◆姚李虎

數(shù)字圖像處理技術(shù)在智能博物館安防系統(tǒng)的應(yīng)用策略

◆姚李虎

（陜西歷史博物館（陜西省文物交流中心） 陜西 710061）

文章首先闡述了現(xiàn)階段智能博物館安防系統(tǒng)的現(xiàn)狀研究，而后又分析了智能博物館安防系統(tǒng)運(yùn)行過(guò)程中面臨的主要問(wèn)題，最后探討了數(shù)字圖像處理技術(shù)在智能博物館安全系統(tǒng)中的應(yīng)用策略。

智能博物館；安防系統(tǒng)；數(shù)字圖像；處理技術(shù)

在我國(guó)文化事業(yè)快速發(fā)展的進(jìn)程中，我國(guó)各地區(qū)的各類(lèi)博物館已經(jīng)成為其重要的組成部分，而從單位性質(zhì)上來(lái)看，博物館這類(lèi)單位的風(fēng)險(xiǎn)等級(jí)是非常高的，博物館內(nèi)的藏品全部都是古代人類(lèi)所遺留下來(lái)的在科學(xué)、藝術(shù)和歷史等方面有重要研究?jī)r(jià)值的文物，這就要求了我國(guó)的各類(lèi)博物館都應(yīng)具備較為完善的安防系統(tǒng)。而為了將安防系統(tǒng)的安全防護(hù)作用充分發(fā)揮出來(lái)，確保文物存放于博物館中絕對(duì)的安全和可靠，并且與博物館的防護(hù)級(jí)別和風(fēng)險(xiǎn)等級(jí)需求相適應(yīng)，就應(yīng)以先進(jìn)的科學(xué)技術(shù)為基礎(chǔ)，將數(shù)字圖像處理技術(shù)科學(xué)并且高效地應(yīng)用在智能博物館安防系統(tǒng)中。下面重點(diǎn)對(duì)數(shù)字圖像處理技術(shù)在智能博物館安防系統(tǒng)的應(yīng)用進(jìn)行分析。

1 現(xiàn)階段智能博物館安防系統(tǒng)的現(xiàn)狀研究

1.1 現(xiàn)階段智能博物館安防系統(tǒng)的現(xiàn)狀分析

首先，博物館這類(lèi)單位一定要具備強(qiáng)大的防入侵、防破壞、防盜竊和防搶劫的能力，在出現(xiàn)特殊問(wèn)題和風(fēng)險(xiǎn)隱患時(shí)要能夠提前預(yù)警并自動(dòng)報(bào)警求救，最大限度地降低非法活動(dòng)的影響范圍并在事后進(jìn)行有效查證和追溯，遇到非法行為和活動(dòng)時(shí)應(yīng)盡可能地將它們控制在博物館的外圍區(qū)域，為打擊各種會(huì)對(duì)博物館造成嚴(yán)重危害的犯罪行為提供便利條件，因此，博物館就必須構(gòu)建一個(gè)較為完善和智能化的安防系統(tǒng)，這一系統(tǒng)一定要能夠滿足整個(gè)行業(yè)對(duì)其安全防護(hù)和風(fēng)險(xiǎn)等級(jí)的真實(shí)需求。

其次，從智能博物館安防系統(tǒng)的組成情況來(lái)看，其最核心的組成部分便是入侵報(bào)警系統(tǒng)，通過(guò)所構(gòu)建的視頻監(jiān)控、電子巡查、出入口核查、電子巡查和對(duì)講安檢等子系統(tǒng)來(lái)保證整個(gè)博物館各個(gè)區(qū)域安全有序的運(yùn)行，從結(jié)構(gòu)上來(lái)看，各個(gè)子系統(tǒng)是相互分離的，但是在先進(jìn)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的支持下通過(guò)所設(shè)置的接口和軟件系統(tǒng)，各個(gè)子系統(tǒng)又形成了一個(gè)有機(jī)整體，共同保證了博物館安防系統(tǒng)的穩(wěn)定運(yùn)行。

