唐淑臣 于龙 夏钟艺
摘 要:随着侦查前沿探索的持续深入,智慧警务现已成为警务信息化革命的重要产物,公安机关通过将视频监控技术侦查应用于警务工作实战,使得智能网络视频监控技术全面而迅猛地应用和发展。值得注意的是,通过与传统监控技术进行横向对比可以发现视频侦查技术在建设和使用规范等方面仍有不足,公安机关基于实践应用地探索、综合分析应用可行性及实际效用情况,对智能网络视频监控技术的发展前景进行展望,旨在提高公安机关核心战斗力、服务于智慧警务建设。
关键词:智能网络视频监控;智能视频分析技术;信息化侦查;公安大数据
Research on the practical application of intelligent network video surveillance from the perspective of video investigation
TANG Shuchen 1 YU Long 2 XIA Zhongyi 3
(1 Beijing Normal University, Beijing 100875, China; 2 Public Security Department of Liaoning Province, Shenyang 110032, China; 3 Huangpu Branch of Shanghai Public Security Bureau, Shanghai 200023, China)
Abstract:With the continuous deepening of the investigation frontier exploration, intelligent police has become an important product of the police information revolution. Through the application of video surveillance technology in police work, the public security organs make the intelligent network video surveillance technology fully and rapidly applied and developed. It is worth noting that, through the horizontal comparison with the traditional monitoring technology, we can find that the video detection technology is still insufficient in the construction and use specification. Based on the practical application exploration, comprehensive analysis of the application feasibility and actual effectiveness, the public security organ forecasts the development prospect of the intelligent network video monitoring technology, aiming at improving the core combat effectiveness of the public security organ Serve the construction of intelligent police.
Keywords: Intelligent network video monitoring; intelligent video analysis technology; information investigation; public security big data
基金項目:2021年泸州市社会科学界联合会、社会治理创新研究中心青年科研项目“智慧警务背景下现代小区视频监控大数据技术创新研究”(SHZLQN2103);2021年辽宁省大学生创新训练项目“公安视频大数据的特征优势与实践运用”的阶段性研究成果。
引言
信息化是全球发展的总体趋势,促进了公安警务信息化的发展,成为警务领域的革新浪潮。它将促进警务资源更有效的整合,提升警务效能,是增强公安机关战斗力、加快实现公安工作转型升级的主要途径。公安机关进一步落实科技强警战略,才能够为公安机关的长期稳定健康发展提供有力的保障。当前,智慧警务开启新纪元,从警务建设顶层设计开始,具体工作落细落实到公安派出所,在警务信息整合共享的过程中,公安工作逐渐展示出更明显的网络化、智能化特征。随着信息化科学技术的发展,涌现出大批智能化产品,而智能视频监控技术作为其中的典型代表,应用范围逐渐扩大。相比于传统的监控系统,智能网络视频监控技术结合大数据、云计算、人工智能等技术,为警务信息化建设提供了全新的可能[1]。以智慧警务建设为背景,根据智能网络视频监控技术的实际情况[2],以智能网络视频监控为对象,分析其在侦查领域中所发挥的作用,为保证侦查工作高效有序进行提出可行建议,为科技强警提供思路。
