智能視頻監控和智能視頻分析技術在檢察工作中的應用

孟偉冬　周旋

摘 要： 介紹了智能視頻監控和智能視頻分析的基本概念、工作原理及相關技術。分析了當前“監視居住”在司法實踐中存在的問題。借鑒智能視頻監控技術和智能視頻分析技術的成熟應用經驗，將該技術應用到“監視居住”中。利用智能視頻監控技術和智能視頻分析技術實現智能檢察，為落實檢察機關科技強檢戰略開辟了一條新思路。

關鍵詞： 智能視頻監控； 智能視頻分析； 檢察工作； 監視居住

中圖分類號：TP391 文獻標志碼：A 文章編號：1006-8228（2014）07-29-02

Abstract： The basic concept， operating principle and other related technologies of intelligent video surveillance and intelligent video analysis are introduced. The current problems in judicial practice of residential surveillance are analyzed. By reference of experience of intelligent video surveillance technology and intelligent video analysis technology， the two technologies can be applied into the residential surveillance. The realization of intelligent procuratorial work based on intelligent video surveillance technology and intelligent video analysis technology will open up a new way to strengthen procuratorial work with the help of science and technology.

Key words： intelligent video surveillance； intelligent video analysis； procuratorial work； residential surveillance

0 引言

隨著視頻監控需求的日益高漲，監控人員從“人盯畫面”、“眼觀六路”到“熟視無睹”、“效率低下”，大大降低了監控系統的安全有效性。智能視頻分析技術的發展，使視頻監控從傳統的集中監控模式逐步向分布監控模式轉變，使監控人員從枯燥乏味的“盯屏幕”任務中解脫出來，不再固守于傳統的監控室。通過系統對特定目標的自動檢測、跟蹤、分類與行為識別，及時提醒相關人員快速到場處理，可滿足長久監視與快速反映的需求。智能視頻監控技術將是傳統視頻監控領域的一場革命。

1 相關技術

1.1 智能視頻監控

智能視頻監控是利用智能視頻分析技術對前端采集的視頻/圖像進行自動檢測、跟蹤、分類與行為識別，并根據事先設定的報警規則，對特征目標的異常情況發出報警或提供關鍵信息，有效協助相關人員處理異常事件。

智能視頻監控框架如下：從作為監控起始的攝像頭獲取場景信息開始，首先要進行關注目標的提取，可以是靜態的目標檢測，也可以是運動目標的提取；然后要對目標進行特征提取，從而達到目標的描述或者識別的功能，對于場景中的運動目標，還需要進行準確的目標跟蹤，這樣可以獲取運動目標的路徑軌跡，持續時間等特征，在這些技術的基礎之上，進行行為或事件的建模分析或者異常檢測等[1]。

1.2 智能視頻分析

智能視頻分析技術源自計算機視覺與人工智能的研究，其發展目標在于將圖像與事件描述之間建立一種映射關系，使計算機從紛繁的視頻圖像中分辨、識別出關鍵目標物體[2]。

智能視頻分析大體分為兩類：一類以背景模型為基礎，主要包括周界防范等行為分析；另一類以特征識別為基礎，包括人臉識別等。行為分析主要基于運動背景建模與目標識別技術，即在相對靜止的背景圖像中找到活動的目標物體。運動目標識別的流程是：首先根據某種數學原理建立環境背景的數學模型，使機器可以在該數學模型的基礎上區分靜止背景與運動的目標物體；然后再根據目標的輪廓、大小等信息對其分類，去除不關心的目標，最終結合剩下的目標軌跡與設置的規則產生報警信號。特征識別技術的原理與活動目標識別技術不同。特征識別無需背景模型而需要目標物體的特征，因此機器會存有一個可以用于描述這些特征的數據庫，特征識別也就是在所得的圖像中尋找與特征庫里具有一定相似程度的物體以進行匹配，如果特征庫里描述的特征越多，得到的結果越正確[3]。

1.3 視頻編碼

視覺是人們獲取信息的最重要的途徑。據統計，人們通過視覺獲取的信息約占總信息量的70%[4]。視頻/圖像作為視覺信息的主要載體，與語音和文字信息相比，具有信息量大、直觀生動和確切等特點，因而具有更為廣泛的實用性和更高的使用效率，深刻地影響著人們的生活和工作方式。但是，視頻/圖像的數據量可以用海量來形容，對存儲和傳輸都極為不利。因此，解決數據壓縮編碼問題已成為視頻/圖像應用的關鍵[5]。視頻/圖像信息雖然具有巨大的數據量，但這些數據間存在高度的相關性，視頻壓縮編碼本質上就是要盡量剔除原始信號中的各種冗余信息。視頻信息中存在的數據冗余正是視頻編碼的物理基礎[6]，視頻/圖像壓縮編碼就是充分利用其本身固有的統計特性和人的視覺系統特性來減少信息的冗余度并獲得滿意的主觀質量。

