智能视频分析在数字监狱中的应用

2010-07-30 13:23:00 来源:安防知识网 作者:恒业国际集团 技术服务部 有...人评论

[摘要] 监狱是关押、改造犯人的场所,是重要的国家机器之一。监狱的安全防范,即是否发生罪犯脱逃、凶杀、非正常死亡等各类影响监狱安全稳定的事故,给社会的稳定、国家的安宁带来了极其不利的负面影响。

安防知识网】概述

  监狱是关押、改造犯人的场所,是重要的国家机器之一。监狱的安全防范,即是否发生罪犯脱逃、凶杀、非正常死亡等各类影响监狱安全稳定的事故,给社会的稳定、国家的安宁带来了极其不利的负面影响。特别是在“构建和谐社会”的大环境下,构建好监狱的安全防范体系就显得格外重要。因此,在公安、司法部门,针对监所管理工作上,“向科技要警力”已经成为一种趋势。

  近几年来,尽管受到收押规模、硬件设施、刑罚执行制度等各种约束条件的限制,但对监狱安全重视程度之高、监狱安全谈论之多、监狱安全投入之大可能是前所未有的。司法部党组书记、部长吴爱英在全国监狱政委培训班的全国监狱局长座谈中强调,要认真贯彻落实党中央、国务院关于监狱工作的决策部署和重要指示精神,紧紧围绕深入推进社会矛盾化解、社会管理创新、公正廉洁执法三项重点工作,进一步加强监狱内部正规管理,切实提高教育改造质量,确保监狱持续安全稳定,为维护社会和谐稳定、促进经济平稳较快发展作出新贡献。

  监狱工作历来受到党中央、国务院的重视。特别是近几年全国监狱系统坚持围绕中心,服务大局,认真履行职能,不断开拓进取,在开展的各项工作中取得了显著成绩,为维护社会和谐稳定、促进经济社会发展作出了积极贡献。新形势新任务对监狱工作提出了新的更高要求。要切实加强突发事件防范和应急处置管理。监狱工作必须始终把加强监狱突发事件防范和应急处置管理作为一项重要任务来抓,大力提高防范和应急处置能力。

  要筑牢思想防线,严密人防部署,完善物防设施,提高技防能力,完善联防体系,建立“思想防线牢固、人防部署严密、物防设施完善、技防手段先进、联防协调统一、应急处置高效”的集管理、防范、控制于一体的应急管理体系,对各类突发事件做到预知、预判、预防、预警和有效处置。

  视频监控是整个监狱安防系统的基础,它既保证了在押人员的所有活动都在监所值班干警的视线范围之内,同时又保证了出现事故后有视频录像文件可供事后查证。因此,监狱视频监控系统是提高监狱安防、技防水平的重要工具,它对于监督犯人的改造、防范监狱内出现突发事件都起到了不可替代的作用。

  监狱视频监控系统现状

  监狱属于国家暴力安全机关重要组成本分,担负着教育改造犯罪人员的重要职责。因为鉴于本身的功能要求,监狱对于安防系统在安全可靠性方面的要求要明显高于其他行业。监狱安防系统涉及的领域很广,包括网络通信技术,信息技术,电子传感入侵检测,视频成像监控、门禁巡更、多媒体会议,应急指挥,紧急预案、社会工程学等十多个子系统。但系统与系统之间的运行都相对独立,信息无法共享,相互之间没有关联,形成信息孤岛。一旦出现紧急事件,各系统之间无法及时关联联动,监控图像和其他安防资源不能共享,造成管理方不能直观对应,并快速高效地发挥预警和防范的作用;事后也难以统一核对和查找记录信息之间的相关性,浪费人力、物力,造成管理效率低下。现在监狱对数字化安防管理系统的要求已经不仅仅是安防监控那么简单,还涉及到干警的工作监督和犯人日常行动的监管。而系统的信息孤岛已经无法有效地保障狱警和在押人员的权利和义务,导致不必要的纠纷。

  目前,国内监狱广泛使用的闭路监控系统采用矩阵主机控制,通过电视墙监视前端监控画面,采用长延时模拟录像机进行录像和回放。此类传统的视频监控模式,在大多时候只能用于事后取证,无法起到预防、预警的作用。由于监控系统本身属人为操控,从而在监控能力上存在一定的局限性,这些限制因素使视频监控系统或多或少的存在报警精确度差、误报和漏报现象多、报警响应时间长、录像数据分析困难等缺陷,进而导致整个系统安全性和实用性的降低,严格来说,这些都是不足以满足监狱系统这类安全级别要求非常高的场所。

