智能视频监控系统在园区安全防范中的应用研究

2023-12-21胡斌王越杨浩

电子元器件与信息技术 2023年8期

胡斌，王越，杨浩

西北核技术研究所，陕西西安，710024

0 引言

在“智慧城市”和“平安城市”的建设中，视频监控系统在社会治安防范中起到了举足轻重的作用，其系统功能、结构和技术都日趋完善，并在社会治安防控体系中发挥着重要的作用。但是，随着社会的发展和进步，视频监控系统也暴露出诸多问题，因此，利用先进的信息技术构建新型智能视频监控系统已成为必然。智能视频监控系统是安防领域发展的一个趋势，以科技创新提高生产力水平，使园区资源得到优化配置和充分利用，从而掌握园区内人、车、物实时状况，提高园区对重大事件和突发事件的快速反应和处置能力。

1 智能视频监控系统的构成

智能视频监控系统由前端设备、网络传输设备、存储设备和应用软件等四部分组成。前端设备：主要由摄像机、镜头和云台等组成，其中摄像机是整个系统的核心部件。网络传输设备：主要包括交换机和光端机等，传输设备把前端传输过来的图像通过有线网络传送到后端云服务器。存储设备：主要由硬盘和磁带组成，其中磁带是长期保存图像资料的重要载体，它具有容量大、读写速度快等特点[1]。应用软件是智能视频监控系统的核心，它负责接收前端设备传送过来的视频信号，对其进行处理、显示和存储。智能视频监控系统可以进行远程监控，不需要用户到现场去操作。智能视频监控系统具有非常广泛的应用。比如大型商场、火车站、机场、海关等需要实时监控的场所。智能视频监控系统可以和其他系统结合使用，实现数据共享和信息交换，从而达到实时监测和控制目标的目的。

2 园区安全防范概述

园区安全防范系统主要由视频监控系统、门禁系统、智能道闸等组成。它的作用是对园区内人员、车辆等进出情况进行实时监控，并在发生意外事件时，及时报警，将警情信息第一时间传递给监控中心，以便于安保人员及时响应，为园区内的安全保驾护航。视频监控系统是负责园区内的视频安全监控，实现视频图像的预览、回放和存储，提供安全监视、设备监控、案发后查、证据提取等有效的技术手段，为快速有效的指挥决策提供可视化支撑。门禁系统可对进出车辆、人员进行识别和验证，通过对车辆、人员的有效管理来防止非授权车辆、人员进入园区；同时，智能道闸可对园区内的车辆进行管理，如对某一时间段内进出的车辆进行统计、汇总、分析等工作，从而实现对园区车辆的精细管理[2]。

3 园区安全防范中智能视频监控系统技术分析

3.1 智能识别技术

智能视频监控技术是指在视频图像的基础上，采用计算机技术，对视频图像进行分析、处理和识别，并对出现的异常行为做出判断和处理的技术。智能视频监控系统中涉及的智能识别技术有图像处理、模式识别、数据挖掘等，是对图像进行分析后，得到需要的信息，然后判断是否存在异常行为。在智能视频监控系统中，要充分利用已有的监控资源和设备资源，结合人工智能技术的优势，有效实现对园区安全防范事件进行事前预警和事后分析的目的。在视频监控中，对异常行为进行分析时要采用图像处理技术，如运动目标检测、运动特征分析等。同时需要与智能分析技术相结合，如图像分割、模式识别、数据挖掘等。

3.2 目标检测技术

目标检测是指在视频图像序列中，对运动目标进行检测和分类的过程。其目标是判断某一场景中是否存在一个或多个目标，主要包括两方面内容：一是物体的形状；二是物体的位置。在实际应用中，一般由视频监控系统将监控区域划分为多个视频监控区域，然后在每个监控区域内分别设置一个或多个视频摄像机，当摄像机所拍摄到的图像中有运动目标时，则根据所设置的摄像机来识别出所拍摄的运动目标。当前，随着深度学习技术的发展和计算机视觉理论的完善，目标检测技术已取得了显著进步，其中最具代表性的就是卷积神经网络（CNN）、循环神经网络（RNN）、注意力机制等。在本文中，主要介绍基于深度学习技术的目标检测算法。

