多维数据智能化感知技术与应用研究

■ 文/北京以萨科技有限公司 张静

关键字：多维 大数据 智能感知 全息数据 静态数据

1 引言

城市中，每天不断产生海量的结构化和非结构化数据，其中蕴藏着人、地、事、物、组织和案件等丰富的信息。深度应用新一代人工智能技术，充分利用所掌握的采集数据与管理数据进行线索串并、并轨分析，高效挖掘海量数据关联，对于维护社会大局稳定、预防和打击犯罪、辅助指挥决策都具有重要的价值。

近年来，国家大力推进视频监控联网应用，取得了丰硕的建设成果，为平安城市智能化转型升级提供了扎实的建设基础保障。与此同时，全国公安信息化建设大力推进，下发了一系列深入推进公安视频图像信息整合应用的指导意见和行业规范标准，为全面推动公安工作质量变革、效率变革、动力变革，提供了规划实施的政策基石和技术依据。全国公安厅局长会议上提出:“要大力实施公安大数据战略，打破部门警种壁垒，推进数据融合共享，加强高端集成应用”“努力实现数据规模效应和价值最大化，着力打造数据警务、建设智慧公安”。会议明确指出，公安信息化建设以“破解数据壁垒，加强信息融合”为警务智能化应用的发展目标，也为以AI 为核心技术的一系列多维数据的智能感知技术落地平安城市公共安全事业指明了方向。

2 多维数据智能化感知技术落地平安城市遇到的问题

2.1 信息化建设如火如荼，业务增长仍需突破

当前各地“视频全覆盖工程”“天网工程”“雪亮工程”的建设成果颇丰，车辆卡口、人脸卡口、视频监控、多维感知设备是平安城市大数据的重要来源，为公安机关各部门各警种的实战应用提供了有力支撑。但对于千亿巨量级数据而言，仅依赖人力逐条挖掘信息间的逻辑关联，绝非易事，不可避免会出现盲点、遗漏问题。过去数据少，影响目标的追踪，现在数据多，却干扰了目标的搜索。各地公安机关都在不断探寻技术与业务之间的衔接点，让技术推动破案率增长，智能感知设备预警潜在危险因素，倍增民众安全感、幸福感。由此可见，公安信息化建设与警务应用结合落地，才是在平安城市智能化感知技术研究首先要解决的问题。

2.2 单一维度的数据分析难以支撑实战

在公安实战应用中，受技术障碍、数据安全顾虑以及前端厂商差异等影响，大量数据分散在不同的业务部门，不能有效进行跨部门数据信息集约调度，跨警种、跨部门的数据整合不全，数据壁垒未能打通，难以形成数据合力。主要有以下突出表现：

其一，单一维度的侦查和管控手段很容易被具有较高反侦察意识的嫌疑人所规避。比如当遇到嫌疑人出行时不开车，作案时故意遮挡面部等情况时，传统依赖车牌识别或人脸识别的方式难以再发挥作用。

其二，单一维度的数据分析难以确定目标人员身份。这也是部分嫌疑人在作案时，明明监控中出现其画面，甚至捕捉到了作案过程，但最终案件仍然悬而未决，使嫌疑人身份仍如大海捞针的原因。

其三，单一维度的数据分析无法对目标进行全面轨迹刻画，轨迹追踪难，预警难。因为应用时空逻辑关系受限，不能刻画出完整的目标的活动轨迹，单一类型的采集设备部署也很难做到全面覆盖。

此外，单一维度的系统，在产品设计之初和投入实战应用时，也会出现一些不可避免的问题。以人脸识别为例，犯罪嫌疑人往往不会和比对照片中的样貌完全一样，当算法技术过分关注识别精准度的时候，真正的嫌疑人便有可能被系统所忽略，从而错过抓捕机会。

2.3 大规模实战应用受限

我们过去经常听到“数据池”的说法，而平安城市中蕴含的千亿级巨量数据其实更符合“数据江”的概念。因为最鲜活的数据，总处于变化之中。流动多变的信息会产生更高的价值。且不说多维数据智能化融合感知，单视频目标实时分析一项，一天之内产生的数据运算量之大超出的想象，加之平安城市中的各类动态数据（如人脸识别、过车数据、感知设备等）及静态数据（如常口库、车辆违章库、失格人员库等），若要形成满足大规模实战级需要的关联感知，首要解决的便是平台支撑问题。没有足够的算力底座来支持巨量级数据进行运算，实战应用中最为关键的“研判分析”便无从谈起，智能预测预警更是难上加难，这便是各类感知技术无法充分满足实战，却又极易被忽视的痛点之一。

此外，科技发展日新月异，产品技术不断更迭，新一代系统无论在技术架构还是功能设计上，都更加顺应时代需求与发展优势，可建设部署也要顾全整个项目的“生态拓展”问题，合理利旧，节约成本是不可忽视的要素。当前业界的识别算法成熟度正处于一个上升期，各家算法厂商提供的SDK 接口或算法引擎相互之间面临不能兼容的现状，当下需要用一个基于标准接口的开放平台，承载多应用多算法的智能调度、灵活调用，来实现多算法、多版本的共存和融合。

要想新技术更快更好的落地，解决建设中遇到的“承前”问题，甚至比“启后”问题更加重要，利旧性和生态性是多维数据感知技术推广应用所面临的现实问题。

3 多维数据融合分析技术方案

面对上述问题，在多维数据感知技术面向融合应用、高端智能应用升级的行业趋势下，如何让计算机像人类一样，更加灵活智能的进行数据间的关联分析，做出符合逻辑的关联判断，从底层拉通到上层应用，实现多维数据“融合之道”，便成为打开平安城市智慧之“芯”的一把钥匙。

