多維數據智能化感知技術與應用研究

■ 文/北京以薩科技有限公司 張靜

關鍵字：多維 大數據 智能感知 全息數據 靜態數據

1 引言

城市中，每天不斷產生海量的結構化和非結構化數據，其中蘊藏著人、地、事、物、組織和案件等豐富的信息。深度應用新一代人工智能技術，充分利用所掌握的采集數據與管理數據進行線索串并、并軌分析，高效挖掘海量數據關聯，對于維護社會大局穩定、預防和打擊犯罪、輔助指揮決策都具有重要的價值。

近年來，國家大力推進視頻監控聯網應用，取得了豐碩的建設成果，為平安城市智能化轉型升級提供了扎實的建設基礎保障。與此同時，全國公安信息化建設大力推進，下發了一系列深入推進公安視頻圖像信息整合應用的指導意見和行業規范標準，為全面推動公安工作質量變革、效率變革、動力變革，提供了規劃實施的政策基石和技術依據。全國公安廳局長會議上提出:“要大力實施公安大數據戰略，打破部門警種壁壘，推進數據融合共享，加強高端集成應用”“努力實現數據規模效應和價值最大化，著力打造數據警務、建設智慧公安”。會議明確指出，公安信息化建設以“破解數據壁壘，加強信息融合”為警務智能化應用的發展目標，也為以AI 為核心技術的一系列多維數據的智能感知技術落地平安城市公共安全事業指明了方向。

2 多維數據智能化感知技術落地平安城市遇到的問題

2.1 信息化建設如火如荼，業務增長仍需突破

當前各地“視頻全覆蓋工程”“天網工程”“雪亮工程”的建設成果頗豐，車輛卡口、人臉卡口、視頻監控、多維感知設備是平安城市大數據的重要來源，為公安機關各部門各警種的實戰應用提供了有力支撐。但對于千億巨量級數據而言，僅依賴人力逐條挖掘信息間的邏輯關聯，絕非易事，不可避免會出現盲點、遺漏問題。過去數據少，影響目標的追蹤，現在數據多，卻干擾了目標的搜索。各地公安機關都在不斷探尋技術與業務之間的銜接點，讓技術推動破案率增長，智能感知設備預警潛在危險因素，倍增民眾安全感、幸福感。由此可見，公安信息化建設與警務應用結合落地，才是在平安城市智能化感知技術研究首先要解決的問題。

2.2 單一維度的數據分析難以支撐實戰

在公安實戰應用中，受技術障礙、數據安全顧慮以及前端廠商差異等影響，大量數據分散在不同的業務部門，不能有效進行跨部門數據信息集約調度，跨警種、跨部門的數據整合不全，數據壁壘未能打通，難以形成數據合力。主要有以下突出表現：

其一，單一維度的偵查和管控手段很容易被具有較高反偵察意識的嫌疑人所規避。比如當遇到嫌疑人出行時不開車，作案時故意遮擋面部等情況時，傳統依賴車牌識別或人臉識別的方式難以再發揮作用。

其二，單一維度的數據分析難以確定目標人員身份。這也是部分嫌疑人在作案時，明明監控中出現其畫面，甚至捕捉到了作案過程，但最終案件仍然懸而未決，使嫌疑人身份仍如大海撈針的原因。

其三，單一維度的數據分析無法對目標進行全面軌跡刻畫，軌跡追蹤難，預警難。因為應用時空邏輯關系受限，不能刻畫出完整的目標的活動軌跡，單一類型的采集設備部署也很難做到全面覆蓋。

此外，單一維度的系統，在產品設計之初和投入實戰應用時，也會出現一些不可避免的問題。以人臉識別為例，犯罪嫌疑人往往不會和比對照片中的樣貌完全一樣，當算法技術過分關注識別精準度的時候，真正的嫌疑人便有可能被系統所忽略，從而錯過抓捕機會。

