劉思巖，李潤(rùn)

（1.避暑山莊管理處文保科，河北 承德 067000 2.承德工業(yè)設(shè)計(jì)研究院，河北 承德 067000）

視頻智能分析技術(shù)在避暑山莊文物保護(hù)中應(yīng)用的探討

劉思巖1，李潤(rùn)2

（1.避暑山莊管理處文?？疲颖?承德 067000 2.承德工業(yè)設(shè)計(jì)研究院，河北 承德 067000）

承德避暑山莊是不可再生的世界文化遺產(chǎn)，具有豐富的歷史信息和研究?jī)r(jià)值，應(yīng)有較高的文物保護(hù)能力和手段。視頻智能分析技術(shù)可以對(duì)景區(qū)內(nèi)相關(guān)運(yùn)動(dòng)目標(biāo)（人或物體）進(jìn)行自動(dòng)檢測(cè)、分類及軌跡追蹤，并根據(jù)預(yù)定的管理規(guī)則，由系統(tǒng)智能分析、判斷運(yùn)動(dòng)目標(biāo)的行為信息，提醒和制止游人出現(xiàn)違規(guī)行為、準(zhǔn)確分析和追蹤逃逸的違規(guī)行為人，是避暑山莊文物保護(hù)的現(xiàn)代化工具。

避暑山莊；文物保護(hù)；視頻檢測(cè)；智能分析

承德避暑山莊是世界文化遺產(chǎn)和中國(guó)現(xiàn)存最大的古典皇家園林，其融合了全國(guó)各地典型古建藝術(shù)的特色，體現(xiàn)了清王朝鼎盛時(shí)期的政治經(jīng)濟(jì)、文化藝術(shù)水平，有著深邃的歷史價(jià)值和極高的科學(xué)研究?jī)r(jià)值。為此，各級(jí)文物保護(hù)部門(mén)為使避暑山莊充分發(fā)揮發(fā)揮世界文化遺產(chǎn)的作用，始終按照《保護(hù)世界文化與自然遺產(chǎn)公約》的要求，積極貫徹執(zhí)行“保護(hù)為主、搶救第一、合理利用、加強(qiáng)管理”的指導(dǎo)方針，進(jìn)行了大量的保護(hù)、修復(fù)和復(fù)建工作，收到了很好的效果。

隨著旅游業(yè)的蓬勃發(fā)展，旅游人數(shù)的不斷增多，旅游景區(qū)文物保護(hù)與管理問(wèn)題日漸突出。如何科學(xué)有效地進(jìn)行文物保護(hù)與管理是文物管理部門(mén)面臨的巨大挑戰(zhàn)[1]。目前，避暑山莊的管理還是采用比較傳統(tǒng)的方式，不僅耗費(fèi)了大量人力、物力、財(cái)力，還會(huì)出現(xiàn)管理盲點(diǎn)并形成隱患。李克強(qiáng)總理的政府工作報(bào)告中提出了“互聯(lián)網(wǎng)+”行動(dòng)計(jì)劃，這為旅游景區(qū)文物保護(hù)與管理指明了方向，如何應(yīng)用先進(jìn)的技術(shù)進(jìn)行避暑山莊文物保護(hù)和管理？我們認(rèn)為，將互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)和人工智能管理技術(shù)相結(jié)合的視頻智能分析技術(shù)用于避暑山莊文物保護(hù)管理，不僅可以降低管理人員的勞動(dòng)強(qiáng)度，減少人為因素的干擾，還對(duì)可能出現(xiàn)的問(wèn)題實(shí)現(xiàn)預(yù)警預(yù)判，從而提高避暑山莊文物保護(hù)的能力和水平。

一、視頻智能分析技術(shù)的特點(diǎn)

視頻智能分析技術(shù)屬于計(jì)算機(jī)圖像視覺(jué)技術(shù)，綜合了模式識(shí)別、圖像處理、軟件工程、跟蹤技術(shù)等多學(xué)科的研究成果。視頻智能分析技術(shù)與傳統(tǒng)的移動(dòng)偵測(cè)真正區(qū)別在于可以將視頻監(jiān)測(cè)場(chǎng)景中的靜態(tài)背景和動(dòng)態(tài)目標(biāo)有效分離，從而識(shí)別出真正的目標(biāo)對(duì)象，最大限度地降低背景變化的干擾（如風(fēng)吹樹(shù)葉的擺動(dòng)、水面波浪的涌動(dòng)、燈光的強(qiáng)弱變化），分析并準(zhǔn)確追蹤在圖像場(chǎng)景內(nèi)出現(xiàn)的目標(biāo)行為，及時(shí)發(fā)現(xiàn)“異常情況”，快速觸發(fā)報(bào)警并提醒管理人員采取干預(yù)措施[2]。

