智慧視頻監(jiān)控和人臉識別在監(jiān)獄安防中的應用研究

吳蓉波

摘 要：根據(jù)智慧視頻監(jiān)控技術(shù)的原理，并結(jié)合在監(jiān)獄安防實際建設(shè)及應用過程中的經(jīng)驗和教訓，對智慧視頻監(jiān)控在安防中的應用進行了研究，歸納出了表層及深層兩方面的應用并給出了相應實例。

關(guān)鍵詞：智慧;視頻監(jiān)控;人臉識別

監(jiān)獄的安全防范工作關(guān)系著社會的穩(wěn)定、國家的安寧，隨著監(jiān)獄信息化建設(shè)的不斷深入及應用的不斷探索和拓展，研究作為整個安防系統(tǒng)重要內(nèi)容的智慧視頻監(jiān)控系統(tǒng)和人臉識別系統(tǒng)的應用就顯得尤為重要。根據(jù)在實際建設(shè)及應用中的經(jīng)驗，結(jié)合其運行原理，從表層和深層兩方面來進行分類應用研究。

一、智慧視頻監(jiān)控表層應用

表層應用的定義：直接使用視頻監(jiān)控固有的功能及能力，或者根據(jù)其功能及能力的特點，結(jié)合在其本身或第三方軟硬件系統(tǒng)中制定的不同規(guī)則，通過對這些規(guī)則的識別、分析、判斷來發(fā)揮其效果或功能。

運行原理：對前端視頻監(jiān)控采取的圖像，抽取關(guān)鍵特征與既定的規(guī)則進行對比、分析。有兩種形式，第一種是依據(jù)前端的視頻監(jiān)控，加后端的視頻分析和數(shù)據(jù)庫，可用普通視頻監(jiān)控+后端視頻分析服務器及視頻數(shù)據(jù)庫。第二種是前端為智能視頻監(jiān)控+后端視頻數(shù)據(jù)庫。

表層應用主要包括：

（1）消失及出現(xiàn)識別。出現(xiàn)識別與進入識別都是針對畫面中的虛擬區(qū)域產(chǎn)生的分析識別，兩者的區(qū)別在于進入識別強調(diào)的是物體從外部進入到區(qū)域;而出現(xiàn)識別強調(diào)物體突然出現(xiàn)在特定區(qū)域。出現(xiàn)識別應用場景：勞動收班后，各監(jiān)區(qū)服刑人員必須在規(guī)定的時間內(nèi)出現(xiàn)在規(guī)定的區(qū)域內(nèi)列隊集合。消失識別應用場景：在生產(chǎn)現(xiàn)場，服刑人員擅自離開規(guī)定的勞動區(qū)域，系統(tǒng)就發(fā)出報警通知值班民警。

（2）異常運動識別。在監(jiān)控畫面突然出現(xiàn)異常運動，比如原勻速行走的人突然加速，或原向一個方向行走的人群，忽然有人不按原方向行走，這時會產(chǎn)生一個異常運動識別。系統(tǒng)會提醒民警注意是否有服刑人員突然逃跑，追逐打架等事件。

（3）滯留徘徊識別。檢測是否有人、車輛在特定區(qū)域內(nèi)長時間停留，當滯留或者徘徊時間超過預設(shè)值，智慧視頻監(jiān)控系統(tǒng)則會報警。指揮中心民警即調(diào)取畫面放大查看，若屬可疑情況，則呼叫特警隊前往處置，防止有人勘察監(jiān)獄地形。

（4）打架斗毆識別。監(jiān)獄畫面中忽然出現(xiàn)人群聚集或人與人之間有持續(xù)的激烈肢體動作，智慧視頻監(jiān)控系統(tǒng)將對該類行為產(chǎn)生報警。報警處附近的監(jiān)控畫面馬上在指揮中心大屏彈出，提醒值班民警及時查看及通知附近民警前往處置。

（5）攀高檢測。當罪犯在監(jiān)室攀高，越過警戒線時，智慧視頻監(jiān)控系統(tǒng)產(chǎn)生報警通知值班民警，于此同時報警視頻畫面自動彈出進行甄別處置，將可能出現(xiàn)的異常情況消滅在萌芽狀態(tài)，確保監(jiān)獄安全、犯人安全。應用場景如防止服刑人員將繩索掛在窗戶高處上吊。

（6）智能跟蹤。在監(jiān)獄生產(chǎn)生活場所，當主攝像機檢測到有可疑情況發(fā)生的時候，如監(jiān)獄服刑人員跨越警戒線，進入離開警戒區(qū)域，徘徊等，主攝像機發(fā)送指令控制從攝像機進行云臺旋轉(zhuǎn)和鏡頭縮放，鎖定觸發(fā)報警的目標并對其進行自動跟蹤，使目標持續(xù)放大以顯示在畫面中央，這樣監(jiān)獄監(jiān)控中心可以看到更清晰的目標特征，以利于實時的判斷和事后對照取證。

