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监狱智慧视频监控及人脸识别技术的解决方案

2019/7/11 10:13:00   中国安防行业网     关键字:视频监控 人脸识别 监狱 安防 方案  浏览量:

导读:通过对重庆市监狱信息化建设及应用情况的调研分析,借鉴在信息化的子系统—安全防范的实际应用过程中的经验和教训,并结合智慧视频监控和人脸识别技术的原理,对智慧视频监控与人脸识别技术在安防中的应用进行了研究。
  监狱安防关系着社会稳定、国家安宁。特别是在"构建和谐社会"的大环境下,构建好监狱的安防体系是格外重要的。视频监控和人脸识别是整个安防系统的基础和重要内容。随着监狱信息化建设的的不断深入及应用的不断探索和拓展,视频监控和人脸识别,若还只是单一、独立的功能及应用则远远不能满足新时代监狱安全的需要了。在智慧监狱建设背景下,研究智慧视频监控系统和人脸识别系统的应用显得尤为重要。
  一、重庆市监狱系统信息化建设及应用情况
  目前全重庆监狱系统已完成信息资源库建设、业务应用系统建设,以及全市监狱基础技防暨"四防一体化"技防工程的建设任务,现正在试运行阶段。其中全市监狱基础技防暨"四防一体化"技防工程的实施内容主要包括:全市及各监狱的技防综合平台、视频监控、人脸识别、监听对讲、门禁巡更、入侵报警、周界防范、广播系统等基础类技防子系统;AB门通道管理、智能一卡通系统、会见管理等应用类技防子系统;服刑人员教育网站、服刑人员及服刑人员家属查询终端、服务器、存储与备份系统、监狱应急指挥中心、分控中心等配套基础设施的建设及完善等。
  视频监控作为信息化建设的重点,全重庆监狱系统几本上实现了重点部位全覆盖。所有AB门都建设了带有独立平台的人脸识别系统,部分监狱还在所有建筑的出入口安装了人脸识别仪。各监狱的独立中心机房,都有包括本地的服务器集群(数据处理服务器、流媒体服务器、视频分析服务器等)、交换机集群、存储集群、不间断供电系统在内的完备的硬件设备设施。
  信息化建设中建设的各类软硬件系统为不断探索智慧视频监控与人脸识别技术在监狱安防的应用提供了保障。
  二、智慧视频监控与人脸识别技术在监狱安防中的应用研究的重要性
  人脸识别系统在实际应用中和视频监控结合最为紧密,它要从视频监控获取数据源,但它又有不同于视频监控的技术和原理,是不同的产品。不论是在公共安全还是监狱安全中,大多数场景中人脸识别都和视频监控结合在一起使用,很少单独使用,所以本文在研究应用时把它们统一综合研究,不单独罗列。依据国际权威调研机构IMSResearch实验证明:人在盯着视频画面仅仅20分钟之后,人眼将对视频画面95%以上的活动信息视而不见。但是全国各监狱的视频监控数量近几年增长迅速。面对日益增加的高清摄像机,及众多其它需要管理的安防设备设施。若还依照传统的全靠人来"盯"视频监控则既费警力效果又差。
  同时,随着视频监控技术的发展,以及与大数据、云计算等新一代信息技术的越来越紧密的结合,智慧视频监控和人脸识别,其概念已不再是局限于前端的视频摄像机和人脸识别仪,而是加上后端的管理平台、对视频数据的分析、转换、清洗等系统、各类数据库及相应的硬件设备组成的一个综合体系。其功能也不仅仅是单纯的事中监控,事后取证的应用,其应用不仅越来越广,而且在很大程序上具有并超过其它安防产品或技术的功能和效果了,变成了一个复杂的安防体系。比如拓展视频监控和人脸识别的应用后,它完全能实现并甚至在一定程度上超越常规周界安全防范,紧急报警、人员定位等安防设备的功能。
  所以通过智慧视频监控与人脸识别技术,探索如何代替人对视频画面进行24小时全年无休监控分析;作出提前预警报警等动作;从原始的视频数据中提取、从人类认识角度自动分析理解视频数据;自动判断场景中有符合人类感兴趣的目标;自动分析预测目标行为以及目标之间的关系;根据分析得出的结果驱使相应设备设施作出相应反映等应用就显得尤为重要。
  由于智慧视频监控与人脸识别技术非常广泛,笔者结合在信息化建设及应用中的经验,依据其运行原理,从表层和深层两方面来进行分类应用研究。
  三、智慧视频监控与人脸识别技术表层应用研究