（一）具有預(yù)警和報(bào)警的功能

傳統(tǒng)的監(jiān)控?cái)z像只能記錄人的行為，即使有事件發(fā)生，也是事后通過(guò)人工對(duì)圖像進(jìn)行分析才能得到結(jié)果。而使用視頻智能分析技術(shù)，用戶可以根據(jù)的實(shí)際應(yīng)用，在不同視頻管理系統(tǒng)的場(chǎng)景中預(yù)設(shè)不同的預(yù)警規(guī)則，一旦目標(biāo)在場(chǎng)景中出現(xiàn)了違反預(yù)定義規(guī)則的行為，管理系統(tǒng)就會(huì)自動(dòng)發(fā)出報(bào)警。所以，視頻智能分析技術(shù)的應(yīng)用不是事后處理，而是通過(guò)預(yù)測(cè)下一時(shí)間段可能發(fā)生的事件來(lái)防患于未然。

由視頻智能分析技術(shù)組成的管理系統(tǒng)通過(guò)智能化識(shí)別算法判斷出攝像機(jī)場(chǎng)景內(nèi)移動(dòng)目標(biāo)的違規(guī)行為后，將觸發(fā)管理系統(tǒng)的報(bào)警機(jī)制，以閃光、聲音、視頻等信息向系統(tǒng)管理員和現(xiàn)場(chǎng)管理人員發(fā)出通知，并準(zhǔn)確報(bào)告違規(guī)行為的時(shí)間、地點(diǎn)、移動(dòng)目標(biāo)的特征（如人物頭像、衣著顏色）等，現(xiàn)場(chǎng)管理人員可快速抵達(dá)現(xiàn)場(chǎng)對(duì)已經(jīng)出現(xiàn)或?qū)⒁霈F(xiàn)的違規(guī)事件進(jìn)行處理。

（二）減少勞動(dòng)強(qiáng)度

目前，傳統(tǒng)視頻監(jiān)控系統(tǒng)為管理部門(mén)調(diào)查取證，偵破案件立下了漢馬功勞。但是，其主要作用還是僅僅體現(xiàn)在事后調(diào)查取證上，由值班人員直接觀察監(jiān)控圖像發(fā)現(xiàn)異?，F(xiàn)象、實(shí)時(shí)避免違規(guī)行為發(fā)生的可能性非常小。

事實(shí)上，這種情況絕對(duì)不能歸咎于值班安保人員的責(zé)任心不強(qiáng)，要求他們對(duì)多路監(jiān)控圖像始終保持高度警惕狀態(tài)是違背人的生理特點(diǎn)的。有關(guān)部門(mén)測(cè)試的結(jié)果表明，即使在查看單一圖像的情況下，一個(gè)正常人在關(guān)注十幾分鐘以后，就會(huì)自然進(jìn)入一種類似“被催眠”的狀態(tài)，即使有明顯的運(yùn)動(dòng)物體出現(xiàn)在圖像中，監(jiān)控人員也可能會(huì)“視而不見(jiàn)”。況且許多重點(diǎn)單位視頻監(jiān)控系統(tǒng)的攝像機(jī)安裝數(shù)量通常達(dá)到幾百甚至上千路規(guī)模，值班人員很難將注意力長(zhǎng)時(shí)間集中在輪巡顯示的監(jiān)控畫(huà)面上，尤其是在夜間工作中，大量枯燥乏味的靜止圖像，更加難以集中精力觀察。

當(dāng)視頻監(jiān)控系統(tǒng)應(yīng)用視頻智能分析技術(shù)后，安保值班人員可以不去刻意緊盯監(jiān)控畫(huà)面，而是由系統(tǒng)在大范圍的監(jiān)控視野中去智能分析各個(gè)監(jiān)控畫(huà)面的動(dòng)態(tài)，并按照事先約定的規(guī)則去識(shí)別、判定有無(wú)違規(guī)現(xiàn)象發(fā)生或潛在的威脅，在系統(tǒng)發(fā)出報(bào)警后，值班人員及時(shí)采取措施就可以實(shí)現(xiàn)安保的作用。所以，視頻智能分析技術(shù)不僅可以大幅度降低值班人員的勞動(dòng)強(qiáng)度，還可以適當(dāng)減少安保值班人員的配置和人力成本。

