公安視頻圖像信息應用模型分析*

□陸　婷，趙問道（.臺州市公安局，浙江臺州　38000）（.浙江大學，浙江杭州　30058）

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公安視頻圖像信息應用模型分析*

□陸婷1，趙問道2
（1.臺州市公安局，浙江臺州318000）
（2.浙江大學，浙江杭州310058）

摘要：從分析視頻監控本質內涵和視頻偵查活動的本質含義出發，提出了虛擬視頻防范空間的概念，構建了公安視頻圖像信息應用模型，該模型可以很好地指導平安城市前端設備的科學布點、前端設備選型以及實戰應用平臺開發等。

關鍵詞：視頻監控；視頻圖像信息；信息應用模型

*此文系2014年公安部應用創新計劃資助項目“分層次網格化社會治安視頻防控系統”（項目編號：2014YYCXZJST019）之階段性成果。

一、引言

傳統視頻監控系統只能提供連續的視頻流，包括實時視頻和歷史視頻錄像，要在連續的視頻流信息中定位查找特定目標內容，只能靠人工連續的查看，無法進行快速檢索、自動比對以及與其他公安業務信息系統內容進行關聯碰撞等，同時，社會治安動態視頻監控系統與交警電子警察、智能卡口等系統相對獨立，在內容上是完全不同類型的信息內容，從本質上無法進行深度整合，這就決定了傳統視頻監控應用的局限性，即主要依靠“人海戰術”，要么是靠值機人員通過人工實時視頻巡邏來發現案發情況或捕捉可疑人員；要么是案發后，靠偵查人員查看錄像來獲取線索。由于受到傳統視頻監控系統技術路線的局限，在視頻中搜索線索是一種“碰運氣”的、海底撈針式的搜索，在大要案偵破中“人海戰術”看視頻屢見不鮮，因此，偵查效率較低。

隨著視頻智能分析技術的發展，人們寄希望于智能視頻分析技術能解決傳統視頻監控系統的應用局限，因此，視頻濃縮播放、視頻檢索、以“圖”搜“圖”、人臉識別等技術與應用工具得到快速發展，這些技術的應用在一定程度上可以提高事后倒查的錄像查看效率，但在實際應用中人們發現，單純依靠視頻智能分析技術并不能從根本上解決問題，因為系統建設仍然是傳統的技術驅動建設模式，依然無法避免大海撈針式、碰運氣式的錄像查找，只是可以把沒有運動目標部分的錄像跳過去，從而減少看錄像的工作量。另外，由于諸如視頻檢索、以“圖”搜“圖”、人臉識別等技術遠沒有達到成熟程度，實際應用成效不夠明顯，難以成為普適的偵查手段。這種狀況使得人們在視頻監控實戰應用深化發展過程中失去了方向，在實際建設中主要停留在基于經驗的亮點功能開發上，沒有系統性的方法來提高視頻在案事件偵破中的作用。

產生這種問題的根本原因在于缺乏視頻圖像信息應用模型，難以科學地指導視頻監控系統的建設。本文通過對視頻監控本質內涵以及視頻偵查活動的分析構建起公安視頻圖像信息應用模型，并從應用模式出發提出面向應用的視頻監控系統建設的若干約束條件，以求對視頻監控系統的設計與建設有一定的指導作用。

二、視頻監控的本質內涵分析

視頻監控系統從本質上說是一種分布式的遠程監控現場可視化信息采集與存儲系統。視頻監控圖像通過對特定時空范圍內的活動場景進行記錄，以提供監控對象的特征、狀態及活動軌跡等信息，是信息生成和傳播的載體。其中與各警種業務相關的視頻圖像內容信息有：特定時空范圍內的人員信息、物品信息（特別是車輛信息）、案事件信息等。視頻監控之所以對公安實戰有越來越重要的價值，就在于公安工作可以從視頻監控系統中獲得執行其業務所需的視頻圖像信息。對視頻偵查來說，偵查人員可以從視頻監控系統中獲取用以直接或間接確定犯罪嫌疑人身份的視頻圖像信息。