（7）人數(shù)統(tǒng)計。智慧視頻監(jiān)控系統(tǒng)可以自動精確統(tǒng)計進出通道的人數(shù)，有效輔助民警的日常管理工作。重慶市YD監(jiān)獄在每個建筑物的出入口安裝人臉識別系統(tǒng)，將系統(tǒng)接入后端的視頻監(jiān)控管理平臺及服刑人員數(shù)據(jù)庫，進行圖像識別、提取、對比、分析及處理。動態(tài)掌握全獄服刑人員的區(qū)域分布情況，克服了射頻系統(tǒng)雖然定位人員數(shù)量位置精確，但部署較復雜，存在與安防平臺兼容性，成本較高等缺點。

除以上功能應用外，還包括物品丟失識別、尾隨識別、人群聚集識別、車輛識別等應用。

二、智慧視頻監(jiān)控深層應用

智慧視頻監(jiān)控深層應用的定義：利用模式識別技術(shù)，對場景畫面中特定的物體進行建模，通過大量樣本進行訓練，利用各種不同的算法計算，將大量視頻數(shù)據(jù)中不同屬性的事物進行檢索、標注、識別等，從而達到對視頻畫面中的特定物體行為進行識別、分析和理解。

原理：通過構(gòu)建場景中某種目標（人、動物、運行的物體等）的行為運動分析模型和及姿態(tài)分析模型，并與大數(shù)據(jù)庫中先期的數(shù)據(jù)反復對比、分析、關(guān)聯(lián)等，讓視頻監(jiān)控系統(tǒng)不斷對過程結(jié)果學習、修正，模擬人不斷成長學習的過程。

（一）準確識別服刑人員規(guī)范性行為

相對于表層應用的行為識別，此應用主要用于精確識別服刑人員復雜姿態(tài)行為。典型應用如監(jiān)測服刑人員規(guī)范就寢行為。大多數(shù)監(jiān)獄對于這種行為的監(jiān)測，都利用視頻攝像機的高度或區(qū)域劃線功能（即表層應用）、紅外線入侵，檢測是否起床或進入廁所區(qū)，若有則立即報警。但實踐應用效果卻不理想。冬天服刑人員夜尿繁多造成晚上產(chǎn)生的報警特別頻繁，有時報警堆積造成平臺卡頓。通過智慧視頻監(jiān)控深層應用，讓視頻監(jiān)控系統(tǒng)不斷學習、分析人起夜的姿態(tài)，對正常起床上廁所行為不予報警。

（二）動態(tài)精準控制AB門等重點區(qū)域人員進出

多起越獄事件中，服刑人員都是從安裝了人臉識別、視頻監(jiān)控、門禁等一系列安防設(shè)備的AB門脫逃。造成這種現(xiàn)象是由于服刑人員利用尾隨或劫持出門的民警、盜用門禁卡、民警責任心不強，讓這些只有常規(guī)應用的設(shè)備形同虛設(shè)了。通過智慧視頻監(jiān)控和人臉識別技術(shù)結(jié)合，將某時間允許進出的人設(shè)為白名單。只要AB門場景中出現(xiàn)人，系統(tǒng)立即鎖定場景中人臉，與數(shù)據(jù)庫中經(jīng)不斷學習后存儲的人臉特征對比，若有不識別的，則立即報警。

（三）實現(xiàn)重點人員的全方位精準自動監(jiān)控

通過智慧視頻監(jiān)控和人臉識別系統(tǒng)，將民警和帶入的外協(xié)人員進行編組“綁定”。沿途監(jiān)控采集圖像，與庫里的照片進行匹配、分析，監(jiān)控同組人員是否按規(guī)定時間、路線共同運動，防止外協(xié)人員單獨行動。同樣，還可以根據(jù)某個人像的某項細節(jié)特征，如上衣的顏色、眼鏡，甚至有沒有背包、戴眼鏡等細節(jié)，來精準地搜索確定重點人員的位置及運行軌跡。

類似的應用還包括用于監(jiān)測互監(jiān)小組互監(jiān)情況、配合心理測試來監(jiān)測服刑人員是否撒謊、緊急報警、監(jiān)區(qū)移動巡邏（黑名單布控）、圍墻周界等。

三、結(jié)語

如何深入進行視頻數(shù)據(jù)挖掘，對海量的視頻數(shù)據(jù)進行分析和管理，有效提高人們對視頻數(shù)據(jù)的利用，并將視頻數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)化為數(shù)據(jù)資源，與更多的業(yè)務系統(tǒng)和部門實現(xiàn)應用協(xié)同，實現(xiàn)多種關(guān)聯(lián)數(shù)據(jù)的分析，挖掘出更有價值的應用，將是以后智慧視頻監(jiān)控應用的重點。

參考文獻：

[1]智慧監(jiān)獄技術(shù)規(guī)范.司法部.

[2]智能視頻監(jiān)控技術(shù)在智慧城市的應用探索.中國安防，2018（07）.

[3]“十三五”全國司法行政信息化發(fā)展規(guī)劃.司法部.