视频智能分析技术在避暑山庄文物保护中应用的探讨

刘思岩，李润

（1.避暑山庄管理处文保科，河北 承德 067000 2.承德工业设计研究院，河北 承德 067000）

视频智能分析技术在避暑山庄文物保护中应用的探讨

刘思岩1，李润2

（1.避暑山庄管理处文保科，河北 承德 067000 2.承德工业设计研究院，河北 承德 067000）

承德避暑山庄是不可再生的世界文化遗产，具有丰富的历史信息和研究价值，应有较高的文物保护能力和手段。视频智能分析技术可以对景区内相关运动目标（人或物体）进行自动检测、分类及轨迹追踪，并根据预定的管理规则，由系统智能分析、判断运动目标的行为信息，提醒和制止游人出现违规行为、准确分析和追踪逃逸的违规行为人，是避暑山庄文物保护的现代化工具。

避暑山庄；文物保护；视频检测；智能分析

承德避暑山庄是世界文化遗产和中国现存最大的古典皇家园林，其融合了全国各地典型古建艺术的特色，体现了清王朝鼎盛时期的政治经济、文化艺术水平，有着深邃的历史价值和极高的科学研究价值。为此，各级文物保护部门为使避暑山庄充分发挥发挥世界文化遗产的作用，始终按照《保护世界文化与自然遗产公约》的要求，积极贯彻执行“保护为主、抢救第一、合理利用、加强管理”的指导方针，进行了大量的保护、修复和复建工作，收到了很好的效果。

随着旅游业的蓬勃发展，旅游人数的不断增多，旅游景区文物保护与管理问题日渐突出。如何科学有效地进行文物保护与管理是文物管理部门面临的巨大挑战[1]。目前，避暑山庄的管理还是采用比较传统的方式，不仅耗费了大量人力、物力、财力，还会出现管理盲点并形成隐患。李克强总理的政府工作报告中提出了“互联网+”行动计划，这为旅游景区文物保护与管理指明了方向，如何应用先进的技术进行避暑山庄文物保护和管理？我们认为，将互联网技术和人工智能管理技术相结合的视频智能分析技术用于避暑山庄文物保护管理，不仅可以降低管理人员的劳动强度，减少人为因素的干扰，还对可能出现的问题实现预警预判，从而提高避暑山庄文物保护的能力和水平。

一、视频智能分析技术的特点

视频智能分析技术属于计算机图像视觉技术，综合了模式识别、图像处理、软件工程、跟踪技术等多学科的研究成果。视频智能分析技术与传统的移动侦测真正区别在于可以将视频监测场景中的静态背景和动态目标有效分离，从而识别出真正的目标对象，最大限度地降低背景变化的干扰（如风吹树叶的摆动、水面波浪的涌动、灯光的强弱变化），分析并准确追踪在图像场景内出现的目标行为，及时发现“异常情况”，快速触发报警并提醒管理人员采取干预措施[2]。

（一）具有预警和报警的功能

传统的监控摄像只能记录人的行为，即使有事件发生，也是事后通过人工对图像进行分析才能得到结果。而使用视频智能分析技术，用户可以根据的实际应用，在不同视频管理系统的场景中预设不同的预警规则，一旦目标在场景中出现了违反预定义规则的行为，管理系统就会自动发出报警。所以，视频智能分析技术的应用不是事后处理，而是通过预测下一时间段可能发生的事件来防患于未然。

由视频智能分析技术组成的管理系统通过智能化识别算法判断出摄像机场景内移动目标的违规行为后，将触发管理系统的报警机制，以闪光、声音、视频等信息向系统管理员和现场管理人员发出通知，并准确报告违规行为的时间、地点、移动目标的特征（如人物头像、衣着颜色）等，现场管理人员可快速抵达现场对已经出现或将要出现的违规事件进行处理。

（二）减少劳动强度

目前，传统视频监控系统为管理部门调查取证，侦破案件立下了汉马功劳。但是，其主要作用还是仅仅体现在事后调查取证上，由值班人员直接观察监控图像发现异常现象、实时避免违规行为发生的可能性非常小。

事实上，这种情况绝对不能归咎于值班安保人员的责任心不强，要求他们对多路监控图像始终保持高度警惕状态是违背人的生理特点的。有关部门测试的结果表明，即使在查看单一图像的情况下，一个正常人在关注十几分钟以后，就会自然进入一种类似“被催眠”的状态，即使有明显的运动物体出现在图像中，监控人员也可能会“视而不见”。况且许多重点单位视频监控系统的摄像机安装数量通常达到几百甚至上千路规模，值班人员很难将注意力长时间集中在轮巡显示的监控画面上，尤其是在夜间工作中，大量枯燥乏味的静止图像，更加难以集中精力观察。

当视频监控系统应用视频智能分析技术后，安保值班人员可以不去刻意紧盯监控画面，而是由系统在大范围的监控视野中去智能分析各个监控画面的动态，并按照事先约定的规则去识别、判定有无违规现象发生或潜在的威胁，在系统发出报警后，值班人员及时采取措施就可以实现安保的作用。所以，视频智能分析技术不仅可以大幅度降低值班人员的劳动强度，还可以适当减少安保值班人员的配置和人力成本。

（三）追踪破坏行为者的逃逸

视频智能分析技术融合了区域图像特征分析算法和计算机处理技术，可以从视频图像中提取人像特征点，并将采集的人像图片放大叠加到场景图片后实时上传到管理后台的特征库存储留作证据，同时利用生物统计学的原理进行分析建立数学模型，在视频智能分析系统中实时对全系统采集的人像与管理后台的特征库进行比对，不仅能够确认特征人员已经发生的运动轨迹和各个位置点滞留的时间，还可预判下一步的运动的方向和路线。

