基于智能视频分析的智慧黄山景区安全防范管理与服务

梁焱

【摘 要】视频监控系统是智慧景区安全防范建设的重要组成部分。本文在分析景区视频监控系统应用现状和面临挑战的基础上，介绍了智能视频分析的基本原理及参考架构，重点阐述智能视频分析的关键技术在智慧景区中的应用，探讨其应用的可实现功能。最后以黄山风景区的智能视频监控系统作为案例进行分析，以实现智慧景区统一的安全防范管理与服务平台。

【关键词】智能视频分析；智慧黄山；安全防范

【中图分类号】TU714【文献标识码】A【文章编号】1672-5158（2013）07-0272-03

Smart Mt. Huangshan Famous Scenic Site Security Precaution Management and Service Based on Intelligent Video Analysis

【Abstract】Video monitoring system is a tremendously important component of smart scenic spot in security precaution. This paper analyzes the application status quo and challenge of video monitoring system， and introduces the basic principle and reference architecture？of intelligent video analysis. Then， it emphasis on the key technology of intelligent video analysis which are applied on smart famous scenic site， and discuss the application of function can be realized. Finally， the intelligent video monitoring system of Mt. huangshan famous scenic site is analyzed as a case， in order to realize the unified security precaution management and service platform in smart scenic site .

【Key words】 intelligent video analysis， smart Mt.Huangshan famous scenic site， security precaution

1 引言

“平安和谐景区”一直是旅游景区建设的重点内容，旅游安全不仅关系到游客的生命财产，更关系到一个景区的旅游形象，由于受景区容量和接待能力所限，景区在旅游高峰期频繁出现道路拥堵、管理混乱、体验不佳等现象，加强景区的安全防范管理已成为重要的工作内容。视频监控技术作为指挥调度、安全管理、治安防范的重要手段，目前已在银行[1]、校园[2]、轨道交通[3]和民航机场[4]等公共场所得到广泛应用，极大地提升了管理机构的安全防范和管理服务能力。

景区视频监控系统能够给管理机构指挥中心提供实时、动态的监控场景图像和历史录像，有利于管理者实时动态的监测景区境况，并根据突发事件提供及时的应对措施。通过录像回放或画面盯守才能发现问题的传统视频监控系统已无法满足景区安全防范的管理要求[5-6]。景区急需建设具有智能视频分析技术的新一代IP视频监控系统，它可以通过对采集图象的提取、分析，做到事前智能预警，事中快速处理，事后高效调阅，为旅游景区的运营管理、应急处置和安全防范等提供有力的技术支撑和依据。本文首先从智能视频分析技术的基本原理进行阐述，然后提出基于智能视频分析的技术参考架构，最后以智慧黄山风景区为应用背景进行案例分析。

2 智能视频分析基本原理

视频监控分析是指通过对视频图像中的人和物体进行实时监测和跟踪，基于特定规则对监测事件进行识别，并自动显示出监测到的事件，一旦预设的报警规则被触发，则发出报警信息。其主要目标在于在监视场景与事件描述之间建立某种映射关系，并构建事件规则库[7-10]。旅游风景区的视频监控需求主要集中在行为跟踪、人流统计、车流统计、古树名木保护和森林防火等安全防范方面的监测，景区管理人员可通过视频监控平台预设相应的监测规则，主要包括可疑行踪人员、可疑物遗留、可疑防火点、车辆停靠、物体移走、超速、逆行等监测内容。

智能视频分析的技术原理是对输入的视频流进行目标检测、跟踪、分类以及内容挖掘等处理，并利用各种图形图像处理技术、计算机机视觉处理技术和模式识别匹配技术及人工智能技术等多项技术，完成从视频信息到事件处理决策的全过程。智能视频分析算法分析一般分为两类，一类是以背景模型为分析目标，主要包括周界防范、聚众检测、滞留和盗移检测等；另一类是以特征识别为分析目标，主要包括红绿灯识别、车牌号码识别、人脸识别、火情识别等。智能视频分析框架如（图1）所示。

3 技术参考架构

智能视频分析单元主要是由图像采集的视频源、目标判别的扫描器、规则演算的服务器以及视频操纵动态展示的客户端浏览器等4个主要部分构成。具体包括运行在视频监测设备（BW2004或Trigger）上的视频源和Scanne（r扫描器）、运行在中央服务器上的Cortex服务器和Cortex策略管理器、运行在不同计算机上的Cortex Viewer。其系统参考架构图如（图2）所示。

（1）视频源（Video Source）：视频源模块从DVR， IP摄像机，NVR，捕获卡中捕捉视频，并将其传送给BW Scanner 来进行分析。

（2）扫描器（BW Scanner）：BW Scanner程序是视频分析引擎，使用规则文件来对每个摄像机图像设定报警规则。根据它们来判断和分析从视频源中接收到的视频是否符合设定的报警条件。

（3）Cortex 服务器（Cortex Server）：Cortex 服务器是应用程序的通信和管理中枢，启动后本程序自动在后台运行并且最小化到系统托盘。

（4）规则管理器（Rules manager）：规则管理器用来定义和管理报警规则，这些规则设定事件的类型、区域和其他关键参数，设定完成后规则会上传到Scanner上。

（5）Cortex 策略管理器（Cortex Policy Manager）：Cortex策略管理器是用来配置系统授权等级的工具。对每一个授权等级，都有严格的操作权限。获得授权的用户（例如管理员）可以增加或删除系统用户，也可以为每一个用户指定或修改其权限。

（6）Cortex 浏览器（Cortex Viewer）：Cortex Viewer作为主要用户界面，用于查看视频监测设备（VDU）的状态、报警和叠加了目标跟踪轨迹的实时视频图像。

