朱曉明

（上海市公安局 科技處，上海 200240）

1 引言

2010年上海世博會采用了最高級別的安全措施，開創(chuàng)性、大規(guī)模地應(yīng)用了安防技術(shù)，這也成為了世博科技展示的亮點之一。探索上海世博安防視頻監(jiān)控行業(yè)關(guān)鍵技術(shù)、發(fā)展趨勢，分析安防監(jiān)控與上海市產(chǎn)業(yè)發(fā)展的關(guān)系及影響，對后世博階段視頻監(jiān)控系統(tǒng)新技術(shù)發(fā)展和高效應(yīng)用具有重要的意義。

2 世博安防圖像監(jiān)控系統(tǒng)簡介

2.1 建設(shè)目標

世博安防圖像監(jiān)控系統(tǒng)的建設(shè)目標為：實現(xiàn)對世博園區(qū)重要區(qū)域（包括世博園區(qū)公共區(qū)域、低空、水域等）、重要設(shè)施、重要建筑以及重要目標的全方位覆蓋；為園區(qū)運營期間的安全保衛(wèi)、指揮調(diào)度、智能交通與客流引導(dǎo)（含人、車流狀況與密度）以及其他運營管理等提供視頻監(jiān)控圖像資源，滿足業(yè)務(wù)部門對圖像資源的使用要求；根據(jù)需要與市應(yīng)急聯(lián)動中心圖像監(jiān)控系統(tǒng)實施聯(lián)網(wǎng)、便于市應(yīng)急聯(lián)動中心隨時調(diào)用圖像資源；根據(jù)需要與市相關(guān)委辦局圖像監(jiān)控系統(tǒng)實施聯(lián)網(wǎng)，便于園區(qū)運營指揮中心以及相關(guān)單位和部門隨時調(diào)用相關(guān)的圖像資源。

2.2 建設(shè)范圍

上海世博園區(qū)圖像監(jiān)控系統(tǒng)主要對世博園區(qū)規(guī)劃區(qū)內(nèi)的重要設(shè)施、主要建筑、公共區(qū)域、重點目標、園區(qū)黃浦江水域、園區(qū)內(nèi)低空異常目標、地下空間、制高點等實施全方位監(jiān)控覆蓋，同時還包括地鐵13號線馬當路站出入口以及世博園區(qū)外圍的7個水門出入口的圖像監(jiān)控覆蓋。

2.3 建設(shè)分類

園區(qū)運營指揮中心將集中接入園區(qū)內(nèi)視頻和園區(qū)外部分視頻，園區(qū)內(nèi)視頻主要分為公安自建視頻、場館視頻監(jiān)控系統(tǒng)、園區(qū)公共區(qū)域視頻以及園區(qū)內(nèi)其他獨立建設(shè)的圖像監(jiān)控子系統(tǒng)（如高空氣球、公園監(jiān)控、周界圍欄）等幾類。具體說明見圖1。

1）公安自建視頻

公安自建視頻主要包括園區(qū)內(nèi)道路監(jiān)控視頻、永久性建筑周邊、地鐵13號線出入口、西藏南路隧道出入口等重要出入口，這些視頻將首先接入公安視頻網(wǎng)絡(luò)內(nèi)，之后再與世博圖像監(jiān)控系統(tǒng)實施聯(lián)網(wǎng)接入。

2）場館視頻

對于大部分自建館、聯(lián)合館等場館，場館內(nèi)部的視頻監(jiān)控系統(tǒng)將由場館建設(shè)方承建，各場館須根據(jù)《世博園區(qū)場館建設(shè)信息化技術(shù)規(guī)定（場館）》和《世博園區(qū)圖像監(jiān)控系統(tǒng)聯(lián)網(wǎng)規(guī)范及技術(shù)規(guī)定》的要求建設(shè)內(nèi)部的視頻監(jiān)控系統(tǒng)，并根據(jù)規(guī)范與所屬的片區(qū)/展館管理中心實施互聯(lián)。

