现在社会上各种入侵偷盗行为甚至是暴力事件时有发生, 大家的自我防范保护意识都在逐步加强, 各种重要单位都在做周界防范保护措施, 希望能将不安全因素排除在自己的区域之外。
同时国际社会恐怖主义活动频繁, 世界上很多国家都遭到了不同程度的恐怖袭击。恐怖分子会选择人员密集的公共场所或政府机构作为袭击的对象, 以达到其恐怖袭击的目的。加强政府机构的周界安全防范已经成为了一种趋势。
1 传统周界防范方式分析
以往也有过周界防范的设备, 这些传统的周界防范设备在周界防范中也起到了一定的作用, 但是由于技术或应用环境的原因, 传统周界防范设备的缺点还是很明显的, 下面对主流的传统周界防范设备作一下分析。
1.1 红外对射探测器
是目前应用最多的产品, 通过红外发射与接收机之间的红外光束进行警戒, 当有人或物体横跨监视区域时, 将遮断不可见的红外光束而引发警报。
主动红外对射的误报率在所有周界防范产品中式最高的, 它容易受到室外自然变化 (雨、雪、雷电、树叶晃动等) 和小动物 (猫、鸟等) 的影响;而且使用久了, 内置的红外发光体会产生衰减, 也会造成误报。但由于红外对射探测器价格便宜, 仍在许多场合被应用, 如住宅小区、工厂等。
1.2 电子脉冲围栏探测器
脉冲电子围栏系统主机输出端产生高压脉冲信号并传输到前端围栏线上, 形成回路的前端围栏线把信号回传到系统主机的输入检测端。如果入侵行为导致前端围栏线被破坏、变形短路、切断供电电源, 系统主机就会发出报警, 并把报警信号传给其他联动安防设备。
电子脉冲围栏探测器具备一定的实体防护效果, 由于造价并不算高, 得到了一定的应用, 但由于整体形象不是很好, 所以一般安装在变电站、监狱、看守所等较特殊的场合。
1.3 泄露电缆探测器
与普通的同轴电缆不同, 它是一种特殊结构的同轴电缆, 它由两根平行埋在周界地下的泄露电缆和发射机、接收机组成, 收发电缆之间的空间形成一个椭圆形的电磁场探测区。
泄露电缆的特点是布防隐蔽, 不易被发现, 相对可靠性高, 一般应用在埋地、屋顶、围墙、空中悬挂等地方。不过由于建筑物周围密布的各类水管的水流、电线电缆的电流都会产生不规则流量变化, 从而产生环境中总体场的变动, 对泄露电缆产生干扰, 引发探测器的误报。所以适合应用在环境简单的场所。
1.4 视频监控
是通过摄像机拍摄现场画面, 通过不同传输方式 (视频线、光纤、无线等) , 将视频信号传送到后端监控中心, 通过监视器显示画面, 通过硬盘录像机或集中存储的方式存储视频信号。
由于视频人眼长时间盯着监视画面很容易疲劳, 从而漏掉有效信息, 而且摄像头多的时候, 一般都不会1∶1配置监视器, 会采用轮巡显示的方式, 更容易漏掉有效信息, 或者采取多画面分割显示的方式, 这样分割画面小, 发生问题不容易引起注意。所以目前的视频监控更多的作用还是在事后查询。
2 智能视频分析技术简介[1]
视频监控是最直观最有效的方式, 从最开始的人员巡逻到现在的摄像机监控都是想通过视觉画面来直接监控, 但是由于人眼容易疲劳和其他画面太多等因素导致视频监控不能发挥应有的效果, 更多的成为了事后的查询记录, 虽然也能帮助解决一些问题, 但是我们更多的希望是防止非正常事件的发生, 把他们消灭在萌芽之中。要做到这些, 就要解决用人眼监控的弱点, 可以采用智能视频分析技术, 通过机器眼+机器脑来防范, 正真做到24小时有效监控。
(1) 基本原理。
智能视频分析主要涉及图像处理以及图像识别和搜索两大方面的算法。图像处理方面采用的基本原理包括高斯混合模型 (空域) 、傅里叶变换 (频域) 、时域差分和重组等, 图像识别和搜索方面基本原理包括神经元和神经网络模型、模糊技术、拓扑建模、背景增强和弱化等。
