基于視頻處理的智慧社區(qū)監(jiān)控系統(tǒng)分析與研究

賴志豪 廈門億聯(lián)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)股份有限公司

在國(guó)內(nèi)現(xiàn)代化建設(shè)進(jìn)程不斷加快的背景下，城市居民人口數(shù)量不斷增加，且外來(lái)流動(dòng)人員數(shù)量也較多，由于人口具有一定的流動(dòng)性，故給公共安全帶來(lái)了一定的隱患。為實(shí)現(xiàn)對(duì)多種安全隱患的有效識(shí)別、預(yù)防與控制，有必要做好日常監(jiān)控工作。但就社區(qū)監(jiān)控來(lái)看，日常的視頻監(jiān)控雖然也具有一定作用，但普遍存在難以24h連續(xù)監(jiān)控，耗費(fèi)人力資源等問(wèn)題，而隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，視頻處理技術(shù)的出現(xiàn)則為社區(qū)監(jiān)控系統(tǒng)的智慧化發(fā)展奠定了基礎(chǔ)，為此有必要基于視頻處理技術(shù)，做好智慧社區(qū)監(jiān)控系統(tǒng)的建設(shè)工作，發(fā)揮出其在保障公共安全方面的作用。

1. 智慧社區(qū)監(jiān)控系統(tǒng)的建設(shè)意義

1.1 傳統(tǒng)社區(qū)監(jiān)控系統(tǒng)所存在的問(wèn)題

視頻監(jiān)控是保障社區(qū)安全的重要基礎(chǔ)設(shè)施，是當(dāng)前極為可靠的安防手段，在機(jī)場(chǎng)、車站、地鐵及社區(qū)中均有廣泛應(yīng)用，但大部分監(jiān)控均為被動(dòng)性，其發(fā)揮作用時(shí)間為事后，難以有效實(shí)現(xiàn)對(duì)安全事故的預(yù)防與控制，另外在人力監(jiān)控的情況下，很多視頻都難以被監(jiān)控人員所觀察到，難以實(shí)現(xiàn)動(dòng)態(tài)化監(jiān)控。也有研究表明，在連續(xù)22min觀看同一個(gè)監(jiān)控畫面后，其中多數(shù)的畫面信息就會(huì)出現(xiàn)丟失，就算可看到，也難以及時(shí)判定出嫌疑人的相貌。另外傳統(tǒng)的監(jiān)控視頻也會(huì)占據(jù)大量的存儲(chǔ)空間，通常200萬(wàn)像素?cái)z像頭日存儲(chǔ)量大約43G，數(shù)據(jù)一般會(huì)保存一個(gè)月，但該類監(jiān)控視頻大多沒(méi)有得到較好的利用，知識(shí)打上時(shí)間標(biāo)簽進(jìn)行存檔，而在出現(xiàn)安全事故的情況下，就需要較多數(shù)據(jù)的工作人員對(duì)視頻進(jìn)行篩選觀看，工作強(qiáng)度很大，也容易浪費(fèi)時(shí)間。

1.2 智慧社區(qū)監(jiān)控系統(tǒng)的應(yīng)用優(yōu)勢(shì)

視頻監(jiān)控是智慧社區(qū)建設(shè)的重要組成部分，其需要實(shí)現(xiàn)計(jì)算機(jī)交互、通信、實(shí)時(shí)處理等功能，基于視頻處理居室的智慧社區(qū)監(jiān)控系統(tǒng)與傳統(tǒng)視頻監(jiān)控相比，可利用視覺(jué)處理及時(shí)完成人群計(jì)數(shù)、入侵檢測(cè)、目標(biāo)跟蹤以及行為識(shí)別等功能。另外，隨著科學(xué)技術(shù)的不斷發(fā)展，卷積神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)在視頻監(jiān)控中的圖像分類中也得到了初步應(yīng)用，而香港中文大學(xué)的DEEPID項(xiàng)目識(shí)別人臉的準(zhǔn)確率也達(dá)到了近98%。后期WEI LIU等利用多尺度特征圖，在視頻監(jiān)控上融入了預(yù)測(cè)物體所在位置以及種類的技術(shù)。后期研究中也實(shí)現(xiàn)了對(duì)單個(gè)物體的時(shí)間跟蹤以及相識(shí)度計(jì)算等功能。另外，基于先進(jìn)大數(shù)據(jù)資源，也可完成對(duì)人物身份、服裝以及車輛等進(jìn)行識(shí)別。為此，基于當(dāng)前的視頻處理基礎(chǔ)，加強(qiáng)智慧社區(qū)監(jiān)控系統(tǒng)構(gòu)建是非常有必要的，有助于安全防控監(jiān)控系統(tǒng)的構(gòu)建。