3）園區(qū)公共區(qū)域視頻

園區(qū)公共區(qū)域視頻將由園區(qū)統(tǒng)一規(guī)劃建設(shè)，并接入就近的片區(qū)/展館管理中心，而后再上傳至園區(qū)運營指揮中心，實現(xiàn)對世博園區(qū)重要區(qū)域、重要設(shè)施、重要建筑以及重要目標的無盲區(qū)覆蓋，主要覆蓋園區(qū)內(nèi)重點場館及建筑周邊、出入口、廣場、交通設(shè)施、運營設(shè)施、市政設(shè)施、重要警衛(wèi)目標、重要服務(wù)設(shè)施及制高點監(jiān)控。

4）園區(qū)其他獨立建設(shè)圖像監(jiān)控子系統(tǒng)

園區(qū)還存在其他視頻監(jiān)控系統(tǒng)，包括高空氣球、水域監(jiān)控、低空目標監(jiān)控、周界圍欄等，這些系統(tǒng)將參照《世博園區(qū)圖像監(jiān)控系統(tǒng)聯(lián)網(wǎng)規(guī)范及技術(shù)規(guī)定》，與世博圖像監(jiān)控系統(tǒng)實施聯(lián)網(wǎng)。

5）園區(qū)外部視頻互聯(lián)

園區(qū)指揮中心還需要瀏覽園區(qū)外相關(guān)視頻，從宏觀上把握世博會運營態(tài)勢。因此，還需要與公安、民防、市政、地鐵等相關(guān)委辦局、單位的視頻監(jiān)控系統(tǒng)進行互聯(lián)。

3 技術(shù)特點分析

3.1 高清技術(shù)

3.1.1 技術(shù)特點

與傳統(tǒng)的標清視頻監(jiān)控系統(tǒng)相比，具體表現(xiàn)在以下兩個方面：1）分辨力高。圖像更清晰，細節(jié)更豐富。高清視頻監(jiān)控系統(tǒng)圖像的顯示和存儲分辨力高，例如，對于相同的監(jiān)控場景，與標清（720×480）系統(tǒng)相比，高清（1 920×1 080）圖像所含的信息以及像素密度要高出約4倍?；诟哔|(zhì)量的視頻圖像來提取有用的信息，并以此達到事先預(yù)警和事后調(diào)閱取證、提高智能視頻分析的效果。2）監(jiān)控范圍大。相同的分辨力下，與標清系統(tǒng)相比，高清攝像機的監(jiān)控范圍要大的多。在同樣的環(huán)境下，僅需要設(shè)置1個高清攝像機，就可以完成4個普通標清攝像機的信息采集工作，有效提高畫面的完整性和前端攝像機的利用率，簡化了系統(tǒng)建設(shè)結(jié)構(gòu)，降低了系統(tǒng)管理和維護的難度。

3.1.2 世博中的典型應(yīng)用

由于目前視頻監(jiān)控錄像以CIF和4CIF格式為主，最大圖像分辨力為704×576，對于關(guān)鍵目標或區(qū)域存在圖像不清晰等缺陷。為改善目前這種狀況，上海世博場館內(nèi)外均采用了高清監(jiān)控系統(tǒng)。

1）中國館高清監(jiān)控。采用高清攝像機對大區(qū)域進行監(jiān)控，同時對觸發(fā)館周界入侵的報警目標進行高清抓拍處理，保存的圖片達到140萬像素，分辨力為1 360×1 024，大大提高圖片清晰度，同時為事件取證提供高質(zhì)量圖像。

2）高空高清瞭望。在世博園區(qū)中心上空，設(shè)置了一個高空系留氣球，這個“浮空平臺”內(nèi)安裝4部高清攝像機和2部紅外攝影機，實施對世博園區(qū)的全方位宏觀監(jiān)控，形成一個全方位、無死角的全天候“警察”，確保園區(qū)安全。

3.1.3 應(yīng)用分析

高清視頻監(jiān)控系統(tǒng)通過大大提高視頻分辨力，既能提供大范圍的場景監(jiān)視，又能提供豐富的細節(jié)，為事件取證提供了高質(zhì)量圖像，也大大提高了智能視頻分析的效果和深度應(yīng)用。

3.2 智能技術(shù)

