校園監(jiān)控系統(tǒng)建設(shè)中人工智能技術(shù)應(yīng)用探索

王 瑤

（重慶城市職業(yè)學(xué)院 重慶 400000）

探索校園監(jiān)控系統(tǒng)幾十年的發(fā)展歷程，其受到信息技術(shù)的限制，過去的校園監(jiān)控因?yàn)闃O其滯后的運(yùn)行方式漸漸成為了擺設(shè)，在實(shí)際的校園管理中往往會(huì)容易被忽視，但是如果不建設(shè)的話，卻又不可以。這是當(dāng)前校園監(jiān)控管理中最為常見的現(xiàn)象之一。尤其是最近幾年，隨著信息技術(shù)的高速發(fā)展，人工智能技術(shù)漸漸地從科學(xué)實(shí)驗(yàn)室進(jìn)入到了社會(huì)生活中，并應(yīng)用到了校園監(jiān)控管理系統(tǒng)中。因此，人工智能技術(shù)應(yīng)用到校園監(jiān)控管理中已經(jīng)成為了發(fā)展的必然趨勢(shì)。[1]

一、人工智能技術(shù)與實(shí)際應(yīng)用

（一）人臉識(shí)別系統(tǒng)與應(yīng)用

人臉識(shí)別系統(tǒng)開始于上個(gè)世紀(jì)六十年代，在九十年代后期進(jìn)入了初步使用階段。人臉識(shí)別系統(tǒng)關(guān)鍵在于核心算法，過去的人臉識(shí)別系統(tǒng)由于自身對(duì)于光線非常的敏感，因此導(dǎo)致其識(shí)別率也非常的低，無法滿足如今的監(jiān)控管理的基本要求。近年來，信息技術(shù)的高速發(fā)展，克服了光線所帶來的弊端，出現(xiàn)了紅外線圖像多光源人臉識(shí)別系統(tǒng)，全方位提升了人臉識(shí)別系統(tǒng)的識(shí)別率，目前在社會(huì)上已經(jīng)大量的應(yīng)用，同時(shí)從研究線上走入了社會(huì)，真正地應(yīng)用到人們的生活與生產(chǎn)中。

（二）行為分析技術(shù)與應(yīng)用

傳統(tǒng)的校園監(jiān)控系統(tǒng)主要是由攝像頭、存儲(chǔ)以及監(jiān)控平臺(tái)所構(gòu)成的，同時(shí)通過監(jiān)控室中建設(shè)監(jiān)控大屏幕，再配上監(jiān)督人員，二十四小時(shí)值守，觀看校園中的監(jiān)控現(xiàn)狀。但是，由于監(jiān)控設(shè)備的局限性，在及時(shí)響應(yīng)、實(shí)時(shí)監(jiān)控以及主動(dòng)預(yù)警等方面往往達(dá)不到人們的期望值。其具體的問題體現(xiàn)在，監(jiān)控大屏的實(shí)景顯示與現(xiàn)實(shí)中所看到的實(shí)景還是存在一定差距的，導(dǎo)致實(shí)景中大部分場(chǎng)景并不能全部被監(jiān)控到；監(jiān)控人員可能會(huì)因?yàn)樯眢w素質(zhì)的原因，并不能全天候地進(jìn)行監(jiān)督。筆者通過大量的文獻(xiàn)研究調(diào)查了解到，人們注意力集中的時(shí)間保持在二十分鐘以內(nèi)，在二十分鐘以后，人們的注意力就會(huì)出現(xiàn)下降，因此導(dǎo)致安保人員并不能高效地監(jiān)督校園中的安全，容易出現(xiàn)漏報(bào)或者誤報(bào)的現(xiàn)象，降低了學(xué)校對(duì)于監(jiān)控系統(tǒng)的信任度。

