监狱视频监控系统智能化分析及解决方案

刘宏涛

摘要：视频监控系统是监狱安全防范系统工程的主要组成部分，是提高监狱人防、技防水平的重要工具，它对于监督罪犯的改造、防范监管场所内突发事件的发生都起到了不可替代的作用。文章分析了我国监狱视频监控系统的现状以及存在问题，并细述了视频智能分析技术，提出了一种将动态侦测同视频智能分析技术相结合的监狱视频监控智能化解決方案，该方案具有较高的应用价值和较好的现实意义。

Abstract： Video monitoring system is the main part of prison safety system engineering， is the important tool to raise the level of prison air-defense， dimension. It plays an irreplaceable role in supervising the criminal reformation， preventing the emergency in the supervisory areas. The paper analyzes the present situation and existing problem of the video monitoring system of the jail in China， describes the intelligent video analysis technology in detail， puts forward the solutions of combining the dynamic detection and intelligent video analysis technology for prison intelligent video surveillance. The scheme has higher application value and good practical significance.

关键词：监狱；视频监控系统；视频智能分析

Key words： prison；video monitoring system；intelligent video analysis

中图分类号：TP277 文献标识码：A 文章编号：1006-4311（2016）05-0171-04

0 引言

在监狱众多的安防子系统中，视频监控系统是一种最有效的监控安防系统。它能24小时监控监舍、围墙周界等重点区域，对越狱或企图越狱的在押犯形成有力的震慑，即便发生越狱事件，也能通过视频监控记录作案过程，为刑侦提供客观依据。该系统采用监控远程传输技术使省局监控中心与地方监狱互联互通，大大提高监狱管理效率，减轻管理压力。

1 监狱视频监控系统存在问题

通过最近几年的建设，我国各监狱所实现的安防项目中可以说数视频监控系统最为完备。截止到目前为止，我国监狱基本已经实现三大现场视频监控全覆盖，甚至部分监狱已经实现全监范围内视频监控系统全覆盖、监控无死角。

但是当前常用的模数结合型监狱视频监控系统，在容量和柔性方面的确优于以模拟矩阵主机控制位置的闭路监控系统，但在其他方面仍然存在不少问题。

①仍然属于被动监测型监控，擅长事后取证，但是在预防、预警能力不足。

②监控人员仍然需要通过电视墙监视前端监控画面。一项研究显示，在持续盯视视频画面22min后，人眼将自动忽略视频画面中95%以上的活动信息。监控人员需要对若干个视频画面进行监视，不仅要挑战身体极限，而且工作量巨大，很容易漏掉一些细节。

③虽然现有的视频监控系统能够预警，但由于设计缺陷，预警精准度较差，存在漏报、误报的问题，并且报警响应时间长，达不到实时监控的要求。

④智能化程度较低，监控范围严重依赖摄像头的数量。如果要增加监狱视频监控的范围，必须大幅度提高摄像头的数量；而摄像头数量的增加，将会增加监狱信息化投入的成本，综合布线的难度，网络的负担以及系统的容量和稳定性。

⑤通过视频监控，从发现警情到处警，环节过多，时延较大，不利于紧急事件的快速处理。

监狱现有的视频监控系统在监控能力上存在一定的局限性，这些限制因素进而导致整个系统安全性和实用性的降低。严格意义上来讲，现有的视频监控系统并不足以满足监狱这类安全级别要求非常高的场所。

2 系统解决方案

针对现有监狱视频监控系统以上所存在的问题，最好的解决办法就是引入视频智能分析技术。

2.1 视频智能分析概念

视频智能分析（Intelligent Video System）是指计算机图像视觉分析技术，通过分离画面背景和监控目标，可以进一步追踪在摄像机场景内出现的目标。用户可根据需求自主设定报警规则，一旦监视目标出现在监控画面中，并且其行为违反了用户设定的规则，监控系统就自动弹出报警信息并自动预警，同时自动抓拍视频画面作为证据存储起来。

