胡斌，王越，楊浩

西北核技術(shù)研究所，陜西西安，710024

0 引言

在“智慧城市”和“平安城市”的建設(shè)中，視頻監(jiān)控系統(tǒng)在社會(huì)治安防范中起到了舉足輕重的作用，其系統(tǒng)功能、結(jié)構(gòu)和技術(shù)都日趨完善，并在社會(huì)治安防控體系中發(fā)揮著重要的作用。但是，隨著社會(huì)的發(fā)展和進(jìn)步，視頻監(jiān)控系統(tǒng)也暴露出諸多問(wèn)題，因此，利用先進(jìn)的信息技術(shù)構(gòu)建新型智能視頻監(jiān)控系統(tǒng)已成為必然。智能視頻監(jiān)控系統(tǒng)是安防領(lǐng)域發(fā)展的一個(gè)趨勢(shì)，以科技創(chuàng)新提高生產(chǎn)力水平，使園區(qū)資源得到優(yōu)化配置和充分利用，從而掌握?qǐng)@區(qū)內(nèi)人、車、物實(shí)時(shí)狀況，提高園區(qū)對(duì)重大事件和突發(fā)事件的快速反應(yīng)和處置能力。

1 智能視頻監(jiān)控系統(tǒng)的構(gòu)成

智能視頻監(jiān)控系統(tǒng)由前端設(shè)備、網(wǎng)絡(luò)傳輸設(shè)備、存儲(chǔ)設(shè)備和應(yīng)用軟件等四部分組成。前端設(shè)備：主要由攝像機(jī)、鏡頭和云臺(tái)等組成，其中攝像機(jī)是整個(gè)系統(tǒng)的核心部件。網(wǎng)絡(luò)傳輸設(shè)備：主要包括交換機(jī)和光端機(jī)等，傳輸設(shè)備把前端傳輸過(guò)來(lái)的圖像通過(guò)有線網(wǎng)絡(luò)傳送到后端云服務(wù)器。存儲(chǔ)設(shè)備：主要由硬盤和磁帶組成，其中磁帶是長(zhǎng)期保存圖像資料的重要載體，它具有容量大、讀寫速度快等特點(diǎn)[1]。應(yīng)用軟件是智能視頻監(jiān)控系統(tǒng)的核心，它負(fù)責(zé)接收前端設(shè)備傳送過(guò)來(lái)的視頻信號(hào)，對(duì)其進(jìn)行處理、顯示和存儲(chǔ)。智能視頻監(jiān)控系統(tǒng)可以進(jìn)行遠(yuǎn)程監(jiān)控，不需要用戶到現(xiàn)場(chǎng)去操作。智能視頻監(jiān)控系統(tǒng)具有非常廣泛的應(yīng)用。比如大型商場(chǎng)、火車站、機(jī)場(chǎng)、海關(guān)等需要實(shí)時(shí)監(jiān)控的場(chǎng)所。智能視頻監(jiān)控系統(tǒng)可以和其他系統(tǒng)結(jié)合使用，實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)共享和信息交換，從而達(dá)到實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)和控制目標(biāo)的目的。

2 園區(qū)安全防范概述

園區(qū)安全防范系統(tǒng)主要由視頻監(jiān)控系統(tǒng)、門禁系統(tǒng)、智能道閘等組成。它的作用是對(duì)園區(qū)內(nèi)人員、車輛等進(jìn)出情況進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)控，并在發(fā)生意外事件時(shí)，及時(shí)報(bào)警，將警情信息第一時(shí)間傳遞給監(jiān)控中心，以便于安保人員及時(shí)響應(yīng)，為園區(qū)內(nèi)的安全保駕護(hù)航。視頻監(jiān)控系統(tǒng)是負(fù)責(zé)園區(qū)內(nèi)的視頻安全監(jiān)控，實(shí)現(xiàn)視頻圖像的預(yù)覽、回放和存儲(chǔ)，提供安全監(jiān)視、設(shè)備監(jiān)控、案發(fā)后查、證據(jù)提取等有效的技術(shù)手段，為快速有效的指揮決策提供可視化支撐。門禁系統(tǒng)可對(duì)進(jìn)出車輛、人員進(jìn)行識(shí)別和驗(yàn)證，通過(guò)對(duì)車輛、人員的有效管理來(lái)防止非授權(quán)車輛、人員進(jìn)入園區(qū)；同時(shí)，智能道閘可對(duì)園區(qū)內(nèi)的車輛進(jìn)行管理，如對(duì)某一時(shí)間段內(nèi)進(jìn)出的車輛進(jìn)行統(tǒng)計(jì)、匯總、分析等工作，從而實(shí)現(xiàn)對(duì)園區(qū)車輛的精細(xì)管理[2]。