（三）追蹤破壞行為者的逃逸

視頻智能分析技術(shù)融合了區(qū)域圖像特征分析算法和計(jì)算機(jī)處理技術(shù)，可以從視頻圖像中提取人像特征點(diǎn)，并將采集的人像圖片放大疊加到場(chǎng)景圖片后實(shí)時(shí)上傳到管理后臺(tái)的特征庫(kù)存儲(chǔ)留作證據(jù)，同時(shí)利用生物統(tǒng)計(jì)學(xué)的原理進(jìn)行分析建立數(shù)學(xué)模型，在視頻智能分析系統(tǒng)中實(shí)時(shí)對(duì)全系統(tǒng)采集的人像與管理后臺(tái)的特征庫(kù)進(jìn)行比對(duì)，不僅能夠確認(rèn)特征人員已經(jīng)發(fā)生的運(yùn)動(dòng)軌跡和各個(gè)位置點(diǎn)滯留的時(shí)間，還可預(yù)判下一步的運(yùn)動(dòng)的方向和路線。

由此可見(jiàn)，如有人違反預(yù)定規(guī)則甚至造成實(shí)質(zhì)性破壞的行為并快速逃逸后，系統(tǒng)將自動(dòng)啟動(dòng)報(bào)警程序，同時(shí)前端攝像頭在系統(tǒng)的控制下，主動(dòng)追蹤、抓拍和記錄破壞行為者面部圖像和周邊場(chǎng)景圖像，并在關(guān)鍵地點(diǎn)（如景區(qū)出入口）自動(dòng)識(shí)別和提醒安保值班人員對(duì)其實(shí)施控制。

二、視頻智能分析技術(shù)在避暑山莊文物保護(hù)中應(yīng)用的探討

2003年7月18日河北省人民代表大會(huì)常務(wù)委員會(huì)公告第8號(hào)公布的《承德避暑山莊及周?chē)聫R保護(hù)管理?xiàng)l例》中第二十四條明確規(guī)定，在避暑山莊重點(diǎn)保護(hù)區(qū)內(nèi)嚴(yán)格禁止開(kāi)山取石、打井修渠、挖砂取土、野外用火、翻越損壞圍墻、攀折花木或踐踏草坪、獵捕、在文物景物上涂污刻劃等四大類活動(dòng)和十種行為[3]。

但是，避暑山莊擁有564萬(wàn)平方米的面積、120多組皇帝欽定的園林建筑和遺址、700余棵古樹(shù)名木、20余處石質(zhì)文物，每年進(jìn)入山莊的人員達(dá)到數(shù)百萬(wàn)人次，如此龐大的管理內(nèi)容，完全靠傳統(tǒng)的視頻監(jiān)控系統(tǒng)和人工管理是遠(yuǎn)遠(yuǎn)不能適應(yīng)的。所以，在“互聯(lián)網(wǎng)+”行動(dòng)計(jì)劃的指引下，充分利用現(xiàn)代智能技術(shù)對(duì)避暑山莊的安保進(jìn)行升級(jí)和改造是非常必要的。

（一）在重點(diǎn)保護(hù)區(qū)部署周界警戒及入侵檢測(cè)系統(tǒng)

在煙波致爽、澹泊敬誠(chéng)、四知書(shū)屋、云山勝地、煙雨樓、文津閣、天宇咸暢、春好軒等非常重要的古代建筑物周邊；在綠毯八韻碑、古櫟歌碑、林下戲題碑等不允許進(jìn)入和禁止刻劃涂寫(xiě)等景點(diǎn)外圍，部署周界紅線區(qū)及入侵檢測(cè)系統(tǒng)，根據(jù)《承德避暑山莊及周?chē)聫R保護(hù)管理?xiàng)l例》設(shè)置警戒紅線區(qū)，自動(dòng)檢測(cè)入侵到紅線區(qū)內(nèi)的運(yùn)動(dòng)目標(biāo)及其行為，一旦發(fā)現(xiàn)有違背預(yù)設(shè)警戒條件的情況，立即向系統(tǒng)管理人員和現(xiàn)場(chǎng)值班人員發(fā)出警告信息，并標(biāo)示出進(jìn)入紅線區(qū)的目標(biāo)，同時(shí)描述出其運(yùn)動(dòng)軌跡，為安保人員及時(shí)制止違法行為提供依據(jù)。

（二）在防火區(qū)域邊界處設(shè)置絆線檢測(cè)系統(tǒng)

當(dāng)每年進(jìn)入防火期時(shí)，在松云峽、梨樹(shù)峪、松林峪、榛子峪等山區(qū)的各個(gè)溝口處，可根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)需要分別設(shè)置不同的虛擬絆線，并制定人員穿越虛擬絆線的規(guī)則，確定合法與非法穿越的方向（有如城市道路的單行線）。當(dāng)有移動(dòng)目標(biāo)從禁止穿越方向穿越虛擬絆線時(shí)立即向系統(tǒng)管理人員和現(xiàn)場(chǎng)值班人員發(fā)出報(bào)警信息，并用標(biāo)識(shí)出該移動(dòng)目標(biāo)及其運(yùn)動(dòng)軌跡，形成24小時(shí)不間斷的監(jiān)控，為林區(qū)防火起到阻止人員進(jìn)入并提前預(yù)警的作用。

