智能视频监控和智能视频分析技术在检察工作中的应用

孟伟冬　周旋

摘 要： 介绍了智能视频监控和智能视频分析的基本概念、工作原理及相关技术。分析了当前“监视居住”在司法实践中存在的问题。借鉴智能视频监控技术和智能视频分析技术的成熟应用经验，将该技术应用到“监视居住”中。利用智能视频监控技术和智能视频分析技术实现智能检察，为落实检察机关科技强检战略开辟了一条新思路。

关键词： 智能视频监控； 智能视频分析； 检察工作； 监视居住

中图分类号：TP391 文献标志码：A 文章编号：1006-8228（2014）07-29-02

Abstract： The basic concept， operating principle and other related technologies of intelligent video surveillance and intelligent video analysis are introduced. The current problems in judicial practice of residential surveillance are analyzed. By reference of experience of intelligent video surveillance technology and intelligent video analysis technology， the two technologies can be applied into the residential surveillance. The realization of intelligent procuratorial work based on intelligent video surveillance technology and intelligent video analysis technology will open up a new way to strengthen procuratorial work with the help of science and technology.

Key words： intelligent video surveillance； intelligent video analysis； procuratorial work； residential surveillance

0 引言

随着视频监控需求的日益高涨，监控人员从“人盯画面”、“眼观六路”到“熟视无睹”、“效率低下”，大大降低了监控系统的安全有效性。智能视频分析技术的发展，使视频监控从传统的集中监控模式逐步向分布监控模式转变，使监控人员从枯燥乏味的“盯屏幕”任务中解脱出来，不再固守于传统的监控室。通过系统对特定目标的自动检测、跟踪、分类与行为识别，及时提醒相关人员快速到场处理，可满足长久监视与快速反映的需求。智能视频监控技术将是传统视频监控领域的一场革命。

1 相关技术

1.1 智能视频监控

智能视频监控是利用智能视频分析技术对前端采集的视频/图像进行自动检测、跟踪、分类与行为识别，并根据事先设定的报警规则，对特征目标的异常情况发出报警或提供关键信息，有效协助相关人员处理异常事件。

智能视频监控框架如下：从作为监控起始的摄像头获取场景信息开始，首先要进行关注目标的提取，可以是静态的目标检测，也可以是运动目标的提取；然后要对目标进行特征提取，从而达到目标的描述或者识别的功能，对于场景中的运动目标，还需要进行准确的目标跟踪，这样可以获取运动目标的路径轨迹，持续时间等特征，在这些技术的基础之上，进行行为或事件的建模分析或者异常检测等[1]。

1.2 智能视频分析

智能视频分析技术源自计算机视觉与人工智能的研究，其发展目标在于将图像与事件描述之间建立一种映射关系，使计算机从纷繁的视频图像中分辨、识别出关键目标物体[2]。

智能视频分析大体分为两类：一类以背景模型为基础，主要包括周界防范等行为分析；另一类以特征识别为基础，包括人脸识别等。行为分析主要基于运动背景建模与目标识别技术，即在相对静止的背景图像中找到活动的目标物体。运动目标识别的流程是：首先根据某种数学原理建立环境背景的数学模型，使机器可以在该数学模型的基础上区分静止背景与运动的目标物体；然后再根据目标的轮廓、大小等信息对其分类，去除不关心的目标，最终结合剩下的目标轨迹与设置的规则产生报警信号。特征识别技术的原理与活动目标识别技术不同。特征识别无需背景模型而需要目标物体的特征，因此机器会存有一个可以用于描述这些特征的数据库，特征识别也就是在所得的图像中寻找与特征库里具有一定相似程度的物体以进行匹配，如果特征库里描述的特征越多，得到的结果越正确[3]。

1.3 视频编码

视觉是人们获取信息的最重要的途径。据统计，人们通过视觉获取的信息约占总信息量的70%[4]。视频/图像作为视觉信息的主要载体，与语音和文字信息相比，具有信息量大、直观生动和确切等特点，因而具有更为广泛的实用性和更高的使用效率，深刻地影响着人们的生活和工作方式。但是，视频/图像的数据量可以用海量来形容，对存储和传输都极为不利。因此，解决数据压缩编码问题已成为视频/图像应用的关键[5]。视频/图像信息虽然具有巨大的数据量，但这些数据间存在高度的相关性，视频压缩编码本质上就是要尽量剔除原始信号中的各种冗余信息。视频信息中存在的数据冗余正是视频编码的物理基础[6]，视频/图像压缩编码就是充分利用其本身固有的统计特性和人的视觉系统特性来减少信息的冗余度并获得满意的主观质量。