因此，從視頻監控中獲取的視頻圖像信息才是視頻監控的本質內涵與真正價值所在。視頻監控實戰應用的本質是一個信息處理過程，偵查人員采集、整理、共享、分析與案件相關的視頻監控圖像資料，目的是從中獲取有助于案件偵破的各類信息。[1]

為什么會出現大海撈針式的、碰運氣式的錄像查找現象？這是因為并不是建立了視頻監控系統就一定能在視頻偵查中找到能有效地發揮作用的視頻圖像信息資料。過去十年平安城市視頻監控系統建設所采用的應用理論模型還停留在傳統安全防范系統的防控模型上，視頻監控是作為安全防范系統的組成部分而發展起來的。安全防范系統的理論模型基于“探測—延遲—反應”框架，針對的是半封閉的建筑物或群，其核心系統是入侵報警系統、出入口控制系統、門禁系統和安防視頻監控系統等。安防視頻監控系統在其中的探測環節，提供人工遠程探測的可視化信息采集功能和反應環節中的記錄功能。將安全防范技術應用到公共開放區域的社會治安防控時，安防系統中最核心的入侵報警系統、出入口控制系統、門禁系統等根本無法使用，只有視頻監控系統的可視化遠程探測功能和記錄功能可以得到應用，因此，在平安城市視頻監控系統的大規模建設過程中,一直以來基本上是依靠經驗進行設計與建設的，一是根據傳統安全防范系統工程經驗；二是根據治安、刑偵等警種對案事件發生可能性的經驗判斷。這直接導致視頻監控在實戰應用中面臨著巨大的挑戰：一是隨著系統規模的不斷擴大，視頻圖像靠人工根本看不過來，這使大部分視頻監控前端的實時探測功能作用越來越弱化；二是由于缺乏系統性的方法導致所記錄的監控視頻在公安實戰應用時有效性比較低，如由于記錄的內容仍然停留在連續視頻流上，使得采用所記錄的視頻進行倒查的效率極低；三是不能很好地適應經濟社會的發展，對現代社會的高流動性適應性不足，對機動車、電動自行車等整體被盜防控能力嚴重缺乏，導致在突發事件處置中的實時防控能力不足。

要使視頻監控系統能在視頻偵查中真正有效地發揮作用，核心在于從視頻監控系統中獲取能以直接或間接方式確定犯罪嫌疑人身份的視頻圖像信息。

三、以新信息世界觀看視頻偵查活動的本質含義

傳統的偵查活動主要是在物理世界和人類社會中進行的，當在物理世界中（當然必定會涉及到人）有一個案事件發生時，偵查人員通過現場勘查、偵查實驗、偵查辨認、偵查訊問、扣押等手段進行偵破，主要的偵查活動都是在物理世界和人類社會中進行的。

隨著信息技術的發展，產生了反應人類社會在物理世界中的活動情況以及人類社會相互之間交流情況的信息世界。新信息世界觀認為，物理世界、信息世界和人類社會組成了三元世界。從視頻監控中獲取的視頻圖像信息是信息世界的組成部分。獲取與實戰業務相關視頻圖像信息，并在物理世界和人類社會中進行執行（身份落地），這是視頻偵查活動的內在邏輯（見下圖）。

基于新信息世界觀的視頻偵查活動邏輯示意圖

因此，視頻偵查的核心關鍵是能找到可以有效落地執行的視頻圖像信息。總結目前視頻偵查活動中的各類技戰法，基于視頻圖像信息的有效執行方法（基于視頻圖像信息的犯罪嫌疑人身份特征落地方法）可以分成以下幾類。[1]

（一）視頻巡邏與地面巡邏聯動，通過實時監控抓現行。這種方法主要對街面犯罪比較有效，而且需要一支專門的視頻巡邏隊伍協同才能發揮作用。

（二）從卡口、電子警察等系統獲得車牌號碼，后通過機動車信息數據庫獲取車主信息，再進一步追蹤到犯罪嫌疑人。隨著平安城市建設中越來越多采用卡口技術進行防控體系建設，這種方法在視頻偵查中的作用將會越來越大。

