公安视频图像信息应用模型分析*

2016-04-08赵问道台州市公安局浙江台州38000浙江大学浙江杭州30058

浙江警察学院学报 2016年1期

关键词：视频监控

□陆　婷，赵问道（.台州市公安局，浙江台州　38000）（.浙江大学，浙江杭州　30058）

公安视频图像信息应用模型分析*

□陆婷1，赵问道2
（1.台州市公安局，浙江台州318000）
（2.浙江大学，浙江杭州310058）

摘要：从分析视频监控本质内涵和视频侦查活动的本质含义出发，提出了虚拟视频防范空间的概念，构建了公安视频图像信息应用模型，该模型可以很好地指导平安城市前端设备的科学布点、前端设备选型以及实战应用平台开发等。

关键词：视频监控；视频图像信息；信息应用模型

*此文系2014年公安部应用创新计划资助项目“分层次网格化社会治安视频防控系统”（项目编号：2014YYCXZJST019）之阶段性成果。

一、引言

传统视频监控系统只能提供连续的视频流，包括实时视频和历史视频录像，要在连续的视频流信息中定位查找特定目标内容，只能靠人工连续的查看，无法进行快速检索、自动比对以及与其他公安业务信息系统内容进行关联碰撞等，同时，社会治安动态视频监控系统与交警电子警察、智能卡口等系统相对独立，在内容上是完全不同类型的信息内容，从本质上无法进行深度整合，这就决定了传统视频监控应用的局限性，即主要依靠“人海战术”，要么是靠值机人员通过人工实时视频巡逻来发现案发情况或捕捉可疑人员；要么是案发后，靠侦查人员查看录像来获取线索。由于受到传统视频监控系统技术路线的局限，在视频中搜索线索是一种“碰运气”的、海底捞针式的搜索，在大要案侦破中“人海战术”看视频屡见不鲜，因此，侦查效率较低。

随着视频智能分析技术的发展，人们寄希望于智能视频分析技术能解决传统视频监控系统的应用局限，因此，视频浓缩播放、视频检索、以“图”搜“图”、人脸识别等技术与应用工具得到快速发展，这些技术的应用在一定程度上可以提高事后倒查的录像查看效率，但在实际应用中人们发现，单纯依靠视频智能分析技术并不能从根本上解决问题，因为系统建设仍然是传统的技术驱动建设模式，依然无法避免大海捞针式、碰运气式的录像查找，只是可以把没有运动目标部分的录像跳过去，从而减少看录像的工作量。另外，由于诸如视频检索、以“图”搜“图”、人脸识别等技术远没有达到成熟程度，实际应用成效不够明显，难以成为普适的侦查手段。这种状况使得人们在视频监控实战应用深化发展过程中失去了方向，在实际建设中主要停留在基于经验的亮点功能开发上，没有系统性的方法来提高视频在案事件侦破中的作用。

产生这种问题的根本原因在于缺乏视频图像信息应用模型，难以科学地指导视频监控系统的建设。本文通过对视频监控本质内涵以及视频侦查活动的分析构建起公安视频图像信息应用模型，并从应用模式出发提出面向应用的视频监控系统建设的若干约束条件，以求对视频监控系统的设计与建设有一定的指导作用。

二、视频监控的本质内涵分析

视频监控系统从本质上说是一种分布式的远程监控现场可视化信息采集与存储系统。视频监控图像通过对特定时空范围内的活动场景进行记录，以提供监控对象的特征、状态及活动轨迹等信息，是信息生成和传播的载体。其中与各警种业务相关的视频图像内容信息有：特定时空范围内的人员信息、物品信息（特别是车辆信息）、案事件信息等。视频监控之所以对公安实战有越来越重要的价值，就在于公安工作可以从视频监控系统中获得执行其业务所需的视频图像信息。对视频侦查来说，侦查人员可以从视频监控系统中获取用以直接或间接确定犯罪嫌疑人身份的视频图像信息。

因此，从视频监控中获取的视频图像信息才是视频监控的本质内涵与真正价值所在。视频监控实战应用的本质是一个信息处理过程，侦查人员采集、整理、共享、分析与案件相关的视频监控图像资料，目的是从中获取有助于案件侦破的各类信息。[1]