（三）在重點(diǎn)保護(hù)區(qū)設(shè)置物品狀態(tài)檢測(cè)系統(tǒng)

在煙雨樓、天宇咸暢、文津閣、環(huán)碧島、文園獅子林、永佑寺等重要景點(diǎn)和博物館的各個(gè)宮殿的關(guān)鍵部位，部署物品狀態(tài)檢測(cè)系統(tǒng)。主要針對(duì)系統(tǒng)所劃定的區(qū)域內(nèi)的某件或多件物品的狀態(tài)發(fā)生的變化（與原始狀態(tài)相比突然消失或突然出現(xiàn)）進(jìn)行檢測(cè)、對(duì)比和分析，初步判定物品是否為危險(xiǎn)物、遺失物或遺棄物，自動(dòng)向系統(tǒng)管理人員和現(xiàn)場(chǎng)值班人員發(fā)出報(bào)警信息，由現(xiàn)場(chǎng)值班人員及時(shí)采取處理措施，有效地控制潛在危險(xiǎn)。

（四）在重要道口部署違規(guī)人員的檢測(cè)追蹤系統(tǒng)

在避暑山莊的麗正門(mén)、德匯門(mén)、萬(wàn)樹(shù)園門(mén)、城關(guān)門(mén)等各個(gè)出入口處及景區(qū)重要通道處設(shè)置檢測(cè)追蹤系統(tǒng)，對(duì)景區(qū)內(nèi)違反《承德避暑山莊及周?chē)聫R保護(hù)管理?xiàng)l例》造成景物破壞并逃逸的行為人進(jìn)行人像自動(dòng)搜索檢測(cè)，并與系統(tǒng)抓拍和采集到特征庫(kù)的圖像對(duì)比，準(zhǔn)確分析和判斷行為人的出現(xiàn)，系統(tǒng)自動(dòng)啟動(dòng)報(bào)警程序并關(guān)閉出入口處閘口，提醒安保人員對(duì)其實(shí)施控制，提高文物毀壞案的破案成功率。

綜上所述，視頻智能分析技術(shù)能實(shí)現(xiàn)多點(diǎn)多區(qū)域監(jiān)測(cè)，并能通過(guò)遠(yuǎn)程監(jiān)控中心實(shí)現(xiàn)對(duì)文物的監(jiān)控，達(dá)到保護(hù)文物的目的。視頻智能分析技術(shù)的各種防護(hù)類型既可以交叉重疊、也可以獨(dú)立設(shè)定各種參數(shù)，信息共享且互不影響，實(shí)現(xiàn)現(xiàn)有保護(hù)手段的補(bǔ)充和升級(jí)，對(duì)控制或減少人為因素引起的損壞起到積極的作用。應(yīng)用視頻智能分析技術(shù)將為避暑山莊文物保護(hù)和管理提供現(xiàn)代化的科學(xué)手段，加強(qiáng)文物保護(hù)，促進(jìn)承德旅游業(yè)可持續(xù)發(fā)展。

[1]李才華.我國(guó)文物管理的現(xiàn)狀、問(wèn)題和應(yīng)對(duì)策略[J].河南科技，2014,（5）：225.

[2]趙智勇.淺談智能視頻分析技術(shù)[J].科學(xué)大眾(科學(xué)教育), 2012,(1)：173.

[3]河北省人民代表大會(huì)常務(wù)委員會(huì).承德避暑山莊及周?chē)聫R保護(hù)管理?xiàng)l例,2003,(7).

Abstrct:Intelligent video analysis technology could be applied to have a automatic detection,classification and track tracing of the relaticemoving objects in the scenic region and to have an analysis of theirmoving information to warn and stop the tourists of their violations.It is amodern instument that could be applied in the protection of the cultual relics in the Mountain Resort.

Ap lication of Intelligent Video Analysis Technology in Protection of Preservation of Cultural Relics in M ountain Resort

LIU Si-yan,LIRun
(Management Department of the Mountain Resort,Chengde,Hebei067000，China)

the Mountain Resort;protection of the cultual relics;video detection;intelligent analysis

K871

A

2095-3763（2015）04-0031-03

2015-06-15

劉思巖（1983-），女，滿族，河北承德人，助理館員，研究方向?yàn)槲奈锉Ｗo(hù)。

李潤(rùn)（1956-），男，蒙古族，河北承德人，高級(jí)工程師，研究方向?yàn)榫W(wǎng)絡(luò)與信息化。