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智慧安防与公安视频监控应用发展探讨
2016/11/9 9:54:00      来源:中国安防    作者:赵问道 浙江立元通信
“智慧安防”与公安视频监控应用是一个不断演化的发展过程,基于面向智慧应用的视频监控应用系统框架,推动应用驱动的智慧演化过程,从而使整个视频监控应用系统的智慧程度不断提高,推动视频监控应用的不断深入发展。

一、“智慧安防”概念探讨

1.“智慧”的含义

“智慧…”已经成为当前的一种时尚,很多原来用信息化和数字化来描述与建设的系统,现在都开始冠以“智慧”两个字。如:智慧地球、智慧城市、智慧交通、智慧医疗、智慧水务、智慧公用事业、智慧公共安全、智慧安防(智慧视频监控)等。

IT系统加“智慧”两字是否就真的变成具有“智慧”了?是有其实质内涵还是仅仅是一种时尚?“智慧”到底代表什么意义?“智慧地球”、“智慧城市”概念首先是由IBM提出来的,IBM的“智慧城市”具有三个层次的含义:

(1)更透彻的感应和度量。 基于传感器系统将可见性扩展到实际运输、公用事业、水资源和城市建筑等现实世界中,提供以前无法利用(不可用或数据收集成本过高)新的实时数据源。

(2)更全面的互联互通。从传感器输入的原始数据提取业务相关事件,并将这些事件置于所需的业务背景之下,实现对现实世界运行系统实际行为的全新洞察。

(3)更深入的智能洞察。可视化配合业务规则及分析的运用,利用可用数据提供对城市事件的深入洞察。可执行结果预测、场景建模和模拟,帮助风险管理,使得决策过程更加充分。

  IBM“智慧城市”所涉及领域的传统信息化系统基本上是政府行使管理职能过程中所形成的数据,很少有相关实际物理系统运行状态与效率的数据,因此,也难以实现在此基础上进行的管理决策优化。IBM的“智慧城市”概念的本质是要在虚拟空间建立一个与实际物理系统相对应的虚拟系统,通过传感器获得相关数据,使得虚拟系统可以真实地反映实际物理系统的状况,通过事件模型、预测模型以及业务逻辑等对实际物理系统的运行状况进行分析,并进行预测与优化控制。智慧城市的内在机理(如图1所示)。


                         
图1


因此,IBM“智慧城市”中“智慧”概念具有两重含义:一是对事物认知的见解,就是实际物理系统状况的感知;二是对事物应用的能力,通过事件模型、预测模型以及业务逻辑等对实际物理系统的运行状况进行分析,并反过来对实际物理系统的运行进行优化控制。其核心是信息及对信息的综合应用,“智慧”的程度取决于对信息的使用和处理的能力。

2.新信息世界观的启示

  正在发展的信息技术,将不断渗透到社会各类信息化系统中,推动信息化系统向智慧化的深入发展。如云计算、互联网与物联网、下一代通信网络、智能计算技术等,并产生了基于三元世界模式的新信息世界观(如图2所示)。


                              图2


3.“智慧安防”概念分析

  安全防范系统主要是通过采用图像传感器、红外微波双鉴传感器、IC卡读取器、指纹传感器等多种传感器来实现,本身就是一个传感网络系统。那么“智慧安防”到底是什么含义?是否传统安防加上云计算、物联网和智能视频分析技术等就是“智慧安防”了?

社会经济发展和公安业务发展的需要,安全防范系统已经拓展到完全开放的公共区域环境中,公共区域的安全防范具有自身的特点:

(1)应用于封闭区域的探测技术无法应用,如入侵报警系统、门禁系统、出入口控制系统等;

(2)视频监控系统成为主要的技防手段;

(3) 参考IBM“智慧城市”概念模型,我们可以对“智慧安防”的概念特征做如下界定:更智能、丰富的安全行为与事件探测;基于视频的探测技术越来越重要;基于视频的目标分类、特征识别、行为识别等不同系统之间的更深入的关联;基于安全事件的不同系统之间的联动;虚拟防范空间模型;基于安全防范业务规则的一定时空条件下的虚拟防范模型;基于视频的目标分类、特征检索与跟踪;基于情报分析与技战法的业务逻辑抽象。

二、视频监控及其发展回顾与趋势分析

视频监控发展过程可以分为:模拟视频监控、数字视频监控、智能网络视频监控三个阶段。

1.推动视频监控发展的是核心设备发展演变,其发展演变过程可以简要描述如下:

(1)前端摄像机:从标清模拟摄像机(球机/枪机)到数字标清IP摄像机,再到高清摄像机,使系统从看得见到看得更清晰发展;

(2)传输系统:从同轴电缆、模拟光传输系统到IP网络传输系统,使系统地域覆盖不再受到限制,跨区域大型视频监控联网系统得到大规模发展;

