兩道防線”（室外、室內）的有效管控；后端設備能夠滿足信息的挖掘、檢索以及監控系統的運維功能。

2.3 高校視頻監控智能系統的技術及場景分析

高校視頻監控智能化主要集中在人員、車輛的可視化管控，只有把校園的人員、車輛進行信息結構化管理，搭配后臺軟件深度應用，才可以為高校安保工作提供強有力的技術支撐，為人員管理、車輛管理節約大量的人力、物力成本。

2.3.1系統設計理念

目前安防行業品種繁多、功能多樣，但并非所有的高精尖產品都適用于高校安防。不同的場景如果混用了不適宜的產品，就會導致設備無法發揮其本身的優勢，也就無法滿足應用的需求，從而造成投資浪費。好技術只有用對了場景，才能有效促進高校安防工作的開展。比如IP67的紅外攝像機，它的“技術”能力是高標準防水防塵，具備夜間補光能力；它的“場景”是室外監控場所；它的“應用”是滿足全天候日夜實時監控需求。故良好的安保技術、合適的應用場景相互配合，才能“物盡其用”，顯示出高校安保系統應有的功能。

為此，使用場景分析方法，即“技術+場景=應用”的視頻監控智能化設計模式，有助于為高校“量身定做”出適用的監控系統，提高安防工作效率；有助于節約高校安防體系建設資源，避免浪費。

2.3.2 系統設計初步方案

（1）前端設備的設計

①車輛管控方面

場景一：校門口。作為車輛進出學校的必經之處，校門口的車牌識別攝像機要對車牌信息、車輛品牌、車身顏色、駕駛人員等信息進行抓取結構化，方便統計進出車輛信息，為校內車輛軌跡分析、車輛測試提供最直觀的信息。

場景二：校內各干道。校內干道師生眾多，很多校園干道狹窄、蜿蜒，必須對來往車輛進行限速，才能進一步保障人身安全。可在校園道路兩側部署微型測速卡口，采用視頻分析技術對過往車輛的車牌、車身顏色、車速等信息進行抓取。對超速、違規停放車輛，后端分析平臺自動布控，在車輛離開校園時自動限行，進而對其進行教育、處罰。同時通過微型測速卡口捕獲的車牌信息，可在平臺地圖上形成車輛運行軌跡，方便事后追溯。

場景三：校內車載。因大部分高校面積大，安保人員不足，如果在所有角落安裝視頻監控攝像頭進行實時監控，會造成資源浪費。采用校內巡邏車可在突發事件發生后，第一時間到達現場進行應急響應。在巡邏車上部署校園車載設備，可通過WIFI/4G信號將現場圖像實時傳輸至監控中心，方便值班人員快速指揮調度。此外，巡邏車的運行軌跡還可作為安保人員巡更巡檢工作的績效考評依據。

②人員管控方面

“第一道防線”——室外監控。

主要應用場景為周界，高校大門口，運動場，校內干道等。

場景一：周界。常規的紅外對射誤報率高，可用性差。采用紅外熱成像技術，利用人體、車輛輻射紅外熱量的原理，利用氧化鋯材料捕捉熱量成像，可有效屏蔽樹木、晴雨、晝夜等環境帶來的影響，配合越界入侵算法即可實現外來人員翻墻入侵行為偵測。

場景二：校門口。為了保護校內師生人身安全，必須對進入校園的公安部門通緝、盜竊等重點防控人員進行實時報警，采用人臉抓拍比對攝像機可部署在3m左右的高度，通過對人員臉部圖像進行抓拍、提取、建模、存儲，后端的比對平臺實時比對報警，一旦發現過往人員與重點防控人員相似度達到一定閾值時產生報警，通知值班人員核實身份。

場景三：運動場。針對高校足球場、籃球場、校內湖泊等大場景區域，不方便在區域內部署視頻監控攝像機，安保人員無法實時獲取區域內人員情況。全景拼接跟蹤攝像機采用多攝像機自動合成拼接技術，可實現180°、360°全景拼接，通過RS485或網絡控制信令指揮球機對全景圖像內細節進行跟蹤放大。

場景四：校內干道。如何快速在人流量密集的校內干道找到某一特征的行人，是目前傳統視頻監控系統無法解決的問題。采用人體結構化攝像機可實時采集監控區域內的人員外貌信息，包括性別、穿著顏色、攜帶物品特征、運動方向等，只需輸入對應特征信息即可快速檢索出具備該特征的人員圖像。在控制混入校內重點防控人員時，具有很強的時效性。

“第二道防線”——室內監控。

主要應用場景為教學樓、實驗室、圖書館、宿舍等。

場景一：教學樓、實驗室。因人流量密集度高，可采用“第一道防線”即人臉抓拍比對攝像機搭配常規監控攝像機進行監控。

場景二：圖書館、宿舍。因很多高校在圖書館、宿舍部署了人員通道，對進出人員進行管控。但存在人員攜帶校內師生卡片蒙混過關，常規人員通道無法將人、卡進行同時驗證的現象。采用人證比對通道，可在第一次通過人該通道時采取“卡片+人”同時驗證，后期只刷臉即可通行。既解決了人員混入的問題，實現人員精準管理，又減少卡片丟失而無法通行的困擾。

（2）后端平臺的設計

衡量一套視頻監控系統是否先進，除了前端需要具備智能分析外，后端平臺的設計也應具備相應的智能分析及業務應用功能。

一是要有深度挖掘功能。前端攝像機將人員、車輛信息結構化后，后端應用系統要進行深度挖掘，形成業務處理流程和便捷的查詢碰撞機制，安保人員只要簡單操作即可完成人員、車輛查詢布控，通過前端獲取的信息形成報表，便于存檔備查。

二是要有視頻快速檢索、摘要功能，可以在最短的時間內檢索出圖像中想要查詢的信息。其中，視頻檢索主要是方便查詢，可在錄像中劃定一個區域，只有觸碰該區域的圖像才會顯示，可大量節省檢索時間。錄像主要是把一段時間的錄像進行壓縮，把不同時間段的運動物體呈現在同一畫面，如一個小時的錄像進行壓縮之后只有幾min的錄像展示過往行人員、車輛情況。

三是要有運維功能。高校視頻監控系統中攝像機數量多，通過人工手段確保每個攝像機正常運行工作量巨大，采用視頻質量診斷及運維系統可以解決攝像機因故障產生的不在線、無圖像、監控圖像變動、偏色等問題，搭配運維流程可以做到有故障實時報警提醒，方便及時維護。

4 高校視頻監控智能化的發展方向

高校視頻監控智能化的應用主要是通過“技防”手段，為高校師生安全保駕護航。但常規的視頻監控由于智能化水平低，需要耗費大量的人力、物力。近兩年人工智能技術的崛起將引領安防技術的巨大變革，人工智能技術已在公安行業中得到了較好的應用，是可以落地和借鑒的應用。高校視頻監控系統應多采用智能化設備，提高高校信息化水平程度，解放安保人員工作壓力，為師生營造更安全、高效的學習工作環境。