第四代監(jiān)控技術(shù)在城市治安中的應(yīng)用分析

近幾年，平安城市的建設(shè)從開始的幾個(gè)試點(diǎn)城市已經(jīng)向全國(guó)范圍鋪開，并且正在發(fā)生巨大的變化，對(duì)城市監(jiān)控的建設(shè)初衷從最初的“為建而建”變成到現(xiàn)在的“為用而建”，對(duì)畫面的要求從最初的“看得見”變成現(xiàn)在的“看得清”、“看明白”，對(duì)應(yīng)用的概念從最初的“查得到錄像”到現(xiàn)在的“信息挖掘”。業(yè)內(nèi)的這些理念、技術(shù)、產(chǎn)品都在不斷的革新變化，目前，在平安城市的建設(shè)方案中，監(jiān)控4G(第四代)概念被炒的很熱，典型的包括有云技術(shù)、智能分析、人臉識(shí)別等高新前沿技術(shù)。

在很多建設(shè)項(xiàng)目中，都會(huì)把這些應(yīng)用作為其中一部分，似乎不搭點(diǎn)這些潮流性的東西就顯得落伍了，但是能否真正起到作用，就不一定了，關(guān)鍵在于應(yīng)用需求與技術(shù)特點(diǎn)是否能匹配。本文對(duì)這三個(gè)技術(shù)在安防行業(yè)中的作用作一個(gè)分析。

云技術(shù)“水土不服”

云技術(shù)的本質(zhì)可以理解成計(jì)算機(jī)集群的管理與應(yīng)用。在IT業(yè)內(nèi)早就已經(jīng)成熟的應(yīng)用，近幾年來到安防這個(gè)新天地中，理念雖好，但如果簡(jiǎn)單的套用過來，難免也有點(diǎn)“水土不服”，原因有以下兩個(gè)：

首先，與公共互聯(lián)網(wǎng)相比，安防系統(tǒng)是一個(gè)封閉的網(wǎng)絡(luò)，目前全國(guó)最大的安防系統(tǒng)就是公安主導(dǎo)建立的平安城市，當(dāng)時(shí)在建設(shè)的時(shí)候，全國(guó)各地都自成一派，形成了大大小小的“信息孤島”，聯(lián)網(wǎng)互通的大業(yè)目前尚未完成，想要實(shí)現(xiàn)概念中的“大云”更是難上加難。

其次，安防業(yè)中的數(shù)據(jù)成分主要是視頻，近幾年隨著業(yè)務(wù)應(yīng)用的發(fā)展，圖片的數(shù)據(jù)格式(主要來自交通卡口)慢慢多了起來，還有一些少量的結(jié)構(gòu)化數(shù)據(jù)，與傳統(tǒng)IT業(yè)中的文件形式的數(shù)據(jù)格式與特性不同，安防行業(yè)中針對(duì)自身的特點(diǎn)，設(shè)計(jì)了專門的存儲(chǔ)數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)和硬件特性緊密相關(guān)的讀寫機(jī)制，而云技術(shù)原先在IT業(yè)中的針對(duì)物理器件，如CPU、內(nèi)存、硬盤等虛擬化等亮點(diǎn)到安防這里之后就好像顯得不大“搭調(diào)”。

因此，云技術(shù)在安防行業(yè)中的應(yīng)用更多的是借助其原有的一些理念和技術(shù)，來滿足實(shí)際的技術(shù)需要，與IT業(yè)中傳統(tǒng)的“云”概念和應(yīng)用方式并不等同。