視頻/圖像編碼的方法很多，其應用涉及面也很廣。1988年CCITT（1992年更名為ITU-T）制定了第一個視頻編碼標準——H.261，從而成為視頻編碼史上的里程碑。隨后ISO MPEG和IUT-T VCEG根據不同應用環境和需求進行整合，以H.261為基礎和核心，相繼制定了一系列視頻編碼標準。H.264是由ISO/IEC與ITU-T組成的聯合視頻組（JVT）制定的新一代視頻壓縮編碼標準。H.264除了繼承以往標準的優點外，還引入了許多新技術，從而使得在相同解碼質量條件下，編碼效率比H.263和MPEG-4高近50%[7]。

1.4 無線視頻傳輸

自20世紀90年代至今，關于二維表示的靜止圖像和活動圖像的存儲和傳輸的一系列國際標準相應出臺，如JPEG（JPEG2000）、H.26x系列、MPEG系列等，它們在多媒體應用的各個領域都得到了廣泛應用。與此同時，由于無線通信的飛速發展，各種無線技術被應用于無線通信中。例如，GSM、WCDMA、TD-SCDMA、CDMA2000、Wi-Fi、WiMAX、LTE、LTE-Advanced等。其中，LTE技術，下行速度峰值理論可達150Mbit/s，上行速度峰值也可達50Mbit/s；而LTE-Advanced技術，其下行速度峰值理論可達1Gbit/s，上行速度峰值也可達500Mbit/s。這使得無線網絡逐漸成為數據通信的重要手段之一。隨著4G智能手機的普及，其上的各種多媒體應用更是層出不窮，如移動流媒體點播、移動可視電話、移動視頻監控等。

一般而言，通過無線網絡來傳輸數據的可用帶寬是有限的。用戶希望他們使用無線網絡所付出的代價與其低帶寬是成正比的。因此，低碼流很適合大眾，在移動環境的視頻編碼標準的成功取決于壓縮效率。由于H.264高效率壓縮特性，使得H.264成為了無線視頻傳輸的首選。H.264引入了很多先進技術，每項技術都帶來一定的性能改進，因此H.264比以往的視頻編碼標準在性能上有了很大的提高，同時也大大提高了算法的復雜度。H.264實現了視頻的更高壓縮比，更好的圖像質量和良好的網絡適應性。其抗丟包、抗誤碼能力和良好的網絡適應性使得它非常適合IP網絡和無線傳輸與應用。

2 相關法律

1996年刑事訴訟法修改以來，監視居住作為減少羈押的重要強制措施之一，由于法律規定不夠完善，導致司法實踐中監視居住很少適用或者不用。原因是，監視居住的適用條件與取保候審相同，而監視居住因執行等方面的因素，需要決定監視居住的機關投入更多的人力、物力等。所以，偵查機關往往在取保候審和監視居住之間更愿意選擇執行成本相對較低且可以收取保證金的取保候審。不僅在公安機關如此，在檢察機關同樣如此[8]。

2012年，十一屆全國人大五次會議審議通過了《全國人民代表大會關于修改<中華人民共和國刑事訴訟法>的決定》。新刑事訴訟法第七十五條規定：“被監視居住的犯罪嫌疑人、被告人應當遵守以下規定：（一）未經執行機關批準不得離開執行監視居住的處所；……”。第七十六條規定：“執行機關對被監視居住的犯罪嫌疑人、被告人，可以采取電子監控、不定期檢查等監視方法對其遵守監視居住規定的情況進行監督；在偵查期間，可以對被監視居住的犯罪嫌疑人的通信進行監控。”

新刑事訴訟法首次明確規定了執行機關對被監視居住的犯罪嫌疑人和被告人，可以采取一定的技術手段來強化監視居住的執行效果。例如，通過電子監控、通信監控等技術手段。

3 應用案例

以往，執行機關對被監視居住的犯罪嫌疑人和被告人通常采取就地人員看守、不定期檢查、或者通過在指定“居所”搭建視頻監控系統就近值守，甚至建立專線遠程值守等監視方法對其遵守監視居住規定的情況進行監督。這些做法需要執行機關投入大量的人力、物力和財力，導致司法實踐中，監視居住這一強制措施很少適用。如今，隨著4G、無線視頻傳輸、視頻分析等新技術的不斷發展、成熟和應用，我們已經可以通過智能視頻監控，利用人臉識別、周界防范等智能視頻分析技術來解決司法實踐中監視居住適用率不高的難題。