（三）人流分析技術(shù)與應(yīng)用

監(jiān)控視頻人流統(tǒng)計(jì)技術(shù)是人工智能監(jiān)控與監(jiān)控技術(shù)中最為成熟、同時(shí)也是應(yīng)用最為廣泛的技術(shù)。進(jìn)入到社會(huì)中，我們就會(huì)經(jīng)?？吹綌z像頭中內(nèi)置芯片中自動(dòng)完成人流分析與統(tǒng)計(jì)的操作。人流分析與統(tǒng)計(jì)主要是將如今最為熱門的人臉識(shí)別系統(tǒng)中人體特征識(shí)別算法與人工智能算法等多種算法結(jié)合在一起，從而有效地實(shí)現(xiàn)對(duì)于所監(jiān)督區(qū)域中人頭以及肩膀等基本的部位進(jìn)行全方位的識(shí)別，更好地區(qū)分人與其他物體，并結(jié)合其基本的運(yùn)動(dòng)軌跡合理地判斷每個(gè)人的出入關(guān)系，從而較為精準(zhǔn)地獲得進(jìn)入人口的數(shù)量以及出去人口的數(shù)量等統(tǒng)計(jì)性數(shù)據(jù)。[2]

二、構(gòu)建與平臺(tái)的選擇

在2015年之前，人工智能與校園監(jiān)控始終是借助軟件設(shè)置的方式實(shí)現(xiàn)的。最近幾年，隨著科學(xué)技術(shù)的不斷發(fā)展，各大攝像頭開發(fā)商將更多的目光投向了前端硬件芯片+后端算法的混合模式中，這兩種算法模式各自存在自己的優(yōu)勢(shì)。因此，學(xué)校在利用人工智能構(gòu)建校園監(jiān)控體系中，應(yīng)當(dāng)有效結(jié)合自身的實(shí)際情況，適當(dāng)選擇合理的模式。

軟件算法解決方案。軟件算法其實(shí)就是在外面懸掛式的方案，也就是說直接與監(jiān)控管理平臺(tái)相連接，或者直接從攝像頭中提取自己想要的信息，之后將所提取來的信息進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析。軟件部署有著其本身所存在的優(yōu)勢(shì)，比如懸掛式的部署，對(duì)于學(xué)校本身的基礎(chǔ)設(shè)備的要求比較低，只需要提供視頻源就可以完成監(jiān)控任務(wù)了。這樣的方式比較適合傳統(tǒng)的監(jiān)控設(shè)備改造項(xiàng)目，在原來的基礎(chǔ)上增加一些視頻源就可以完成監(jiān)控任務(wù)。但是，其缺陷也不容忽視，由于軟件算法解決方案是直接對(duì)視頻進(jìn)行分析的，因此對(duì)于通信鏈路以及服務(wù)后臺(tái)的要求則比較高，很難維持穩(wěn)定。因此，一旦遇到大型的項(xiàng)目監(jiān)控任務(wù)，往往會(huì)從前端布置的數(shù)據(jù)分析臺(tái)提取視頻源，然后進(jìn)行篩選，最后提交到視頻控制中心進(jìn)行深層次的分析，中間耗費(fèi)的時(shí)間與精力也是非常巨大的。

而前端硬件+后端算法解決方案，則是在綜合性分析軟件部署方案的缺陷之后，并結(jié)合自身的優(yōu)勢(shì)，將前端的視頻源進(jìn)行提取與分析，高效集中到攝像頭的內(nèi)部。這一步到位的方案有效地解決了當(dāng)前系統(tǒng)穩(wěn)定性差以及對(duì)于通信鏈路與服務(wù)器要求高的問題，并降低了攝像頭的使用費(fèi)用。但這樣做也存在一定的缺陷，一方面，前端的視頻源都轉(zhuǎn)移到了前端攝像頭上，那么就會(huì)導(dǎo)致學(xué)校原有攝像頭就不能繼續(xù)使用，需要學(xué)?；ㄙM(fèi)一筆置換攝像頭的費(fèi)用；另外一方面，則是在進(jìn)行人工智能監(jiān)控的道路上，與軟件部署方案之間存在一定的差距。[3]