智能视频分析技术首先将主体 (可以是人或物) 从监视画面中解析出来, 借助在数据库中建立或自学获得的人或物的各种姿态或状态模型, 分析、比对视频监控图像中的各种活动或物体的状态, 并针对每路摄像机设置各自的活动或状态报告规则。若在监视画面中出现与规则相符的情景, 系统即报警并发出声、光提示, 并且在主监视屏上弹出相应的监控画面并录下报警图像备查。
夜间图像的处理也是该技术能否成功应用的关键, 现有多种图像增强技术。最简单的方法是增加照度, 如补光或者闪光等 (需增加少量相关照明设备) , 以增加被拍摄目标的清晰度。另外改用高分辨率的摄像机也是简单有效的手段之一。比较高级的手段和技术是采用背景弱似主体强化技术, 其原理是:因为每秒拍摄25帧图像, 将每一帧中最清晰的部分提取出来, 同时弱化背景, 然后将所有最清晰部分重新组合成一幅图像。利用此技术可以大大提高对比度和夜间拍摄物体的清晰度。
(2) 主要优势。
智能视频分析技术的主要优势主要有以下几点。
(1) 主动响应现场的侵犯行为, 报警发出时间为毫秒级。
(2) 当发现可疑目标或事件时, 自动预警、报警、锁定和跟踪目标。这使保安人员对所发生的安防事件事先有充分的准备时间, 事件发生时能迅速出击, 锁定并始终掌握目标的踪迹, 及时准确地处理安防事件。
(3) 高效的数据检索和分析功能, 能够快速在视频录像记录中查询到调查对象的图像信息, 大大提高了工作效率。
(4) 减轻安防管理人员的工作强度, 缓解工作压力, 提高工作效率。
(5) 适应各种恶劣天气、光线条件。
(3) 应用范围。
智能视频分析技术是基于视频监控系统的应用技术, 而视频监控系统已广泛应用于民用、工业、军事和市政建筑和设施中, 这给智能视频分析技术的推广应用创造了很好的条件。事实上, 该技术已经在机场、银行、电力、油田/矿区、公安/监狱/军队、桥梁/码头/海关、大型商场/超市/展会、社区/学校、博物馆/纪念馆等领域的安全防范系统中有所应用。其主要用途包括目标识别、目标跟踪、入侵报警 (单条/双条) 、遗留物检测、智能识别人或物的状态、遗弃物检测、取走识别、场景变化识别、滞留识别、事件计数、门禁尾随报警、逆向穿越报警等。
3 智能视频分析在门岗和周界防范中的应用
政府, 是一个国家政权机构中的行政机关。鉴于政府的重要性, 根据政府需求, 需对政府划分成几个重要区域使用不同手段进行监控。区域一, 外围周界;区域二, 大门;区域三, 重要通道、房间、区域等。
3.1 系统的构成
系统主要有三部分组成:图像采集部分、图像传输部分和系统中心部分。
(1) 图像采集部分。
图像采集部分设备主要包括:摄像机、镜头、防护罩及支架、红外灯、防雷器、立杆等。
周界环境比较复杂, 特别是夜间一般光线不是很好, 摄像机应考虑采用低照度、感红外线、高清晰度和宽动态的摄像机;红外灯距离应不小于50米, 具有感光功能, 依据室外照度实现自动开关;为了便于调整监控范围, 镜头应选自动光圈、手动调焦镜头;在雷电较多的环境, 应考虑加装防雷器, 对前端设备进行保护。
(2) 图像传输部分。
周界监控图像传输建议采用光纤传输, 理由有三:第一, 可以抗干扰, 提供图像传输质量;第二, 可以防雷击;第三, 可以远距离传输。当然, 距离在300米以内, 雷电不是很强的场所也可以考虑采用铜缆传输。
(3) 系统中心部分。
系统中心部分主要设备有智能视频分析器、视频车辆检测仪、智能报警平台服务器和人脸、车牌记录主机, 还包括正常监控使用的视频矩阵和监视器等。
3.2 系统的功能 (表1)
(1) 围墙。
(1) 入侵检测。