(3)存储设备:从模拟VHS录像机到数字DVR(编码+硬盘存储),再到NVR/IP-SAN、甚至云存储等,使长时间自动存储成为可能、单位存储更低、存储容量更大、可靠性更高,从而使得大型、高密度布点的视频监控系统成为可能。

回顾视频监控发展过程得出结论:过去十年视频监控的发展是技术驱动的发展,其核心驱动技术是视频压缩编码技术、硬盘存储技术和网络技术等,数字化、网络化使视频监控的应用行业领域、地域范围等大大扩展,但在视频监控的基本功能方面没有本质改变,还是局限在实时浏览、历史图像记录与回放、云台镜头控制等功能,传输与存储的信息内容主要还是连续视频流,变化的只是从模拟到数字的转变。

2.随着视频监控系统规模的不断扩大,视频监控发展也面临着一系列新的问题:

(1)视频监控点数量巨大:人工无法监控所有的监控点,如何将值班

人员从“死盯”监视器的繁重工作中解脱出来?

(2)在线率与视频质量:由于工程、应用环境、供电、产品质量等因素影响,如何保证高的前端在线率是个挑战 。

(3)海量存储与应用:如何确保数量巨大的视频流都能持续记录下来? 如何从海量的视频录像数据中快速检索到一定特征的视频资料?

(4)如何与公安业务结合:如何有效地从海量视频流中获取公安业务所需的信息,为公安实战服务是当前的主要挑战 。

如何解决上述问题,已经成为当前公安视频监控建设与应用发展面临的重大挑战。

  3.依靠智能视频分析技术能解决这个问题吗?该如何解决?云计算能解决这个问题吗?该如何解决?

视频监控中的智能视频技术含义:自动的分析和抽取视频源中的“关键信息”。

初级智能,看清楚图像去噪、去雾、防抖等预处理,图像增强还原、高清晰度图像处理及显示;

中级智能,看明白目标分类及跟踪、图像区域分割与拼接、非法入侵、滞留和遗失检;

高级智能,自动化:人脸、车牌的自动纪录、比对、识别,人群、车辆等计数及流量控制,行为的判断和识别,自动生命周期衰竭规律的视频存储和检索,结合实战处置和预案调用

如何定义“关键信息”是决定“关键信息”获取与应用的核心。通用的智能视频监控在各应用场合的适应性不足,误报率和漏报率偏高。智能视频在不同场合应用时,算法和参数的适应性是个问题,智能视频分析本身的智能化适应缺乏有效手段。

“关键信息”的定义需要行业业务知识。“关键信息”的应用需要与行业业务系统实现业务智能联动,才能真正体现其价值。与行业应用整合,既是一种市场的推动,也是技术上的必然选择:要将智能视频分析的应用贴近客户的需求,必须与客户的业务整合;采用行业化特征的算法和参数,针对性优化提高算法的适用性。同时,智能视频监控需要与视频监控系统平台软件有效整合,才能实现“关键信息”的应用:“关键信息”获取功能分布式地内嵌在各种设备之中,业务智能联动需要与业务系统的对接,智能视频分析提取元数据后,联动策略可由平台软件来设定,联动策略的多样化,取决于行业客户的需求。

云计算可以提高视频流存储的可靠性,但其代价是非常高昂的,互联网上的信息流及其应用模型与视频监控中的视频流及其应用模型是完全不同的。当“关键信息”获取与应用服务需要大量计算资源支持时,云计算可推动高级视频智能算法的应用、“关键信息”的存储组织,特别是在分布式联网应用环境。

    综上分析,我们认为视频监控的发展出路在于智慧化。过去十年视频监控的发展是技术驱动的,未来视频监控的发展将是应用驱动。

三、从“智慧安防”看公安视频监控应用发展

到目前为止,视频监控公安行业应用发展可以分为初步探索、普及应用、深化应用探索三个阶段。

(1)初步探索阶段

随着DVR和光纤技术在视频监控中的广泛应用,在城市范围内公共区域中视频监控建设成为可能;这个阶段以建设为主,主要是将安防视频监控技术直接应用到社会治安动态视频监控系统的建设中。这个阶段的应用主要以派出所了解辖区路面治安动态为主,深化应用的探索主要在于监控中心“视频巡逻”与街面巡逻民警之间的联动警务机制建设,应用模式以“实时监控”为主,典型例子是“义乌模式”。

