劉宏濤

摘要：視頻監(jiān)控系統(tǒng)是監(jiān)獄安全防范系統(tǒng)工程的主要組成部分，是提高監(jiān)獄人防、技防水平的重要工具，它對(duì)于監(jiān)督罪犯的改造、防范監(jiān)管場(chǎng)所內(nèi)突發(fā)事件的發(fā)生都起到了不可替代的作用。文章分析了我國(guó)監(jiān)獄視頻監(jiān)控系統(tǒng)的現(xiàn)狀以及存在問(wèn)題，并細(xì)述了視頻智能分析技術(shù)，提出了一種將動(dòng)態(tài)偵測(cè)同視頻智能分析技術(shù)相結(jié)合的監(jiān)獄視頻監(jiān)控智能化解決方案，該方案具有較高的應(yīng)用價(jià)值和較好的現(xiàn)實(shí)意義。

Abstract： Video monitoring system is the main part of prison safety system engineering， is the important tool to raise the level of prison air-defense， dimension. It plays an irreplaceable role in supervising the criminal reformation， preventing the emergency in the supervisory areas. The paper analyzes the present situation and existing problem of the video monitoring system of the jail in China， describes the intelligent video analysis technology in detail， puts forward the solutions of combining the dynamic detection and intelligent video analysis technology for prison intelligent video surveillance. The scheme has higher application value and good practical significance.

關(guān)鍵詞：監(jiān)獄；視頻監(jiān)控系統(tǒng)；視頻智能分析

Key words： prison；video monitoring system；intelligent video analysis

中圖分類號(hào)：TP277 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1006-4311（2016）05-0171-04

0 引言

在監(jiān)獄眾多的安防子系統(tǒng)中，視頻監(jiān)控系統(tǒng)是一種最有效的監(jiān)控安防系統(tǒng)。它能24小時(shí)監(jiān)控監(jiān)舍、圍墻周界等重點(diǎn)區(qū)域，對(duì)越獄或企圖越獄的在押犯形成有力的震懾，即便發(fā)生越獄事件，也能通過(guò)視頻監(jiān)控記錄作案過(guò)程，為刑偵提供客觀依據(jù)。該系統(tǒng)采用監(jiān)控遠(yuǎn)程傳輸技術(shù)使省局監(jiān)控中心與地方監(jiān)獄互聯(lián)互通，大大提高監(jiān)獄管理效率，減輕管理壓力。

1 監(jiān)獄視頻監(jiān)控系統(tǒng)存在問(wèn)題

通過(guò)最近幾年的建設(shè)，我國(guó)各監(jiān)獄所實(shí)現(xiàn)的安防項(xiàng)目中可以說(shuō)數(shù)視頻監(jiān)控系統(tǒng)最為完備。截止到目前為止，我國(guó)監(jiān)獄基本已經(jīng)實(shí)現(xiàn)三大現(xiàn)場(chǎng)視頻監(jiān)控全覆蓋，甚至部分監(jiān)獄已經(jīng)實(shí)現(xiàn)全監(jiān)范圍內(nèi)視頻監(jiān)控系統(tǒng)全覆蓋、監(jiān)控?zé)o死角。

但是當(dāng)前常用的模數(shù)結(jié)合型監(jiān)獄視頻監(jiān)控系統(tǒng)，在容量和柔性方面的確優(yōu)于以模擬矩陣主機(jī)控制位置的閉路監(jiān)控系統(tǒng)，但在其他方面仍然存在不少問(wèn)題。

①仍然屬于被動(dòng)監(jiān)測(cè)型監(jiān)控，擅長(zhǎng)事后取證，但是在預(yù)防、預(yù)警能力不足。

②監(jiān)控人員仍然需要通過(guò)電視墻監(jiān)視前端監(jiān)控畫(huà)面。一項(xiàng)研究顯示，在持續(xù)盯視視頻畫(huà)面22min后，人眼將自動(dòng)忽略視頻畫(huà)面中95%以上的活動(dòng)信息。監(jiān)控人員需要對(duì)若干個(gè)視頻畫(huà)面進(jìn)行監(jiān)視，不僅要挑戰(zhàn)身體極限，而且工作量巨大，很容易漏掉一些細(xì)節(jié)。