存儲(chǔ)是一個(gè)重要的應(yīng)用點(diǎn)。隨著平安城市建設(shè)、高清化的推進(jìn)、資料保存時(shí)間的延長(zhǎng)，使得每一個(gè)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)者與管理者必須面對(duì)存儲(chǔ)系統(tǒng)擴(kuò)容的問題，簡(jiǎn)單的增加存儲(chǔ)設(shè)備只是增加一個(gè)獨(dú)立系統(tǒng)，各個(gè)獨(dú)立存儲(chǔ)點(diǎn)之間性能、容量都不能均衡，對(duì)于管理者來說管理負(fù)擔(dān)增大。而云存儲(chǔ)的設(shè)計(jì)理念正好能滿足管理者的需求，這里的云存儲(chǔ)更像是一套“貼心”的管理系統(tǒng)，替用戶來管理格式各樣的存儲(chǔ)設(shè)備，其優(yōu)勢(shì)包括：

●靈活的空間管理：支持線性拓展，加入節(jié)點(diǎn)后可實(shí)現(xiàn)自動(dòng)的數(shù)據(jù)遷移，保障各個(gè)存儲(chǔ)節(jié)點(diǎn)負(fù)載均衡。

●海量數(shù)據(jù)的快速檢索：分布式數(shù)據(jù)讀取，提高整體數(shù)據(jù)吞吐量。

●系統(tǒng)集成數(shù)據(jù)安全：每份數(shù)據(jù)一般有3份以上的備份。

●高兼容性：原有的存儲(chǔ)資源都可以并入云存儲(chǔ)中的虛擬資源池。利用云存儲(chǔ)管理系統(tǒng)的架構(gòu)如圖1所示。除了云存儲(chǔ)，云計(jì)算也是云技術(shù)中的一個(gè)特性，目前平安城市中的應(yīng)用點(diǎn)在于對(duì)海量結(jié)構(gòu)化數(shù)據(jù)進(jìn)行查詢與統(tǒng)計(jì)，目前安防行業(yè)中最典型的結(jié)構(gòu)化數(shù)據(jù)就是交通卡口數(shù)據(jù)。隨著近年來卡口的大量建設(shè)，在監(jiān)控起步較早的浙江，一天之中一個(gè)縣級(jí)市的過車數(shù)據(jù)可以達(dá)到100萬條，一個(gè)地級(jí)市可以達(dá)到600萬條，如果查詢一個(gè)月的數(shù)據(jù)，數(shù)據(jù)量接近2億條，數(shù)據(jù)量十分的巨大。傳統(tǒng)的數(shù)據(jù)庫查詢技術(shù)已經(jīng)無法滿足，因此必須要借助云計(jì)算，其技術(shù)優(yōu)勢(shì)主要在于：

●分布式存儲(chǔ)：提高海量數(shù)據(jù)的讀取速度。

●分布式計(jì)算：可實(shí)現(xiàn)各個(gè)計(jì)算節(jié)點(diǎn)的計(jì)算資源均衡，通過并行計(jì)算提高整體效率。

●內(nèi)存優(yōu)化：把常用的數(shù)據(jù)存儲(chǔ)在內(nèi)存，加快讀取效率。

●列式查詢：把每一個(gè)字段屬性都建立相應(yīng)的索引表，通過對(duì)索引表的查詢替代對(duì)原始數(shù)據(jù)條目的字段查詢，可極大的提高查詢與統(tǒng)計(jì)效率。

智能分析風(fēng)雨相伴

與云技術(shù)相比，以“行為分析”為代表的智能分析在安防行業(yè)中算是“老人”了，走過的路程可謂即豐富又曲折：最初出現(xiàn)時(shí)，行業(yè)內(nèi)炒的很熱，普遍認(rèn)為替代人工看監(jiān)控的時(shí)代已經(jīng)來臨，后來在實(shí)際項(xiàng)目中遇到效果瓶頸，遭遇質(zhì)疑，再到后期理性回歸，重新定位，根據(jù)各個(gè)行業(yè)不同的特性打造專門的應(yīng)用。

