韋 燕

（廣西教育學(xué)院，廣西 南寧 530023）

2016年3月，谷歌研發(fā)的阿爾法狗（AlphaGo）戰(zhàn)勝了圍棋世界冠軍李世石，轟動(dòng)世界。人工智能已從早期的實(shí)驗(yàn)室走進(jìn)了日常生活，伴隨著GPU芯片的出現(xiàn)和深入學(xué)習(xí)算法的不斷優(yōu)化，安防行業(yè)正在發(fā)生著翻天覆地的變化。從高清的“看得清”到智能的“看得懂”，視頻監(jiān)控技術(shù)給各行業(yè)的安防工作帶來(lái)了極大的便利。

1 高校視頻監(jiān)控智能化應(yīng)用的現(xiàn)狀分析

近年來(lái)，各高校紛紛利用前沿信息化技術(shù)，將大量的視頻智能分析功能應(yīng)用到校園的安防建設(shè)中，對(duì)提高校園安穩(wěn)工作效率起到了重要作用。相對(duì)于安防集成管控、門禁、報(bào)警、車輛出入及一卡通等安防子系統(tǒng)，視頻監(jiān)控系統(tǒng)是我國(guó)高校目前使用最廣泛的安防子系統(tǒng)。但在視頻監(jiān)控智能化應(yīng)用方面，存在4個(gè)方面問(wèn)題：

一是智能監(jiān)控設(shè)備使用少，設(shè)備本身的技術(shù)水平限制了高校安防工作的開(kāi)展。目前，大部分高校使用的視頻監(jiān)控系統(tǒng)多以標(biāo)清升級(jí)為高清為主，即實(shí)現(xiàn)更清晰的視頻監(jiān)控效果，卻較少使用智能化設(shè)備。整套監(jiān)控系統(tǒng)建設(shè)完成后，主要實(shí)現(xiàn)更高清的監(jiān)控效果，并在原有基礎(chǔ)上進(jìn)行事中人工監(jiān)控、事后人工追溯，安防工作效率依然不高。如果要查詢某個(gè)外來(lái)人員的外貌特征或校內(nèi)運(yùn)行軌跡，現(xiàn)有的視頻監(jiān)控系統(tǒng)幾乎無(wú)法實(shí)現(xiàn)，這在很大程度上制約了校園安防工作的開(kāi)展，無(wú)法滿足高校人員、車輛管控等方面的實(shí)際需求。

二是高校安防監(jiān)控體系建設(shè)不完善，各監(jiān)控系統(tǒng)之間相互獨(dú)立，形成巨大的信息孤島，沒(méi)有做到統(tǒng)一集成管控，無(wú)法實(shí)現(xiàn)互聯(lián)、互通、互控，報(bào)警聯(lián)動(dòng)、應(yīng)急指揮沒(méi)有發(fā)揮功效，不能達(dá)到良好的管控效果。

三是安防系統(tǒng)建設(shè)大多存在“安而不防”的情況，沒(méi)有發(fā)揮系統(tǒng)應(yīng)有的作用，造成投資浪費(fèi)或重復(fù)投資等情況。這主要是由于視頻監(jiān)控系統(tǒng)設(shè)計(jì)方（主要指代理商或系統(tǒng)集成公司）不了解高校的實(shí)際需求，使用方（即高校）對(duì)視頻監(jiān)控系統(tǒng)最新技術(shù)了解不到位，而共同導(dǎo)致系統(tǒng)的設(shè)計(jì)、安裝和使用沒(méi)有發(fā)揮真正的作用。