  智能视频监控技术的产生正是为了解决传统视频监控系统所固有的一些缺陷。智能视频监控技术的出现,实现了监控方式由被动到主动的转变,能够实现全天候不间断地对视频进行检测,自动发现监控画面中的异常情况,从而能够更加有效的协助工作人员处理危机,并最大限度的降低误报和漏报现象,能够满足监狱安防系统对于安全的要求。

  NPE监狱智能安防解决方案以数字化为基础,网络化为方向,智能视频分析技术为核心,以多级管理程序为平台整合监狱的各个分散独立的系统形成一个大一体的解决方案。实现周界报警、高压电网、紧急报警、巡更、门禁、对讲、公共广播、会见录音、监管信息等其他安防资源的整合与集成,从而达到管理便捷性、数据直观性、系统智能安全性等目的。 [nextpage]

  下面将对其核心智能分析预警技术做一个简单的阐述。

  监狱智能视频分析需求描述

  目前监狱已经具备了基本的电视监控系统。入侵报警系统的设计应根据建筑物的使用功能、建设标准及业主的要求,并贯彻国家已颁布实施的有关“规范”和“标准”,考虑到避免重复建设,可充分利用监狱已有的设备,并综合运用电子信息技术、计算机网络技术、安全防范技术等,构成先进、可靠、经济适用的安全防范体系。

  在传统的闭路电视监控模式下,保安人员需要监视的视频画面数量,已经远远超出人的接受能力,导致实际监控效果低下。实验结果表明,在盯着视频画面仅仅20 分钟之后,人眼将对视频画面里95%以上的活动信息视而不见。因此我们需要智能视觉监控来改善监控效果,同时减轻保安人员的负担。这样才能真正让控制中心人员从繁杂的电视监控工作中解脱出来,以便有更多的资源应对可疑现场。所以,选择一套成熟可靠的探测产品,对于监狱安防项目的成功有着深刻的意义。

  根据监狱安防需求,严密监控区域的前端系统的核心是“发现可疑行为”和“摄像”。只有将防范于未然作为设计基础,摄像监控才有更加实际的意义。

  NPE智能视频分析系统,改变了以往视频“被动”监控的状态,不仅仅局限于提供视频画面,而且能主动对视频信息进行智能分析,识别和区分物体,可自定义事件类型,一旦发现异常行为或者突发事件能及时的发出警报。其功能应用结合监控实际应用场景的需求,系统采取灵活的对接方式,能较好的达到模拟监控系统与数字监控系统的有效结合。从安全防范角度来说,监区自身具有武警战士等“人防”体系,加上智能视觉监控系统的“技防”体系,“人防”与“技防”密切结合,发挥各自优点。让保安监控体系更加完善。

  智能视频分析技术介绍

  智能视频(IV,Intelligent Video)源自计算机视觉(CV,Computer Vision)技术。计算机视觉技术是人工智能(AI,Artificial Intelligent)研究的分支之一,它能够在图像及图像描述之间建立映射关系,从而使计算机能够通过数字图像处理和分析来理解视频画面中的内容。而视频监控中所提到的智能视频技术主要指的是“自动的分析和抽取视频源中的关键信息。”如果把摄像机看作人的眼睛,而智能视频系统或设备则可以看作人的大脑。智能视频技术借助计算机强大的数据处理功能,对视频画面中的海量数据进行高速分析,过滤掉用户不关心的信息,仅仅为监控者提供有用的关键信息。

  视频监控技术网络化、智能化的基础是数字化。而智能化是“三化”的最高境界。系统由目视解释转变为机器自动解释是视频监控技术的飞跃,是安防技术的发展的必然。它是一种更高端的视频监控应用。智能视频监控系统能够识别不同的物体,发现监控画面中的异常情况,并能够以最快和最佳的方式发出警报和提供有用信息,从而能够更加有效的协助安全人员处理危机,并最大限度的降低误报和漏报现象。