2.2 视频智能分析算法

智能化视频分析的计算分析方法包括两类，一类是基于背景模型的计算分析方法，要包括周界防范、聚众检测、滞留和盗移检测等；另一类是基于特征识别的分析算法，主要包括红绿灯识别、车牌号码识别、人脸识别等。分类图详见图1。

在图1中，行为分析主要基于运动背景建模与目标识别技术，就是在相对静止的背景画面中锁定运动的目标物体。

特征识别和活动目标识别是两个概念。前者是基于目标物体的特征进行监视，无需构建背景模型。因此计算机建有一个这些特征信息的数据库，将数据库中的特征信息与目标物体的特征一一对比，最终锁定与目标物体特征信息高度相似的特征。获取的特征信息越详细，最终的结果越精准，但这需要建立在大量的计算过程之上。

结合监狱的特点和应用需求，可知监狱系统视频智能分析的应用主要以行为分析算法为主。而目前市面上的，基于行为分析的视频智能分析已经有较为成熟的产品，例如美国的ObjectVideo和以色列的IoImage。

2.3 视频智能分析应用障碍

近些年来，视频智能分析技术在监控领域一直都有很高的关注度。从理论上讲，该技术能够大大提高视频监控效率，但实际用到的却不多，其原因可能有两点：

一是造价高。现有的视频智能分析设备市场报价单路在1.5万-2万之间。若一个监狱有2000个摄像头需要上视频智能分析功能的话，那么仅仅智能视频智能分析设备的费用就高达3千万-4千万。

二是针对实际应用中需监视数量比较大的项目，视频智能分析系统无论是结构设计，还是功能设计，似乎都无法充分满足应用需要。它只针对特定的路数或摄像机进行分析，而对于几千路的大项目中如何实现智能分析联动、如何有效配合实现、系统的集中管理性如何能最大发挥、录像文件如何有的放矢等。在实际应用过程中，这些智能视频分析技术还有待进一步完善。

2.4 解决方案

正如前文所述，现有的监狱视频监控系统中一般都包含DVR或NVR设备，而无论是DVR还是NVR都具有视频动态侦测功能。但這种动态侦测误报率较高，在监狱中不能作为直接的报警信号进行处理。研究表明，可以将动态侦测和视频智能分析设备结合使用，可以大大节约成本以及在几千路的大项目中构建相对合理的视频智能分析解决方案。这种方案不需要改变现有的视频监控系统架构，只在原来系统的基础上增加一台用于视频智能分析调度功能的服务器和32台视频智能分析仪。改进后的系统主要由IP摄像机，NVR（DVR），视频智能分析调度服务器，智能分析仪，屏幕墙构成，硬件设备架构如图2所示。

系统在工作时，首先对系统所有NVR上的移动侦测报警信息进行巡检；检测到报警信息后，由系统软件将报警信息进行汇聚；汇聚后的所有报警信息在系统平台中按照规则进行调度，遴选出32路视频报警信号；调度出的32路视频报警信号推送到32路视频分析仪进行视频分析，如属于误报，直接清空，等待下一路数据分析，如属于真实报警，推送到屏幕墙进行显示，同时发出声光报警。系统流程图如图3所示。

■

具体设计如下：

①移动侦测巡检。如前文所述，开启移动侦测功能的NVR会因为实际产生的入侵行为，越界行为，背景图像的动态变化，如天气、光照、影子及混乱干扰等的影响，产生大量的移动侦测报警信息。本方案首先要做的工作就是不断的巡检系统中的各个NVR，获取所有产生移动侦测报警的通道号，无论是误报还是有效报警。以海康威视公司的NVR为例，部分程序实现如下：

NET_DVR_ALARMINCFG_V30 m_struAlarmInCfg[MAX_ALARMIN_V30]；

for （i=0； i < MAX_ALARMIN_V30； i++）

{

if（（i>=MAX_ANALOG_ALARMIN）&&struIPAlarmInCfg.struIPAlarmInInfo[i-MAX_ANALOG_ALARMIN].byIPID > 0）