视频/图像编码的方法很多，其应用涉及面也很广。1988年CCITT（1992年更名为ITU-T）制定了第一个视频编码标准——H.261，从而成为视频编码史上的里程碑。随后ISO MPEG和IUT-T VCEG根据不同应用环境和需求进行整合，以H.261为基础和核心，相继制定了一系列视频编码标准。H.264是由ISO/IEC与ITU-T组成的联合视频组（JVT）制定的新一代视频压缩编码标准。H.264除了继承以往标准的优点外，还引入了许多新技术，从而使得在相同解码质量条件下，编码效率比H.263和MPEG-4高近50%[7]。

1.4 无线视频传输

自20世纪90年代至今，关于二维表示的静止图像和活动图像的存储和传输的一系列国际标准相应出台，如JPEG（JPEG2000）、H.26x系列、MPEG系列等，它们在多媒体应用的各个领域都得到了广泛应用。与此同时，由于无线通信的飞速发展，各种无线技术被应用于无线通信中。例如，GSM、WCDMA、TD-SCDMA、CDMA2000、Wi-Fi、WiMAX、LTE、LTE-Advanced等。其中，LTE技术，下行速度峰值理论可达150Mbit/s，上行速度峰值也可达50Mbit/s；而LTE-Advanced技术，其下行速度峰值理论可达1Gbit/s，上行速度峰值也可达500Mbit/s。这使得无线网络逐渐成为数据通信的重要手段之一。随着4G智能手机的普及，其上的各种多媒体应用更是层出不穷，如移动流媒体点播、移动可视电话、移动视频监控等。

一般而言，通过无线网络来传输数据的可用带宽是有限的。用户希望他们使用无线网络所付出的代价与其低带宽是成正比的。因此，低码流很适合大众，在移动环境的视频编码标准的成功取决于压缩效率。由于H.264高效率压缩特性，使得H.264成为了无线视频传输的首选。H.264引入了很多先进技术，每项技术都带来一定的性能改进，因此H.264比以往的视频编码标准在性能上有了很大的提高，同时也大大提高了算法的复杂度。H.264实现了视频的更高压缩比，更好的图像质量和良好的网络适应性。其抗丢包、抗误码能力和良好的网络适应性使得它非常适合IP网络和无线传输与应用。

2 相关法律

1996年刑事诉讼法修改以来，监视居住作为减少羁押的重要强制措施之一，由于法律规定不够完善，导致司法实践中监视居住很少适用或者不用。原因是，监视居住的适用条件与取保候审相同，而监视居住因执行等方面的因素，需要决定监视居住的机关投入更多的人力、物力等。所以，侦查机关往往在取保候审和监视居住之间更愿意选择执行成本相对较低且可以收取保证金的取保候审。不仅在公安机关如此，在检察机关同样如此[8]。

2012年，十一届全国人大五次会议审议通过了《全国人民代表大会关于修改<中华人民共和国刑事诉讼法>的决定》。新刑事诉讼法第七十五条规定：“被监视居住的犯罪嫌疑人、被告人应当遵守以下规定：（一）未经执行机关批准不得离开执行监视居住的处所；……”。第七十六条规定：“执行机关对被监视居住的犯罪嫌疑人、被告人，可以采取电子监控、不定期检查等监视方法对其遵守监视居住规定的情况进行监督；在侦查期间，可以对被监视居住的犯罪嫌疑人的通信进行监控。”

新刑事诉讼法首次明确规定了执行机关对被监视居住的犯罪嫌疑人和被告人，可以采取一定的技术手段来强化监视居住的执行效果。例如，通过电子监控、通信监控等技术手段。

3 应用案例

以往，执行机关对被监视居住的犯罪嫌疑人和被告人通常采取就地人员看守、不定期检查、或者通过在指定“居所”搭建视频监控系统就近值守，甚至建立专线远程值守等监视方法对其遵守监视居住规定的情况进行监督。这些做法需要执行机关投入大量的人力、物力和财力，导致司法实践中，监视居住这一强制措施很少适用。如今，随着4G、无线视频传输、视频分析等新技术的不断发展、成熟和应用，我们已经可以通过智能视频监控，利用人脸识别、周界防范等智能视频分析技术来解决司法实践中监视居住适用率不高的难题。