在博物館的安防系統(tǒng)中，起到最關(guān)鍵作用的部分便是視頻監(jiān)控和圖像核查這一子系統(tǒng)，其通過(guò)實(shí)時(shí)監(jiān)控特定區(qū)域的人員和環(huán)境的變化情況來(lái)及時(shí)發(fā)現(xiàn)風(fēng)險(xiǎn)因素和緊急事件，系統(tǒng)要想取得理想的安全防護(hù)效果，不但要求所構(gòu)建的安防系統(tǒng)要盡可能先進(jìn)和完善，同時(shí)也對(duì)管理系統(tǒng)的工作人員提出了較高要求。任何工作人員都不能一直盯著負(fù)責(zé)監(jiān)控工作的大屏幕，長(zhǎng)時(shí)間工作會(huì)導(dǎo)致人員出現(xiàn)疲勞問(wèn)題，同時(shí)較大規(guī)模的博物館會(huì)設(shè)置很多監(jiān)控點(diǎn)位，而人員反復(fù)觀看不僅會(huì)增加人工成本，同時(shí)也無(wú)法保證時(shí)效性，如果能在博物館安系統(tǒng)中有效應(yīng)用數(shù)字圖像處理技術(shù)，其就能逐步轉(zhuǎn)變安防系統(tǒng)被動(dòng)防御的現(xiàn)狀，針對(duì)不同的清晰度和分辨率都能夠精確識(shí)別出所需要的信息和圖像[1]。

1.2 智能博物館安防系統(tǒng)的發(fā)展趨勢(shì)分析

（1）博物館安防系統(tǒng)的智能化程度將不斷提升。安防系統(tǒng)智能化程度的最重要價(jià)值便是能夠提前并且準(zhǔn)確地發(fā)現(xiàn)博物館安防工作中存在的問(wèn)題和異常情況，并做出相應(yīng)的應(yīng)急處理策略，從而有針對(duì)性地改進(jìn)博物館安防系統(tǒng)中存在的問(wèn)題和不足。以往人工視頻監(jiān)控是存在著明顯問(wèn)題的，工作人員很難時(shí)刻保證高度集中的注意力，并且出現(xiàn)問(wèn)題也無(wú)法立即有效地快速反應(yīng)，而智能分析則能夠?qū)⒍鄠€(gè)監(jiān)控點(diǎn)位的視頻錄像情況調(diào)取出來(lái)并產(chǎn)生關(guān)聯(lián)，并控制聲光報(bào)警設(shè)備提醒相關(guān)人員，還能夠以彩信、短信、電話和郵件等多種方式讓博物館的管理者知道安防系統(tǒng)中的問(wèn)題；

（2）安防系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)將更為簡(jiǎn)單化。對(duì)于博物館來(lái)說(shuō)，系統(tǒng)的專(zhuān)業(yè)化和集成化發(fā)展確實(shí)為安防工作提供了完善的功能和工作上的便利，但是整個(gè)系統(tǒng)的復(fù)雜程度也越來(lái)越高，系統(tǒng)的易用性就會(huì)隨之降低。結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)約化發(fā)展將是博物館安防系統(tǒng)的一個(gè)主要發(fā)展方向，安防系統(tǒng)的供應(yīng)商應(yīng)主要負(fù)責(zé)簡(jiǎn)化系統(tǒng)結(jié)構(gòu)這一工作任務(wù)，根據(jù)博物館現(xiàn)有的軟件系統(tǒng)和硬件系統(tǒng)的運(yùn)轉(zhuǎn)情況對(duì)安防系統(tǒng)結(jié)構(gòu)進(jìn)行重新設(shè)計(jì)，通?？梢圆捎酶兄獙雍头治鰧觾蓪拥慕Y(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)方式，在保證能夠收集到智能化信息的基礎(chǔ)上，還能夠?qū)π畔⑦M(jìn)行有效過(guò)濾，在源頭上做好信息的計(jì)算和分析工作。