{

if （！NET_DVR_GetDVRConfig（lUserID， NET_DVR_GET_ALARMINCFG_V30， i，＼

&m_struAlarmInCfg[i]， sizeof（NET_DVR_ALARMINCFG_V30）， &dwReturned））

{

…… //ERROR

}

else

{

m_struAlarmInCfg[i].byAlarmType = 0；

m_struAlarmInCfg[i].byAlarmInHandle = 1；

NET_DVR_SetDVRConfig（lUserID，NET_DVR_SET_ALARMINCFG_V30，i，＼ &（m_struAlarmInCfg[i]）， sizeof（NET_DVR_ALARMINCFG_V30））；

}

}

②移动侦测报警汇聚。在视频监控系统的NVR层之上，对巡检到的各个移动侦测报警信息进行汇聚。汇聚信息包括移动侦测报警通道号，移动侦测报警时间，移动侦测报警视频录像等。汇聚上来的移动侦测报警信息存入移动侦测报警数据库。移动侦测报警数据库包括索引、报警时间、报警通道号、报警级别、报警录像路径、报警录像文件名等信息。其中最重要的工作是汇聚移动侦测报警视频录像。以海康威视公司的NVR为例，部分程序实现如下：

int lFindHandle = NET_DVR_FindFile_V30（lUserID， &struFileCond）；

if（lFindHandle < 0）

{

printf（"find file fail，last error %d＼n"，NET_DVR_GetLastError（））；

return；

}

NET_DVR_FINDDATA_V30 struFileData；

while（true）

{

int result = NET_DVR_FindNextFile_V30（lFindHandle， &struFileData）；

if（result == NET_DVR_ISFINDING）

{

continue；

}

else if（result == NET_DVR_FILE_SUCCESS）

{

char strFileName[256] = {0}；

sprintf（strFileName， "./%s"， struFileData.sFileName）； saveRecordFile（lUserID， struFileData.sFileName， strFileName）；

break；

}

else if（result == NET_DVR_FILE_NOFIND || result == NET_DVR_NOMOREFILE）

{

break；

}

else

{

printf（"find file fail for illegal get file state"）；

break；

}

}

③視频智能分析调度。视频智能分析调度主要针对两个队列进行调度，一个是报警视频分析等候队列，一个是报警视频分析处理队列。报警视频分析等候队列共有64个缓存单元，各报警单元按照时间的先后顺序以及通道优先级进行排序，排在前面的优先推送至报警视频分析处理队列进行视频分析，在正式处理之前，各报警单元的排列顺序仍然动态可调。报警视频分析处理队列共有32个单元，每一单元对应一个智能视频分析仪，共计32台智能视频分析仪。报警视频分析处理队列可根据智能视频分析仪的状态调度新的处理任务给他们。

④报警视频智能分析。32路智能视频分析仪可将由视频智能调度平台上传过来的移动侦测报警视频进行快速分析，若分析结果为误报警，则直接丢弃该报警数据，状态复位，等待下一个报警视频分析；若分析结果为有效报警，如发生非法侵入，非法越界，非法遗留物，人员聚集等事件后，则将报警视频推送到电视墙进行即时显示，同时输出声光报警信号提醒值班人员注意。

⑤报警解除。一旦值班人员发现警情属于误报或者报警状况已经进行处理，可在调度平台用手工的方式将该路视频分析仪重新复位，处于等待下一个报警视频分析的状态之中。

2.5 仿真结果

以某监狱需要进行智能分析的视频监控路数为500路为例，采用本文所述方法可将需要的视频智能分析仪减少为32路，大大降低了系统的成本。同时，通过本文所述的视频智能监控设备与移动侦测报警的叠加作用，将新型视频智能监控系统的误报率减少为一般视频智能监控系统的三分之一以下，大大降低了系统的误报率。

3 结语

将DVR或NVR中的动态侦测功能与视频智能分析技术相结合，并设定报警视频队列排序制度，将优先分析的报警视频集中到总控中心进行分析，可有效地减少智能视频分析仪的数量，大大降低投入成本，为提高监狱管理效率提供有效的管理工具，大大减轻监狱的监管压力。另外，该方法也是对智能视频分析集成到现有监狱安防及信息化平台中的一种探索，经研究表明，具有较高的应用价值和较好的现实意义。

参考文献：

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