四是現(xiàn)有視頻監(jiān)控系統(tǒng)無(wú)法滿足高校安防的新需求。一方面，隨著高校規(guī)模的不斷擴(kuò)大，學(xué)生迅速增多，很多高校尤其是民族地區(qū)、邊境地區(qū)的高校，擁有較多的外國(guó)留學(xué)生、少數(shù)民族學(xué)生，因語(yǔ)言、文化等方面不同，學(xué)生之間容易產(chǎn)生摩擦；傳銷、傳教、非法推銷、盜竊、打架、斗毆等危及校園安全事件時(shí)有發(fā)生，必須加強(qiáng)對(duì)人員的管控。另一方面，高校校園面積寬廣、多校區(qū)開(kāi)放式管理使得安防管理難度加大。尤其是很多舊校區(qū)地處市中心，周邊人員復(fù)雜多，原有的安防體系更新改造經(jīng)費(fèi)多、難度大。

2 高校視頻監(jiān)控智能系統(tǒng)的設(shè)計(jì)需求分析

視頻監(jiān)控智能系統(tǒng)，簡(jiǎn)而言之就是借助高性能芯片如GPU、FPGA提供強(qiáng)大的圖像并行處理性能，通過(guò)運(yùn)行智能學(xué)習(xí)算法，在一定程度上可模擬人工識(shí)別，迅速提取車輛的外貌、顏色、車牌、車身標(biāo)識(shí)，人員的人臉、年齡、性別等信息，使之成為結(jié)構(gòu)化信息，并通過(guò)后端的大數(shù)據(jù)平臺(tái)完成車輛、人員的查找、實(shí)時(shí)比對(duì)及其他深度應(yīng)用。

2017年7月，國(guó)務(wù)院印發(fā)《新一代人工智能發(fā)展規(guī)劃》，提出要“開(kāi)展智能校園建設(shè)，推動(dòng)人工智能在教學(xué)、管理、資源建設(shè)等全流程應(yīng)用?！?“利用人工智能提升公共安全保障能力?！?“加強(qiáng)對(duì)重點(diǎn)公共區(qū)域安防設(shè)備的智能化改造升級(jí)?！备咝Ｗ鳛閲?guó)家人才培養(yǎng)、科學(xué)研究的重要場(chǎng)所，必須加強(qiáng)技防手段，提高技防水平，適應(yīng)當(dāng)前對(duì)校園管理的新需求。

結(jié)合高校安防工作的實(shí)際，應(yīng)進(jìn)一步明確高校視頻監(jiān)控系統(tǒng)智能化建設(shè)的實(shí)際需求，避免建設(shè)一些不適用或經(jīng)受不了長(zhǎng)期使用的系統(tǒng)；應(yīng)及時(shí)升級(jí)視頻監(jiān)控為“看得懂”的智能系統(tǒng)，從而提高視頻監(jiān)控的水平，適應(yīng)高校安防工作的需求，提前防范、及時(shí)處置危及校園安全事件的發(fā)生，維護(hù)學(xué)校安全穩(wěn)定。

2.1 宏觀管理上

高校從性質(zhì)上看屬于公共組織，對(duì)校園安全的管理通過(guò)建立公共危機(jī)管理意識(shí)，有助于未雨綢繆、提前預(yù)警，及時(shí)處置突發(fā)事件。公共危機(jī)管理即政府及其他公共組織，通過(guò)預(yù)防、應(yīng)急處理、評(píng)估恢復(fù)等措施，防止和減輕公共危機(jī)災(zāi)害的管理活動(dòng)。高校視頻監(jiān)控系統(tǒng)智能化設(shè)計(jì)，可以根據(jù)危機(jī)管理的3個(gè)階段（事前預(yù)防、事中控制、事后善后）實(shí)現(xiàn)3個(gè)滿足：一是滿足“事前”布控、排查、記錄的需求，實(shí)現(xiàn)車輛、人員的提前管控，盡量預(yù)防甚至避免危及校園安全事故的發(fā)生；二是滿足“事中”追蹤、控制、處理的需求，一旦發(fā)生突發(fā)事件，可以立即控制、及時(shí)處理；三是滿足“事后”信息的挖掘、檢索以及監(jiān)控系統(tǒng)的運(yùn)維功能，方便對(duì)事件進(jìn)行善后處理。