  智能视频分析在“数字监狱”中的应用

  监狱监控系统覆盖范围主要包括监仓、监狱周边以及公共区域。针对监狱实际监控情况,我们设计了一套智能视频技术在监狱监控系统中应用的方案,总体如下所述。

  在监仓内可以实现楼道出入口进出人数统计功能,从而保证进出人数统一;在监狱周边围墙处实现跨线检测,防止犯人逃狱;在监狱围墙外实现徘徊检测,对可疑人员进行关注;在公共区域,如劳改区、操场进行人员聚集检测,实时关注犯人聚众行为。当发生异常行为报警,如有人翻越围墙或者在监狱周边滞留时间过长时,可以通过跟踪系统,让球机自动追踪目标,使目标持续放大并显示在画面中央,这样监控人员可以看到清晰的目标特征,以利于确认犯人或者可疑人员的身份和事后对照取证。

  以下将分别详细介绍智能技术在监狱中应用的功能。

  1、自动目标分类

  智能分析系统采用最新视频图像分析识别技术,对画面中的各种物体,包括人的识别、车辆的识别以及箱、包等各种物体进行识别。智能化分析的前提在于,必须准确无误的识别画面中的各个目标,才能进行高准确度的智能化分析。

  2、警戒线识别

  监控的周边是监狱重点区域,也是犯人越狱逃跑的地方,甚至是外界劫狱进入监区的地方,监控要预估所有不安定因素。利用境界线检测功能,在围墙四周设置警戒线,有人翻越围墙,马上就能报警,以便及时阻止在押人员逃脱或者外部侵入。

  在视频画面中画一条虚拟警戒线,一旦监控视频画面中有人、车辆或者其他物体穿越这条警戒线,周界报警视频智能处理器可以自动发现并产生报警。跨越警戒线又分为单向跨越和双向跨越,单向跨越规定从某一个方向跨越警戒线才产生报警,而从另外一个方向出现跨越行为时不产生报警。当有犯人出现异常行为,穿越警戒线比如围墙,进入禁区等等,智能视频分析系统就发出报警通知值班狱警。 [nextpage]

  3、双警戒识别

  穿越双警戒线比穿越单一警戒线有更多应用价值。当人、车辆或者其他物体穿越第一条警戒线时,并不产生报警;在规定时间内,再次穿越第二条警戒线时,立刻产生穿越双警戒线报警。双警戒线可以用来判断车辆的非法转弯,也可以通过双警戒线报警来检测翻越围墙的情况。如果在监狱围墙上以单警戒线来触发翻越围墙告警,这也可以,但是当产生翻越围墙报警后,人可能已经翻过去了,并不能有效阻止犯罪的发生。利用双警戒线报警功能,在人靠近监狱围墙的地方画两条警戒线,当有人接连穿越这两条警戒线,即刻产生报警。在人翻越围墙前提前报警,可以及时阻止犯罪行为的发生。

  4、安全区域识别

  在监狱中的一些区域比如操场,劳动场所防止服刑犯人进入或者其他外来人员进入,可以设置安全区域设别来检测是否有人、物体或车辆进入预定区域;支持区域范围的自定义设置,可以是任意形状、大小矩形或者不规则多边形;以设置虚拟区域范围方式进行监测,保护某些不允许服刑犯人进入的禁区;在一定时间内不允许别人进入或者离开;有人、车辆或者物体进入或者离开某一个特定区域中,周界报警视频智能处理器会产生进入报警通知值班狱警。

  5、消失出现识别

  在监狱中的一些区域比如操场,指当有人,车辆或者物体出现在画面中的监狱中设定的某个区域中,被认定为出现行为发生。出现识别与进入识别都是针对画面中的虚拟区域产生的分析识别,两者的区别在于进入识别强调的是物体从外部进入到区域;而出现识别强调物体突然出现在特定区域。

  消失识别是针对出现识别而言的,当人、车辆或者物体突然从某个特定区域消失,即可产生消失识别。消失识别强调的是物体从特定区域中突然消失了,而离开识别强调的是物体从区域中离开的动作。当出现异常行为,智能视频分析系统就发出报警通知值班狱警。

  6、逆行识别

  在监狱的通道或者其他关键场所,智能视频分析系统以规定方向反向运动的人、物体或车辆进行检测,产生一个逆行识别,当出现异常行为,智能视频分析系统就发出报警通知值班狱警当即进行报警处置。

