智能視頻監控系統在城市軌道交通的運用分析

李旭東

（北京警察學院 北京 102202）

1 引言

視頻監控技術在軌道交通管理方面的應用優勢比較明顯，可以實時獲取交通運營信息，為運營管理以及問題處理提供可靠的支持。尤其是現在我國城市軌道交通建設越來越復雜，通過智能視頻監控系統的應用，可以進一步實現現代化以及數字化管理，能夠更加及時地發現存在的問題，減少甚至避免交通損失的發生，對軌道交通的安全運行提供了可靠保障，這是改善城市軌道交通管理效果的重要措施。

2 智能視頻監控系統的作用原理

城市軌道交通大大提高了人們出行的便利性，并且在運行安全方面具有更大的保障，越來越多的人們選擇利用軌道交通出行。智能視頻監控系統在城市軌道交通管理中的應用，最終目的便是進一步改善運營管理質量，在高新技術的支持下，實現現代化與數字化的管理，保證軌道交通運行的安全性與穩定性。智能視頻監控系統相比傳統的視頻監控系統，其技術水平更高，以計算機視覺技術與人工智能技術為支持，由計算機對人類的視覺認知原理進行模擬，對系統前端拍攝所獲取的圖像做進一步的科學分析，對其中隱藏的潛在目標進行追蹤，排除存在的隱患[1]。運營管理人員可以通過智能視頻監控系統的相關功能，對報警規則進行靈活設置，一旦系統拍攝并分析確定前端存在符合報警規則的行為或者事物，系統便可自動報警，提醒工作人員及時采取措施處理，排除各類事故發生的可能性。智能視頻監控系統流程見圖1 所示。

圖1 智能視頻監控系統動作流程

3 智能視頻監控系統的重要性

城市軌道交通的建設日益完善，整個交通體系也更加復雜，對運營管理工作提出了更加嚴格的要求，需要全面掌握軌道交通的實時運行狀況，保證能夠在第一時間發現并排除隱患，為人們的安全出行提供保障。并且，因為軌道交通運行環境的特殊性，空間具有密閉性特點，且人流量集中，相對更容易發生違法犯罪行為，對乘客的人身財產安全存在較大的威脅。

以往對于城市軌道交通也設置有配套的視頻監控系統，但是在實際應用過程中逐漸暴露出了各種問題。例如軌道交通安保人員無法做到現場環境的實時監控，多數情況下是在事情發生后作為調查取證的依據存在，無法起到有效的防范作用。并且，傳統所應用的視頻監控系統數據信息非常多，即便是調查取證依然需要花費大量的人力和時間對有效信息進行檢索，可利用效果較差[2]。相比來講，智能視頻監控系統在實際應用方面具有更加明顯的優勢：（1）響應速度快。對于符合報警特征的目標監控對象，系統可以做到毫秒級的報警觸發。（2）實時監控。通過計算機來模擬人類視覺認知原理，實現現場的實時監控，不需要人工來進行實時跟蹤，運營管理以及安保人員只需要關注是否存在報警信息即可。（3）分析功能。系統可做到多種功能、數據分析以及檢索功能，為城市軌道交通的運營以及安全管理提供更大的保障。

面對城市軌道交通復雜的運營環境，通過智能視頻監控系統的應用支持，可以做到異常目標的自動跟蹤、分析以及監控，確保可以在確定的第一時間自主報警，并對相關的視頻信息進行記錄，便于后期的調查取證。完全可以滿足對異常安全事件的實時監控與管理，大大降低了違法犯罪行為的發生，為乘客的安全出行提供保障，并且也為軌道交通的運營管理提供了巨大的支持[3]。

4 智能視頻監控系統關鍵技術

4.1 系統構成

4.1.1 控制中心監控系統

該部分主要包括了主機、分機、顯示器、數字圖像編解碼器以及存儲器等設備，主要負責將視頻信號切換到各種監控位置，對實時監控屏幕進行錄像。在確保終端等各部分均無異常的情況下，監控攝像機是主機優先控制的對象。另外，還可以根據需求進行擴展，經過權限設置切換操作，對監控視頻進行控制與保存。視頻編解碼器的主要功能是完成網絡傳輸數字信號以及圖像的壓縮處理，并根據需求來進行相應的編碼與解碼操作。

4.1.2 終端監控系統

該部分可分為車站與人員兩個監控子系統，除了監控位置以及監控功能不同以外，系統的硬件組成并無太大區別。終端監控系統的組成包括終端監控主機、攝像頭、視頻編解碼器、均衡器等硬件設備[4]。車站現場監控子系統一般面向的是公共場所實際環境與實時狀況的監控與管理，而列車駕駛員監控子系統面向的則是駕駛情況的監控管理。

4.1.3 傳輸系統

傳輸系統可以看作是智能視頻監控系統的基礎，通過控制電纜的有線傳輸，在站內完成視頻可靠傳輸。各站點之間視頻傳輸以及控制層視頻傳輸時，可以通過以太網或無線網絡等通信網絡實現，保證了傳輸視頻信息的有效性。