3 園區(qū)安全防范中智能視頻監(jiān)控系統(tǒng)技術(shù)分析

3.1 智能識(shí)別技術(shù)

智能視頻監(jiān)控技術(shù)是指在視頻圖像的基礎(chǔ)上，采用計(jì)算機(jī)技術(shù)，對(duì)視頻圖像進(jìn)行分析、處理和識(shí)別，并對(duì)出現(xiàn)的異常行為做出判斷和處理的技術(shù)。智能視頻監(jiān)控系統(tǒng)中涉及的智能識(shí)別技術(shù)有圖像處理、模式識(shí)別、數(shù)據(jù)挖掘等，是對(duì)圖像進(jìn)行分析后，得到需要的信息，然后判斷是否存在異常行為。在智能視頻監(jiān)控系統(tǒng)中，要充分利用已有的監(jiān)控資源和設(shè)備資源，結(jié)合人工智能技術(shù)的優(yōu)勢(shì)，有效實(shí)現(xiàn)對(duì)園區(qū)安全防范事件進(jìn)行事前預(yù)警和事后分析的目的。在視頻監(jiān)控中，對(duì)異常行為進(jìn)行分析時(shí)要采用圖像處理技術(shù)，如運(yùn)動(dòng)目標(biāo)檢測(cè)、運(yùn)動(dòng)特征分析等。同時(shí)需要與智能分析技術(shù)相結(jié)合，如圖像分割、模式識(shí)別、數(shù)據(jù)挖掘等。

3.2 目標(biāo)檢測(cè)技術(shù)

目標(biāo)檢測(cè)是指在視頻圖像序列中，對(duì)運(yùn)動(dòng)目標(biāo)進(jìn)行檢測(cè)和分類的過(guò)程。其目標(biāo)是判斷某一場(chǎng)景中是否存在一個(gè)或多個(gè)目標(biāo)，主要包括兩方面內(nèi)容：一是物體的形狀；二是物體的位置。在實(shí)際應(yīng)用中，一般由視頻監(jiān)控系統(tǒng)將監(jiān)控區(qū)域劃分為多個(gè)視頻監(jiān)控區(qū)域，然后在每個(gè)監(jiān)控區(qū)域內(nèi)分別設(shè)置一個(gè)或多個(gè)視頻攝像機(jī)，當(dāng)攝像機(jī)所拍攝到的圖像中有運(yùn)動(dòng)目標(biāo)時(shí)，則根據(jù)所設(shè)置的攝像機(jī)來(lái)識(shí)別出所拍攝的運(yùn)動(dòng)目標(biāo)。當(dāng)前，隨著深度學(xué)習(xí)技術(shù)的發(fā)展和計(jì)算機(jī)視覺(jué)理論的完善，目標(biāo)檢測(cè)技術(shù)已取得了顯著進(jìn)步，其中最具代表性的就是卷積神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)（CNN）、循環(huán)神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)（RNN）、注意力機(jī)制等。在本文中，主要介紹基于深度學(xué)習(xí)技術(shù)的目標(biāo)檢測(cè)算法。

3.3 圖像特征提取技術(shù)

圖像特征提取是對(duì)視頻圖像中的目標(biāo)進(jìn)行分類識(shí)別的一項(xiàng)重要工作，主要包括目標(biāo)檢測(cè)、目標(biāo)識(shí)別和特征提取。目標(biāo)檢測(cè)是對(duì)視頻圖像中的物體進(jìn)行定位，目標(biāo)識(shí)別是對(duì)視頻圖像中的目標(biāo)進(jìn)行識(shí)別，而特征提取是將視頻圖像中的目標(biāo)與背景進(jìn)行分離，提取出其特征。圖像特征提取技術(shù)包括：顏色直方圖、形態(tài)學(xué)運(yùn)算、邊緣檢測(cè)、HOG特征提取等[3]。

