基于視頻處理的智慧社區監控系統分析與研究

賴志豪 廈門億聯網絡技術股份有限公司

在國內現代化建設進程不斷加快的背景下，城市居民人口數量不斷增加，且外來流動人員數量也較多，由于人口具有一定的流動性，故給公共安全帶來了一定的隱患。為實現對多種安全隱患的有效識別、預防與控制，有必要做好日常監控工作。但就社區監控來看，日常的視頻監控雖然也具有一定作用，但普遍存在難以24h連續監控，耗費人力資源等問題，而隨著科學技術的發展，視頻處理技術的出現則為社區監控系統的智慧化發展奠定了基礎，為此有必要基于視頻處理技術，做好智慧社區監控系統的建設工作，發揮出其在保障公共安全方面的作用。

1. 智慧社區監控系統的建設意義

1.1 傳統社區監控系統所存在的問題

視頻監控是保障社區安全的重要基礎設施，是當前極為可靠的安防手段，在機場、車站、地鐵及社區中均有廣泛應用，但大部分監控均為被動性，其發揮作用時間為事后，難以有效實現對安全事故的預防與控制，另外在人力監控的情況下，很多視頻都難以被監控人員所觀察到，難以實現動態化監控。也有研究表明，在連續22min觀看同一個監控畫面后，其中多數的畫面信息就會出現丟失，就算可看到，也難以及時判定出嫌疑人的相貌。另外傳統的監控視頻也會占據大量的存儲空間，通常200萬像素攝像頭日存儲量大約43G，數據一般會保存一個月，但該類監控視頻大多沒有得到較好的利用，知識打上時間標簽進行存檔，而在出現安全事故的情況下，就需要較多數據的工作人員對視頻進行篩選觀看，工作強度很大，也容易浪費時間。

1.2 智慧社區監控系統的應用優勢

視頻監控是智慧社區建設的重要組成部分，其需要實現計算機交互、通信、實時處理等功能，基于視頻處理居室的智慧社區監控系統與傳統視頻監控相比，可利用視覺處理及時完成人群計數、入侵檢測、目標跟蹤以及行為識別等功能。另外，隨著科學技術的不斷發展，卷積神經網絡在視頻監控中的圖像分類中也得到了初步應用，而香港中文大學的DEEPID項目識別人臉的準確率也達到了近98%。后期WEI LIU等利用多尺度特征圖，在視頻監控上融入了預測物體所在位置以及種類的技術。后期研究中也實現了對單個物體的時間跟蹤以及相識度計算等功能。另外，基于先進大數據資源，也可完成對人物身份、服裝以及車輛等進行識別。為此，基于當前的視頻處理基礎，加強智慧社區監控系統構建是非常有必要的，有助于安全防控監控系統的構建。

2. 基于識別處理技術的智慧社區監控系統構成

2.1 視頻監控系統拓撲結構

智慧社區視頻監控系統主要由監控攝像頭、網絡連接工具、視頻識別服務器，數據庫以及Web服務器構成，通過攝像頭采集數據信息，隨后依托于網絡連接，將其傳輸給視頻服務器，繼而依托于人類身份識別、火焰檢測、人群監控、服裝監控以及車輛監控等技術，完成對視頻的處理分析，進而將其錄入數據庫，隨后可將分類整理的信息傳輸給Web服務器，以此將監控信息及時呈現給安防人員。

2.2 視頻監控系統功能結構

視頻監控系統的構建需要實現三大功能，包括視頻監視功能，檢測報警功能以及預警管理功能，其功能結構具體如下。

2.2.1 視頻監視功能

封閉式社區攝像頭通常需要安裝在主干道、廣場等人群集中以及流動頻繁的位置，隨后需要通過該系統將網絡即時傳送到監控中心，并利用智能識別服務器的處理，輔助監控人員利用軟件完成監視與控制，并利用軟件操作完成攝像頭角度的調整，以便于獲得最為優化的觀察視角，有助于更為直觀的完成社區安全的管控。另外系統需要實現下載、視頻回放等功能，并確保視頻存儲時間在3個月以上，如存在異常也可備注后長時間保存。簡言之，就是需要完成對攝像頭的管理，完成視頻的存儲與顯示功能，并可利用應用程序完成攝像頭的調整。