3.2.1 技術(shù)特點

智能視頻監(jiān)控技術(shù)[2]是通過對輸入的視頻流采用對運動目標的檢測、跟蹤、分類，將視頻內(nèi)的目標經(jīng)背景建模、目標分割、跟蹤及分類等圖像識別算法相結(jié)合，完成由圖像到事件參數(shù)的轉(zhuǎn)變，從而實現(xiàn)對各種突發(fā)事件的實時檢測[1]。上海世博會重要場館的安保系統(tǒng)，在借鑒世界各大會議、活動和賽事類場館的設(shè)計經(jīng)驗基礎(chǔ)上，全面采用智能監(jiān)控技術(shù)，多種最新的智能視頻技術(shù)在世博安防中得到整合應(yīng)用，包括：

1）非法入侵行為自動檢測、報警。為防止有人未經(jīng)許可闖入場館，需要對館區(qū)周界區(qū)域視頻進行智能分析，對周界入侵行為進行檢測；當檢測到有目標入侵，周界即產(chǎn)生報警，并驅(qū)動球機進行自動跟蹤，對入侵目標進行取證。

2）異常事件的自動檢測。對場館內(nèi)重要區(qū)域的視頻進行智能分析，對多種異常事件進行檢測，包括徘徊、物品拿取、物品放置、涂鴉、違章停車等異常事件的檢測。

3）設(shè)備異常自動檢測。對攝像機的多種異常狀態(tài)進行檢測，包括視頻線斷開、攝像機被破壞及攝像機被移動等。

4）同時具備多種視頻監(jiān)控功能。部分監(jiān)控系統(tǒng)需要具有視頻預(yù)覽、視頻存儲、視頻回放、日志管理、快球控制、電子地圖等視頻監(jiān)控系統(tǒng)功能。

5）自動人數(shù)統(tǒng)計技術(shù)。攝像頭捕獲的視頻傳到后臺，通過背景分離、特征提取等環(huán)節(jié)后，視頻中代表“人”的圖像會被自動檢測，最終統(tǒng)計出準確的人流數(shù)字。

6）人臉識別技術(shù)。人臉識別技術(shù)是目前身份認證和安全控制最新生物特征的識別技術(shù)。在拍攝到視頻圖像后，人臉識別系統(tǒng)首先會把視頻中的人臉識別出來。抓取出人臉后，系統(tǒng)把焦點對準眉骨到下顎這一倒三角區(qū)域，找出該區(qū)域的4 000多個點位，如眼角點位、鼻翼點位，計算它們之間的距離比值，形成人臉三維系統(tǒng)并轉(zhuǎn)化為數(shù)學(xué)模型，通過數(shù)據(jù)識別實現(xiàn)人像的識別?？茖W(xué)家發(fā)現(xiàn)，一個人從小到大，這些點位的距離比值是不變的，是每個人獨特的“身份證”。

3.2.2 世博中的典型應(yīng)用

世博中的典型應(yīng)用有：

1）客流眼。在中國館、世博軸、城市最佳實踐區(qū)等重要場館和區(qū)域中，有多個會“自動清點人頭”的智能攝像頭“客流眼”[2]。通過背景分離、特征提取等環(huán)節(jié)，視頻中代表“人”的圖像會被一一圈出，最終統(tǒng)計準確率在80%～95%之間。同時，這套攝像頭還會將統(tǒng)計出的場館內(nèi)的人數(shù)與設(shè)定的人員上限進行實時比對，一旦超過該上限，立即發(fā)出警報，提醒工作人員采取疏散措施。

2）人臉通行證。在上海世博會上，進出世博園區(qū)約50萬持證人員和7 000萬人次游客都將擁有無法偽造的“人臉通行證”。本次為世博會開發(fā)的人像采集設(shè)備的名稱為“E面通”，它有刷卡區(qū)和一個屏幕，與閘機相連，安裝在世博園區(qū)的各個進出口，主要是為了防止持證人員將卡轉(zhuǎn)借給他人，或被不法分子冒用。該設(shè)備的核心技術(shù)就是人臉識別技術(shù)。因為該系統(tǒng)測的是特征點位，人臉在喬裝打扮后也無法逃過識別系統(tǒng)。在識別系統(tǒng)中輸入含有人臉的圖像，系統(tǒng)就自動進行人臉檢測，根據(jù)系統(tǒng)定位，重建面部特征的3D系統(tǒng)，通過特定算法提取人臉圖像的特征碼，保存至人臉特征庫中。如果要查詢，只須把待測者的人臉圖像輸入系統(tǒng)，就可以與計算機里存儲的資料進行比對。