目前，智能分析技術(shù)已經(jīng)在金融、監(jiān)獄，甚至剛剛興起的民用行業(yè)中，形成很好的實(shí)時(shí)性應(yīng)用點(diǎn)，并得到認(rèn)可。而在城市治安監(jiān)控下，智能分析在實(shí)時(shí)性檢測(cè)方面卻一直找不到很好的應(yīng)用，原因有多種：一是城市治安監(jiān)控的圖像畫面對(duì)于智能分析的要求來講太過復(fù)雜，什么環(huán)境都有(技術(shù)層面的干擾物)，在技術(shù)上很難“一招打天下”；二是從應(yīng)用需求上來講，一個(gè)城市有上千萬個(gè)攝像頭，即使在技術(shù)上能準(zhǔn)確的實(shí)現(xiàn)“徘徊、逗留”等行為分析，但在沒有報(bào)警的情況下，現(xiàn)有的監(jiān)控人員又有什么依據(jù)來做處理呢？

從目前的行業(yè)情況來看，在平安城市建設(shè)中，智能分析主要的應(yīng)用點(diǎn)還是在對(duì)視頻錄像的分析上，滿足刑偵上的業(yè)務(wù)需求。近幾年，隨著城市監(jiān)控的發(fā)展，除交通管理外，城市監(jiān)控最大的應(yīng)用群體就是刑警。視頻偵查的方法已經(jīng)成為刑偵四大偵查方法之一，而目前業(yè)內(nèi)的視頻深度應(yīng)用，也主要是圍繞刑偵的業(yè)務(wù)需求展開。刑偵業(yè)務(wù)更多的是關(guān)注錄像，對(duì)于能提高他們看錄像效率的工具的有很大的需求。

1.依據(jù)背景建模的技術(shù)對(duì)視頻背景建模，分離出其中的活動(dòng)目標(biāo)。

2.通過形狀紋理進(jìn)行2次判斷，可大致在活動(dòng)目標(biāo)中提出人或者車的目標(biāo)。

3.在條件(對(duì)目標(biāo)軌跡的預(yù)判、圖像的清晰度等)允許的情況下，還可再進(jìn)行軌跡篩選與特征匹配，進(jìn)一步過濾無用目標(biāo)。

4.最后形成結(jié)果列表，由人工的方式進(jìn)行篩選。

最后在結(jié)果的表現(xiàn)形式上，也可分為多種形式，如濃縮播放、視頻摘要等。

現(xiàn)在，在一些主要行業(yè)中，用于刑偵的智能產(chǎn)品分為在線、離線兩種，線上的工具一般是實(shí)戰(zhàn)應(yīng)用平臺(tái)的一部分，主要對(duì)公安自建的視頻資源做處理，在基層應(yīng)用中以在線工具為主；離線的工具主要針對(duì)社會(huì)面資源，主要是在案發(fā)現(xiàn)場(chǎng)或周邊辦公時(shí)使用，通常用于重大刑事案件中的現(xiàn)場(chǎng)辦公。

人臉識(shí)別回歸理性

人臉識(shí)別技術(shù)在安防行業(yè)中也不能算是一個(gè)“新面孔”了，與前面講到的智能技術(shù)一樣，近幾年也是經(jīng)過了從熱炒到瓶頸再到理性回歸的過程。

這里介紹的人臉識(shí)有別與人臉檢測(cè)，人臉檢測(cè)容易，目前很多手機(jī)的照相功能中都帶有人臉檢測(cè)的功能，但是人臉識(shí)別難度就很大，不僅要檢測(cè)出人臉，還要對(duì)人臉進(jìn)行建模并與樣本庫進(jìn)行相似度計(jì)算，其識(shí)別的結(jié)果受多種因素的制約。

在城市治安監(jiān)控中，雖然對(duì)人臉識(shí)別的需求很大，但是到目前為止，從技術(shù)上還達(dá)不到在治安畫面中實(shí)現(xiàn)識(shí)別的水平。原因主要有三點(diǎn)：治安監(jiān)控看的往往是大局，即使在沒有遮擋的情況下，人臉在圖像中不夠清晰，像素點(diǎn)達(dá)不到識(shí)別要求；治安監(jiān)控是由高往下看，這種角度下，與正面的平面圖像相貌相差較大；光照影響，在露天環(huán)境下，常常因?yàn)楸彻馐沟萌四槹l(fā)黑，無法辨別，或者局部發(fā)黑，形成陰陽臉，這也極大的影響識(shí)別的效果。