2 智能博物館安防系統(tǒng)運(yùn)行過(guò)程中面臨的主要問(wèn)題

2.1 安防系統(tǒng)中所設(shè)置的各個(gè)子系統(tǒng)彼此較為孤立，無(wú)法整體發(fā)揮作用

在智能博物館的安防系統(tǒng)中是設(shè)置了多個(gè)子系統(tǒng)的，如常見(jiàn)的智能系統(tǒng)、報(bào)警系統(tǒng)、視頻監(jiān)控系統(tǒng)和門(mén)禁系統(tǒng)等，各個(gè)子系統(tǒng)都是可以獨(dú)立進(jìn)行工作的，然而在安防系統(tǒng)整體運(yùn)行的過(guò)程中卻暴露出了一個(gè)顯著問(wèn)題，即各個(gè)子系統(tǒng)之間還沒(méi)有建立高效的聯(lián)動(dòng)機(jī)制，彼此之間的工作過(guò)程都是較為獨(dú)立的，舉例來(lái)說(shuō)，如果博物館中的文物出現(xiàn)了異常風(fēng)險(xiǎn)，安防系統(tǒng)中的報(bào)警子系統(tǒng)就會(huì)發(fā)出警報(bào)，但其并沒(méi)有與門(mén)禁子系統(tǒng)產(chǎn)生聯(lián)動(dòng)，正常來(lái)說(shuō)報(bào)警系統(tǒng)應(yīng)該將風(fēng)險(xiǎn)消息傳送給門(mén)禁系統(tǒng)，而門(mén)禁系統(tǒng)則應(yīng)立即關(guān)閉所有出入口，只有單位內(nèi)部的高級(jí)管理人員才可以同行；還比如說(shuō)報(bào)警系統(tǒng)發(fā)出報(bào)警信息后，視頻監(jiān)控子系統(tǒng)也沒(méi)有與其形成聯(lián)動(dòng)，正常情況下應(yīng)是視頻監(jiān)控子系統(tǒng)接收到報(bào)警信息后應(yīng)立即鎖定周?chē)谋O(jiān)控區(qū)域，并通過(guò)智能化的分析來(lái)確定非法人員可能會(huì)選擇的逃跑路線，并將路線反饋給博物館的管理者；如果有文物的位置發(fā)生改變，報(bào)警系統(tǒng)還應(yīng)聯(lián)通公安系統(tǒng)并立即對(duì)相應(yīng)文物進(jìn)行定位和追蹤，只有各個(gè)子系統(tǒng)之間獨(dú)立工作并有密切聯(lián)系，整個(gè)安防系統(tǒng)才能發(fā)揮出最大功效。

2.2 博物館所安裝的安防系統(tǒng)更多的還是被動(dòng)成分

目前來(lái)看，在各類(lèi)博物館中安裝安防系統(tǒng)的最重要作用還是進(jìn)行視頻監(jiān)控和對(duì)風(fēng)險(xiǎn)因素的預(yù)警和報(bào)警，然而隨著博物館規(guī)模的不斷增大，在博物館中要設(shè)置更多的監(jiān)控點(diǎn)位，出現(xiàn)緊急事件時(shí)只是依靠查看監(jiān)控視頻來(lái)找到非法人員是非常困難的，視頻監(jiān)控更多的是被用來(lái)取證，在事中預(yù)防中并沒(méi)有發(fā)揮太大作用。在博物館的開(kāi)放區(qū)域中安裝了很多具有較高靈敏度的報(bào)警探頭，這也會(huì)隨之帶來(lái)很多錯(cuò)誤報(bào)警信息，其保護(hù)文物的作用也就大大降低了[2]。

3 數(shù)字圖像處理技術(shù)在智能博物館安全系統(tǒng)中的應(yīng)用策略

3.1 準(zhǔn)確地獲取數(shù)字圖像

對(duì)于博物館的智能安防系統(tǒng)來(lái)說(shuō)，門(mén)禁、監(jiān)控和報(bào)警是其三大核心子系統(tǒng)，而系統(tǒng)中的數(shù)字圖像通常都是從所設(shè)置的監(jiān)控?cái)z像頭中得到的，對(duì)于博物館這類(lèi)單位來(lái)說(shuō)，在其出入口和各個(gè)開(kāi)放區(qū)域中都會(huì)設(shè)置安裝大量的監(jiān)控?cái)z像頭，從而有效避免文物和館藏被盜竊或是被損壞的問(wèn)題。而依托于數(shù)字圖像處理技術(shù)就可以將更具科技性的圖像傳感設(shè)備內(nèi)置在監(jiān)控?cái)z像頭中，從而更加清晰并且準(zhǔn)確地獲取數(shù)字圖像，并將所獲取的圖像信息迅速傳回給系統(tǒng)主機(jī)[3]。

其次，借助于數(shù)字圖像處理技術(shù)還能夠?qū)檫M(jìn)行及時(shí)處理。當(dāng)博物館在開(kāi)放時(shí)間內(nèi)出現(xiàn)了非法入侵或是有人排放有毒有害氣體時(shí)，系統(tǒng)獲取到數(shù)字圖像后就會(huì)立即發(fā)出聲光報(bào)警信息，安裝時(shí)進(jìn)行人工設(shè)置，當(dāng)系統(tǒng)遇到此類(lèi)問(wèn)題時(shí)能夠自動(dòng)發(fā)送彩信、短信或是撥打報(bào)警電話，同時(shí)還能夠?qū)⑺@取的圖片傳送給多個(gè)指定手機(jī)。當(dāng)博物館的管理者接收到報(bào)警和求助信息后就可以立即查看監(jiān)控畫(huà)面，同時(shí)通過(guò)電腦等移動(dòng)終端設(shè)備來(lái)實(shí)時(shí)有效地控制報(bào)警器和監(jiān)控?cái)z像機(jī)等設(shè)備。