2.2 微觀設(shè)計(jì)上

視頻監(jiān)控智能化設(shè)計(jì)可以分為前段設(shè)備設(shè)計(jì)、后端設(shè)備應(yīng)用。其中，前端設(shè)備能夠?qū)崿F(xiàn)校園車輛“三大場(chǎng)景”（大門出入口、校內(nèi)各干道、校內(nèi)車載）、人員“兩道防線”（室外、室內(nèi)）的有效管控；后端設(shè)備能夠滿足信息的挖掘、檢索以及監(jiān)控系統(tǒng)的運(yùn)維功能。

2.3 高校視頻監(jiān)控智能系統(tǒng)的技術(shù)及場(chǎng)景分析

高校視頻監(jiān)控智能化主要集中在人員、車輛的可視化管控，只有把校園的人員、車輛進(jìn)行信息結(jié)構(gòu)化管理，搭配后臺(tái)軟件深度應(yīng)用，才可以為高校安保工作提供強(qiáng)有力的技術(shù)支撐，為人員管理、車輛管理節(jié)約大量的人力、物力成本。

2.3.1系統(tǒng)設(shè)計(jì)理念

目前安防行業(yè)品種繁多、功能多樣，但并非所有的高精尖產(chǎn)品都適用于高校安防。不同的場(chǎng)景如果混用了不適宜的產(chǎn)品，就會(huì)導(dǎo)致設(shè)備無(wú)法發(fā)揮其本身的優(yōu)勢(shì)，也就無(wú)法滿足應(yīng)用的需求，從而造成投資浪費(fèi)。好技術(shù)只有用對(duì)了場(chǎng)景，才能有效促進(jìn)高校安防工作的開(kāi)展。比如IP67的紅外攝像機(jī)，它的“技術(shù)”能力是高標(biāo)準(zhǔn)防水防塵，具備夜間補(bǔ)光能力；它的“場(chǎng)景”是室外監(jiān)控場(chǎng)所；它的“應(yīng)用”是滿足全天候日夜實(shí)時(shí)監(jiān)控需求。故良好的安保技術(shù)、合適的應(yīng)用場(chǎng)景相互配合，才能“物盡其用”，顯示出高校安保系統(tǒng)應(yīng)有的功能。

為此，使用場(chǎng)景分析方法，即“技術(shù)+場(chǎng)景=應(yīng)用”的視頻監(jiān)控智能化設(shè)計(jì)模式，有助于為高校“量身定做”出適用的監(jiān)控系統(tǒng)，提高安防工作效率；有助于節(jié)約高校安防體系建設(shè)資源，避免浪費(fèi)。

2.3.2 系統(tǒng)設(shè)計(jì)初步方案

（1）前端設(shè)備的設(shè)計(jì)

①車輛管控方面

場(chǎng)景一：校門口。作為車輛進(jìn)出學(xué)校的必經(jīng)之處，校門口的車牌識(shí)別攝像機(jī)要對(duì)車牌信息、車輛品牌、車身顏色、駕駛?cè)藛T等信息進(jìn)行抓取結(jié)構(gòu)化，方便統(tǒng)計(jì)進(jìn)出車輛信息，為校內(nèi)車輛軌跡分析、車輛測(cè)試提供最直觀的信息。

場(chǎng)景二：校內(nèi)各干道。校內(nèi)干道師生眾多，很多校園干道狹窄、蜿蜒，必須對(duì)來(lái)往車輛進(jìn)行限速，才能進(jìn)一步保障人身安全?？稍谛@道路兩側(cè)部署微型測(cè)速卡口，采用視頻分析技術(shù)對(duì)過(guò)往車輛的車牌、車身顏色、車速等信息進(jìn)行抓取。對(duì)超速、違規(guī)停放車輛，后端分析平臺(tái)自動(dòng)布控，在車輛離開(kāi)校園時(shí)自動(dòng)限行，進(jìn)而對(duì)其進(jìn)行教育、處罰。同時(shí)通過(guò)微型測(cè)速卡口捕獲的車牌信息，可在平臺(tái)地圖上形成車輛運(yùn)行軌跡，方便事后追溯。