3.4 智能分析

智能分析是在傳統(tǒng)視頻監(jiān)控系統(tǒng)的基礎(chǔ)上，引入計(jì)算機(jī)視覺(jué)、機(jī)器學(xué)習(xí)、深度學(xué)習(xí)等技術(shù)，對(duì)視頻圖像進(jìn)行深度分析和挖掘，并自動(dòng)提取出視頻中的特征，建立一個(gè)能夠準(zhǔn)確描述現(xiàn)實(shí)場(chǎng)景中對(duì)象的行為模型，實(shí)現(xiàn)對(duì)視頻中出現(xiàn)的異常行為進(jìn)行智能識(shí)別和分類。基于該智能分析模型，可以實(shí)現(xiàn)對(duì)園區(qū)內(nèi)異常行為的實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)和報(bào)警。智能分析可分為異常檢測(cè)和異常行為分析兩個(gè)部分。異常檢測(cè)部分主要負(fù)責(zé)對(duì)目標(biāo)區(qū)域內(nèi)存在的異常行為進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)和識(shí)別；異常行為分析部分主要負(fù)責(zé)對(duì)目標(biāo)區(qū)域內(nèi)存在的異常行為進(jìn)行準(zhǔn)確分類和識(shí)別。

3.5 報(bào)警聯(lián)動(dòng)

系統(tǒng)可以通過(guò)前端設(shè)備進(jìn)行視頻聯(lián)動(dòng)，實(shí)現(xiàn)視頻監(jiān)控系統(tǒng)與報(bào)警聯(lián)動(dòng)功能，實(shí)現(xiàn)對(duì)特定區(qū)域的視頻監(jiān)控圖像的報(bào)警聯(lián)動(dòng)，并且可以通過(guò)設(shè)置報(bào)警閾值，達(dá)到自動(dòng)觸發(fā)報(bào)警功能。在智能視頻監(jiān)控系統(tǒng)中，當(dāng)觸發(fā)報(bào)警后，在管理中心平臺(tái)可以實(shí)時(shí)顯示報(bào)警位置，并且將該位置的報(bào)警信息顯示在大屏上，便于值班人員查看。當(dāng)發(fā)生緊急事件時(shí)，值班人員可以通過(guò)視頻監(jiān)控系統(tǒng)或者電話等方式第一時(shí)間向管理中心匯報(bào)警情和報(bào)警位置，并且根據(jù)警情和位置自動(dòng)觸發(fā)相應(yīng)的視頻聯(lián)動(dòng)系統(tǒng)進(jìn)行聯(lián)動(dòng)處置，實(shí)現(xiàn)快速響應(yīng)。

3.6 用戶管理

用戶管理主要針對(duì)設(shè)備管理、權(quán)限分配、事件管理、日志管理、統(tǒng)計(jì)報(bào)表等功能。用戶管理可以對(duì)所有用戶進(jìn)行統(tǒng)一管理，方便對(duì)所有用戶進(jìn)行查詢，對(duì)所有用戶進(jìn)行授權(quán)。對(duì)于設(shè)備可以按不同的功能進(jìn)行分類，如視頻監(jiān)控、報(bào)警設(shè)備、門禁設(shè)備等，不同的設(shè)備對(duì)應(yīng)不同的權(quán)限。在系統(tǒng)中有一組重要的角色是管理員，管理員可以對(duì)全部用戶進(jìn)行訪問(wèn)權(quán)限分配，實(shí)現(xiàn)權(quán)限的集中管理。

3.7 系統(tǒng)擴(kuò)展

（1）網(wǎng)絡(luò)視頻傳輸技術(shù)的發(fā)展和應(yīng)用。智能視頻監(jiān)控系統(tǒng)通過(guò)網(wǎng)絡(luò)傳輸技術(shù)，使遠(yuǎn)距離的圖像傳輸成為可能。由于智能視頻監(jiān)控系統(tǒng)采用了IP傳輸技術(shù)，可以在不同的網(wǎng)絡(luò)環(huán)境下使用。（2）提高系統(tǒng)的安全可靠性。為了防止惡意入侵，智能視頻監(jiān)控系統(tǒng)提供了多種安全機(jī)制，包括自動(dòng)防護(hù)、入侵檢測(cè)、數(shù)據(jù)加密和訪問(wèn)控制等。（3）支持網(wǎng)絡(luò)化管理和維護(hù)。智能化的監(jiān)控中心，可以將所有前端攝像機(jī)連接到一個(gè)控制平臺(tái)上，實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程監(jiān)控和管理；還可以將智能視頻監(jiān)控系統(tǒng)與報(bào)警、門禁等設(shè)備相連，形成一個(gè)網(wǎng)絡(luò)化的綜合防范體系，達(dá)到防患于未然。

4 智能視頻監(jiān)控系統(tǒng)用于園區(qū)安全防范中的對(duì)策分析

4.1 基于AI的圖像分析

基于AI的圖像分析，即采用人工智能技術(shù)來(lái)對(duì)視頻監(jiān)控圖像進(jìn)行分析，它可以從圖像中提取有用的信息，并根據(jù)這些信息對(duì)園區(qū)內(nèi)發(fā)生的各種情況進(jìn)行準(zhǔn)確判斷，進(jìn)而及時(shí)報(bào)警。它可以在安防領(lǐng)域、交通領(lǐng)域、公共安全領(lǐng)域等多個(gè)方面得到應(yīng)用。在安防領(lǐng)域，基于AI的圖像分析技術(shù)可以對(duì)園區(qū)內(nèi)發(fā)生的各類事件進(jìn)行準(zhǔn)確判斷，如人員異常行為、物體異常行為等。