（三）從視頻監控系統中獲得犯罪嫌疑人的人臉圖片，通過人臉識別系統獲取犯罪嫌疑人的身份信息。這種方法依賴于兩個條件：第一是已經建立一個能涵蓋大部分犯罪嫌疑人在內的人臉數據庫，由于犯罪嫌疑人的地域不確定性，這個人臉數據庫從理論上來說需要覆蓋全國人口才行；第二是在這樣巨大的數據庫中進行人臉比對中，必須漏警概率足夠低且誤警概率控制在一定范圍內。目前，對于有前科的或本地化的犯罪嫌疑人等人臉識別能相對較好地發揮作用，但作為一種系統化的方法，限制因素還是比較多的。

（四）從視頻監控系統中獲取能反映犯罪嫌疑人或車輛空間活動軌跡的視頻圖像信息。有兩種方法可以獲取犯罪嫌疑人的身份信息：第一種是與技偵技術進行合成，從而獲得犯罪嫌疑人的手機信息，進一步確定犯罪嫌疑人的身份信息。第二種是從犯罪嫌疑人的空間活動軌跡中獲得犯罪嫌疑人出入銀行、賓館、網吧等留有身份信息的線索，[2]或從犯罪嫌疑人空間活動軌跡信息中分析研判出犯罪嫌疑人的居住地或落腳點，再結合常規偵查技術找到犯罪嫌疑人。只要視頻監控系統設計得科學合理，就可以確保從視頻中獲取犯罪嫌疑人或車輛的空間活動軌跡信息，因此，這是一種系統化的視頻偵查方法。

綜上所述，最有效的落地偵查手段是通過視頻監控獲取車牌信息和人、車等的空間活動軌跡。人臉識別技術和視頻巡邏等目前無法成為系統化的落地手段，但是非常有效的補充手段。

四、公安視頻圖像信息應用模型

根據上述分析，我們構建以下的公安視頻圖像信息應用模型。

（一）虛擬視頻防范空間的構建。視頻監控本質上是對城市空間一定區域的局部開放公共空間中人類活動信息的采集，一個城市所有攝像頭采集的信息構成一個反應時空四維空間活動狀況的虛擬的視頻防范空間，這種虛擬四維空間是不連續的，由局部的空間斷面信息組成。正是因為這種不連續性，對視頻圖像信息的采集提出了一定的約束條件。從一個城市所有攝像頭獲取的視頻圖像信息要確保能提供實戰業務所需的有效的信息，否則，視頻防范空間無法起到有效作用。

從視頻監控系統采集的視頻圖像信息必須是必要和充分的，才能保證視頻實戰的應用效率。必要指的是采集斷面沒有漏洞，從而犯罪嫌疑人無法從這一斷面通過而不被采集到視頻圖像信息；充分是指采集點位密度足夠，采集點位之間應建立合理的邏輯關系，從而可以有效還原出犯罪嫌疑人的空間軌跡。

（二）在虛擬視頻防范空間中的偵查活動。視頻圖像信息應用的實質是在視頻防范空間中的虛擬偵查[3]，虛擬偵查的關鍵是能系統化地、高效地獲取可以有效執行的視頻圖像信息。

要在虛擬視頻防范空間中開展系統化的虛擬偵查活動，必須充分利用虛擬視頻防范空間的四維空間特征以及城市犯罪行為的時空特征，從而構建起系統化的虛擬視頻偵查技戰法。虛擬視頻防范空間的四維空間特征由城市空間結構特征和前端采集攝像機之間的邏輯關系決定，城市空間是由河流、山脈等自然阻隔以及建筑物等，通過道路、街道等連接起來，因此，組成虛擬視頻防范空間的視頻圖像信息可以基于這種空間特征和前端攝像機之間的邏輯關系進行組織，形成虛擬視頻防范空間中視頻圖像信息的邏輯關系模型。這種邏輯關系模型可以采用圖數據結構等來表達，基于該視頻圖像信息的邏輯關系模型和城市犯罪行為的時空特征可以形成系統化的虛擬視頻偵查技戰法。

要在虛擬視頻防范空間中高效地開展虛擬偵查活動，須充分利用大數據分析技術、視頻圖像智能分析技術等計算手段，總結形成基于虛擬視頻防范空間中視頻圖像信息的自動化偵查技戰法，如車輛查緝布控、套牌車分析、尾隨車分析等，多卡口攝像機的時空與目標特征聯合分析等。