外围周界的解决方法:采用视频监控加智能视觉分析报警的方法, 对围墙的外侧或内侧一定距离内 (如1米) 进行无缝覆盖, 实行7×24小时实时监控。发现有目标侵入时立即触发录像发出报警, 通知管理人员去处理该事件, 同时监控中心有电子地图和语音提示, 当发生报警时, 电子地图上面清楚的指示出发生事故的位置。
(2) 滞留物检测。
对围墙的外侧或内侧一定距离内 (如一米) 进行无缝覆盖, 实行7×24小时实时监控。发现有遗弃物时立即触发录像发出报警, 通知管理人员去处理该事件, 同时监控中心有电子地图和语音提示, 当发生报警时, 电子地图上面清楚的指示出发生事故的位置。
(2) 大门。
(1) 人脸检测。
对门口出入的人员进行检测, 将检测到的人脸抓拍并存储;在有需要的场所还可以进行人脸识别, 查看是否为本部人员, 或者进行黑名单比较, 防止危险人员进入。
(2) 车牌检测。
对进出口的车辆进行抓拍, 并进行车牌识别, 系统将存储车牌和车辆抓拍照片, 作为车辆进出记录, 有效防止人工漏记、错记和不记的情况。
甚至可以做到和门闸的联动, 如果是内部车辆就给门闸控制信号, 自动开闸通行。
(3) 滞留物检测。
大门的解决方法:采用视频监控加智能视觉分析报警, 把整个大门设为防区, 设置为遗弃物检测。在设定时间启动摄像机设防, 发现有目标侵入或遗弃物时立即触发录像发出报警。
(4) 行为异常检测。
智能视频分析器对视频图像进行分析, 能够检测出警戒区域范围内以下各类人体行为并产生告警。
突然加速、突然减速:由静止或者匀速运动变为高速运动。
突然倒地或卧地:人体直立姿势突然改变为卧地姿势。
聚众:当出入口聚集很多人的时候, 系统会根据人口密度判断为非正常情况, 提醒监控人员注意, 是否有人非法聚众闹事。
(5) 离岗检测。
当哨兵离开指定的区域, 不在指定的区域内值守时, 系统会启动报警功能。
(3) 其他 (重要通道、房间、区域等) 。
(1) 入侵检测。
内部通道的解决方案:将整个通道、房间、区域等设为防区。但可以自由灵活的设定时间段启用报警功能, 如下班时间不准进入, 一旦进入马上启动报警功能。
(2) 物品盗移检测。
刻意在画面中指定需要保护的物品, 一旦被移动立即发出告警, 并自动弹出画面指示出物品原来的位置。
4 系统的特点
(1) 24×7全天候可靠监控。
彻底改变以往完全由安全工作人员对监控画面进行监视和分析的模式, 通过智能视频分析器对所监控的画面进行不间断分析。
(2) 提高报警精确度。
运行高级智能算法, 可以根据实际需求定义多种安全防范类型, 使用户可以更加精确的定义安全威胁的特征, 有效降低误报和漏报现象, 减少无用数据量。
(3) 提高录像质量和检索效率。
智能周界防范系统以告警触发输出开关量来控制录像或传输、调节图像压缩与传输参数, 同时进行人脸图像、行为异常状况的标注, 从而大大节约储存空间、释放带宽资源, 并且为事后视频搜索提供快速引擎。
(4) 变被动为主动。
传统的视频监控只能作为事后查询的证据, 而智能分析设备可起到提前预警的作用 (例如有人准备翻越围墙, 进入检测区域时就被发现) , 在安全威胁发生之前就能够提示安全人员关注相关监控画面以提前做好准备, 有效防止安全事故的发生。
5 结语
智能视频分析技术在智能门岗和周界防范系统中的应用, 拓展了视频监控系统的作用与能力, 提高了视频监控系统的智能化水平, 同时也大幅度降低了资源耗用与人员配置, 全面提升了安全防范工作效率。与传统的周界防范系统相比, 具有很明显的优势。
摘要：简要介绍了传统周界防范方式和智能视频分析技术情况, 以政府机关为例介绍了智能视频分析技术在门岗和周界防范系统中的应用。
关键词：智能视频分析,周界防范,门岗
参考文献
[1] 程刚.智能视频内容分析技术及功能应用 (综合版) [J].中国公共安全, 2008 (8) .