3.2.3 應(yīng)用分析

從應(yīng)用角度來看，目前智能視頻監(jiān)控還處于起步階段，主要應(yīng)用于一些特定的場合。但隨著市場和技術(shù)的成熟，尤其是人工智能等為代表的智能信息分析技術(shù)、IPv6為代表的下一代網(wǎng)絡(luò)技術(shù)、云計算、并行計算等計算技術(shù)、高速度、高集成度的芯片設(shè)計技術(shù)的高速發(fā)展，在中國“三網(wǎng)融合”的大形勢下，智能視頻監(jiān)控必將在各行各業(yè)得到廣泛推廣。

3.3 物聯(lián)網(wǎng)安防技術(shù)

3.3.1 技術(shù)特點

物聯(lián)網(wǎng)[3]是將信息感知的網(wǎng)絡(luò)、信息傳輸?shù)木W(wǎng)絡(luò)和信息共享的網(wǎng)絡(luò)進行整合，將傳感器、網(wǎng)絡(luò)智能終端和互聯(lián)網(wǎng)結(jié)合在一起，實現(xiàn)可感知的世界互聯(lián)。

物聯(lián)網(wǎng)安防是指終端產(chǎn)品具有智能化、一體化，能夠連接多種無線傳感器，能夠通過互聯(lián)網(wǎng)傳輸報警圖像和信息，同時具有網(wǎng)絡(luò)平臺監(jiān)控報警服務(wù)功能的安防系統(tǒng)。

3.3.2 世博中的典型應(yīng)用

世博中的典型應(yīng)用有：

1）LA100型火災(zāi)安全監(jiān)控系統(tǒng)。世博會主題館、世博中心、世界演藝中心、未來館、特鋼大舞臺以及加拿大館等，均安裝了具備“電子眼”、“電子鼻”等多種傳感器聯(lián)合的LA100型火災(zāi)安全監(jiān)控系統(tǒng)。該系統(tǒng)由兩種火災(zāi)探測器和一個自動消防炮組成，通過模仿人的眼鼻系統(tǒng)，對大空間實施監(jiān)控。當火苗到達半米的高度時，自動消防炮會在幾秒到十幾秒內(nèi)感應(yīng)到，并以30 L/s的強度噴水，1 min內(nèi)就可以把火撲滅。

2）手機門票。本次世博門票的一大亮點在于推出普通紙質(zhì)RFID門票[3]的同時，還和中國移動合作，推出了基于RFID手機支付的手機門票。手機門票也稱為電子門票，是全球范圍內(nèi)首次把RFID技術(shù)（即物聯(lián)網(wǎng)或稱傳感網(wǎng)技術(shù)）與移動SIM卡相結(jié)合，以手機SIM卡為載體實現(xiàn)的一種全新電子票。RFID SIM卡讓用戶的手機具備了非接觸通信功能，也就是信息傳感設(shè)備與手機網(wǎng)絡(luò)相連，從而實現(xiàn)手機購票、刷手機入園等無紙化動作。

3）食品導(dǎo)讀。進入園區(qū)的蔬菜、水果、水產(chǎn)品、蛋等初級產(chǎn)品及配送的餐飲半成品等，包裝袋上都將帖上RFID標簽，這個標簽會存儲種植養(yǎng)殖企業(yè)或生產(chǎn)單位、品名、產(chǎn)地、生產(chǎn)日期、保質(zhì)期等信息，以保證食品和原料能夠追根溯源。導(dǎo)讀技術(shù)（RFID技術(shù)之一）將在世博園內(nèi)全面覆蓋。屆時，手持辦公終端移動設(shè)備的執(zhí)法人員可以現(xiàn)場對進園食品的生產(chǎn)、加工、存儲和銷售進行全過程追蹤，確保供應(yīng)渠道的安全可靠。