本文介绍了通过运用先进的人工智能技术、大数据分析技术、计算机视觉处理技术、智能分析技术等科技手段，打造实战级 “多维大数据融合应用系统”技术方案。

3.1 超脑运算，立足实战

该方案采用分布式架构、流式内存计算、CPU+GPU异构计算，支撑百亿级数据实时比对响应，依托人工智能、视频图像结构化等技术发挥多模态数据处理能力，智能提取视频、图像等多渠道中关键信息进行多模整合，针对不同的动态数据来源和应用特点，建立虚拟身份标识。结合时空、基于身份标识建立关联和追溯关系，实现视频图像相关信息的高效流转，从源头上攻克数据关联管控应用的难题，实现百亿级人、车数据检索碰撞、迅速响应、智能关联、即可锁定嫌疑目标，来知其影，去知其踪。这些都可以为平安城市多维数据感知应用提供有力支撑，成为新的业务增长点、防范着力点与服务突破点。

3.2 平安城市多维数据智能化感知蓝图变现

该方案将平安城市各类前端设备采集的跟人和车相关的动静态全息数据进行汇聚融合分析（全息数据包括卡口电警抓拍、视频监控、人脸抓拍、电磁围栏等动态数据，以及常住人口库、重点人员库、车辆登记信息等静态数据）。打破过去仅仅“电磁—卡口”两维并轨分析的局限，建立视频、卡口、人脸、人像、电磁等多元数据互相碰撞模型，以“人”的掌控为终极目标，根据属性关系、时空关系、语义关系、特征关系、行为关系、社会关系、身份关系、通联关系，进行多维度数据的底层深度关联分析。

构建智慧录播系统既是铜职院教学现实的要求，又符合智慧教室本身的功能设计。从教学实际看，录播系统不但可以满足微课、翻转课堂、项目化课改等教学方面的需求，而且可以满足一年一度的信息化教学技能大赛在视频录制方面的需求。

建立卡口过车一车一档、人像识别一人一档、视侦案件一案一档，为每一辆车、每一个人、每一部设备建立了超级“全息画像”，并实现对涉案车辆实时跟踪、重点车辆实时监管、特殊人员实时比对、布控信息实时报警等功能，最大限度地挖掘、发挥视频大数据实战效能。

该方案为公安机关提供全方位，立体化的数据信息支持，为多维数据挖掘以及案件的多维度串并提供了可靠的分析支撑，有助于形成新的案件侦破思路，优化了警务工作流程。实现跨区域、跨警种、跨系统的业务协作与共享，推进侦查手段从人员合署办公的“合成作战”向“技术合成作战”的新旧动能转换，解决了人海战术用而不精、精而不快的问题。充分发挥公安机关的资源整合优势，有效解决了平安城市中多维大数据深度应用不足的问题，真正做到了多维数据融合分析“蓝图”变现。

3.3 公安大数据应用实现“实战级、规模化”目标

基于率先在国内突破了6000 路视频目标实时分析技术难题，更强劲的分析支撑能力决定了该方案可以在实战中产生更大的效能，打通了卡口、视频、人脸等数据间的自动关联，无需跨系统，便可实现对卡口、视频、人脸、感知设备等多数据源的综合查询，破解了公安大数据应用壁垒。同时，可对车辆、人脸、人像、物品等数据进行轨迹分析、同行分析、多点碰撞等大数据综合研判，从底层架构、数据到平台，实现了全面的技术拉通、数据拉通、应用拉通；支持可视化展示多维目标轨迹，支持多维数据布控告警，优化警务流程，提高办案效率，满足千亿级的规模化平安城市应用需求。

4 应用效果

不同于过去单一系统提供片面的场景化功能，该系统能够在多个亿级数据源中自动挖掘各信息间的时空、关系等关联数据。在对重点目标进行追踪时，无需到多个系统里去分别查询、布控。无论是通过人员身份信息，还是通过车辆和设备信息，都能自动关联检索到目标人员的人脸照片、所携带的感知数据、跟其相关的车辆信息，以及目标相关关系人。不管目标人开车、步行、上网或是住宿……一旦出现活动轨迹，即刻动态、即刻掌控。通过实时预警感知，及时防范风险，最大程度地保护人民财产安全。

通过与公安业务应用场景相结合，接入相关业务数据，上述系统能够衍生出新的组合型解决方案。该系统曾结合在禁毒管理工作涉及到的具体场景化落地，为禁毒工作领域的智能化应用开辟了新的侦防思路。该系统弥补了单一维度信息化技术手段的局限和不足，让数据融合应用的红利服务于平安城市治安防控、雪亮工程等多个业务领域。

此外，在平安城市的其他业务领域，通过融合分析，也能形成新的精准防控思路。交通重点监测对象和关键环节，利用融合系统也可进行精细化解决，实时监测安全风险行为和交通违法行为，形成精准交通态势感知，生成智能交通报表，不断丰富完善交通流量分析、实时路况监测、高速道路能见度分析、道路安全风险监测等管控模块，显著提高城市交通道路风险预警预测能力、查处违法违规行为的能力、精确打击能力和动态管理能力，在治乱疏堵治理方面也能发挥突出作用，智能优化交通出行秩序，创造良好的道路交通环境。

5 结语

未来，多维数据智能化感知技术将不断赋能新时代场景下更主动、更智能的警务工作，满足平安城市大数据信息挖掘的新需求，为刑侦、反恐、国家安全等方面带来创新突破，并在综合治理、政务决策、生产安全、环境整治、安全防控、民生服务等多个领域拓展应用，全面破解多维数据实战应用难题，开启平安城市多维数据融合应用时代新篇章。