(2)普及应用阶段

随着社会治安动态视频监控系统建设规模的不断扩大,除了治安以外,刑侦、指挥中心等其他警种开始逐步关注视频监控的应用。视频监控在刑侦破案中的作用越来越重要,并诞生了“视频侦查”这门学科,视频侦查技术已经发展成为继刑事技术、行动技术和网侦技术之后的第四大支撑技术。在大型活动保卫、群体性事件处置、重大事故处理等方面视频监控的作用也越来越明显。这个阶段以扩大覆盖和资源整合为主,针对建设中存在的问题,一系列新的技术得到了广泛的应用,如视频监控联网共享技术、高清技术和集中存储技术,整个监控系统全面向数字化、网络化方向转变。社会治安动态视频监控系统开始显现有别于传统安防视频监控系统的初步特征,以录像查看为主的“事后倒查”模式在视频监控中应用比例不断提高,由于监控中心值机队伍建设存在一系列难题,很多系统的应用变成以“事后倒查”为主。

(3)深化应用探索阶段

随着应用的普及和各警种视频监控应用的不断深入,新的应用需求不断产生,原有社会治安动态视频监控系统的局限也不断暴露出来。a)由于前端点位数量越来越多,而目前视频监控系统的主要应用方式主要还是靠人工看视频为主,无论是实时视频还是历史图像都一样,应用效率成为了一个关键问题,在一些重特大案件侦破过程中甚至需要调集几千人员来查看视频录像资料。b)系统基本没有布控查缉能力,应用的时效性问题也日益凸显。

(4)针对传统社会治安动态视频监控系统存在的问题,各地公安机关开始了一些积极的深化应用探索,主要可以分成以下几类:

a)针对视频监控应用中某一薄弱环节的应用工具,如视频增强处理软件、广东省厅开发的VCS视频快速下载工具等;

b)针对刑侦视频侦查需求开发的工具性软件系统,如浙江捷尚的V007系统、索贝的视频侦查系统、宁波刑侦的视频案件管理系统等;

c)针对指挥中心应用需求开发的应用软件,如武汉公安的决策指挥系统;

d)针对智能卡口的应用系统,如广东省的卡口整合系统、宁波温州公安的卡口系统等;

e)基于视频联网共享平台的综合性实战应用系统,如台州金华的视频监控实战应用平台、杭州正准备实施的视频资源综合应用平台等;

f)引入治安卡口概念,如台州路桥、丽水莲都区等,金华公安在2012年的建设任务中也在大力推进治安卡口的建设,并制定了相关的技术规范。

    纵合分析目前国内各类视频监控实战应用系统,普遍存在以下一些问题:

a)不同警种视频监控的不同应用模式不清晰;

b)大部分应用系统局限于目前的视频监控技术路线,仅针对局部问题展开,属孤立系统,不与联网共享平台对接,无法从整体上提高视频监控实战应用效率;

c)系统建设与应用严重分离,建设模式基本上是技术驱动型的,没有考虑不同应用模式的不同建设需求;

d)视频监控的应用如何与各警种业务结合的机制不清晰,没有建立起视频监控实战应用深化的内在逻辑机制;

e)一些已经成熟的技术没有充分发挥作用,如卡口与电警技术。

  从总体上来说,目前公安视频监控实战应用缺乏系统的理论指导,使得各地公安视频监控实战应用系统从设计、建设、应用和管理方面均存在一定的矛盾。

  目前各公安相关业务信息系统主要都是围绕着公安信息要素展开的:

a)“人员”要素:包括公安机关职能管辖范围内的全部警务人员、管理人员及被管理人员的数据;常驻人口、暂住人口、在逃人员、高危人群、监管人员等;

b)“物品”要素:物品、物证、痕迹等;车辆:车管信息、违章信息、事故处理信息等 ;

c)“案/事件”要素 :案件信息、治安综合信息、接处警信息、情报研判信息等;

d)“时空”要素: 涉案时空信息、警卫保卫目标;GIS空间、网络空间、电子现场等;

e)“组织与机构”要素: 涉案机构与组织:邪教组织、恐怖组织、黑恶势力等;组织机构安全防范信息。

视频监控系统从本质上说是一种分布式的远程监控现场可视化信息采集与存储系统。视频监控图像通过对特定时空范围内的事物进行记录,以提供事物的特征、状态及活动轨迹等信息,它是信息生成和传播的载体。视频监控图像可以为公安提供所监控区域的治安状况、交通人流状况、案事件发生状况、远程现场状况等各类信息,从而为治安防控、打击犯罪、维稳与应急指挥等工作服务。与各警种业务相关的视频图像内容信息有:特定时空范围内的人员信息、物品信息(包括车辆信息)、案事件信息等内容。