应用案例如下。

首先，我们在犯罪嫌疑人、被告人的住处或指定居所办理宽带上网（建议上行速度4Mbit/s以上）。SOHO（Small Office/Home Office，小型家庭办公）路由器WAN口必须获得电信、移动或联通运营商提供的公网IP地址。将人脸抓拍机、周界防范摄像机连入由SOHO路由器LAN口组成的小型局域网，为使摄像机采集的数据能够上传至服务器，须在该路由器上启用uPnP（Universal Plug and Play，通用即插即用）功能，在虚拟服务器、防火墙等设置上开放相应的IP地址和协议访问的端口。

然后，我们在犯罪嫌疑人、被告人住处或指定居所的出入口处安装并设置人脸抓拍机（具备人脸自动补获、跟踪、抓拍功能的高清网络摄像机，灰暗场景需要适当补光）。当有人员经过出入口区域时，人脸抓拍机的DSP（Digital Signal Process，数字信号处理）芯片内置智能分析算法对人脸进行自动检测、捕获、跟踪，然后利用人脸质量评分算法从人脸轨迹中筛选出最为清晰的人脸图像作为该人员的抓拍图像，并将图像数据经由小型局域网、因特网传送至执行机关中心机房的图像存储系统和智能人脸分析服务器。该服务器上的人脸比对识别系统利用人脸识别算法对抓拍到的人脸图像进行建模，同时与黑名单数据库中的人脸模型进行实时比对，如果人脸的相识度达到设定阀值，系统会自动发出手机邮件报警或者短信报警，及时提醒相关人员到场处理，也可以利用智能手机通过无线网络远程登录到中心机房服务器，核实抓拍的图像数据[9]。

最后，我们在犯罪嫌疑人、被告人住处或指定居所的外围安装并设置周界防范摄像机（夜晚场景需要适当补光）。在该摄像机的拍摄画面中设定警戒区域，当有人员进入警戒区域时，摄像机自动跟踪，并将视频数据经由小型局域网、因特网传送至执行机关中心机房的视频存储系统和智能周界防范服务器。该服务器上的周界防范系统对入侵行为进行视频分析，如果达到设定阀值，系统会自动发出手机邮件报警或者短信报警，及时提醒相关人员到场处理，也可以利用智能手机通过无线网络远程登录到中心机房服务器，核实拍摄的视频数据[10]。

4 结束语

智能视频监控技术借助计算机强大的数据处理能力，对海量的视频和图像数据进行高速分析，为监控人员提供准确有效的关键信息。智能视频监控技术和智能视频分析技术在公共安全领域具有广阔的应用前景，本文利用该技术对司法实践中的监视居住进行了有益的探索。目前，光纤入户、宽带升级等相关技术已经成熟，关键问题是现有网络的速度（尤其是上行速度）能否满足数据传输的要求，随着国家对网络的不断提速，这一关键问题的解决指日可待。

参考文献：

[1] 杨杰，张翔.视频目标检测和跟踪及其应用[M].上海交通大学出版社，2012.

[2] 傅福林.用智能视频分析技术打造平安社区[J].中国公共安全（综合版），2009.6：66-73

[3] 刁一平.理性与务实——点评智能视频分析技术发展现状[J].中国安防，2011.3：44-46

[4] 沈兰荪.视频编码与低速率传输[M].电子工业出版社，2001.

[5] 王汇源.数字图像通信原理与技术[M].国防工业出版社，2000.

[6] 肖自美.图像信息理论与压缩编码技术[M].中山大学出版社，2000.

[7] T.Wiegand，G.J.Sullivan.Overview of the H.264/AVC video coding stand[J].IEEE Trans.CSVT.，2003.13（7）：560-576

[8] 孙谦，童建明.新刑事诉讼法理解与适用[M].中国检察出版社，2012.

[9] 海康威视.人脸抓拍比对系统引导方案[EB/OL].杭州海康威视数字技术股份有限公司，2012.

[10] 海康威视.行为分析周界防范系统应用方案[EB/OL].杭州海康威视数字技术股份有限公司，2012.