4.2 系統關鍵技術

4.2.1 智能視頻分析

以深度學習目標檢測以及神經網絡學習為基礎，實現智能視頻分析功能，來完成各項特征的分類，對監控視頻內的人體特征進行有效識別。并且還能夠檢測與跟蹤個體，以及對群體目標的行為狀態進行分析，完成監控目標行為類型的判斷分類。例如可完成行為檢測、周界防范檢測（物品遺留檢測、區域入侵檢測等）、扶梯事件檢測（扶梯逆行、扶梯摔倒等）、態勢檢測（客流統計、區域人數統計、密度估計等）以及人員滯留等，并且以智能監控視頻系統所提供的事件監測結果為依據，來分析判斷存在的可疑事件，提前做好突發時間的預警與應急管理，避免事故的發生，以及減少事故帶來的損失[5]。

4.2.2 目標檢測

以獲取的監控視頻信息為基礎，對圖片以及視頻幀中物體信息進行識別分類，并且確定該物體對應的坐標位置，掌握該物體的實際情況。目標檢測的前提在于既定目標檢測模型，可實現的檢測范圍是由檢測模型庫來決定的。在對目標物體進行檢測時，最常用的便是中心坐標或者極坐標法表示，通過坐標數值來表示目標物體在圖片或視頻內的位置，為進一步的數據分析處理提供支持[6]。在人工智能技術以及大數據技術的支持下，目標檢測技術在智能視頻監控系統中的應用優勢更為突出，可有效實現目標對象的跟蹤監控，便于軌道交通的監控管理。

4.2.3 目標分類

目標分類技術的功能在于判斷輸入圖像中是否出現感興趣的類別，并相應地會輸出一系列帶分數的標簽，由此來表明感興趣類別物體在輸入圖像中出現的可能性。深度學習可通過神經網絡來完成特征的構造，先是在分類任務中來突破性能，對應的便是深度學習基礎下的目標分類技術。目前來講，針對靜態圖片的目標檢測技術已經成熟，需要研究的重點更多的是基于視頻時序信息的目標檢測。

5 智能視頻監控系統的功能應用

5.1 視頻移動偵測

城市軌道交通對應的公共環境比較復雜，人流量密集度高，且具有非常大的流動性，視頻監控管理的難度也就比較大。以視頻移動偵測技術為支持，便可以完成對目標的精準偵測與識別，以及還能夠將偵測目標的運動狀態、方向以及特征完整的記錄下來。其功能的應用可以體現在以下幾個方面：（1）絆線報警。主要面向的是部分劃定線路的區域環境，包括高架線路、地面線路以及地鐵界限等區域的視頻偵測，如果該區域界線內有非工作人員出現，系統將會自動發出報警信息。（2）禁區報警。針對的是重要地點的監控報警，包括部分工作區域，如果偵測到界線內出現非工作人員或者乘客，經過分析確認后，系統可自動發出報警信息提醒管理人員及時處理[7]。（3）尾隨檢測。如果在偵測范圍內發現有犯罪分子存在特定目標尾隨行為，監控系統會將其判定為異常情況，且自動完成對其的跟蹤與報警。（4）運動方向。如果監控范圍內出現與正常客流相反的運動情況時，視頻偵測會將其作為目標對象加強運動檢測，以便能夠更加及時地發現監控目標的異常行為。

5.2 人群控制

通過對區域內人群特征的監控結果，來向運營以及安全管理提供支持，包括以下幾點：（1）乘客上車過程的監控，判斷是否存在人群擁擠情況，以免通過人群數量過多造成誤傷。（2）局部人流量較大或比較集中區域的監控，及時發現后由管理人員技術進行疏導，避免人流過于密集產生危險。（3）分析判斷軌道交通內部的客流量，如果已經超出最高承受能力，需要由工作人員在入口采取措施控制客流量，將人數控制在安全范圍內。

5.3 面部識別

可對人臉面部特征進行自動識別，與數據庫信息進行比對，驗證人員的身份信息。該功能可分為兩類，一類是合作型應用，即與軌道交通門禁系統配合，對需要進入到指定區域的人員身份進行識別認證，認證不通過不予放行[8]。另一類則是非合作型應用，面向的是公共空間的個人人員識別，可用于對犯罪嫌疑人的身份認定。

5.4 煙火檢測

煙火檢測一直都是軌道交通管理的重要內容，通過智能視頻監控系統與火災自動報警系統的聯動，來實現煙火的可靠檢測。如果軌道交通內發生火災，將會在第一時間觸發相關監控設備，完成該區域視頻信息的上傳與報警，提醒工作人員及時處理。并且還能夠通過前端獲取的火災視頻信息，分析預判火災趨勢，更利于火災的控制與人員疏散。

6 結語

在城市軌道交通建設日益完善的情況下，鑒于軌道交通運行的特殊性，為確保其運行安全性，以及提高運營效率，通過智能視頻監控技術的應用，可進一步實現對軌道交通運營狀態的實時監測，確保隨時都可以掌握現場情況，以便于在第一時間采取措施應對解決各種問題，避免事故的發生。