智能视频监控系统在城市轨道交通的运用分析

2021-02-24李旭东

信息记录材料 2021年1期

李旭东

（北京警察学院北京 102202）

1 引言

视频监控技术在轨道交通管理方面的应用优势比较明显，可以实时获取交通运营信息，为运营管理以及问题处理提供可靠的支持。尤其是现在我国城市轨道交通建设越来越复杂，通过智能视频监控系统的应用，可以进一步实现现代化以及数字化管理，能够更加及时地发现存在的问题，减少甚至避免交通损失的发生，对轨道交通的安全运行提供了可靠保障，这是改善城市轨道交通管理效果的重要措施。

2 智能视频监控系统的作用原理

城市轨道交通大大提高了人们出行的便利性，并且在运行安全方面具有更大的保障，越来越多的人们选择利用轨道交通出行。智能视频监控系统在城市轨道交通管理中的应用，最终目的便是进一步改善运营管理质量，在高新技术的支持下，实现现代化与数字化的管理，保证轨道交通运行的安全性与稳定性。智能视频监控系统相比传统的视频监控系统，其技术水平更高，以计算机视觉技术与人工智能技术为支持，由计算机对人类的视觉认知原理进行模拟，对系统前端拍摄所获取的图像做进一步的科学分析，对其中隐藏的潜在目标进行追踪，排除存在的隐患[1]。运营管理人员可以通过智能视频监控系统的相关功能，对报警规则进行灵活设置，一旦系统拍摄并分析确定前端存在符合报警规则的行为或者事物，系统便可自动报警，提醒工作人员及时采取措施处理，排除各类事故发生的可能性。智能视频监控系统流程见图1 所示。

图1 智能视频监控系统动作流程

3 智能视频监控系统的重要性

城市轨道交通的建设日益完善，整个交通体系也更加复杂，对运营管理工作提出了更加严格的要求，需要全面掌握轨道交通的实时运行状况，保证能够在第一时间发现并排除隐患，为人们的安全出行提供保障。并且，因为轨道交通运行环境的特殊性，空间具有密闭性特点，且人流量集中，相对更容易发生违法犯罪行为，对乘客的人身财产安全存在较大的威胁。

以往对于城市轨道交通也设置有配套的视频监控系统，但是在实际应用过程中逐渐暴露出了各种问题。例如轨道交通安保人员无法做到现场环境的实时监控，多数情况下是在事情发生后作为调查取证的依据存在，无法起到有效的防范作用。并且，传统所应用的视频监控系统数据信息非常多，即便是调查取证依然需要花费大量的人力和时间对有效信息进行检索，可利用效果较差[2]。相比来讲，智能视频监控系统在实际应用方面具有更加明显的优势：（1）响应速度快。对于符合报警特征的目标监控对象，系统可以做到毫秒级的报警触发。（2）实时监控。通过计算机来模拟人类视觉认知原理，实现现场的实时监控，不需要人工来进行实时跟踪，运营管理以及安保人员只需要关注是否存在报警信息即可。（3）分析功能。系统可做到多种功能、数据分析以及检索功能，为城市轨道交通的运营以及安全管理提供更大的保障。

面对城市轨道交通复杂的运营环境，通过智能视频监控系统的应用支持，可以做到异常目标的自动跟踪、分析以及监控，确保可以在确定的第一时间自主报警，并对相关的视频信息进行记录，便于后期的调查取证。完全可以满足对异常安全事件的实时监控与管理，大大降低了违法犯罪行为的发生，为乘客的安全出行提供保障，并且也为轨道交通的运营管理提供了巨大的支持[3]。

4 智能视频监控系统关键技术

4.1 系统构成

4.1.1 控制中心监控系统

该部分主要包括了主机、分机、显示器、数字图像编解码器以及存储器等设备，主要负责将视频信号切换到各种监控位置，对实时监控屏幕进行录像。在确保终端等各部分均无异常的情况下，监控摄像机是主机优先控制的对象。另外，还可以根据需求进行扩展，经过权限设置切换操作，对监控视频进行控制与保存。视频编解码器的主要功能是完成网络传输数字信号以及图像的压缩处理，并根据需求来进行相应的编码与解码操作。

4.1.2 终端监控系统

该部分可分为车站与人员两个监控子系统，除了监控位置以及监控功能不同以外，系统的硬件组成并无太大区别。终端监控系统的组成包括终端监控主机、摄像头、视频编解码器、均衡器等硬件设备[4]。车站现场监控子系统一般面向的是公共场所实际环境与实时状况的监控与管理，而列车驾驶员监控子系统面向的则是驾驶情况的监控管理。