3.3 图像特征提取技术

图像特征提取是对视频图像中的目标进行分类识别的一项重要工作，主要包括目标检测、目标识别和特征提取。目标检测是对视频图像中的物体进行定位，目标识别是对视频图像中的目标进行识别，而特征提取是将视频图像中的目标与背景进行分离，提取出其特征。图像特征提取技术包括：颜色直方图、形态学运算、边缘检测、HOG特征提取等[3]。

3.4 智能分析

智能分析是在传统视频监控系统的基础上，引入计算机视觉、机器学习、深度学习等技术，对视频图像进行深度分析和挖掘，并自动提取出视频中的特征，建立一个能够准确描述现实场景中对象的行为模型，实现对视频中出现的异常行为进行智能识别和分类。基于该智能分析模型，可以实现对园区内异常行为的实时监测和报警。智能分析可分为异常检测和异常行为分析两个部分。异常检测部分主要负责对目标区域内存在的异常行为进行实时监测和识别；异常行为分析部分主要负责对目标区域内存在的异常行为进行准确分类和识别。

3.5 报警联动

系统可以通过前端设备进行视频联动，实现视频监控系统与报警联动功能，实现对特定区域的视频监控图像的报警联动，并且可以通过设置报警阈值，达到自动触发报警功能。在智能视频监控系统中，当触发报警后，在管理中心平台可以实时显示报警位置，并且将该位置的报警信息显示在大屏上，便于值班人员查看。当发生紧急事件时，值班人员可以通过视频监控系统或者电话等方式第一时间向管理中心汇报警情和报警位置，并且根据警情和位置自动触发相应的视频联动系统进行联动处置，实现快速响应。

3.6 用户管理

用户管理主要针对设备管理、权限分配、事件管理、日志管理、统计报表等功能。用户管理可以对所有用户进行统一管理，方便对所有用户进行查询，对所有用户进行授权。对于设备可以按不同的功能进行分类，如视频监控、报警设备、门禁设备等，不同的设备对应不同的权限。在系统中有一组重要的角色是管理员，管理员可以对全部用户进行访问权限分配，实现权限的集中管理。

3.7 系统扩展

（1）网络视频传输技术的发展和应用。智能视频监控系统通过网络传输技术，使远距离的图像传输成为可能。由于智能视频监控系统采用了IP传输技术，可以在不同的网络环境下使用。（2）提高系统的安全可靠性。为了防止恶意入侵，智能视频监控系统提供了多种安全机制，包括自动防护、入侵检测、数据加密和访问控制等。（3）支持网络化管理和维护。智能化的监控中心，可以将所有前端摄像机连接到一个控制平台上，实现远程监控和管理；还可以将智能视频监控系统与报警、门禁等设备相连，形成一个网络化的综合防范体系，达到防患于未然。

4 智能视频监控系统用于园区安全防范中的对策分析

4.1 基于AI的图像分析

基于AI的图像分析，即采用人工智能技术来对视频监控图像进行分析，它可以从图像中提取有用的信息，并根据这些信息对园区内发生的各种情况进行准确判断，进而及时报警。它可以在安防领域、交通领域、公共安全领域等多个方面得到应用。在安防领域，基于AI的图像分析技术可以对园区内发生的各类事件进行准确判断，如人员异常行为、物体异常行为等。