2.3 大規模實戰應用受限

我們過去經常聽到“數據池”的說法，而平安城市中蘊含的千億級巨量數據其實更符合“數據江”的概念。因為最鮮活的數據，總處于變化之中。流動多變的信息會產生更高的價值。且不說多維數據智能化融合感知，單視頻目標實時分析一項，一天之內產生的數據運算量之大超出的想象，加之平安城市中的各類動態數據（如人臉識別、過車數據、感知設備等）及靜態數據（如常口庫、車輛違章庫、失格人員庫等），若要形成滿足大規模實戰級需要的關聯感知，首要解決的便是平臺支撐問題。沒有足夠的算力底座來支持巨量級數據進行運算，實戰應用中最為關鍵的“研判分析”便無從談起，智能預測預警更是難上加難，這便是各類感知技術無法充分滿足實戰，卻又極易被忽視的痛點之一。

此外，科技發展日新月異，產品技術不斷更迭，新一代系統無論在技術架構還是功能設計上，都更加順應時代需求與發展優勢，可建設部署也要顧全整個項目的“生態拓展”問題，合理利舊，節約成本是不可忽視的要素。當前業界的識別算法成熟度正處于一個上升期，各家算法廠商提供的SDK 接口或算法引擎相互之間面臨不能兼容的現狀，當下需要用一個基于標準接口的開放平臺，承載多應用多算法的智能調度、靈活調用，來實現多算法、多版本的共存和融合。

要想新技術更快更好的落地，解決建設中遇到的“承前”問題，甚至比“啟后”問題更加重要，利舊性和生態性是多維數據感知技術推廣應用所面臨的現實問題。

3 多維數據融合分析技術方案

面對上述問題，在多維數據感知技術面向融合應用、高端智能應用升級的行業趨勢下，如何讓計算機像人類一樣，更加靈活智能的進行數據間的關聯分析，做出符合邏輯的關聯判斷，從底層拉通到上層應用，實現多維數據“融合之道”，便成為打開平安城市智慧之“芯”的一把鑰匙。

本文介紹了通過運用先進的人工智能技術、大數據分析技術、計算機視覺處理技術、智能分析技術等科技手段，打造實戰級 “多維大數據融合應用系統”技術方案。

3.1 超腦運算，立足實戰

該方案采用分布式架構、流式內存計算、CPU+GPU異構計算，支撐百億級數據實時比對響應，依托人工智能、視頻圖像結構化等技術發揮多模態數據處理能力，智能提取視頻、圖像等多渠道中關鍵信息進行多模整合，針對不同的動態數據來源和應用特點，建立虛擬身份標識。結合時空、基于身份標識建立關聯和追溯關系，實現視頻圖像相關信息的高效流轉，從源頭上攻克數據關聯管控應用的難題，實現百億級人、車數據檢索碰撞、迅速響應、智能關聯、即可鎖定嫌疑目標，來知其影，去知其蹤。這些都可以為平安城市多維數據感知應用提供有力支撐，成為新的業務增長點、防范著力點與服務突破點。

3.2 平安城市多維數據智能化感知藍圖變現

該方案將平安城市各類前端設備采集的跟人和車相關的動靜態全息數據進行匯聚融合分析（全息數據包括卡口電警抓拍、視頻監控、人臉抓拍、電磁圍欄等動態數據，以及常住人口庫、重點人員庫、車輛登記信息等靜態數據）。打破過去僅僅“電磁—卡口”兩維并軌分析的局限，建立視頻、卡口、人臉、人像、電磁等多元數據互相碰撞模型，以“人”的掌控為終極目標，根據屬性關系、時空關系、語義關系、特征關系、行為關系、社會關系、身份關系、通聯關系，進行多維度數據的底層深度關聯分析。

構建智慧錄播系統既是銅職院教學現實的要求，又符合智慧教室本身的功能設計。從教學實際看，錄播系統不但可以滿足微課、翻轉課堂、項目化課改等教學方面的需求，而且可以滿足一年一度的信息化教學技能大賽在視頻錄制方面的需求。