3.2 對(duì)數(shù)字圖像進(jìn)行預(yù)處理

借助于數(shù)字圖像處理技術(shù)還可以對(duì)所獲取的數(shù)字圖像進(jìn)行有效的預(yù)處理工作，第一，對(duì)圖像進(jìn)行灰度降解。對(duì)于博物館的安防系統(tǒng)來(lái)說(shuō)，其對(duì)視頻監(jiān)控工作的實(shí)時(shí)性是有著很高要求的，而要想更好地提升圖像信息的處理速度，應(yīng)利用數(shù)字圖像處理技術(shù)提前對(duì)其進(jìn)行灰度降解；第二，對(duì)數(shù)字圖像進(jìn)行圖解增強(qiáng)。外界的很多因素都可能影響到攝像頭所獲取的數(shù)字圖像質(zhì)量，在實(shí)際工作中通常都不會(huì)使用原始圖像，此時(shí)就必須對(duì)其進(jìn)行降噪和校正灰度等預(yù)處理工作，利用數(shù)字圖像處理技術(shù)可以有針對(duì)性地增強(qiáng)圖像中的突出特征，而那些不需要體現(xiàn)出來(lái)的圖像特征則可以采取誤差處理的方式。

3.3 對(duì)目標(biāo)進(jìn)行精準(zhǔn)檢測(cè)

在博物館安防系統(tǒng)觀測(cè)區(qū)域內(nèi)所出現(xiàn)的一切風(fēng)險(xiǎn)因素都可以稱(chēng)之為運(yùn)動(dòng)目標(biāo)，而利用數(shù)字圖像處理技術(shù)則可以對(duì)運(yùn)動(dòng)目標(biāo)進(jìn)行精準(zhǔn)檢測(cè)，而通常采用的都是背景減法這種目標(biāo)檢測(cè)方法。

首先，應(yīng)將所獲取的數(shù)字圖像存放到安防系統(tǒng)的背景模型庫(kù)中，而如果背景發(fā)生變化還應(yīng)及時(shí)更新背景模型庫(kù)，提前建立前景模型；

其次，應(yīng)準(zhǔn)確地設(shè)置背景減法。針對(duì)不同的安全等級(jí)要求，安防系統(tǒng)能設(shè)置相應(yīng)的背景減法間隔時(shí)間，同時(shí)確定相對(duì)應(yīng)的運(yùn)算頻率，當(dāng)然間隔時(shí)間越小，安防系統(tǒng)的成本就越高；

最后，安防系統(tǒng)進(jìn)行目標(biāo)檢測(cè)時(shí)會(huì)根據(jù)二值化的背景減圖進(jìn)行，并只檢測(cè)背景減圖中有用的數(shù)字圖像，不同位置的攝像頭有著各自的監(jiān)控內(nèi)容，其監(jiān)控的危險(xiǎn)目標(biāo)也有很大差別，因此，應(yīng)對(duì)每一個(gè)攝像頭設(shè)備都進(jìn)行目標(biāo)檢測(cè)預(yù)設(shè)工作[4]。

4 結(jié)語(yǔ)

通過(guò)以上的論述，我們對(duì)現(xiàn)階段智能博物館安防系統(tǒng)的現(xiàn)狀研究、智能博物館安防系統(tǒng)運(yùn)行過(guò)程中面臨的主要問(wèn)題及數(shù)字圖像處理技術(shù)在智能博物館安全系統(tǒng)中的應(yīng)用策略三個(gè)方面的內(nèi)容進(jìn)行了詳細(xì)的分析和探討。

數(shù)字圖像處理技術(shù)在智能博物館安防系統(tǒng)中具有重要的應(yīng)用價(jià)值，其能夠更加快速并且精準(zhǔn)地處理數(shù)字圖像，過(guò)濾無(wú)效信息，對(duì)博物館及時(shí)處理各類(lèi)突發(fā)事件具有很大幫助，大大提升了博物館文化遺產(chǎn)的安全性。

[1]羅超. 技術(shù)推動(dòng)新發(fā)展——智慧博物館正向我們走來(lái)[J]. 中國(guó)公共安全，2017（07）：86-90.

[2]韓雯. 略論博物館安防系統(tǒng)現(xiàn)狀、發(fā)展趨勢(shì)及應(yīng)對(duì)措施[J]. 絲綢之路，2019（20）：60-61.

[3]張敏. 視頻監(jiān)控中運(yùn)動(dòng)目標(biāo)檢測(cè)與清晰化方法的研究[D].江蘇大學(xué)，2017.

[4]尹子業(yè). 智能視頻分析技術(shù)在博物館安防系統(tǒng)中的應(yīng)用[J]. 電子科學(xué)技術(shù)，2018，04（04）：69-72.