2. 基于識(shí)別處理技術(shù)的智慧社區(qū)監(jiān)控系統(tǒng)構(gòu)成

2.1 視頻監(jiān)控系統(tǒng)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)

智慧社區(qū)視頻監(jiān)控系統(tǒng)主要由監(jiān)控?cái)z像頭、網(wǎng)絡(luò)連接工具、視頻識(shí)別服務(wù)器，數(shù)據(jù)庫(kù)以及Web服務(wù)器構(gòu)成，通過(guò)攝像頭采集數(shù)據(jù)信息，隨后依托于網(wǎng)絡(luò)連接，將其傳輸給視頻服務(wù)器，繼而依托于人類身份識(shí)別、火焰檢測(cè)、人群監(jiān)控、服裝監(jiān)控以及車輛監(jiān)控等技術(shù)，完成對(duì)視頻的處理分析，進(jìn)而將其錄入數(shù)據(jù)庫(kù)，隨后可將分類整理的信息傳輸給Web服務(wù)器，以此將監(jiān)控信息及時(shí)呈現(xiàn)給安防人員。

2.2 視頻監(jiān)控系統(tǒng)功能結(jié)構(gòu)

視頻監(jiān)控系統(tǒng)的構(gòu)建需要實(shí)現(xiàn)三大功能，包括視頻監(jiān)視功能，檢測(cè)報(bào)警功能以及預(yù)警管理功能，其功能結(jié)構(gòu)具體如下。

2.2.1 視頻監(jiān)視功能

封閉式社區(qū)攝像頭通常需要安裝在主干道、廣場(chǎng)等人群集中以及流動(dòng)頻繁的位置，隨后需要通過(guò)該系統(tǒng)將網(wǎng)絡(luò)即時(shí)傳送到監(jiān)控中心，并利用智能識(shí)別服務(wù)器的處理，輔助監(jiān)控人員利用軟件完成監(jiān)視與控制，并利用軟件操作完成攝像頭角度的調(diào)整，以便于獲得最為優(yōu)化的觀察視角，有助于更為直觀的完成社區(qū)安全的管控。另外系統(tǒng)需要實(shí)現(xiàn)下載、視頻回放等功能，并確保視頻存儲(chǔ)時(shí)間在3個(gè)月以上，如存在異常也可備注后長(zhǎng)時(shí)間保存。簡(jiǎn)言之，就是需要完成對(duì)攝像頭的管理，完成視頻的存儲(chǔ)與顯示功能，并可利用應(yīng)用程序完成攝像頭的調(diào)整。

2.2.2 檢測(cè)報(bào)警功能

基于視頻處理技術(shù)的智慧社區(qū)監(jiān)控系統(tǒng)相較于傳統(tǒng)視頻監(jiān)控的主要優(yōu)勢(shì)就在于檢測(cè)報(bào)警功能以及預(yù)警管理功能。就其檢測(cè)報(bào)警功能來(lái)看，其需要實(shí)現(xiàn)完成對(duì)人群、車輛、事件等有效監(jiān)控，并根據(jù)可能出現(xiàn)的風(fēng)險(xiǎn)進(jìn)行報(bào)警，其詳細(xì)功能如下：其一，火焰檢測(cè)功能，其需要通過(guò)對(duì)火災(zāi)初期的煙霧以及明火等進(jìn)行監(jiān)控，并發(fā)出警報(bào)，對(duì)社區(qū)內(nèi)部的重點(diǎn)區(qū)域，必須進(jìn)一步加強(qiáng)工作，并需要通過(guò)警報(bào)告知物業(yè)管理人員，確保其可根據(jù)警報(bào)及時(shí)完成對(duì)火焰情況的處理，以避免出現(xiàn)火災(zāi)蔓延。其二，車輛識(shí)別與檢測(cè)功能，在車輛的監(jiān)控上，首先需要根據(jù)其車牌進(jìn)行識(shí)別，完成對(duì)其活動(dòng)規(guī)律的記錄，隨后可依托于大數(shù)據(jù)完成對(duì)其出入規(guī)律的分析，并構(gòu)建模型，確保其在出現(xiàn)異常出行情況時(shí)，能夠及時(shí)重點(diǎn)觀察，并加以干預(yù)。其三，人員識(shí)別功能，基于大數(shù)據(jù)對(duì)社區(qū)內(nèi)人物的異?；顒?dòng)規(guī)律進(jìn)行監(jiān)控，以避免重點(diǎn)人群出現(xiàn)外逃等問(wèn)題。其四，運(yùn)動(dòng)與行人檢測(cè)功能，該功能主要針對(duì)于禁止形成或車輛通行的范圍，一旦系統(tǒng)檢測(cè)到出現(xiàn)了行人或測(cè)量，則需要及時(shí)進(jìn)行預(yù)警。其五，服飾檢測(cè)，服飾檢測(cè)主要針對(duì)于正樣本服裝，如星月服、里切克服等，并通過(guò)其特征分析，完成特殊服裝的定位與識(shí)別，確保其在出現(xiàn)異常行為時(shí)，可得到有效干預(yù)。其六，人群聚集檢測(cè)功能，該功能主要針對(duì)人群的不正常聚集，一般該類問(wèn)題常伴隨有特殊事情，如打架斗毆、吵架、摔倒等?？稍O(shè)置人群計(jì)數(shù)的閾值，在一定范圍內(nèi)，人群超過(guò)閾值后，則需要報(bào)警。另外還需要完成對(duì)老人摔倒的重點(diǎn)監(jiān)控，劃分好老人易摔倒的區(qū)域，并對(duì)老年群體進(jìn)行跟蹤，如出現(xiàn)摔倒，則需要將圖像進(jìn)行存儲(chǔ)，并發(fā)出警報(bào)，確保物業(yè)管理人員可及時(shí)趕到處理。