3.3.3 應(yīng)用分析

新一代物聯(lián)網(wǎng)安防產(chǎn)品將物體和環(huán)境的信息經(jīng)過智能網(wǎng)絡(luò)化終端與互聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)結(jié)合起來，集監(jiān)控、圖像分析、智能處理、前端存儲、警笛訊響、主動報警等多種功能于一體，達到人類社會與物理系統(tǒng)的整合，這個特點決定了基于物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的安防產(chǎn)品必然是下一代安防監(jiān)控系統(tǒng)的發(fā)展方向。

4 后世博圖像監(jiān)控新技術(shù)的發(fā)展與需求

4.1 上海世博為安防新技術(shù)的深度應(yīng)用提供了舞臺

世博會自誕生之日起就是展示新技術(shù)的平臺，2010年上海世博會更是高科技的大秀場。國內(nèi)外安防企業(yè)紛紛投入到這一場全球矚目的“高科技”盛宴中，借助世博走向世界的舞臺。在世博場館及其周邊部署的圖像監(jiān)控安全防護系統(tǒng)，大量地采用了當前較為先進和智能的圖像監(jiān)控新技術(shù)。從領(lǐng)到門票的那一刻起，智能信息就已經(jīng)走到了人們的身邊。從個人層面的手機支付、食品安全，到園區(qū)層面的運營監(jiān)控、安全保障，再到城市層面的交通管理、全面協(xié)調(diào)，無不透射出智能信息給世博會帶來的效率提升。

4.2 物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)為安防視頻監(jiān)控的深度應(yīng)用提供契機

上海世博會是物聯(lián)網(wǎng)概念和技術(shù)展示的舞臺。物聯(lián)網(wǎng)是將信息感知的網(wǎng)絡(luò)、信息傳輸?shù)木W(wǎng)絡(luò)和信息共享的網(wǎng)絡(luò)這三者進行整合，將傳感器、網(wǎng)絡(luò)智能終端和互聯(lián)網(wǎng)結(jié)合在一起，實現(xiàn)可感知的世界互聯(lián)。這個特點決定了基于物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的安防系統(tǒng)必將得到深度的發(fā)展和應(yīng)用。

4.3 智慧城市推動了安防技術(shù)的發(fā)展和深度應(yīng)用

上海市正在發(fā)展成為國際的金融中心和航運中心。2010年上海世博會必將帶動和提速兩個中心的發(fā)展步伐。隨著上海城市建設(shè)速度和經(jīng)濟社會地位的提高，對城市公共安全保障體系的要求會更高。日益復(fù)雜的城市環(huán)境需要智能的信息處理技術(shù)和科學(xué)的管理手段。

隨著安防體系建設(shè)的不斷增加，其在各行業(yè)領(lǐng)域發(fā)揮的作用也日益凸顯。安防數(shù)據(jù)已經(jīng)成為城市基本的公共數(shù)據(jù)資源，數(shù)據(jù)采集點越來越多，數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)越來越復(fù)雜，只有依靠智能化的信息處理系統(tǒng)，才能實現(xiàn)智慧城市。

因此，進一步開展國內(nèi)自主創(chuàng)新技術(shù)研究、拓展對已有系統(tǒng)的深度應(yīng)用，建立健全法制法規(guī)、加強科學(xué)的管理機制是后世博時代需要重點解決的關(guān)鍵問題。對于上海后世博時代，需要吸收大量國內(nèi)外的一些領(lǐng)先新技術(shù)與優(yōu)質(zhì)的服務(wù)理念，從而創(chuàng)造出更具備國際化競爭優(yōu)勢的安防產(chǎn)業(yè)，為上海城市經(jīng)濟、政治、文化的發(fā)展保駕護航。

[1] 史新華.物聯(lián)網(wǎng)時代來臨給安防業(yè)帶來哪些影響 [EB/OL].[2010-01-20].http：//www.cqvip.com/qk/98454B/201005/33911784.html.

[2] 王保云.RFID世界網(wǎng)版權(quán)所有 [EB/OL].[2010-01-20].http：//tech.rfidworld.com.cn/2010_06/79d4eff7d28135a0.html.

[3] 范臻.世博安防技術(shù)搶先看：RFID技術(shù)應(yīng)用概覽 [EB/OL].[2010-01-20].http：//security.it168.com/a2010/0325/865/000000865564.shtml.

朱曉明，女，碩士，上海市公安局科技處圖像科助理工程師。