在虛擬視頻防范空間中的偵查活動結果是獲取嫌疑車輛的車牌信息和人、車等運動嫌疑目標的空間活動軌跡。[4]

（三）基于從虛擬視頻防范空間獲得的視頻圖像信息的有效執行。

根據獲取的嫌疑車輛的車牌信息，可通過車輛管理系統獲取車主信息，從而取得突破。

根據獲得的人、車等運動嫌疑目標的空間活動軌跡，通過對在整個活動軌跡空間中運動嫌疑目標的活動行為進行分析，如是否有犯罪嫌疑人出入銀行、賓館、網吧等的行為；是否有犯罪嫌疑人的通信行為；是否有遺留犯罪嫌疑人喝過的飲料瓶盒或吸過的香煙等，從中提取出帶有犯罪嫌疑人身份特征的落地信息，根據嫌疑目標的空間活動軌跡特征還可進行落腳點分析。

最后，將分析提取結果與刑事技術、技偵、網偵等其他偵查手段進行合成，從而完成犯罪嫌疑人身份的確認。

五、視頻圖像信息應用模型對平安城市建設的指導意義

公安視頻圖像信息應用模型對平安城市建設具有以下指導意義。

（一）對前端科學布點的指導意義。為了保證所建立的虛擬視頻防范空間的有效性，前端攝像頭的布點必須滿足一定的規則條件，其中最重要的有兩條：一是防控斷面不能有盲區，確保從這一斷面經過的所有移動對象均能被采集到視頻或圖片；二是對于圍繞一定的區域范圍的所有斷面應該構成封閉區域，從而保證所有進入該區域的所有移動對象均能被采集到視頻或圖片，而且，圍繞一定的區域范圍的封閉區域應該有多層，最好能保證三層以上，這樣就可以確保能從視頻監控系統中采集到移動對象的空間活動軌跡信息。這兩條規則可以有效地指導進行前端的科學布點。

（二）對前端設備選型的指導意義。從前述分析知道，車牌信息是一種有效的落地偵查手段，因此，上述防控模型中攝像機應該采用具有車牌抓拍、車牌號碼識別的攝像機，這樣可以確保獲得所有進入防控區域的機動車車牌號碼軌跡信息，從而在提高采集圖像有效性的同時，大幅提升視頻偵查的效率。而且，可使系統具有強大的機動車被盜實時防控能力。

（三）對實戰應用平臺開發的指導意義。上述視頻圖像信息應用模型指明了實戰應用平臺的開發方向，其重點應該是圍繞能有效執行的視頻圖像信息、高效的虛擬視頻偵查技戰法，如基于融合了城市空間特征的前端攝像頭邏輯關系模型的系統化的視頻偵查方法；基于視頻圖像信息數據庫的自動化偵查技戰法，如車輛查緝布控、套牌車分析、尾隨車分析等；多卡口攝像機的時空與目標特征聯合分析等。

六、結語

本文從分析視頻監控本質內涵出發，從新信息世界觀角度分析了視頻偵查活動的本質含義，在此基礎上提出了虛擬視頻防范空間的概念，構建了公安視頻圖像信息應用模型，該模型對平安城市科學布點、前端設備選型以及實戰應用平臺開發等方面均具有較好的指導意義。

參考文獻：

[1]陳剛，續磊.視頻監控圖像偵查方法研究[J].中國人民公安大學學報（社會科學版），2012（3）.

[2]孫展明，尹偉中.論視頻圖像偵查[J].中國人民公安大學學報（自然科學版），2011（3）.

[3]郝宏奎.論虛擬偵查[J].中國人民公安大學學報（社會科學版），2008（1）.

[4]徐雯.論視頻監控在虛擬偵查領域的應用[J].江西公安專科學校學報，2008（6）.

（責任編輯：郭建華）

作者簡介：陸婷，浙江省臺州市公安局科技信通處處長；趙問道，浙江大學信息與通信工程研究所副教授，浙江立元通信技術股份有限公司董事長。

收稿日期：2015-12-13

中圖分類號：D631

文獻標識碼：A

文章編號：1674-3040（2016）01-0056-04