智能視頻監(jiān)控系統(tǒng)在園區(qū)安全防范中的應用研究

胡斌，王越，楊浩

西北核技術研究所，陜西西安，710024

0 引言

在“智慧城市”和“平安城市”的建設中，視頻監(jiān)控系統(tǒng)在社會治安防范中起到了舉足輕重的作用，其系統(tǒng)功能、結構和技術都日趨完善，并在社會治安防控體系中發(fā)揮著重要的作用。但是，隨著社會的發(fā)展和進步，視頻監(jiān)控系統(tǒng)也暴露出諸多問題，因此，利用先進的信息技術構建新型智能視頻監(jiān)控系統(tǒng)已成為必然。智能視頻監(jiān)控系統(tǒng)是安防領域發(fā)展的一個趨勢，以科技創(chuàng)新提高生產力水平，使園區(qū)資源得到優(yōu)化配置和充分利用，從而掌握園區(qū)內人、車、物實時狀況，提高園區(qū)對重大事件和突發(fā)事件的快速反應和處置能力。

1 智能視頻監(jiān)控系統(tǒng)的構成

智能視頻監(jiān)控系統(tǒng)由前端設備、網絡傳輸設備、存儲設備和應用軟件等四部分組成。前端設備：主要由攝像機、鏡頭和云臺等組成，其中攝像機是整個系統(tǒng)的核心部件。網絡傳輸設備：主要包括交換機和光端機等，傳輸設備把前端傳輸過來的圖像通過有線網絡傳送到后端云服務器。存儲設備：主要由硬盤和磁帶組成，其中磁帶是長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[1]。應用軟件是智能視頻監(jiān)控系統(tǒng)的核心，它負責接收前端設備傳送過來的視頻信號，對其進行處理、顯示和存儲。智能視頻監(jiān)控系統(tǒng)可以進行遠程監(jiān)控，不需要用戶到現場去操作。智能視頻監(jiān)控系統(tǒng)具有非常廣泛的應用。比如大型商場、火車站、機場、海關等需要實時監(jiān)控的場所。智能視頻監(jiān)控系統(tǒng)可以和其他系統(tǒng)結合使用，實現數據共享和信息交換，從而達到實時監(jiān)測和控制目標的目的。

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。它的作用是對園區(qū)內人員、車輛等進出情況進行實時監(jiān)控，并在發(fā)生意外事件時，及時報警，將警情信息第一時間傳遞給監(jiān)控中心，以便于安保人員及時響應，為園區(qū)內的安全保駕護航。視頻監(jiān)控系統(tǒng)是負責園區(qū)內的視頻安全監(jiān)控，實現視頻圖像的預覽、回放和存儲，提供安全監(jiān)視、設備監(jiān)控、案發(fā)后查、證據提取等有效的技術手段，為快速有效的指揮決策提供可視化支撐。門禁系統(tǒng)可對進出車輛、人員進行識別和驗證，通過對車輛、人員的有效管理來防止非授權車輛、人員進入園區(qū)；同時，智能道閘可對園區(qū)內的車輛進行管理，如對某一時間段內進出的車輛進行統(tǒng)計、匯總、分析等工作，從而實現對園區(qū)車輛的精細管理[2]。

3 園區(qū)安全防范中智能視頻監(jiān)控系統(tǒng)技術分析

3.1 智能識別技術

智能視頻監(jiān)控技術是指在視頻圖像的基礎上，采用計算機技術，對視頻圖像進行分析、處理和識別，并對出現的異常行為做出判斷和處理的技術。智能視頻監(jiān)控系統(tǒng)中涉及的智能識別技術有圖像處理、模式識別、數據挖掘等，是對圖像進行分析后，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)控資源和設備資源，結合人工智能技術的優(yōu)勢，有效實現對園區(qū)安全防范事件進行事前預警和事后分析的目的。在視頻監(jiān)控中，對異常行為進行分析時要采用圖像處理技術，如運動目標檢測、運動特征分析等。同時需要與智能分析技術相結合，如圖像分割、模式識別、數據挖掘等。

3.2 目標檢測技術

目標檢測是指在視頻圖像序列中，對運動目標進行檢測和分類的過程。其目標是判斷某一場景中是否存在一個或多個目標，主要包括兩方面內容：一是物體的形狀；二是物體的位置。在實際應用中，一般由視頻監(jiān)控系統(tǒng)將監(jiān)控區(qū)域劃分為多個視頻監(jiān)控區(qū)域，然后在每個監(jiān)控區(qū)域內分別設置一個或多個視頻攝像機，當攝像機所拍攝到的圖像中有運動目標時，則根據所設置的攝像機來識別出所拍攝的運動目標。當前，隨著深度學習技術的發(fā)展和計算機視覺理論的完善，目標檢測技術已取得了顯著進步，其中最具代表性的就是卷積神經網絡（CNN）、循環(huán)神經網絡（RNN）、注意力機制等。在本文中，主要介紹基于深度學習技術的目標檢測算法。