③雖然現(xiàn)有的視頻監(jiān)控系統(tǒng)能夠預(yù)警，但由于設(shè)計(jì)缺陷，預(yù)警精準(zhǔn)度較差，存在漏報(bào)、誤報(bào)的問(wèn)題，并且報(bào)警響應(yīng)時(shí)間長(zhǎng)，達(dá)不到實(shí)時(shí)監(jiān)控的要求。

④智能化程度較低，監(jiān)控范圍嚴(yán)重依賴攝像頭的數(shù)量。如果要增加監(jiān)獄視頻監(jiān)控的范圍，必須大幅度提高攝像頭的數(shù)量；而攝像頭數(shù)量的增加，將會(huì)增加監(jiān)獄信息化投入的成本，綜合布線的難度，網(wǎng)絡(luò)的負(fù)擔(dān)以及系統(tǒng)的容量和穩(wěn)定性。

⑤通過(guò)視頻監(jiān)控，從發(fā)現(xiàn)警情到處警，環(huán)節(jié)過(guò)多，時(shí)延較大，不利于緊急事件的快速處理。

監(jiān)獄現(xiàn)有的視頻監(jiān)控系統(tǒng)在監(jiān)控能力上存在一定的局限性，這些限制因素進(jìn)而導(dǎo)致整個(gè)系統(tǒng)安全性和實(shí)用性的降低。嚴(yán)格意義上來(lái)講，現(xiàn)有的視頻監(jiān)控系統(tǒng)并不足以滿足監(jiān)獄這類安全級(jí)別要求非常高的場(chǎng)所。

2 系統(tǒng)解決方案

針對(duì)現(xiàn)有監(jiān)獄視頻監(jiān)控系統(tǒng)以上所存在的問(wèn)題，最好的解決辦法就是引入視頻智能分析技術(shù)。

2.1 視頻智能分析概念

視頻智能分析（Intelligent Video System）是指計(jì)算機(jī)圖像視覺(jué)分析技術(shù)，通過(guò)分離畫(huà)面背景和監(jiān)控目標(biāo)，可以進(jìn)一步追蹤在攝像機(jī)場(chǎng)景內(nèi)出現(xiàn)的目標(biāo)。用戶可根據(jù)需求自主設(shè)定報(bào)警規(guī)則，一旦監(jiān)視目標(biāo)出現(xiàn)在監(jiān)控畫(huà)面中，并且其行為違反了用戶設(shè)定的規(guī)則，監(jiān)控系統(tǒng)就自動(dòng)彈出報(bào)警信息并自動(dòng)預(yù)警，同時(shí)自動(dòng)抓拍視頻畫(huà)面作為證據(jù)存儲(chǔ)起來(lái)。

2.2 視頻智能分析算法

智能化視頻分析的計(jì)算分析方法包括兩類，一類是基于背景模型的計(jì)算分析方法，要包括周界防范、聚眾檢測(cè)、滯留和盜移檢測(cè)等；另一類是基于特征識(shí)別的分析算法，主要包括紅綠燈識(shí)別、車牌號(hào)碼識(shí)別、人臉識(shí)別等。分類圖詳見(jiàn)圖1。

在圖1中，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)，就是在相對(duì)靜止的背景畫(huà)面中鎖定運(yùn)動(dòng)的目標(biāo)物體。

特征識(shí)別和活動(dòng)目標(biāo)識(shí)別是兩個(gè)概念。前者是基于目標(biāo)物體的特征進(jìn)行監(jiān)視，無(wú)需構(gòu)建背景模型。因此計(jì)算機(jī)建有一個(gè)這些特征信息的數(shù)據(jù)庫(kù)，將數(shù)據(jù)庫(kù)中的特征信息與目標(biāo)物體的特征一一對(duì)比，最終鎖定與目標(biāo)物體特征信息高度相似的特征。獲取的特征信息越詳細(xì)，最終的結(jié)果越精準(zhǔn)，但這需要建立在大量的計(jì)算過(guò)程之上。