建立卡口過車一車一檔、人像識別一人一檔、視偵案件一案一檔，為每一輛車、每一個人、每一部設備建立了超級“全息畫像”，并實現對涉案車輛實時跟蹤、重點車輛實時監管、特殊人員實時比對、布控信息實時報警等功能，最大限度地挖掘、發揮視頻大數據實戰效能。

該方案為公安機關提供全方位，立體化的數據信息支持，為多維數據挖掘以及案件的多維度串并提供了可靠的分析支撐，有助于形成新的案件偵破思路，優化了警務工作流程。實現跨區域、跨警種、跨系統的業務協作與共享，推進偵查手段從人員合署辦公的“合成作戰”向“技術合成作戰”的新舊動能轉換，解決了人海戰術用而不精、精而不快的問題。充分發揮公安機關的資源整合優勢，有效解決了平安城市中多維大數據深度應用不足的問題，真正做到了多維數據融合分析“藍圖”變現。

3.3 公安大數據應用實現“實戰級、規模化”目標

基于率先在國內突破了6000 路視頻目標實時分析技術難題，更強勁的分析支撐能力決定了該方案可以在實戰中產生更大的效能，打通了卡口、視頻、人臉等數據間的自動關聯，無需跨系統，便可實現對卡口、視頻、人臉、感知設備等多數據源的綜合查詢，破解了公安大數據應用壁壘。同時，可對車輛、人臉、人像、物品等數據進行軌跡分析、同行分析、多點碰撞等大數據綜合研判，從底層架構、數據到平臺，實現了全面的技術拉通、數據拉通、應用拉通；支持可視化展示多維目標軌跡，支持多維數據布控告警，優化警務流程，提高辦案效率，滿足千億級的規模化平安城市應用需求。

4 應用效果

不同于過去單一系統提供片面的場景化功能，該系統能夠在多個億級數據源中自動挖掘各信息間的時空、關系等關聯數據。在對重點目標進行追蹤時，無需到多個系統里去分別查詢、布控。無論是通過人員身份信息，還是通過車輛和設備信息，都能自動關聯檢索到目標人員的人臉照片、所攜帶的感知數據、跟其相關的車輛信息，以及目標相關關系人。不管目標人開車、步行、上網或是住宿……一旦出現活動軌跡，即刻動態、即刻掌控。通過實時預警感知，及時防范風險，最大程度地保護人民財產安全。

通過與公安業務應用場景相結合，接入相關業務數據，上述系統能夠衍生出新的組合型解決方案。該系統曾結合在禁毒管理工作涉及到的具體場景化落地，為禁毒工作領域的智能化應用開辟了新的偵防思路。該系統彌補了單一維度信息化技術手段的局限和不足，讓數據融合應用的紅利服務于平安城市治安防控、雪亮工程等多個業務領域。

此外，在平安城市的其他業務領域，通過融合分析，也能形成新的精準防控思路。交通重點監測對象和關鍵環節，利用融合系統也可進行精細化解決，實時監測安全風險行為和交通違法行為，形成精準交通態勢感知，生成智能交通報表，不斷豐富完善交通流量分析、實時路況監測、高速道路能見度分析、道路安全風險監測等管控模塊，顯著提高城市交通道路風險預警預測能力、查處違法違規行為的能力、精確打擊能力和動態管理能力，在治亂疏堵治理方面也能發揮突出作用，智能優化交通出行秩序，創造良好的道路交通環境。

5 結語

未來，多維數據智能化感知技術將不斷賦能新時代場景下更主動、更智能的警務工作，滿足平安城市大數據信息挖掘的新需求，為刑偵、反恐、國家安全等方面帶來創新突破，并在綜合治理、政務決策、生產安全、環境整治、安全防控、民生服務等多個領域拓展應用，全面破解多維數據實戰應用難題，開啟平安城市多維數據融合應用時代新篇章。