2.2.2 檢測報警功能

基于視頻處理技術的智慧社區監控系統相較于傳統視頻監控的主要優勢就在于檢測報警功能以及預警管理功能。就其檢測報警功能來看，其需要實現完成對人群、車輛、事件等有效監控，并根據可能出現的風險進行報警，其詳細功能如下：其一，火焰檢測功能，其需要通過對火災初期的煙霧以及明火等進行監控，并發出警報，對社區內部的重點區域，必須進一步加強工作，并需要通過警報告知物業管理人員，確保其可根據警報及時完成對火焰情況的處理，以避免出現火災蔓延。其二，車輛識別與檢測功能，在車輛的監控上，首先需要根據其車牌進行識別，完成對其活動規律的記錄，隨后可依托于大數據完成對其出入規律的分析，并構建模型，確保其在出現異常出行情況時，能夠及時重點觀察，并加以干預。其三，人員識別功能，基于大數據對社區內人物的異常活動規律進行監控，以避免重點人群出現外逃等問題。其四，運動與行人檢測功能，該功能主要針對于禁止形成或車輛通行的范圍，一旦系統檢測到出現了行人或測量，則需要及時進行預警。其五，服飾檢測，服飾檢測主要針對于正樣本服裝，如星月服、里切克服等，并通過其特征分析，完成特殊服裝的定位與識別，確保其在出現異常行為時，可得到有效干預。其六，人群聚集檢測功能，該功能主要針對人群的不正常聚集，一般該類問題常伴隨有特殊事情，如打架斗毆、吵架、摔倒等。可設置人群計數的閾值，在一定范圍內，人群超過閾值后，則需要報警。另外還需要完成對老人摔倒的重點監控，劃分好老人易摔倒的區域，并對老年群體進行跟蹤，如出現摔倒，則需要將圖像進行存儲，并發出警報，確保物業管理人員可及時趕到處理。

2.2.3 預警管理功能

預警管理功能的實現首選需要建立黑名單，將重點關注的對象信息納入數據庫中，包括姓名、性別、身份證、家庭住址以及照片等，確保在出入口處攝像頭可有效完成對人臉的識別，隨后再通過對比找出可疑人群。如無法獲取照片，可以抓拍與核驗的方式進行檢驗，并及時更新，做到實時預警。還需要提供人臉圖片搜索功能以及歷史查詢功能，確保可通過對其人臉面部特征的分析，調出過往監控視頻中的信息，通過歷史查詢查看相關的報警幾記錄，以便配合公安部門及時進行信息查找驗證。同時還需要確保監控系統的可視化功能，并完成人員、車輛出入規律的排列，并以底圖表明其運動軌跡，呈現于監控人員面前，以確保及時進行監控。

3. 基于視頻處理的智慧社區監控系統部署

在視頻系統構建完畢后，需要及時完成硬件系統的安裝。在攝像機安裝時，首先需要控制好攝像機的高度以及角度，確保可較好的完成人臉識別。攝像頭高度應該在4~5m范圍內，水平識別距離可控制在20m左右，如設定為社區內部居民身高均數1.7m左右，則攝像機的俯仰角則應該控制在7~12度。在攝像機的選擇上，需要確保其分辨率與識別面積配比恰當，如200萬分辨率的攝像機，鏡頭可拍攝寬度為3m左右，應根據識別范圍以及人臉檢測需求，完成設備的選型，確保其與需求相匹配。攝像鏡頭選擇時，需要充分考慮攝像機靶面、分辨率以及覆蓋寬度，通常覆蓋寬度相同時，如果靶面越小，則鏡焦越短，而分辨率越高，其所能夠獲取的人臉像素也就越多。也就是說，在攝像頭部署上，需要在調整好去高度與角度的同時，合理選擇攝像機類別，以切實保障智慧社區監控系統的應用價值。

4. 結束語

綜上所述，以視頻處理技術為基礎加強智慧社區監控系統構建是非常有必要的，可克服傳統視頻監控模式下監控精度不高，側重于事后管理等問題，有助于促進智慧社區的發展，故有必要從其系統拓撲結構以及功能結構完成系統構架，并結合監控需求，合理做好系統部署工作，以切實保障智慧社區監控系統的應用價值，實現對多種社區公共安全威脅因素的有效預防與識別，保障社區的安全性。