結(jié)合監(jiān)獄的特點(diǎn)和應(yīng)用需求，可知監(jiān)獄系統(tǒng)視頻智能分析的應(yīng)用主要以行為分析算法為主。而目前市面上的，基于行為分析的視頻智能分析已經(jīng)有較為成熟的產(chǎn)品，例如美國(guó)的ObjectVideo和以色列的IoImage。

2.3 視頻智能分析應(yīng)用障礙

近些年來(lái)，視頻智能分析技術(shù)在監(jiān)控領(lǐng)域一直都有很高的關(guān)注度。從理論上講，該技術(shù)能夠大大提高視頻監(jiān)控效率，但實(shí)際用到的卻不多，其原因可能有兩點(diǎn)：

一是造價(jià)高?，F(xiàn)有的視頻智能分析設(shè)備市場(chǎng)報(bào)價(jià)單路在1.5萬(wàn)-2萬(wàn)之間。若一個(gè)監(jiān)獄有2000個(gè)攝像頭需要上視頻智能分析功能的話，那么僅僅智能視頻智能分析設(shè)備的費(fèi)用就高達(dá)3千萬(wàn)-4千萬(wàn)。

二是針對(duì)實(shí)際應(yīng)用中需監(jiān)視數(shù)量比較大的項(xiàng)目，視頻智能分析系統(tǒng)無(wú)論是結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，還是功能設(shè)計(jì)，似乎都無(wú)法充分滿足應(yīng)用需要。它只針對(duì)特定的路數(shù)或攝像機(jī)進(jìn)行分析，而對(duì)于幾千路的大項(xiàng)目中如何實(shí)現(xiàn)智能分析聯(lián)動(dòng)、如何有效配合實(shí)現(xiàn)、系統(tǒng)的集中管理性如何能最大發(fā)揮、錄像文件如何有的放矢等。在實(shí)際應(yīng)用過(guò)程中，這些智能視頻分析技術(shù)還有待進(jìn)一步完善。

2.4 解決方案

正如前文所述，現(xiàn)有的監(jiān)獄視頻監(jiān)控系統(tǒng)中一般都包含DVR或NVR設(shè)備，而無(wú)論是DVR還是NVR都具有視頻動(dòng)態(tài)偵測(cè)功能。但這種動(dòng)態(tài)偵測(cè)誤報(bào)率較高，在監(jiān)獄中不能作為直接的報(bào)警信號(hào)進(jìn)行處理。研究表明，可以將動(dòng)態(tài)偵測(cè)和視頻智能分析設(shè)備結(jié)合使用，可以大大節(jié)約成本以及在幾千路的大項(xiàng)目中構(gòu)建相對(duì)合理的視頻智能分析解決方案。這種方案不需要改變現(xiàn)有的視頻監(jiān)控系統(tǒng)架構(gòu)，只在原來(lái)系統(tǒng)的基礎(chǔ)上增加一臺(tái)用于視頻智能分析調(diào)度功能的服務(wù)器和32臺(tái)視頻智能分析儀。改進(jìn)后的系統(tǒng)主要由IP攝像機(jī)，NVR（DVR），視頻智能分析調(diào)度服務(wù)器，智能分析儀，屏幕墻構(gòu)成，硬件設(shè)備架構(gòu)如圖2所示。

系統(tǒng)在工作時(shí)，首先對(duì)系統(tǒng)所有NVR上的移動(dòng)偵測(cè)報(bào)警信息進(jìn)行巡檢；檢測(cè)到報(bào)警信息后，由系統(tǒng)軟件將報(bào)警信息進(jìn)行匯聚；匯聚后的所有報(bào)警信息在系統(tǒng)平臺(tái)中按照規(guī)則進(jìn)行調(diào)度，遴選出32路視頻報(bào)警信號(hào)；調(diào)度出的32路視頻報(bào)警信號(hào)推送到32路視頻分析儀進(jìn)行視頻分析，如屬于誤報(bào)，直接清空，等待下一路數(shù)據(jù)分析，如屬于真實(shí)報(bào)警，推送到屏幕墻進(jìn)行顯示，同時(shí)發(fā)出聲光報(bào)警。系統(tǒng)流程圖如圖3所示。