  7、异常奔跑功识别

  在监狱的通道或者其他关键场所检测是否有人员快速运动,产生一个异常奔跑设别,当出现异常行为,智能视频分析系统就发出报警通知值班狱警防止犯人逃离,有效防止突然逃跑,追逐打架等突发事件。

  8、遗弃物品识别

  在监狱一些重要生产生活场所,当画面中某人遗弃某物体或者从某车上丢下一物体,都会产生弃置识别事件。监控人员第一时间发现不明包裹被遗弃,防止犯人通过一些不正当的手段传递违禁物品。

  9、物品丢失识别

  在监狱一些重要生产生活场所,当视频画面中的某个物体被取走,即可产生取走识别事件。该物体应该存在,但是却被人偷走,智能化分析系统能够及时捕获这样的异常行为,智能视频分析系统就发出报警通知值班狱警。特别有利于针对监狱服刑犯人私藏、偷盗一些工具进行危害活动。

  10、滞留徘徊识别

  对于监狱内部一些指定区域或者监狱外围等其他地方,检测是否有可疑人、物体或车辆在指定的区域内长时间停留,当滞留或者徘徊时间超过预设值,系统将发出报警。智能分析系统则会对该类行为进行分析,产生报警,监狱监控中心当即可以联系现场人员进行甄别处置,防止有人勘察监狱的建筑结构等等信息。

  11、打架识别

  在监狱生产生活场所出现打架情况,将产生一个打架识别事件,智能分析系统则会对该类行为进行分析产生报警。当出现异常行为,智能视频分析系统就发出报警通知值班狱警及时处理问题防止事态进一步扩大化,有效加强管理。

  12、人员聚集识别

  在监狱生产生活场所出现一定数量的人员聚集的时候,智能分析系统产生一个人员聚集的警报通知值班狱警,监控中心当即可以联系现场人员进行甄别处置,将可能出现的异常情况消灭在萌芽状态,确保监狱安全、犯人安全。

  13、摔倒识别

  在监狱生产生活场所出现人员突然发生摔倒现象时,智能分析系统产生一个人员摔倒的报警信息通知值班狱警,监控中心当即通过现场视频判断发生的事件, 当即可以联系现场人员进行甄别处置。

  14、智能跟踪

  在监狱生产生活场所,当主摄像机检测到有可疑情况发生的时候,如监狱服刑烦人跨越警戒线,进入离开警戒区域,徘徊等,主摄像机发送指令控制从摄像机进行云台旋转和镜头缩放,锁定触发报警的目标并对其进行自动跟踪,使目标持续放大以显示在画面中央,这样监狱监控中心可以看到更清晰的目标特征,以利于实时的判断和事后对照取证。 [nextpage]

  15、各楼层人数统计

  监狱宿舍楼出入口是犯人进出的必经通道。在重要通道门口做进出人数统计,比对进入及离开出入通道的具体人数,可以有效辅助狱警的日常管理工作。

  16、图像骤变识别

  在监狱安装的大量的摄像机,如果有人处于某种目的移动摄像机或者其他情况,智能视频分析系统检测视频图像是否有巨大变化,如摄像头被遮挡和大幅度移动使场景发生变化;当产生爆炸等情况,视频的光亮度异常强烈等。智能化分析设备能够自动捕获这类行为,通知监狱监控中心值班狱警及时纠正问题,预防和杜绝恶意破坏等违法行为,并根据现场录像查找原因。

  17、视频质量诊断预警功能模块

  针对监狱安装的大量的摄像机,利用视频质量诊断技术来检测监控系统中存在的各种视频常见故障,对于因使用过程中出现的故障(雪花、滚屏、模糊、偏色、画面冻结、增益失衡和云台失控等)进行视频质量诊断,有效预防因硬件导致的图像质量问题及所带来的不必要的损失,为视频监控的持续和有效监控提供坚实的基础。分出视频质量报警,同志监狱监控中心值班狱警即使处理问题,查补漏洞打造一个万无一失的监狱视频监控体系。

  大量应用智能视频分析技术,针对狱的安全防范、发生罪犯脱逃、凶杀、非正常死亡等各类影响监狱安全稳定的事故几个功能组合使用,可有效发现异常情况,将可能发生的各种事情消灭在萌芽状态,维护社会的稳定、国家的安宁。