4.1.3 传输系统

传输系统可以看作是智能视频监控系统的基础，通过控制电缆的有线传输，在站内完成视频可靠传输。各站点之间视频传输以及控制层视频传输时，可以通过以太网或无线网络等通信网络实现，保证了传输视频信息的有效性。

4.2 系统关键技术

4.2.1 智能视频分析

以深度学习目标检测以及神经网络学习为基础，实现智能视频分析功能，来完成各项特征的分类，对监控视频内的人体特征进行有效识别。并且还能够检测与跟踪个体，以及对群体目标的行为状态进行分析，完成监控目标行为类型的判断分类。例如可完成行为检测、周界防范检测（物品遗留检测、区域入侵检测等）、扶梯事件检测（扶梯逆行、扶梯摔倒等）、态势检测（客流统计、区域人数统计、密度估计等）以及人员滞留等，并且以智能监控视频系统所提供的事件监测结果为依据，来分析判断存在的可疑事件，提前做好突发时间的预警与应急管理，避免事故的发生，以及减少事故带来的损失[5]。

4.2.2 目标检测

以获取的监控视频信息为基础，对图片以及视频帧中物体信息进行识别分类，并且确定该物体对应的坐标位置，掌握该物体的实际情况。目标检测的前提在于既定目标检测模型，可实现的检测范围是由检测模型库来决定的。在对目标物体进行检测时，最常用的便是中心坐标或者极坐标法表示，通过坐标数值来表示目标物体在图片或视频内的位置，为进一步的数据分析处理提供支持[6]。在人工智能技术以及大数据技术的支持下，目标检测技术在智能视频监控系统中的应用优势更为突出，可有效实现目标对象的跟踪监控，便于轨道交通的监控管理。

4.2.3 目标分类

目标分类技术的功能在于判断输入图像中是否出现感兴趣的类别，并相应地会输出一系列带分数的标签，由此来表明感兴趣类别物体在输入图像中出现的可能性。深度学习可通过神经网络来完成特征的构造，先是在分类任务中来突破性能，对应的便是深度学习基础下的目标分类技术。目前来讲，针对静态图片的目标检测技术已经成熟，需要研究的重点更多的是基于视频时序信息的目标检测。

5 智能视频监控系统的功能应用

5.1 视频移动侦测

城市轨道交通对应的公共环境比较复杂，人流量密集度高，且具有非常大的流动性，视频监控管理的难度也就比较大。以视频移动侦测技术为支持，便可以完成对目标的精准侦测与识别，以及还能够将侦测目标的运动状态、方向以及特征完整的记录下来。其功能的应用可以体现在以下几个方面：（1）绊线报警。主要面向的是部分划定线路的区域环境，包括高架线路、地面线路以及地铁界限等区域的视频侦测，如果该区域界线内有非工作人员出现，系统将会自动发出报警信息。（2）禁区报警。针对的是重要地点的监控报警，包括部分工作区域，如果侦测到界线内出现非工作人员或者乘客，经过分析确认后，系统可自动发出报警信息提醒管理人员及时处理[7]。（3）尾随检测。如果在侦测范围内发现有犯罪分子存在特定目标尾随行为，监控系统会将其判定为异常情况，且自动完成对其的跟踪与报警。（4）运动方向。如果监控范围内出现与正常客流相反的运动情况时，视频侦测会将其作为目标对象加强运动检测，以便能够更加及时地发现监控目标的异常行为。

5.2 人群控制

通过对区域内人群特征的监控结果，来向运营以及安全管理提供支持，包括以下几点：（1）乘客上车过程的监控，判断是否存在人群拥挤情况，以免通过人群数量过多造成误伤。（2）局部人流量较大或比较集中区域的监控，及时发现后由管理人员技术进行疏导，避免人流过于密集产生危险。（3）分析判断轨道交通内部的客流量，如果已经超出最高承受能力，需要由工作人员在入口采取措施控制客流量，将人数控制在安全范围内。

5.3 面部识别

可对人脸面部特征进行自动识别，与数据库信息进行比对，验证人员的身份信息。该功能可分为两类，一类是合作型应用，即与轨道交通门禁系统配合，对需要进入到指定区域的人员身份进行识别认证，认证不通过不予放行[8]。另一类则是非合作型应用，面向的是公共空间的个人人员识别，可用于对犯罪嫌疑人的身份认定。

5.4 烟火检测

烟火检测一直都是轨道交通管理的重要内容，通过智能视频监控系统与火灾自动报警系统的联动，来实现烟火的可靠检测。如果轨道交通内发生火灾，将会在第一时间触发相关监控设备，完成该区域视频信息的上传与报警，提醒工作人员及时处理。并且还能够通过前端获取的火灾视频信息，分析预判火灾趋势，更利于火灾的控制与人员疏散。