为什么会出现大海捞针式的、碰运气式的录像查找现象？这是因为并不是建立了视频监控系统就一定能在视频侦查中找到能有效地发挥作用的视频图像信息资料。过去十年平安城市视频监控系统建设所采用的应用理论模型还停留在传统安全防范系统的防控模型上，视频监控是作为安全防范系统的组成部分而发展起来的。安全防范系统的理论模型基于“探测—延迟—反应”框架，针对的是半封闭的建筑物或群，其核心系统是入侵报警系统、出入口控制系统、门禁系统和安防视频监控系统等。安防视频监控系统在其中的探测环节，提供人工远程探测的可视化信息采集功能和反应环节中的记录功能。将安全防范技术应用到公共开放区域的社会治安防控时，安防系统中最核心的入侵报警系统、出入口控制系统、门禁系统等根本无法使用，只有视频监控系统的可视化远程探测功能和记录功能可以得到应用，因此，在平安城市视频监控系统的大规模建设过程中,一直以来基本上是依靠经验进行设计与建设的，一是根据传统安全防范系统工程经验；二是根据治安、刑侦等警种对案事件发生可能性的经验判断。这直接导致视频监控在实战应用中面临着巨大的挑战：一是随着系统规模的不断扩大，视频图像靠人工根本看不过来，这使大部分视频监控前端的实时探测功能作用越来越弱化；二是由于缺乏系统性的方法导致所记录的监控视频在公安实战应用时有效性比较低，如由于记录的内容仍然停留在连续视频流上，使得采用所记录的视频进行倒查的效率极低；三是不能很好地适应经济社会的发展，对现代社会的高流动性适应性不足，对机动车、电动自行车等整体被盗防控能力严重缺乏，导致在突发事件处置中的实时防控能力不足。

要使视频监控系统能在视频侦查中真正有效地发挥作用，核心在于从视频监控系统中获取能以直接或间接方式确定犯罪嫌疑人身份的视频图像信息。

三、以新信息世界观看视频侦查活动的本质含义

传统的侦查活动主要是在物理世界和人类社会中进行的，当在物理世界中（当然必定会涉及到人）有一个案事件发生时，侦查人员通过现场勘查、侦查实验、侦查辨认、侦查讯问、扣押等手段进行侦破，主要的侦查活动都是在物理世界和人类社会中进行的。

随着信息技术的发展，产生了反应人类社会在物理世界中的活动情况以及人类社会相互之间交流情况的信息世界。新信息世界观认为，物理世界、信息世界和人类社会组成了三元世界。从视频监控中获取的视频图像信息是信息世界的组成部分。获取与实战业务相关视频图像信息，并在物理世界和人类社会中进行执行（身份落地），这是视频侦查活动的内在逻辑（见下图）。

基于新信息世界观的视频侦查活动逻辑示意图

因此，视频侦查的核心关键是能找到可以有效落地执行的视频图像信息。总结目前视频侦查活动中的各类技战法，基于视频图像信息的有效执行方法（基于视频图像信息的犯罪嫌疑人身份特征落地方法）可以分成以下几类。[1]

（一）视频巡逻与地面巡逻联动，通过实时监控抓现行。这种方法主要对街面犯罪比较有效，而且需要一支专门的视频巡逻队伍协同才能发挥作用。

（二）从卡口、电子警察等系统获得车牌号码，后通过机动车信息数据库获取车主信息，再进一步追踪到犯罪嫌疑人。随着平安城市建设中越来越多采用卡口技术进行防控体系建设，这种方法在视频侦查中的作用将会越来越大。

（三）从视频监控系统中获得犯罪嫌疑人的人脸图片，通过人脸识别系统获取犯罪嫌疑人的身份信息。这种方法依赖于两个条件：第一是已经建立一个能涵盖大部分犯罪嫌疑人在内的人脸数据库，由于犯罪嫌疑人的地域不确定性，这个人脸数据库从理论上来说需要覆盖全国人口才行；第二是在这样巨大的数据库中进行人脸比对中，必须漏警概率足够低且误警概率控制在一定范围内。目前，对于有前科的或本地化的犯罪嫌疑人等人脸识别能相对较好地发挥作用，但作为一种系统化的方法，限制因素还是比较多的。

（四）从视频监控系统中获取能反映犯罪嫌疑人或车辆空间活动轨迹的视频图像信息。有两种方法可以获取犯罪嫌疑人的身份信息：第一种是与技侦技术进行合成，从而获得犯罪嫌疑人的手机信息，进一步确定犯罪嫌疑人的身份信息。第二种是从犯罪嫌疑人的空间活动轨迹中获得犯罪嫌疑人出入银行、宾馆、网吧等留有身份信息的线索，[2]或从犯罪嫌疑人空间活动轨迹信息中分析研判出犯罪嫌疑人的居住地或落脚点，再结合常规侦查技术找到犯罪嫌疑人。只要视频监控系统设计得科学合理，就可以确保从视频中获取犯罪嫌疑人或车辆的空间活动轨迹信息，因此，这是一种系统化的视频侦查方法。

综上所述，最有效的落地侦查手段是通过视频监控获取车牌信息和人、车等的空间活动轨迹。人脸识别技术和视频巡逻等目前无法成为系统化的落地手段，但是非常有效的补充手段。

四、公安视频图像信息应用模型

根据上述分析，我们构建以下的公安视频图像信息应用模型。

（一）虚拟视频防范空间的构建。视频监控本质上是对城市空间一定区域的局部开放公共空间中人类活动信息的采集，一个城市所有摄像头采集的信息构成一个反应时空四维空间活动状况的虚拟的视频防范空间，这种虚拟四维空间是不连续的，由局部的空间断面信息组成。正是因为这种不连续性，对视频图像信息的采集提出了一定的约束条件。从一个城市所有摄像头获取的视频图像信息要确保能提供实战业务所需的有效的信息，否则，视频防范空间无法起到有效作用。