3.3 圖像特征提取技術

圖像特征提取是對視頻圖像中的目標進行分類識別的一項重要工作，主要包括目標檢測、目標識別和特征提取。目標檢測是對視頻圖像中的物體進行定位，目標識別是對視頻圖像中的目標進行識別，而特征提取是將視頻圖像中的目標與背景進行分離，提取出其特征。圖像特征提取技術包括：顏色直方圖、形態(tài)學運算、邊緣檢測、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)的基礎上，引入計算機視覺、機器學習、深度學習等技術，對視頻圖像進行深度分析和挖掘，并自動提取出視頻中的特征，建立一個能夠準確描述現實場景中對象的行為模型，實現對視頻中出現的異常行為進行智能識別和分類?；谠撝悄芊治瞿Ｐ?，可以實現對園區(qū)內異常行為的實時監(jiān)測和報警。智能分析可分為異常檢測和異常行為分析兩個部分。異常檢測部分主要負責對目標區(qū)域內存在的異常行為進行實時監(jiān)測和識別；異常行為分析部分主要負責對目標區(qū)域內存在的異常行為進行準確分類和識別。

3.5 報警聯動

系統(tǒng)可以通過前端設備進行視頻聯動，實現視頻監(jiān)控系統(tǒng)與報警聯動功能，實現對特定區(qū)域的視頻監(jiān)控圖像的報警聯動，并且可以通過設置報警閾值，達到自動觸發(fā)報警功能。在智能視頻監(jiān)控系統(tǒng)中，當觸發(fā)報警后，在管理中心平臺可以實時顯示報警位置，并且將該位置的報警信息顯示在大屏上，便于值班人員查看。當發(fā)生緊急事件時，值班人員可以通過視頻監(jiān)控系統(tǒng)或者電話等方式第一時間向管理中心匯報警情和報警位置，并且根據警情和位置自動觸發(fā)相應的視頻聯動系統(tǒng)進行聯動處置，實現快速響應。

3.6 用戶管理

用戶管理主要針對設備管理、權限分配、事件管理、日志管理、統(tǒng)計報表等功能。用戶管理可以對所有用戶進行統(tǒng)一管理，方便對所有用戶進行查詢，對所有用戶進行授權。對于設備可以按不同的功能進行分類，如視頻監(jiān)控、報警設備、門禁設備等，不同的設備對應不同的權限。在系統(tǒng)中有一組重要的角色是管理員，管理員可以對全部用戶進行訪問權限分配，實現權限的集中管理。

3.7 系統(tǒng)擴展

（1）網絡視頻傳輸技術的發(fā)展和應用。智能視頻監(jiān)控系統(tǒng)通過網絡傳輸技術，使遠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，可以在不同的網絡環(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)提供了多種安全機制，包括自動防護、入侵檢測、數據加密和訪問控制等。（3）支持網絡化管理和維護。智能化的監(jiān)控中心，可以將所有前端攝像機連接到一個控制平臺上，實現遠程監(jiān)控和管理；還可以將智能視頻監(jiān)控系統(tǒng)與報警、門禁等設備相連，形成一個網絡化的綜合防范體系，達到防患于未然。

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來對視頻監(jiān)控圖像進行分析，它可以從圖像中提取有用的信息，并根據這些信息對園區(qū)內發(fā)生的各種情況進行準確判斷，進而及時報警。它可以在安防領域、交通領域、公共安全領域等多個方面得到應用。在安防領域，基于AI的圖像分析技術可以對園區(qū)內發(fā)生的各類事件進行準確判斷，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，對交通運行情況進行分析和統(tǒng)計。傳統(tǒng)的交通管理系統(tǒng)采用人工觀察的方式，容易出現管理漏洞，而且效率較低?，F在，智能交通系統(tǒng)發(fā)展迅速，已經成為行業(yè)發(fā)展的趨勢。智能交通系統(tǒng)利用先進的人工智能技術，實現對交通信息的實時監(jiān)控和管理。利用智能視頻分析技術，可以及時發(fā)現、判斷和處理各種突發(fā)事件，從而提高管理水平。智能視頻分析技術在道路交通管理中應用廣泛，可以檢測車輛行駛狀況、識別車牌號碼、識別司機面部特征、統(tǒng)計車輛類型和數量、檢測違法行為等。在實際應用中，視頻分析技術可以準確檢測并記錄道路上的車輛軌跡、車牌號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 智能識別和異常行為檢測