由此可见，如有人违反预定规则甚至造成实质性破坏的行为并快速逃逸后，系统将自动启动报警程序，同时前端摄像头在系统的控制下，主动追踪、抓拍和记录破坏行为者面部图像和周边场景图像，并在关键地点（如景区出入口）自动识别和提醒安保值班人员对其实施控制。

二、视频智能分析技术在避暑山庄文物保护中应用的探讨

2003年7月18日河北省人民代表大会常务委员会公告第8号公布的《承德避暑山庄及周围寺庙保护管理条例》中第二十四条明确规定，在避暑山庄重点保护区内严格禁止开山取石、打井修渠、挖砂取土、野外用火、翻越损坏围墙、攀折花木或践踏草坪、猎捕、在文物景物上涂污刻划等四大类活动和十种行为[3]。

但是，避暑山庄拥有564万平方米的面积、120多组皇帝钦定的园林建筑和遗址、700余棵古树名木、20余处石质文物，每年进入山庄的人员达到数百万人次，如此庞大的管理内容，完全靠传统的视频监控系统和人工管理是远远不能适应的。所以，在“互联网+”行动计划的指引下，充分利用现代智能技术对避暑山庄的安保进行升级和改造是非常必要的。

（一）在重点保护区部署周界警戒及入侵检测系统

在烟波致爽、澹泊敬诚、四知书屋、云山胜地、烟雨楼、文津阁、天宇咸畅、春好轩等非常重要的古代建筑物周边；在绿毯八韵碑、古栎歌碑、林下戏题碑等不允许进入和禁止刻划涂写等景点外围，部署周界红线区及入侵检测系统，根据《承德避暑山庄及周围寺庙保护管理条例》设置警戒红线区，自动检测入侵到红线区内的运动目标及其行为，一旦发现有违背预设警戒条件的情况，立即向系统管理人员和现场值班人员发出警告信息，并标示出进入红线区的目标，同时描述出其运动轨迹，为安保人员及时制止违法行为提供依据。

（二）在防火区域边界处设置绊线检测系统

当每年进入防火期时，在松云峡、梨树峪、松林峪、榛子峪等山区的各个沟口处，可根据现场需要分别设置不同的虚拟绊线，并制定人员穿越虚拟绊线的规则，确定合法与非法穿越的方向（有如城市道路的单行线）。当有移动目标从禁止穿越方向穿越虚拟绊线时立即向系统管理人员和现场值班人员发出报警信息，并用标识出该移动目标及其运动轨迹，形成24小时不间断的监控，为林区防火起到阻止人员进入并提前预警的作用。

（三）在重点保护区设置物品状态检测系统

在烟雨楼、天宇咸畅、文津阁、环碧岛、文园狮子林、永佑寺等重要景点和博物馆的各个宫殿的关键部位，部署物品状态检测系统。主要针对系统所划定的区域内的某件或多件物品的状态发生的变化（与原始状态相比突然消失或突然出现）进行检测、对比和分析，初步判定物品是否为危险物、遗失物或遗弃物，自动向系统管理人员和现场值班人员发出报警信息，由现场值班人员及时采取处理措施，有效地控制潜在危险。

（四）在重要道口部署违规人员的检测追踪系统

在避暑山庄的丽正门、德汇门、万树园门、城关门等各个出入口处及景区重要通道处设置检测追踪系统，对景区内违反《承德避暑山庄及周围寺庙保护管理条例》造成景物破坏并逃逸的行为人进行人像自动搜索检测，并与系统抓拍和采集到特征库的图像对比，准确分析和判断行为人的出现，系统自动启动报警程序并关闭出入口处闸口，提醒安保人员对其实施控制，提高文物毁坏案的破案成功率。

综上所述，视频智能分析技术能实现多点多区域监测，并能通过远程监控中心实现对文物的监控，达到保护文物的目的。视频智能分析技术的各种防护类型既可以交叉重叠、也可以独立设定各种参数，信息共享且互不影响，实现现有保护手段的补充和升级，对控制或减少人为因素引起的损坏起到积极的作用。应用视频智能分析技术将为避暑山庄文物保护和管理提供现代化的科学手段，加强文物保护，促进承德旅游业可持续发展。

[1]李才华.我国文物管理的现状、问题和应对策略[J].河南科技，2014,（5）：225.

[2]赵智勇.浅谈智能视频分析技术[J].科学大众(科学教育), 2012,(1)：173.

[3]河北省人民代表大会常务委员会.承德避暑山庄及周围寺庙保护管理条例,2003,(7).

Abstrct:Intelligent video analysis technology could be applied to have a automatic detection,classification and track tracing of the relaticemoving objects in the scenic region and to have an analysis of theirmoving information to warn and stop the tourists of their violations.It is amodern instument that could be applied in the protection of the cultual relics in the Mountain Resort.

Ap lication of Intelligent Video Analysis Technology in Protection of Preservation of Cultural Relics in M ountain Resort

LIU Si-yan,LIRun
(Management Department of the Mountain Resort,Chengde,Hebei067000，China)

the Mountain Resort;protection of the cultual relics;video detection;intelligent analysis

K871

A

2095-3763（2015）04-0031-03

2015-06-15

刘思岩（1983-），女，满族，河北承德人，助理馆员，研究方向为文物保护。

李润（1956-），男，蒙古族，河北承德人，高级工程师，研究方向为网络与信息化。