4.2 基于視頻分析的智能交通

傳統(tǒng)的交通管理系統(tǒng)主要采用視頻分析技術(shù)，對(duì)交通運(yùn)行情況進(jìn)行分析和統(tǒng)計(jì)。傳統(tǒng)的交通管理系統(tǒng)采用人工觀察的方式，容易出現(xiàn)管理漏洞，而且效率較低?，F(xiàn)在，智能交通系統(tǒng)發(fā)展迅速，已經(jīng)成為行業(yè)發(fā)展的趨勢(shì)。智能交通系統(tǒng)利用先進(jìn)的人工智能技術(shù)，實(shí)現(xiàn)對(duì)交通信息的實(shí)時(shí)監(jiān)控和管理。利用智能視頻分析技術(shù)，可以及時(shí)發(fā)現(xiàn)、判斷和處理各種突發(fā)事件，從而提高管理水平。智能視頻分析技術(shù)在道路交通管理中應(yīng)用廣泛，可以檢測(cè)車輛行駛狀況、識(shí)別車牌號(hào)碼、識(shí)別司機(jī)面部特征、統(tǒng)計(jì)車輛類型和數(shù)量、檢測(cè)違法行為等。在實(shí)際應(yīng)用中，視頻分析技術(shù)可以準(zhǔn)確檢測(cè)并記錄道路上的車輛軌跡、車牌號(hào)碼和車輛類型等信息，可以幫助警察更好地了解交通狀況。

4.3 智能識(shí)別和異常行為檢測(cè)

在園區(qū)安全防范系統(tǒng)中，智能識(shí)別和異常行為檢測(cè)是不可或缺的重要組成部分，其主要功能是通過(guò)視頻圖像分析，自動(dòng)檢測(cè)人員入侵、偷盜、打架斗毆、異常行為等，并在圖像中用紅綠雙色線標(biāo)注出來(lái)，以便報(bào)警后快速定位人員并進(jìn)行及時(shí)處理。智能識(shí)別和異常行為檢測(cè)主要依靠深度學(xué)習(xí)算法，其核心是將傳統(tǒng)的計(jì)算機(jī)視覺(jué)技術(shù)與深度學(xué)習(xí)技術(shù)相結(jié)合。在智能視頻監(jiān)控系統(tǒng)中，通過(guò)對(duì)智能視頻分析算法的改進(jìn)和優(yōu)化，利用深度學(xué)習(xí)模型對(duì)目標(biāo)進(jìn)行檢測(cè)和識(shí)別，實(shí)現(xiàn)對(duì)人體行為的分析和判斷。在園區(qū)安全防范系統(tǒng)中應(yīng)用智能視頻監(jiān)控系統(tǒng)，可以實(shí)現(xiàn)對(duì)人員異常行為的實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)與報(bào)警，有效提高了園區(qū)安全防范水平。

4.4 入侵報(bào)警系統(tǒng)

入侵報(bào)警系統(tǒng)是一種利用各種類型的探測(cè)器，在其探測(cè)區(qū)域內(nèi)進(jìn)行實(shí)時(shí)的入侵監(jiān)測(cè)、入侵報(bào)警和事后追查的安防系統(tǒng)。它能夠?qū)崿F(xiàn)對(duì)現(xiàn)場(chǎng)的實(shí)時(shí)監(jiān)視，能夠?qū)ΜF(xiàn)場(chǎng)發(fā)生的各種情況進(jìn)行有效記錄和保存，并能夠及時(shí)報(bào)警。入侵報(bào)警系統(tǒng)包括前端設(shè)備和傳輸設(shè)備，前端設(shè)備主要有攝像機(jī)、紅外探測(cè)器等[4]，傳輸設(shè)備主要有無(wú)線傳輸設(shè)備、有線傳輸設(shè)備等。對(duì)于前端設(shè)備而言，必須將其與視頻監(jiān)控系統(tǒng)進(jìn)行連接。在對(duì)前端設(shè)備進(jìn)行設(shè)置時(shí)，一定要保證前端設(shè)備與視頻監(jiān)控系統(tǒng)之間的距離保持在200米之內(nèi)。這樣才能夠使前端設(shè)備與視頻監(jiān)控系統(tǒng)之間建立有效的連接，保證視頻監(jiān)控系統(tǒng)可以實(shí)時(shí)對(duì)現(xiàn)場(chǎng)情況進(jìn)行有效記錄和保存。