場(chǎng)景三：校內(nèi)車載。因大部分高校面積大，安保人員不足，如果在所有角落安裝視頻監(jiān)控?cái)z像頭進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)控，會(huì)造成資源浪費(fèi)。采用校內(nèi)巡邏車可在突發(fā)事件發(fā)生后，第一時(shí)間到達(dá)現(xiàn)場(chǎng)進(jìn)行應(yīng)急響應(yīng)。在巡邏車上部署校園車載設(shè)備，可通過(guò)WIFI/4G信號(hào)將現(xiàn)場(chǎng)圖像實(shí)時(shí)傳輸至監(jiān)控中心，方便值班人員快速指揮調(diào)度。此外，巡邏車的運(yùn)行軌跡還可作為安保人員巡更巡檢工作的績(jī)效考評(píng)依據(jù)。

②人員管控方面

“第一道防線”——室外監(jiān)控。

主要應(yīng)用場(chǎng)景為周界，高校大門口，運(yùn)動(dòng)場(chǎng)，校內(nèi)干道等。

場(chǎng)景一：周界。常規(guī)的紅外對(duì)射誤報(bào)率高，可用性差。采用紅外熱成像技術(shù)，利用人體、車輛輻射紅外熱量的原理，利用氧化鋯材料捕捉熱量成像，可有效屏蔽樹(shù)木、晴雨、晝夜等環(huán)境帶來(lái)的影響，配合越界入侵算法即可實(shí)現(xiàn)外來(lái)人員翻墻入侵行為偵測(cè)。

場(chǎng)景二：校門口。為了保護(hù)校內(nèi)師生人身安全，必須對(duì)進(jìn)入校園的公安部門通緝、盜竊等重點(diǎn)防控人員進(jìn)行實(shí)時(shí)報(bào)警，采用人臉抓拍比對(duì)攝像機(jī)可部署在3m左右的高度，通過(guò)對(duì)人員臉部圖像進(jìn)行抓拍、提取、建模、存儲(chǔ)，后端的比對(duì)平臺(tái)實(shí)時(shí)比對(duì)報(bào)警，一旦發(fā)現(xiàn)過(guò)往人員與重點(diǎn)防控人員相似度達(dá)到一定閾值時(shí)產(chǎn)生報(bào)警，通知值班人員核實(shí)身份。

場(chǎng)景三：運(yùn)動(dòng)場(chǎng)。針對(duì)高校足球場(chǎng)、籃球場(chǎng)、校內(nèi)湖泊等大場(chǎng)景區(qū)域，不方便在區(qū)域內(nèi)部署視頻監(jiān)控?cái)z像機(jī)，安保人員無(wú)法實(shí)時(shí)獲取區(qū)域內(nèi)人員情況。全景拼接跟蹤攝像機(jī)采用多攝像機(jī)自動(dòng)合成拼接技術(shù)，可實(shí)現(xiàn)180°、360°全景拼接，通過(guò)RS485或網(wǎng)絡(luò)控制信令指揮球機(jī)對(duì)全景圖像內(nèi)細(xì)節(jié)進(jìn)行跟蹤放大。

場(chǎng)景四：校內(nèi)干道。如何快速在人流量密集的校內(nèi)干道找到某一特征的行人，是目前傳統(tǒng)視頻監(jiān)控系統(tǒng)無(wú)法解決的問(wèn)題。采用人體結(jié)構(gòu)化攝像機(jī)可實(shí)時(shí)采集監(jiān)控區(qū)域內(nèi)的人員外貌信息，包括性別、穿著顏色、攜帶物品特征、運(yùn)動(dòng)方向等，只需輸入對(duì)應(yīng)特征信息即可快速檢索出具備該特征的人員圖像。在控制混入校內(nèi)重點(diǎn)防控人員時(shí)，具有很強(qiáng)的時(shí)效性。