應用案例如下。

首先，我們在犯罪嫌疑人、被告人的住處或指定居所辦理寬帶上網（建議上行速度4Mbit/s以上）。SOHO（Small Office/Home Office，小型家庭辦公）路由器WAN口必須獲得電信、移動或聯通運營商提供的公網IP地址。將人臉抓拍機、周界防范攝像機連入由SOHO路由器LAN口組成的小型局域網，為使攝像機采集的數據能夠上傳至服務器，須在該路由器上啟用uPnP（Universal Plug and Play，通用即插即用）功能，在虛擬服務器、防火墻等設置上開放相應的IP地址和協議訪問的端口。

然后，我們在犯罪嫌疑人、被告人住處或指定居所的出入口處安裝并設置人臉抓拍機（具備人臉自動補獲、跟蹤、抓拍功能的高清網絡攝像機，灰暗場景需要適當補光）。當有人員經過出入口區域時，人臉抓拍機的DSP（Digital Signal Process，數字信號處理）芯片內置智能分析算法對人臉進行自動檢測、捕獲、跟蹤，然后利用人臉質量評分算法從人臉軌跡中篩選出最為清晰的人臉圖像作為該人員的抓拍圖像，并將圖像數據經由小型局域網、因特網傳送至執行機關中心機房的圖像存儲系統和智能人臉分析服務器。該服務器上的人臉比對識別系統利用人臉識別算法對抓拍到的人臉圖像進行建模，同時與黑名單數據庫中的人臉模型進行實時比對，如果人臉的相識度達到設定閥值，系統會自動發出手機郵件報警或者短信報警，及時提醒相關人員到場處理，也可以利用智能手機通過無線網絡遠程登錄到中心機房服務器，核實抓拍的圖像數據[9]。

最后，我們在犯罪嫌疑人、被告人住處或指定居所的外圍安裝并設置周界防范攝像機（夜晚場景需要適當補光）。在該攝像機的拍攝畫面中設定警戒區域，當有人員進入警戒區域時，攝像機自動跟蹤，并將視頻數據經由小型局域網、因特網傳送至執行機關中心機房的視頻存儲系統和智能周界防范服務器。該服務器上的周界防范系統對入侵行為進行視頻分析，如果達到設定閥值，系統會自動發出手機郵件報警或者短信報警，及時提醒相關人員到場處理，也可以利用智能手機通過無線網絡遠程登錄到中心機房服務器，核實拍攝的視頻數據[10]。

4 結束語

智能視頻監控技術借助計算機強大的數據處理能力，對海量的視頻和圖像數據進行高速分析，為監控人員提供準確有效的關鍵信息。智能視頻監控技術和智能視頻分析技術在公共安全領域具有廣闊的應用前景，本文利用該技術對司法實踐中的監視居住進行了有益的探索。目前，光纖入戶、寬帶升級等相關技術已經成熟，關鍵問題是現有網絡的速度（尤其是上行速度）能否滿足數據傳輸的要求，隨著國家對網絡的不斷提速，這一關鍵問題的解決指日可待。

參考文獻：

[1] 楊杰，張翔.視頻目標檢測和跟蹤及其應用[M].上海交通大學出版社，2012.

[2] 傅福林.用智能視頻分析技術打造平安社區[J].中國公共安全（綜合版），2009.6：66-73

[3] 刁一平.理性與務實——點評智能視頻分析技術發展現狀[J].中國安防，2011.3：44-46

[4] 沈蘭蓀.視頻編碼與低速率傳輸[M].電子工業出版社，2001.

[5] 王匯源.數字圖像通信原理與技術[M].國防工業出版社，2000.

[6] 肖自美.圖像信息理論與壓縮編碼技術[M].中山大學出版社，2000.

[7] T.Wiegand，G.J.Sullivan.Overview of the H.264/AVC video coding stand[J].IEEE Trans.CSVT.，2003.13（7）：560-576

[8] 孫謙，童建明.新刑事訴訟法理解與適用[M].中國檢察出版社，2012.

[9] 海康威視.人臉抓拍比對系統引導方案[EB/OL].杭州海康威視數字技術股份有限公司，2012.

[10] 海康威視.行為分析周界防范系統應用方案[EB/OL].杭州海康威視數字技術股份有限公司，2012.