2015年，我們?cè)趯W(xué)校試點(diǎn)部署統(tǒng)一監(jiān)控分析系統(tǒng)，同時(shí)在系統(tǒng)應(yīng)用中不斷地收集學(xué)校的需求，進(jìn)一步完善視頻分析模型，從而初步形成了以下四類使用場(chǎng)景的需求。

（一）體育運(yùn)用統(tǒng)計(jì)

教育局對(duì)于某個(gè)學(xué)校全體學(xué)生的體育運(yùn)動(dòng)時(shí)間進(jìn)行調(diào)查分析，但是學(xué)校所上報(bào)的信息并不具備一定的真實(shí)性。結(jié)合這一需要，校園監(jiān)控系統(tǒng)內(nèi)對(duì)于學(xué)校的操場(chǎng)以及室內(nèi)的運(yùn)動(dòng)場(chǎng)所的人流密度進(jìn)行數(shù)據(jù)分析，通過具體的分析之后獲得學(xué)生運(yùn)動(dòng)人數(shù)以及學(xué)生平均的運(yùn)動(dòng)時(shí)間，從而保證學(xué)生運(yùn)動(dòng)數(shù)據(jù)的真實(shí)性。

（二）預(yù)防學(xué)校踩踏事件

由于在學(xué)校中上課與休息時(shí)間都比較集中，往往會(huì)在人流比較密集的出入口出現(xiàn)擁堵的現(xiàn)象，因此，這些出入口會(huì)存在踩踏風(fēng)險(xiǎn)。學(xué)校結(jié)合學(xué)生的這一實(shí)際性需求，對(duì)于重要的出入口的攝像頭中的視頻源進(jìn)行數(shù)據(jù)分析，之后檢測(cè)到人口流動(dòng)的實(shí)際情況，并做出適當(dāng)?shù)念A(yù)警。一旦檢測(cè)到某一處人口密集過高，校園的廣播系統(tǒng)中就會(huì)進(jìn)行警告，并通知學(xué)校中安全管理人員。

（三）食堂以及重要出入口人流統(tǒng)計(jì)

學(xué)校食堂也是人流量最大的場(chǎng)所。因此，我們對(duì)于學(xué)校食堂的出入口的人流量進(jìn)行分析，之后清點(diǎn)人流量密集的時(shí)間段，進(jìn)一步獲取最為準(zhǔn)確的數(shù)據(jù)，比如學(xué)校食堂的人口的就餐情況，就餐時(shí)間以及學(xué)生出入食堂的頻率等，進(jìn)一步為學(xué)校食堂的高效管理提供數(shù)據(jù)分析。

（四）自然災(zāi)害學(xué)校預(yù)警

如今，監(jiān)控分析系統(tǒng)已經(jīng)全部接入了校園的網(wǎng)絡(luò)中。一旦遇到自然災(zāi)害，該系統(tǒng)會(huì)自動(dòng)連接到校園監(jiān)控系統(tǒng)，為教育局提出自然災(zāi)害應(yīng)對(duì)策略提供實(shí)時(shí)的事實(shí)依據(jù)，保證校園中每一位學(xué)生的安全。

三、總結(jié)

綜上所述，作為校園信息化系統(tǒng)之一，校園監(jiān)控系統(tǒng)至今尚未被淘汰。一方面由于校園監(jiān)控系統(tǒng)本身的費(fèi)用高昂，促使校園管理者在對(duì)校園監(jiān)控系統(tǒng)進(jìn)行創(chuàng)新與改革的過程中，不斷地進(jìn)行斟酌；另外一方面，至今尚未出現(xiàn)完全替代校園監(jiān)控系統(tǒng)的系統(tǒng)。隨著人工智能技術(shù)的發(fā)展壯大，部署建設(shè)的費(fèi)用也越來越低，筆者相信，在未來的幾年內(nèi)，其將會(huì)得到廣泛的應(yīng)用，同時(shí)校園智能監(jiān)控系統(tǒng)也會(huì)成為校園信息化的核心系統(tǒng)。