“第二道防線”——室內(nèi)監(jiān)控。

主要應(yīng)用場(chǎng)景為教學(xué)樓、實(shí)驗(yàn)室、圖書館、宿舍等。

場(chǎng)景一：教學(xué)樓、實(shí)驗(yàn)室。因人流量密集度高，可采用“第一道防線”即人臉抓拍比對(duì)攝像機(jī)搭配常規(guī)監(jiān)控?cái)z像機(jī)進(jìn)行監(jiān)控。

場(chǎng)景二：圖書館、宿舍。因很多高校在圖書館、宿舍部署了人員通道，對(duì)進(jìn)出人員進(jìn)行管控。但存在人員攜帶校內(nèi)師生卡片蒙混過(guò)關(guān)，常規(guī)人員通道無(wú)法將人、卡進(jìn)行同時(shí)驗(yàn)證的現(xiàn)象。采用人證比對(duì)通道，可在第一次通過(guò)人該通道時(shí)采取“卡片+人”同時(shí)驗(yàn)證，后期只刷臉即可通行。既解決了人員混入的問(wèn)題，實(shí)現(xiàn)人員精準(zhǔn)管理，又減少卡片丟失而無(wú)法通行的困擾。

（2）后端平臺(tái)的設(shè)計(jì)

衡量一套視頻監(jiān)控系統(tǒng)是否先進(jìn)，除了前端需要具備智能分析外，后端平臺(tái)的設(shè)計(jì)也應(yīng)具備相應(yīng)的智能分析及業(yè)務(wù)應(yīng)用功能。

一是要有深度挖掘功能。前端攝像機(jī)將人員、車輛信息結(jié)構(gòu)化后，后端應(yīng)用系統(tǒng)要進(jìn)行深度挖掘，形成業(yè)務(wù)處理流程和便捷的查詢碰撞機(jī)制，安保人員只要簡(jiǎn)單操作即可完成人員、車輛查詢布控，通過(guò)前端獲取的信息形成報(bào)表，便于存檔備查。

二是要有視頻快速檢索、摘要功能，可以在最短的時(shí)間內(nèi)檢索出圖像中想要查詢的信息。其中，視頻檢索主要是方便查詢，可在錄像中劃定一個(gè)區(qū)域，只有觸碰該區(qū)域的圖像才會(huì)顯示，可大量節(jié)省檢索時(shí)間。錄像主要是把一段時(shí)間的錄像進(jìn)行壓縮，把不同時(shí)間段的運(yùn)動(dòng)物體呈現(xiàn)在同一畫面，如一個(gè)小時(shí)的錄像進(jìn)行壓縮之后只有幾min的錄像展示過(guò)往行人員、車輛情況。

三是要有運(yùn)維功能。高校視頻監(jiān)控系統(tǒng)中攝像機(jī)數(shù)量多，通過(guò)人工手段確保每個(gè)攝像機(jī)正常運(yùn)行工作量巨大，采用視頻質(zhì)量診斷及運(yùn)維系統(tǒng)可以解決攝像機(jī)因故障產(chǎn)生的不在線、無(wú)圖像、監(jiān)控圖像變動(dòng)、偏色等問(wèn)題，搭配運(yùn)維流程可以做到有故障實(shí)時(shí)報(bào)警提醒，方便及時(shí)維護(hù)。

4 高校視頻監(jiān)控智能化的發(fā)展方向

高校視頻監(jiān)控智能化的應(yīng)用主要是通過(guò)“技防”手段，為高校師生安全保駕護(hù)航。但常規(guī)的視頻監(jiān)控由于智能化水平低，需要耗費(fèi)大量的人力、物力。近兩年人工智能技術(shù)的崛起將引領(lǐng)安防技術(shù)的巨大變革，人工智能技術(shù)已在公安行業(yè)中得到了較好的應(yīng)用，是可以落地和借鑒的應(yīng)用。高校視頻監(jiān)控系統(tǒng)應(yīng)多采用智能化設(shè)備，提高高校信息化水平程度，解放安保人員工作壓力，為師生營(yíng)造更安全、高效的學(xué)習(xí)工作環(huán)境。