4.5 園區(qū)人員定位系統(tǒng)

園區(qū)人員定位系統(tǒng)主要是由人員的跟蹤與定位模塊、信號(hào)接收模塊、計(jì)算機(jī)控制模塊、網(wǎng)絡(luò)傳輸模塊、系統(tǒng)軟件等構(gòu)成，人員跟蹤與定位模塊是整個(gè)系統(tǒng)的核心部件，主要完成人員的精確定位和跟蹤，能夠使工作人員在第一時(shí)間了解到人員所處位置，如果需要將相關(guān)數(shù)據(jù)信息傳回指揮中心，也可以通過(guò)網(wǎng)絡(luò)傳輸?shù)街笓]中心。在整個(gè)系統(tǒng)中，定位模塊和信號(hào)接收模塊都是通過(guò)通信接口與計(jì)算機(jī)控制模塊相連接，在接收到信號(hào)后對(duì)信息進(jìn)行處理。當(dāng)被測(cè)區(qū)域沒(méi)有信號(hào)時(shí)，可以通過(guò)人工方式來(lái)檢查該區(qū)域是否有人員存在，當(dāng)被測(cè)區(qū)域有信號(hào)時(shí)，可以通過(guò)人工方式來(lái)檢查該區(qū)域是否有人存在。在整個(gè)系統(tǒng)中，需要確定定位的精確度和有效性。

4.6 電子地圖和可視化管理平臺(tái)

電子地圖和可視化管理平臺(tái)是智能視頻監(jiān)控系統(tǒng)的重要組成部分，它可以使管理者快速了解系統(tǒng)中各個(gè)點(diǎn)的位置和具體情況，為管理者提供分析和決策的依據(jù)。同時(shí)，電子地圖和可視化管理平臺(tái)也是一個(gè)與各子系統(tǒng)進(jìn)行數(shù)據(jù)共享的平臺(tái)，可以對(duì)所有監(jiān)控設(shè)備的信息進(jìn)行綜合分析。它也可以作為園區(qū)安防管理中各個(gè)子系統(tǒng)之間數(shù)據(jù)交換的橋梁，方便各個(gè)子系統(tǒng)之間相互連接和相互協(xié)調(diào)，為園區(qū)安全防范提供全面而準(zhǔn)確的數(shù)據(jù)支持。園區(qū)安防管理系統(tǒng)可以在電子地圖上實(shí)時(shí)顯示各個(gè)監(jiān)控點(diǎn)的圖像，并在圖像上實(shí)時(shí)顯示報(bào)警信息，方便管理者根據(jù)報(bào)警信息進(jìn)行決策和采取行動(dòng)。

5 發(fā)展方向

隨著智能化建設(shè)的不斷推進(jìn)，安防監(jiān)控系統(tǒng)需要結(jié)合大數(shù)據(jù)技術(shù)、云計(jì)算技術(shù)以及人工智能技術(shù)等，從而進(jìn)一步提高對(duì)園區(qū)的智能化管理。智能視頻監(jiān)控系統(tǒng)具有很大的應(yīng)用前景，可有效地對(duì)園區(qū)內(nèi)存在的安全隱患進(jìn)行預(yù)防和改善[5]。人工智能技術(shù)將會(huì)在未來(lái)發(fā)揮越來(lái)越重要的作用，為了進(jìn)一步推進(jìn)智能視頻監(jiān)控系統(tǒng)在園區(qū)安全防范中的應(yīng)用，需要進(jìn)一步提升智能視頻監(jiān)控系統(tǒng)的智能化水平，從而提升其應(yīng)用效果。

6 結(jié)語(yǔ)

通過(guò)對(duì)智能視頻監(jiān)控系統(tǒng)在園區(qū)安全防范中應(yīng)用對(duì)策的研究，發(fā)現(xiàn)在園區(qū)安全防范工作中，視頻監(jiān)控系統(tǒng)可以有效地解決園區(qū)安全防范工作中存在的問(wèn)題，并且可以應(yīng)用于整個(gè)園區(qū)，達(dá)到對(duì)整個(gè)園區(qū)進(jìn)行有效監(jiān)控的目的。在智能視頻監(jiān)控系統(tǒng)的應(yīng)用過(guò)程中，需要根據(jù)實(shí)際情況來(lái)對(duì)相關(guān)技術(shù)進(jìn)行改進(jìn)。