因此，在治安監(jiān)控環(huán)境下，進(jìn)行人臉識(shí)別是目前還實(shí)現(xiàn)不了的。

但是，也有不少項(xiàng)目中使用了該種技術(shù)，在交通樞紐的安檢口，如飛機(jī)安檢口、火車站安檢口進(jìn)行人臉識(shí)別的試點(diǎn)，把過往乘客的抓拍照片與在逃庫進(jìn)行比對(duì)，希望達(dá)到追逃的效果。在安檢處設(shè)立人臉抓拍機(jī)正好彌補(bǔ)了一般治安監(jiān)控的不足：

●專機(jī)專用，保證臉部圖像的像素。

●角度相對(duì)較低，容易拍到人臉的正面圖像。

●在室內(nèi)，無光照變化影響，同時(shí)光源分布均勻，無陰陽臉的現(xiàn)象。雖然在成像上克服了治安監(jiān)控的不足，但是筆者認(rèn)為這樣的應(yīng)用還是難以大面積的推廣，原因有：

●職責(zé)不清：交通樞紐站的職責(zé)是保持上下客的次序，抓逃不是其工作內(nèi)容，這些職能部門確實(shí)也不應(yīng)該去做抓逃的事，除非有硬性規(guī)定。

●風(fēng)險(xiǎn)大于收益：人臉識(shí)別只是返回一個(gè)相識(shí)度比較結(jié)果，對(duì)于其身份并無確認(rèn)能力，而13億中國(guó)人中相貌類似的很多，誤判的可能性很大，結(jié)果沒抓到正確的人反而引來旅客的投訴就不劃算了。

●容易偽裝：有心躲避的逃犯通過粘貼假胡子、帶墨鏡等偽裝可以很容易騙過機(jī)器的識(shí)別。

那么，是否人臉識(shí)別技術(shù)在平安城市中就沒有用武之地了呢？答案是否定的。移動(dòng)終端與云計(jì)算的興起給了人臉識(shí)別一個(gè)打翻身戰(zhàn)的好機(jī)會(huì)。

前面說到的治安應(yīng)用與交通樞紐的應(yīng)用都是非接觸式，這些都受制于因?yàn)樽R(shí)別的條件與效果。但如果民警要求嫌疑人擺正位置，用手機(jī)或其他終端對(duì)其人像進(jìn)行拍攝，并把人臉圖片傳回到數(shù)據(jù)中心進(jìn)行身份識(shí)別，這樣的準(zhǔn)確率是很高的，而且業(yè)務(wù)上也有這樣的需求，如民警進(jìn)行外來人口聚集地排查，當(dāng)對(duì)方不提供身份證時(shí)，可用類似的方法確認(rèn)其身份；另外，對(duì)于一些沒有身份證信息的尸體，只要面部特征完好，也可以用類似的方法快速確認(rèn)其身份。由于身份證庫巨大，在真正實(shí)施中，還需要應(yīng)用到云計(jì)算的技術(shù)進(jìn)行分布式處理。

深度應(yīng)用催生新技術(shù)發(fā)展

本文對(duì)云技術(shù)、智能分析、人臉識(shí)別等技術(shù)在城市治安監(jiān)控中的應(yīng)用點(diǎn)進(jìn)行了分析，雖然平安城市的建設(shè)已經(jīng)有好幾年的歷史，但是對(duì)于監(jiān)控的“深度應(yīng)用”還是在近一兩年才開始被關(guān)注的，也正是“深度應(yīng)用”的需求，推動(dòng)了一些高端技術(shù)在平安城市中的發(fā)展和應(yīng)用，在未來，還將有新的應(yīng)用點(diǎn)和新的技術(shù)不斷融入進(jìn)來，為人們的安全生活保駕護(hù)航。