从视频监控系统采集的视频图像信息必须是必要和充分的，才能保证视频实战的应用效率。必要指的是采集断面没有漏洞，从而犯罪嫌疑人无法从这一断面通过而不被采集到视频图像信息；充分是指采集点位密度足够，采集点位之间应建立合理的逻辑关系，从而可以有效还原出犯罪嫌疑人的空间轨迹。

（二）在虚拟视频防范空间中的侦查活动。视频图像信息应用的实质是在视频防范空间中的虚拟侦查[3]，虚拟侦查的关键是能系统化地、高效地获取可以有效执行的视频图像信息。

要在虚拟视频防范空间中开展系统化的虚拟侦查活动，必须充分利用虚拟视频防范空间的四维空间特征以及城市犯罪行为的时空特征，从而构建起系统化的虚拟视频侦查技战法。虚拟视频防范空间的四维空间特征由城市空间结构特征和前端采集摄像机之间的逻辑关系决定，城市空间是由河流、山脉等自然阻隔以及建筑物等，通过道路、街道等连接起来，因此，组成虚拟视频防范空间的视频图像信息可以基于这种空间特征和前端摄像机之间的逻辑关系进行组织，形成虚拟视频防范空间中视频图像信息的逻辑关系模型。这种逻辑关系模型可以采用图数据结构等来表达，基于该视频图像信息的逻辑关系模型和城市犯罪行为的时空特征可以形成系统化的虚拟视频侦查技战法。

要在虚拟视频防范空间中高效地开展虚拟侦查活动，须充分利用大数据分析技术、视频图像智能分析技术等计算手段，总结形成基于虚拟视频防范空间中视频图像信息的自动化侦查技战法，如车辆查缉布控、套牌车分析、尾随车分析等，多卡口摄像机的时空与目标特征联合分析等。

在虚拟视频防范空间中的侦查活动结果是获取嫌疑车辆的车牌信息和人、车等运动嫌疑目标的空间活动轨迹。[4]

（三）基于从虚拟视频防范空间获得的视频图像信息的有效执行。

根据获取的嫌疑车辆的车牌信息，可通过车辆管理系统获取车主信息，从而取得突破。

根据获得的人、车等运动嫌疑目标的空间活动轨迹，通过对在整个活动轨迹空间中运动嫌疑目标的活动行为进行分析，如是否有犯罪嫌疑人出入银行、宾馆、网吧等的行为；是否有犯罪嫌疑人的通信行为；是否有遗留犯罪嫌疑人喝过的饮料瓶盒或吸过的香烟等，从中提取出带有犯罪嫌疑人身份特征的落地信息，根据嫌疑目标的空间活动轨迹特征还可进行落脚点分析。

最后，将分析提取结果与刑事技术、技侦、网侦等其他侦查手段进行合成，从而完成犯罪嫌疑人身份的确认。

五、视频图像信息应用模型对平安城市建设的指导意义

公安视频图像信息应用模型对平安城市建设具有以下指导意义。

（一）对前端科学布点的指导意义。为了保证所建立的虚拟视频防范空间的有效性，前端摄像头的布点必须满足一定的规则条件，其中最重要的有两条：一是防控断面不能有盲区，确保从这一断面经过的所有移动对象均能被采集到视频或图片；二是对于围绕一定的区域范围的所有断面应该构成封闭区域，从而保证所有进入该区域的所有移动对象均能被采集到视频或图片，而且，围绕一定的区域范围的封闭区域应该有多层，最好能保证三层以上，这样就可以确保能从视频监控系统中采集到移动对象的空间活动轨迹信息。这两条规则可以有效地指导进行前端的科学布点。

（二）对前端设备选型的指导意义。从前述分析知道，车牌信息是一种有效的落地侦查手段，因此，上述防控模型中摄像机应该采用具有车牌抓拍、车牌号码识别的摄像机，这样可以确保获得所有进入防控区域的机动车车牌号码轨迹信息，从而在提高采集图像有效性的同时，大幅提升视频侦查的效率。而且，可使系统具有强大的机动车被盗实时防控能力。

（三）对实战应用平台开发的指导意义。上述视频图像信息应用模型指明了实战应用平台的开发方向，其重点应该是围绕能有效执行的视频图像信息、高效的虚拟视频侦查技战法，如基于融合了城市空间特征的前端摄像头逻辑关系模型的系统化的视频侦查方法；基于视频图像信息数据库的自动化侦查技战法，如车辆查缉布控、套牌车分析、尾随车分析等；多卡口摄像机的时空与目标特征联合分析等。