2.2.3 預(yù)警管理功能

預(yù)警管理功能的實(shí)現(xiàn)首選需要建立黑名單，將重點(diǎn)關(guān)注的對(duì)象信息納入數(shù)據(jù)庫(kù)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(duì)人臉的識(shí)別，隨后再通過(guò)對(duì)比找出可疑人群。如無(wú)法獲取照片，可以抓拍與核驗(yàn)的方式進(jìn)行檢驗(yàn)，并及時(shí)更新，做到實(shí)時(shí)預(yù)警。還需要提供人臉圖片搜索功能以及歷史查詢功能，確?？赏ㄟ^(guò)對(duì)其人臉面部特征的分析，調(diào)出過(guò)往監(jiān)控視頻中的信息，通過(guò)歷史查詢查看相關(guān)的報(bào)警幾記錄，以便配合公安部門及時(shí)進(jìn)行信息查找驗(yàn)證。同時(shí)還需要確保監(jiān)控系統(tǒng)的可視化功能，并完成人員、車輛出入規(guī)律的排列，并以底圖表明其運(yùn)動(dòng)軌跡，呈現(xiàn)于監(jiān)控人員面前，以確保及時(shí)進(jìn)行監(jiān)控。

3. 基于視頻處理的智慧社區(qū)監(jiān)控系統(tǒng)部署

在視頻系統(tǒng)構(gòu)建完畢后，需要及時(shí)完成硬件系統(tǒng)的安裝。在攝像機(jī)安裝時(shí)，首先需要控制好攝像機(jī)的高度以及角度，確?？奢^好的完成人臉識(shí)別。攝像頭高度應(yīng)該在4~5m范圍內(nèi)，水平識(shí)別距離可控制在20m左右，如設(shè)定為社區(qū)內(nèi)部居民身高均數(shù)1.7m左右，則攝像機(jī)的俯仰角則應(yīng)該控制在7~12度。在攝像機(jī)的選擇上，需要確保其分辨率與識(shí)別面積配比恰當(dāng)，如200萬(wàn)分辨率的攝像機(jī)，鏡頭可拍攝寬度為3m左右，應(yīng)根據(jù)識(shí)別范圍以及人臉檢測(cè)需求，完成設(shè)備的選型，確保其與需求相匹配。攝像鏡頭選擇時(shí)，需要充分考慮攝像機(jī)靶面、分辨率以及覆蓋寬度，通常覆蓋寬度相同時(shí)，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(shuō)，在攝像頭部署上，需要在調(diào)整好去高度與角度的同時(shí)，合理選擇攝像機(jī)類別，以切實(shí)保障智慧社區(qū)監(jiān)控系統(tǒng)的應(yīng)用價(jià)值。

4. 結(jié)束語(yǔ)

綜上所述，以視頻處理技術(shù)為基礎(chǔ)加強(qiáng)智慧社區(qū)監(jiān)控系統(tǒng)構(gòu)建是非常有必要的，可克服傳統(tǒng)視頻監(jiān)控模式下監(jiān)控精度不高，側(cè)重于事后管理等問(wèn)題，有助于促進(jìn)智慧社區(qū)的發(fā)展，故有必要從其系統(tǒng)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)以及功能結(jié)構(gòu)完成系統(tǒng)構(gòu)架，并結(jié)合監(jiān)控需求，合理做好系統(tǒng)部署工作，以切實(shí)保障智慧社區(qū)監(jiān)控系統(tǒng)的應(yīng)用價(jià)值，實(shí)現(xiàn)對(duì)多種社區(qū)公共安全威脅因素的有效預(yù)防與識(shí)別，保障社區(qū)的安全性。