在園區(qū)安全防范系統(tǒng)中，智能識別和異常行為檢測是不可或缺的重要組成部分，其主要功能是通過視頻圖像分析，自動檢測人員入侵、偷盜、打架斗毆、異常行為等，并在圖像中用紅綠雙色線標注出來，以便報警后快速定位人員并進行及時處理。智能識別和異常行為檢測主要依靠深度學習算法，其核心是將傳統(tǒng)的計算機視覺技術與深度學習技術相結合。在智能視頻監(jiān)控系統(tǒng)中，通過對智能視頻分析算法的改進和優(yōu)化，利用深度學習模型對目標進行檢測和識別，實現對人體行為的分析和判斷。在園區(qū)安全防范系統(tǒng)中應用智能視頻監(jiān)控系統(tǒng)，可以實現對人員異常行為的實時監(jiān)測與報警，有效提高了園區(qū)安全防范水平。

4.4 入侵報警系統(tǒng)

入侵報警系統(tǒng)是一種利用各種類型的探測器，在其探測區(qū)域內進行實時的入侵監(jiān)測、入侵報警和事后追查的安防系統(tǒng)。它能夠實現對現場的實時監(jiān)視，能夠對現場發(fā)生的各種情況進行有效記錄和保存，并能夠及時報警。入侵報警系統(tǒng)包括前端設備和傳輸設備，前端設備主要有攝像機、紅外探測器等[4]，傳輸設備主要有無線傳輸設備、有線傳輸設備等。對于前端設備而言，必須將其與視頻監(jiān)控系統(tǒng)進行連接。在對前端設備進行設置時，一定要保證前端設備與視頻監(jiān)控系統(tǒng)之間的距離保持在200米之內。這樣才能夠使前端設備與視頻監(jiān)控系統(tǒng)之間建立有效的連接，保證視頻監(jiān)控系統(tǒng)可以實時對現場情況進行有效記錄和保存。

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、信號接收模塊、計算機控制模塊、網絡傳輸模塊、系統(tǒng)軟件等構成，人員跟蹤與定位模塊是整個系統(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間了解到人員所處位置，如果需要將相關數據信息傳回指揮中心，也可以通過網絡傳輸到指揮中心。在整個系統(tǒng)中，定位模塊和信號接收模塊都是通過通信接口與計算機控制模塊相連接，在接收到信號后對信息進行處理。當被測區(qū)域沒有信號時，可以通過人工方式來檢查該區(qū)域是否有人員存在，當被測區(qū)域有信號時，可以通過人工方式來檢查該區(qū)域是否有人存在。在整個系統(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

電子地圖和可視化管理平臺是智能視頻監(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)中各個點的位置和具體情況，為管理者提供分析和決策的依據。同時，電子地圖和可視化管理平臺也是一個與各子系統(tǒng)進行數據共享的平臺，可以對所有監(jiān)控設備的信息進行綜合分析。它也可以作為園區(qū)安防管理中各個子系統(tǒng)之間數據交換的橋梁，方便各個子系統(tǒng)之間相互連接和相互協(xié)調，為園區(qū)安全防范提供全面而準確的數據支持。園區(qū)安防管理系統(tǒng)可以在電子地圖上實時顯示各個監(jiān)控點的圖像，并在圖像上實時顯示報警信息，方便管理者根據報警信息進行決策和采取行動。

5 發(fā)展方向

隨著智能化建設的不斷推進，安防監(jiān)控系統(tǒng)需要結合大數據技術、云計算技術以及人工智能技術等，從而進一步提高對園區(qū)的智能化管理。智能視頻監(jiān)控系統(tǒng)具有很大的應用前景，可有效地對園區(qū)內存在的安全隱患進行預防和改善[5]。人工智能技術將會在未來發(fā)揮越來越重要的作用，為了進一步推進智能視頻監(jiān)控系統(tǒng)在園區(qū)安全防范中的應用，需要進一步提升智能視頻監(jiān)控系統(tǒng)的智能化水平，從而提升其應用效果。

6 結語

通過對智能視頻監(jiān)控系統(tǒng)在園區(qū)安全防范中應用對策的研究，發(fā)現在園區(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題，并且可以應用于整個園區(qū)，達到對整個園區(qū)進行有效監(jiān)控的目的。在智能視頻監(jiān)控系統(tǒng)的應用過程中，需要根據實際情況來對相關技術進行改進。