  智能视频分析技术在监狱中的应用优势

  在大多时候传统监控系统只能用于事后取证,无法起到预防、预警的作用。使用智能分析技术以后可以让我们的安保系统提前预警,各个系统联合作业确保监狱的安全。并在事发之前进行预防和控制,把损失降到最低。

  智能视觉摄像机可以识别出人眼无法分辨的细微变化,例如在遥远距离、光线不足、低对比度、环境伪装等等情况下的入侵行为和威胁。可以侦测并记录出现在监控屏幕内的徘徊行为。在发现入侵者之后可以自动预警,并通知带PTZ的摄像机自动锁定目标进行跟踪监控,形成视频跟踪接力和摄像机区域联防。

  可设置“告警触发式”传输模式——借助计算机或嵌入式设备的强大数据处理功能,对视频图像中海量的数据进行高速分析,过滤掉用户不关心的信息,仅仅为监控者提供有用的关键信息。

  让我们的干警从繁重的连续不断的监看监视画面的工作解脱出来。不需要专人盯守,保安人员只需要对产生告警的摄像机进行确认和处理即可。这样,保安人员的实际有效监控范围可以提高数十倍,大大提高了监控效率。避免了保安人员因长时间观看屏幕造成疲劳而降低注意力,提高了保安人员实际监控的效果,达到真正意义上的7×24监控效果。

  NPE智能视频分析系统具有以下性能特点:

  高性能

  可以在恶劣天气环境、低能见度、低光照度等条件下检测入侵者;可以检测专业伪装入侵、超慢速入侵和突发移动入侵等。对于非平坦地形的检测和遥远距离的检测具有很高的可靠性。持预报警记录——当报警事件触发时,记录报警事件发生之前的片段。

  自学习、自适应、自优化

  NPE的所有智能视频分析系统都具有自动补偿和调节的处理机制,确保图像质量总在最佳状态,从而有效地降低误报率达到最佳检测效果。

  真实场景3D建模

  针对每一个检测场景,用户都可以相应设定一个以摄像机视野观看的、高度仿真的三维立体场景模型。当实际设定场景模型时,用户只需要在视频画面上标定若干参照物和一条基准线即可,系统会根据这些设定自动生成三维立体场景模型。

  自动化操作

  NPE智能视觉模块中包含了事件响应处理引擎,支持对不同类型的报警和事件设定不同的响应处理,支持通过开关量对外接的报警设备进行开关与控制。

  易用性

  通过WEB浏览器或者客户端软件,用户可以设定智能视觉检测相关的所有配置。

  高可靠性

  NPE的智能视觉分析技术直接嵌入在前端设备的DSP中运行。独特的用户自定义防区设置和检测目标特征设置有效滤除由小动物、树木摆动、云层阴影、光线变化、下雨、下雪、场景细微运动等原因引起的误报警。

  预警功能

  主动对视频信息进行智能分析,在危险行为发生之前自动识别,并完成预警。

  持续监控功能

  7×24 全天候视频自动智能分析,无需值班人员监视监视器,只在发生警情情况下通过声光报警及语音提示值班人员完成警情处理。

  易管理

  在监控中心通过中心管理软件可实现监控系统的统一调度和集中监控管理,可远程实现对前端智能设备的控制和参数配置,及版本升级。

  兼容性

  智能视频监控设备可以从前端的模拟信号分出一路进行分析,因此无需对原有监控系统和前端设备进行变动,设备安装简单、灵活。

  结语

  监狱发生的任何意外,都会给监狱外的社会治安带来巨大的压力,甚至严重的后果。近些年来,犯罪人素质和技术水平越来越高,魔高一尺,道高一丈,采用高科技手段加强防范是当务之急。监狱,是强制管理违法犯罪人员的场所,在保障社会安全的同时,也要保障狱警人员的安全、在押人员的安全。对犯罪者日常行为及特殊情况下的监控,是监狱不可缺少的职责。

  在高新技术数字化发展的今天,“多媒体、数字化、智能化、全方位”是监狱安保系统的新要求,也是充分发挥监控系统的作用,实现“向科技要警力”的途径。智能视频监控报警系统通过对监狱四周围墙、监舍、禁闭室等重点区域进行严密的二十四小时电视监控,不仅能在第一时间对诸如越狱或意欲越狱等事件作出快速反应,还能提供事件发生前后一定时间内的查证资料,大大减轻监管人员的压力,提高管理的效率和质量。

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[责任编辑:蔡洁莉]

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