  表层应用的定义:直接使用视频监控与人脸识别技术固有的功能及能力,或者根据其功能及能力的特点,结合在其本身或第三方软硬件系统中制定的不同规则,通过对这些规则的识别、分析、判断来发挥其效果或功能。
  运行原理:对前端视频监控采取的图像,抽取关键特征与既定的规则进行对比、分析。有两种形式,第一种是依据前端的视频监控,加后端的视频分析和数据库,可用普通视频监控+后端视频分析服务器及视频数据库。第二种是前端为智能视频监控+后端视频数据库。
  表层应用主要包括:
  (一)消失出现识别。在监狱中的一些区域比如操场,指当有人,车辆或者物体出现在画面中的监狱中设定的某个区域中,被认定为出现行为发生。出现识别与进入识别都是针对画面中的虚拟区域产生的分析识别,两者的区别在于进入识别强调的是物体从外部进入到区域;而出现识别强调物体突然出现在特定区域。应用场景如劳动收班后,各监区服刑人员必须在规定的时间内出现在规定的区域内列队集合。
  消失识别是针对出现识别而言的,当人、车辆或者物体突然从某个特定区域消失,即可产生消失识别。消失识别强调的是物体从特定区域中突然消失了,而离开识别强调的是物体从区域中离开的动作。当出现异常行为,系统就发出报警通知值班民警。应用场景如在生产现场,服刑人员擅自离开规定的劳动区域。
  (二)异常奔跑功识别。在监狱的通道或者其他关键场所检测是否有人员快速运动,产生一个异常奔跑设别,当出现异常行为,系统就发出报警通知值班民警防止服刑人员逃离,有效防止突然逃跑,追逐打架等突发事件。
  (三)遗弃物品识别。在监狱一些重要生产生活场所,当画面中某人遗弃某物体或者从某车上丢下一物体,都会产生弃置识别事件。监控人员可第一时间发现不明包裹被遗弃,防止服刑人员通过一些不正当的手段传递违禁物品。
  (四)物品丢失识别。在监狱一些重要生产生活场所,当视频画面中的某个物体被取走,即可产生取走识别事件。该物体应该存在,但是却被人偷走,系统能够及时捕获这样的异常行为,并发出报警通知值班民警。特别有利于针对监狱服刑人员私藏、偷盗一些工具进行危害活动。
  (五)滞留徘徊识别。对于监狱内部一些指定区域或者监狱内外围墙区域等其他地方,检测是否有可疑人、物体或车辆在指定的区域内长时间停留,当滞留或者徘徊时间超过预设值,智慧视频监控系统则会对该类行为进行分析,产生报警。监狱监控中心当即可以联系特警队进行甄别处置,防止有人勘察监狱的建筑结构等等信息。
  (六)打架斗殴。在监狱生产生活场所出现打架斗殴情况,将产生一个打架斗殴识别事件,智慧视频监控系统则会对该类行为进行分析产生报警。当出现异常行为,智慧视频监控系统就发出报警通知值班民警及时处理问题防止事态进一步扩大化,有效加强管理。
  (七)攀高检测。当罪犯在监室攀高,越过警戒线时,智慧视频监控系统产生报警通知值班民警,于此同时报警视频画面自动弹出进行甄别处置,将可能出现的异常情况消灭在萌芽状态,确保监狱安全、犯人安全。应用场景如防止服刑人员将绳索挂在窗户高处上吊。
  (八)智能跟踪。在监狱生产生活场所,当主摄像机检测到有可疑情况发生的时候,如监狱服刑人员跨越警戒线,进入离开警戒区域,徘徊等,主摄像机发送指令控制从摄像机进行云台旋转和镜头缩放,锁定触发报警的目标并对其进行自动跟踪,使目标持续放大以显示在画面中央,这样监狱监控中心可以看到更清晰的目标特征,以利于实时的判断和事后对照取证。
  (九)尾随检测。检测是否有目标尾随其它目标通过指定检测区域。应用场景如检测是否有人员贴身尾随前面的民警出入AB门或民警值班室门。
  (十)人数统计。智慧视频监控系统可以自动精确统计进入及离开出入通道的具体人数,有效辅助民警的日常管理工作。例如重庆市YD监狱就将这个功能应用于区域管控并取得了很好的实际效果。一般在对人员的定位及管控采用的是射频系统,这是全国大多数监狱所采用的。射频系统虽然定位人员数量位置精确,但是也有一些缺点,如部署较复杂,存在与安防平台的融合,特别是成本较贵。重庆市YD监狱根据只要求掌握人员大致位置及准确数量的实际监管需求,通过人脸识别技术取得了很好的实际效果。重庆市YD监狱把每一个建筑物划为一个区域,建筑物外的公共区域统一划为一个区域,在每个建筑物的出入口安装人脸识别系统,将系统接入后端的视频监控管理平台及服刑人员数据库,进行图像识别、提取、对比、分析及处理。民警在统一的视频监控管理平台上就能动态掌握全狱服刑人员动态分布情况。