■

具體設(shè)計(jì)如下：

①移動(dòng)偵測(cè)巡檢。如前文所述，開(kāi)啟移動(dòng)偵測(cè)功能的NVR會(huì)因?yàn)閷?shí)際產(chǎn)生的入侵行為，越界行為，背景圖像的動(dòng)態(tài)變化，如天氣、光照、影子及混亂干擾等的影響，產(chǎn)生大量的移動(dòng)偵測(cè)報(bào)警信息。本方案首先要做的工作就是不斷的巡檢系統(tǒng)中的各個(gè)NVR，獲取所有產(chǎn)生移動(dòng)偵測(cè)報(bào)警的通道號(hào)，無(wú)論是誤報(bào)還是有效報(bào)警。以?？低暪镜腘VR為例，部分程序?qū)崿F(xiàn)如下：

NET_DVR_ALARMINCFG_V30 m_struAlarmInCfg[MAX_ALARMIN_V30]；

for （i=0； i < MAX_ALARMIN_V30； i++）

{

if（（i>=MAX_ANALOG_ALARMIN）&&struIPAlarmInCfg.struIPAlarmInInfo[i-MAX_ANALOG_ALARMIN].byIPID > 0）

{

if （！NET_DVR_GetDVRConfig（lUserID， NET_DVR_GET_ALARMINCFG_V30， i，＼

&m_struAlarmInCfg[i]， sizeof（NET_DVR_ALARMINCFG_V30）， &dwReturned））

{

…… //ERROR

}

else

{

m_struAlarmInCfg[i].byAlarmType = 0；

m_struAlarmInCfg[i].byAlarmInHandle = 1；

NET_DVR_SetDVRConfig（lUserID，NET_DVR_SET_ALARMINCFG_V30，i，＼ &（m_struAlarmInCfg[i]）， sizeof（NET_DVR_ALARMINCFG_V30））；

}

}

②移動(dòng)偵測(cè)報(bào)警匯聚。在視頻監(jiān)控系統(tǒng)的NVR層之上，對(duì)巡檢到的各個(gè)移動(dòng)偵測(cè)報(bào)警信息進(jìn)行匯聚。匯聚信息包括移動(dòng)偵測(cè)報(bào)警通道號(hào)，移動(dòng)偵測(cè)報(bào)警時(shí)間，移動(dòng)偵測(cè)報(bào)警視頻錄像等。匯聚上來(lái)的移動(dòng)偵測(cè)報(bào)警信息存入移動(dòng)偵測(cè)報(bào)警數(shù)據(jù)庫(kù)。移動(dòng)偵測(cè)報(bào)警數(shù)據(jù)庫(kù)包括索引、報(bào)警時(shí)間、報(bào)警通道號(hào)、報(bào)警級(jí)別、報(bào)警錄像路徑、報(bào)警錄像文件名等信息。其中最重要的工作是匯聚移動(dòng)偵測(cè)報(bào)警視頻錄像。以?？低暪镜腘VR為例，部分程序?qū)崿F(xiàn)如下：

int lFindHandle = NET_DVR_FindFile_V30（lUserID， &struFileCond）；

if（lFindHandle < 0）

{

printf（"find file fail，last error %d＼n"，NET_DVR_GetLastError（））；

return；

}

NET_DVR_FINDDATA_V30 struFileData；

while（true）

{

int result = NET_DVR_FindNextFile_V30（lFindHandle， &struFileData）；

if（result == NET_DVR_ISFINDING）

{

continue；

}

else if（result == NET_DVR_FILE_SUCCESS）

{

char strFileName[256] = {0}；

sprintf（strFileName， "./%s"， struFileData.sFileName）； saveRecordFile（lUserID， struFileData.sFileName， strFileName）；