需要进一步从中获取需要的有关人、物及事件的可视化信息,公安各警种的视频相关信息需求可以从不同角度进行分析:

a)从内容角度看:人、事、物(车辆)等;

b)从业务阶段角度看:事前、事中、事后等;

c) 从事件线索性质角度看:警情线、案件线、可疑线;

d) 时间、空间信息,要能进行高效处理,可与公安其他业务信息进行碰撞、比对等集成应用。

基于公安信息要素可以实现视频监控系统与公安业务系统和数据资源的对接,公安各业务系统与数据资源从不同侧面反映人、事、物(车)等相关信息,视频监控内容信息反映的是所监控现场的人、事、物(车)等可视化信息,两者从不同侧面反映了同样管理对象的有关信息,两者之间具有一定的内在逻辑关联,因此,两者之间的对接(比对、碰撞等)可以产生有价值的结果。

从当前各地的实战应用情况来看,各警种对视频信息的应用侧重是有所不同的:

a)治安防控: 实时监控直接抓获或锁定犯罪嫌疑人;事后对现场监控录像的分析处理。

b) 打击犯罪: 从监控录像中提取嫌疑人信息、为准确重建现场提供客观依据、利用多个视频监控系统追踪嫌疑人、通过监控路线资料串并案件。

c)110接处警: 与110接处警联动、“民警未到、镜头先到”;报警现场信息记录。

d) 应急处置: 突发事件、群体性事件等监测、提供现场视频信息给领导处置决策用;布控及警力调度等指挥调度:虚拟沙盘。

e)交通管理: 交通违法行为检测、交通流量检测、交通事件检测等; 城市整体交通流量分析。

f) 业务管理: 督察视频监控、监所视频监控、易制毒化学品监控等。

因此,从“智慧安防”看公安视频监控应用,要推动公安视频侦查实战应用的深度发展,首先要将连续的视频流转化成视频图像内容信息流,同时在视频图像内容信息层面完成对治安监控、治安卡口、交警监控、电子警察和智能卡口等各类视频监控资源的内在统一整合,建立视频图像内容信息数据仓库,为视频监控资源综合应用提供数据基础;其次,要通过从视频监控中获取的特定时空范围内的人员信息、物品信息(包括车辆信息)、案事件信息等内容与其他公安业务信息系统内容实现关联碰撞;第三,将各类视频监控资源与公安相关数据资源通过分析与组合抽象成各类服务,如:视频基础服务、视频智能检索服务、车辆服务、人像核查服务、地图服务、视频数据库服务、案件研判服务等,把各类与视频监控相关的公安应用需求功能通过抽象形成各类服务可以提供给各级公安部门使用。

需要突破传统视频监控的技术局限,从公安实战需求出发,围绕视频信息的采集、视频信息的存储组织、视频信息的使用等,对视频监控系统进行创新性再设计。

全过程的视频信息采集:提供多种信息采集方式,对更多内容进行信息化处理。系列高、标清车辆抓拍前端,“简易”抓拍前端(治安卡口)。人像采集前端,具有视频巡逻、人工信息采集(人像采集、车牌抓拍等)、故障报修等综合功能的值班操作平台。视频侦查研判平台,研判全过程采集。

视频信息存储:除数字化连续视频流外,需要有对视频内容信息的存储组织,围绕公安视频监控信息需求设计信息组织架构。可疑库、警情库、案件库和专案库等四大库;人员信息、车辆信息、事件信息等信息库;针对监控优化的视频流集中存储系统。

基于公安信息要素,与公安相关业务系统与数据资源的全面对接,与大情报系统、“三台合一”、PGIS、警种业务系统等对接;与机动车信息库、机动车盗抢库、机动车违章库、追逃人员库等对接。

视频信息的使用:需要能满足业务需要的视频信息挖掘分析功能,与公安业务数据库对接,实现综合应用。

(1)基于信息组织架构可实现对社会治安、智能卡口、电子警察、治安卡口等有机集成;

(2)基于各警种业务逻辑的不同的视频监控应用模式;

(3)基于情报信息主导警务机制的视频信息研判与实时预警。

公安视频监控应用与公安各警种业务逻辑和警务机制密切相关,同时更依赖于具有强烈视频应用意识和技术的民警去具体实践,因此,公安视频监控应用发展之路需要从三个方面进行考虑:

(1)面向智慧应用的系统:需要有一个具有智慧应用基础,并且能不断演化发展的视频监控系统来支撑应用,不断适应应用的发展;

(2)具有应用智慧的组织:面向智慧应用的警务机制和视频监控应用模式;

(3)具有应用智慧的人:具有应用智慧的视频应用专家队伍,在面向智慧应用的警务机制和视频监控应用模式的支撑下,推动全警视频监控应用的深入发展。

四、结语

  “智慧安防”与公安视频监控应用是一个不断演化的发展过程,基于面向智慧应用的视频监控应用系统框架,推动应用驱动的智慧演化过程,从而使整个视频监控应用系统的智慧程度不断提高,推动视频监控应用的不断深入发展。


编辑:肖潇
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