  除以上功能应用外,还包括人群聚集:检测是否有人群忽然
  聚集在某区域;人群聚散:检测是否有人群瞬间逃离某区域;车辆识别:识别车辆的车牌、车型、车标、年检标志、内饰物品等应用。
  四、智慧视频监控与人脸识别技术的深层应用
  智慧视频监控与人脸识别技术深层应用的定义:利用模式识别技术,对场景画面中特定的物体进行建模,并通过大量样本进行训练,利用各种不同的算法计算,将大量视频数据中不同属性的事物进行检索、标注、识别等,从而达到对视频画面中的特定物体行为进行识别、分析和理解。
  原理:通过构建场景中某种目标(人、动物、运行的物体等)的行为运动分析模型和及姿态分析模型,并与大数据库中先期的数据反复对比、分析、关联等,让视频监控系统不断对过程结果学习、修正,从而模拟人不断成长学习的过程。
  (一)准确识别服刑人员规范性行为
  相对于表层应用的行为识别而言,此应用主要应用于需精确识别服刑人员复杂的姿态行为。典型应用如监测服刑人员规范就寝的行为。大多数监狱对于这种行为的监测,一般利用视频摄像机的高度或区域划线功能(即表层应用),或红外线入侵设备,在监室、禁闭室、病房等的特定区域在规定的时间内(如夜间睡觉时间),检测是否发生起身等不按规定就寝的行为,若有则立即提示监控值班民警注意。但是实践中应用效果却很不理想。冬天服刑人员夜尿繁多,特别是老年犯较多的监区,平均一个人一晚上有3-4次起夜,一栋楼一般几百人,产生的频繁报警不仅消耗民警的精力,而且报警太快来不及处理产生堆积后影响监控平台的使用。通过智慧视频监控深层应用,让视频监控系统不断学习、分析人起夜的姿态,对正常起床上厕行为不予报警。
  (二)动态精准控制AB门等重点区域人员进出
  多起越狱事件中,服刑人员都是从AB门或其它监管区与非监管区衔接处跑的,尽管这些地方也有人脸识别、视频监控、门禁等一系列的安防设备设施。造成这些的原因,一般为服刑人员尾随(也可能会劫持)出门的民警、盗用门禁卡、或民警责任心不强未识别等。通过智慧视频监控和人脸识别技术结合,可将某时间进出的人设为白名单,即这段时间只允许某些人进或出。只要AB门场景中一出现人,系统立即锁定场景中所有人的脸,并与数据库中经不断学习后存储的民警的各形态人脸特征进行对比,若有不识别的或名单以外的,则立即报警。现在的人脸识别技术对人脸的识别受外界的干扰几乎可忽略不计,例如2018年北京安博会上的一款集成了人脸识别技术的门禁系统,能实现夜晚、强光下人脸识别开门无感通行,开门成功率达到100%。通过这种产品结合智慧视频监控系统应用,则可实现全天侯精准动态控制人员进出。
  (三)实现重点人员的全方位精准自动监控轨迹分析
  可应用于民警带外协人员进入监管区,或外协人员在生产区域的活动轨迹监测。通过智慧视频监控和人脸识别系统,将民警和带入的外协人员人像特征进行编组"绑定"。通过各处视频监控采集的图像,跟之前预录到库里的照片进行匹配、分析,监控同组人员是否按规定路线及规定时间共同运动。防止外协人员单独行动或出现意外情形。同样,还可以根据某个人像的某项细节特征上,如上衣的颜色、眼镜,甚至有没有背包、戴眼镜等等细节,来精准地搜索确定重点人员的位置及运行轨迹。
  类似的应用还包括用于监测互监小组互监情况、配合心理测试来监测服刑人员是否撒谎、紧急报警、监区移动巡逻(黑名单布控)、围墙周界等。特别是围墙周界,其实际应用效果远好于某些传统的周界安防产品,通过深化学习后的系统能准确识别进入防区内的是人还是动物,并且不受进入的人速度快慢、高矮以及外界如光线、天气环境等影响。
  五、总结
  如何深入进行视频数据挖掘,对海量的视频数据进行分析和管理,有效提高人们对视频数据的利用。并将视频数据转化为数据资源,与更多的业务系统和部门实现应用协同,实现多种关联数据的分析,挖掘出更有价值的应用,将是以后智慧视频监控与人脸识别技术应用的重点。希望我们的思考和建议能对探索智慧视频监控与人脸识别技术在安防中的应用有所促进。

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