4.2 基于视频分析的智能交通

传统的交通管理系统主要采用视频分析技术，对交通运行情况进行分析和统计。传统的交通管理系统采用人工观察的方式，容易出现管理漏洞，而且效率较低。现在，智能交通系统发展迅速，已经成为行业发展的趋势。智能交通系统利用先进的人工智能技术，实现对交通信息的实时监控和管理。利用智能视频分析技术，可以及时发现、判断和处理各种突发事件，从而提高管理水平。智能视频分析技术在道路交通管理中应用广泛，可以检测车辆行驶状况、识别车牌号码、识别司机面部特征、统计车辆类型和数量、检测违法行为等。在实际应用中，视频分析技术可以准确检测并记录道路上的车辆轨迹、车牌号码和车辆类型等信息，可以帮助警察更好地了解交通状况。

4.3 智能识别和异常行为检测

在园区安全防范系统中，智能识别和异常行为检测是不可或缺的重要组成部分，其主要功能是通过视频图像分析，自动检测人员入侵、偷盗、打架斗殴、异常行为等，并在图像中用红绿双色线标注出来，以便报警后快速定位人员并进行及时处理。智能识别和异常行为检测主要依靠深度学习算法，其核心是将传统的计算机视觉技术与深度学习技术相结合。在智能视频监控系统中，通过对智能视频分析算法的改进和优化，利用深度学习模型对目标进行检测和识别，实现对人体行为的分析和判断。在园区安全防范系统中应用智能视频监控系统，可以实现对人员异常行为的实时监测与报警，有效提高了园区安全防范水平。

4.4 入侵报警系统

入侵报警系统是一种利用各种类型的探测器，在其探测区域内进行实时的入侵监测、入侵报警和事后追查的安防系统。它能够实现对现场的实时监视，能够对现场发生的各种情况进行有效记录和保存，并能够及时报警。入侵报警系统包括前端设备和传输设备，前端设备主要有摄像机、红外探测器等[4]，传输设备主要有无线传输设备、有线传输设备等。对于前端设备而言，必须将其与视频监控系统进行连接。在对前端设备进行设置时，一定要保证前端设备与视频监控系统之间的距离保持在200米之内。这样才能够使前端设备与视频监控系统之间建立有效的连接，保证视频监控系统可以实时对现场情况进行有效记录和保存。

4.5 园区人员定位系统

园区人员定位系统主要是由人员的跟踪与定位模块、信号接收模块、计算机控制模块、网络传输模块、系统软件等构成，人员跟踪与定位模块是整个系统的核心部件，主要完成人员的精确定位和跟踪，能够使工作人员在第一时间了解到人员所处位置，如果需要将相关数据信息传回指挥中心，也可以通过网络传输到指挥中心。在整个系统中，定位模块和信号接收模块都是通过通信接口与计算机控制模块相连接，在接收到信号后对信息进行处理。当被测区域没有信号时，可以通过人工方式来检查该区域是否有人员存在，当被测区域有信号时，可以通过人工方式来检查该区域是否有人存在。在整个系统中，需要确定定位的精确度和有效性。

4.6 电子地图和可视化管理平台

电子地图和可视化管理平台是智能视频监控系统的重要组成部分，它可以使管理者快速了解系统中各个点的位置和具体情况，为管理者提供分析和决策的依据。同时，电子地图和可视化管理平台也是一个与各子系统进行数据共享的平台，可以对所有监控设备的信息进行综合分析。它也可以作为园区安防管理中各个子系统之间数据交换的桥梁，方便各个子系统之间相互连接和相互协调，为园区安全防范提供全面而准确的数据支持。园区安防管理系统可以在电子地图上实时显示各个监控点的图像，并在图像上实时显示报警信息，方便管理者根据报警信息进行决策和采取行动。

5 发展方向

随着智能化建设的不断推进，安防监控系统需要结合大数据技术、云计算技术以及人工智能技术等，从而进一步提高对园区的智能化管理。智能视频监控系统具有很大的应用前景，可有效地对园区内存在的安全隐患进行预防和改善[5]。人工智能技术将会在未来发挥越来越重要的作用，为了进一步推进智能视频监控系统在园区安全防范中的应用，需要进一步提升智能视频监控系统的智能化水平，从而提升其应用效果。