（7）Cortex搜索器（Cortex Searcher）：Cortex Searcher可以搜索和回放以前的报警事件。在列表中显示已记录的事件，也可以查看报警前后带叠加图像的视频内容，以便更好回顾事件原因和特性。

4 智慧黄山景区视频管理与服务中的应用案例

4.1 视频监控平台设计

景区视频监控平台主要通过与前端视频图像采集设备的整合与集成，并满足与相关业务管理系统无缝对接以及系统间的互联互控，以实现监控视频、图像资源的统一管理、应急指挥调度、负责重点区域接入点的监控资源实时统一管理，同时调用所有前端接入点图像，实现图像资源相互协作共享，为相关业务系统（如GPS、GIS等）对接预留相关标准接口，用户可通过统一门户，集中调用各接入应用系统功能，统一协调、分步实施，真正实现有效的应急指挥与调度，确保重点区域与地方的安全与稳定。

视频监控平台主要部署如（图3）所示：

4.2 视频监控平台的体系结构

智慧黄山数字视频安全防范管理平台采用基于J2EE和SOA架构的四层体系结构，高度模块化的应用服务设计，通过应用服务组合，构建支持不同网络和业务环境的安全管理模式，集成了视频监控、区域报警联网与设备监控、IDC机房综合监控等所有与安防业务相关的技术系统，实现了一体化管理和智能联动。该平台以服务为核心，全面采用B/S架构、FLEX界面设计；服务与应用分离，保证系统在长时间工作下的稳定性；支持Windows、Linux各种操作系统、数据库和浏览器平台迁移，适应于不同的IT环境，支持标准的SIP信令和RTP/RTSP媒体协议，非常方便系统自身的扩展和与其它业务平台的信息整合和业务融合，保证系统的可扩展性；支持平台的多级联网与分布式布署。视频监控平台的四层体系结构如（图4）所示。

4.3 视频智能分析服务

智能视频分析能将传统的被动监控转化为主动监控，由系统通过先进的分析算法，按照一定的规则进行实时的分析和判断，对可疑事件和行为进行实时提取和筛选，并发出告警，从而极大的提高了视频的利用效率，提升了监控系统的整体性能。

（1）人流量密度检测

视频监控平台人流统计利用安装在出入口、重点区域上方的摄像机获取客流视频图像，利用高级视频分析算法，将人与背景分离出来，不但不会混淆进出人次，更可以分辨多人并排同时进出（图5）。

（2）车流量密度检测

视频监控平台车流统计利用安装在出入路口、重点区域上方的摄像机获取车流视频图像，利用高级视频分析算法，获取准确的进出客/车流量信息，在车流高密度的公共场所或出入口，管理者可以利用客/车流量统计工具实现判断流量状态、评估市场活动的成效、优化资源配置等功能（图6）。

（3）去雾化管理

受气候条件的影响，某些监控区域雾天较多，系统能够提供对视频监控信息的单幅图片或局部进行去雾处理，使得图像更加清晰，使用户能更加快速的识别图像细节。通过与去雾摄像机的结合，可以对图片进行优化，使抓拍下来的图像看起来更清晰（图7）。

（4）烟火早起检测

烟火早期监测功能能够实现无人值守不间断工作，自动对视频图像信息进行分析判断；及时发现监控区域内的异常烟雾和火灾苗头，以最快、最佳的方式进行告警和提供有用信息；能有效的协助消防人员处理火灾危机，并最大限度的降低误报和漏报现象；同时还可查看现场实时图像，根据直观的画面直接指挥调度救火（图8）。

5 智能视频分析技术的优劣性

随着安全防范要求的不断提高，视频监控无疑成为预警和防范的最佳手段，但在视频监控安装愈加普遍的同时，大量的图像信息完全依赖人工操作已无法适应。由于视频监控技术的发展，新的技术可以使用户轻松地获取重要的视频信息。智能视频分析技术的应用代表着安防监控技术的未来发展方向，其具有很多优势，较为典型有如下几个方面：其一，自动监控和实时追踪。其二，降低运营成本。实际运行过程中，运用视频分析技术可以大大降低管理部门的运行成本，将大量监控人员从耗费精力的盯视工作中解脱出来，并做出更有效的监视安排。其三，提高快速的反应时间。通过智能视频分析技术可以提供强大的数据检索和分析功能，使得报警触发反应时间达到毫秒级，极大地提高了处理突发事件的响应时间。

目前，智能视频分析技术仍存在一些不足，例如，产品功能与客户需求相差甚远，客户往往过于高估了智能化系统的便利功能；同时也可能受到环境的限制，导致产品面对各种复杂环境时，智能视频分析技术还无法准确实时判别和分析；智能视频分析技术往往需要配备高端的配套设备，甚至对设备的安装要求也较为严格，导致产品价格仍然较高，投入产出比不高。最后，智能视频分析欠缺一个定义智能的标准化概念，市场上的产品功能参差不齐，行业相关的标准规范有待加强。

6 结论

对于旅游景区而言，创新保护管理与安全防范的方式和方法，必须做到提前预警、预判、预处，不断提高旅游管理的层次和水平，提升游客满意度和美誉度是管理者始终追求的目标。随着旅游景区游人数的逐年攀升，景区管理难度增大，给景区管理提出了重大挑战。因此，根据景区管理目标要求，进一步深入研究智能视频分析技术的应用场景和目标，运用模式识别和人工智能等技术，对系统深度开发显得置关重要。黄山风景区对智能分析技术探索性的应用，将对全国风景区视频监控系统的提升，起到很好的示范作用。

参考文献

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