break；

}

else if（result == NET_DVR_FILE_NOFIND || result == NET_DVR_NOMOREFILE）

{

break；

}

else

{

printf（"find file fail for illegal get file state"）；

break；

}

}

③視頻智能分析調(diào)度。視頻智能分析調(diào)度主要針對(duì)兩個(gè)隊(duì)列進(jìn)行調(diào)度，一個(gè)是報(bào)警視頻分析等候隊(duì)列，一個(gè)是報(bào)警視頻分析處理隊(duì)列。報(bào)警視頻分析等候隊(duì)列共有64個(gè)緩存單元，各報(bào)警單元按照時(shí)間的先后順序以及通道優(yōu)先級(jí)進(jìn)行排序，排在前面的優(yōu)先推送至報(bào)警視頻分析處理隊(duì)列進(jìn)行視頻分析，在正式處理之前，各報(bào)警單元的排列順序仍然動(dòng)態(tài)可調(diào)。報(bào)警視頻分析處理隊(duì)列共有32個(gè)單元，每一單元對(duì)應(yīng)一個(gè)智能視頻分析儀，共計(jì)32臺(tái)智能視頻分析儀。報(bào)警視頻分析處理隊(duì)列可根據(jù)智能視頻分析儀的狀態(tài)調(diào)度新的處理任務(wù)給他們。

④報(bào)警視頻智能分析。32路智能視頻分析儀可將由視頻智能調(diào)度平臺(tái)上傳過(guò)來(lái)的移動(dòng)偵測(cè)報(bào)警視頻進(jìn)行快速分析，若分析結(jié)果為誤報(bào)警，則直接丟棄該報(bào)警數(shù)據(jù)，狀態(tài)復(fù)位，等待下一個(gè)報(bào)警視頻分析；若分析結(jié)果為有效報(bào)警，如發(fā)生非法侵入，非法越界，非法遺留物，人員聚集等事件后，則將報(bào)警視頻推送到電視墻進(jìn)行即時(shí)顯示，同時(shí)輸出聲光報(bào)警信號(hào)提醒值班人員注意。

⑤報(bào)警解除。一旦值班人員發(fā)現(xiàn)警情屬于誤報(bào)或者報(bào)警狀況已經(jīng)進(jìn)行處理，可在調(diào)度平臺(tái)用手工的方式將該路視頻分析儀重新復(fù)位，處于等待下一個(gè)報(bào)警視頻分析的狀態(tài)之中。

2.5 仿真結(jié)果

以某監(jiān)獄需要進(jìn)行智能分析的視頻監(jiān)控路數(shù)為500路為例，采用本文所述方法可將需要的視頻智能分析儀減少為32路，大大降低了系統(tǒng)的成本。同時(shí)，通過(guò)本文所述的視頻智能監(jiān)控設(shè)備與移動(dòng)偵測(cè)報(bào)警的疊加作用，將新型視頻智能監(jiān)控系統(tǒng)的誤報(bào)率減少為一般視頻智能監(jiān)控系統(tǒng)的三分之一以下，大大降低了系統(tǒng)的誤報(bào)率。

3 結(jié)語(yǔ)

將DVR或NVR中的動(dòng)態(tài)偵測(cè)功能與視頻智能分析技術(shù)相結(jié)合，并設(shè)定報(bào)警視頻隊(duì)列排序制度，將優(yōu)先分析的報(bào)警視頻集中到總控中心進(jìn)行分析，可有效地減少智能視頻分析儀的數(shù)量，大大降低投入成本，為提高監(jiān)獄管理效率提供有效的管理工具，大大減輕監(jiān)獄的監(jiān)管壓力。另外，該方法也是對(duì)智能視頻分析集成到現(xiàn)有監(jiān)獄安防及信息化平臺(tái)中的一種探索，經(jīng)研究表明，具有較高的應(yīng)用價(jià)值和較好的現(xiàn)實(shí)意義。

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