一、智能网络视频监控技术概述
(一)智能网络视频监控技术的现状
在科技日益精进的当下,智能化络视频监控系统的应用逐渐成为崭新趋势。进入新世纪以来,随着机器学习、大数据、深度学习等领域的快速发展,监控系统开始步入“智能化”的时代。智能监控系统能够辅助工作人员完成大量工作,减少了人力需求,降低了监控成本,还大大提高了监控的效率,具有广泛的应用前景[3]。视频监控技术经过第一阶段模拟视频监控系统(CCTV)、第二阶段基于“PC+多媒体卡”数字视频监控系统(DVR),发展为完全基于IP网络视频监控系统(IPVS)的第三阶段。视频监控系统的发展与应用,已经逐步改进、过渡为全数字化视频监控系统,将传统被动的接收模式转化为主动的监控、分析模式,其主要是建立在电子信息网络系统的基础上,通过综合应用网络摄像机、多功能模块、视频服务器来实现。
智能网络视频监控技术指的是在网络的支持下,运用视觉技术对视頻信号予以处理、分析,然后自动地分析序列图像,找到监控场景中的变化并予以跟踪定位,对目标的行为进行分析和识别,据此释放警报信号并为异常状况的解决给予信息依据,在全国联网的基础上实现资源的共享,从而更好地帮助现场人员解决安全危机,将误报率和漏报率控制在更低范围内。
智能网络视频监控系统VS从硬件构造上来看,它包括了网络录像机(NVR)、网络摄像机(IPC)、解码设备(Decoder)、视频内容分析(VCA)单元,中央管理平台(CMS)、视频编码器(DVS)、存储设备等。智能网络视频监控系统通过网络[4],在智能管理软件的支持下,能够达到跨区域视频资源全面整合、配置、传输、调用、存储、报警、集成等一系列的目的[5]。
(二)智能网络视频监控技术的核心武器——智能视频分析技术
智能网络监控系统集成了众多技术,最关键的就是智能视频分析技术,它是决定整套系统技术水平的关键所在。客观角度来讲,视频智能分析属于计算机图像视觉技术当中的重要分支,是根据目标行为进行智能监控的一种技术。同传统移动侦测技术进行对比,智能视频分析是把运动目标和背景区分开来,然后识别出准确的目标,排除其他因素产生的影响,正是此原理,使得该系统的应用范围十分广泛。
短短几年,数字监控系统的智能视频分析技术的发展已经趋于成熟,系统由原先单一的视频图像显示发展到可进行入侵检测、人脸识别、物体识别、进入检测、离开检测、速度检测、颜色检测、遗弃物检测、物品搬移检测、计数功能、遮挡检测、移动侦测、自动跟踪等功能,这些功能可在管理软件实现,也可仅由前端摄像机来实现。
现在整个视频监控系统与智能化分析技术都在往数字化、集成化、网络化、无线化、简单化方向发展,各系统架构会越来越简单,功能会越来越全面,产品集成度会越来越高。
二、传统视频监控技术在视频侦查中的应用现状
(一)传统视频监控的发展状况
在2008年以前,视频监控系统一般都是采用模拟监控系统,视频图像清晰度一般且线路多,远程调用图像与管理麻烦。在2008年前后推出了半数字和全数字视频监控系统,半数字视频监控系统主要是过渡性系统,主要是考虑原有模拟系统改造或者考虑造价问题,可以充分利用原有模拟摄像机和传输线路,减少改造成本,又可以实现模拟信号转成清晰度更高的数字信号。半数字系统的特点是:系统造价较模拟系统高些,较全数字系统低很多,可以实现模拟信号转换成数字信号,只要在其监控网内都可以轻松访问系统视频。这时候的数字系统还在发展萌芽阶段,造价很高,使用的客户很少,成功案例少,无法普遍推广。
全数字系统,即前端采用数字摄像机,视频传输线路和对摄像机供电线路可采用同一根网线,管理和存储采用服务器,监视采用监视墙或拼接墙,可网络管理和查看实时监控视频。本系统的特点是,视频图像清晰度很高,远程调阅图像和管理简单,系统组网灵活,线路少等,缺点是造价较高。
视频监控在侦查领域的价值主要体现为侦查途径“由像到人”的实现创新、利用实时监控捕获犯罪嫌疑人的外在信息、能够呈现出目标的路线为其逃窜、隐匿地点的分析提供依据甚至是直接证据,比如根据其手机电话、进入过的场所等,有助于进一步确定侦查范围,明确侦查方向。有了视频监控作为证据,能够更好地进行现场勘查和物证检查,将犯罪的场景重现,揭示出各个人、物之间的关系。不仅如此,为串并案奠定基础。有了智能视频监控的帮助,就可以改变以往仅能够基于痕迹物证进行串并案的被动局面,以图像为主要的依据完成串并案;视听材料、电子证据是新时代的证据形式,它的主要特点在于逼真、准确、动态,有助于更好的重现犯罪经过。
(二)传统视频监控的局限性
1.视频侦查队伍建设的专业化与应用的法治化水平亟待提高
成立视频侦查小组后,再从刑侦、网侦、通信等方面抽调相关人员的情况在全国十分普遍。这就会导致小组成员在洞察力、研判能力方面有所欠缺。当前,视频监控系统在案件侦破过程中的作用,是提供破案所需的线索和信息,但是由于大量的摄像头全天候地进行拍摄和监控,必然会形成海量的视频数据,在具体的案件侦办过程中,再通过人工的方式对视频数据进行仔细的浏览和排查,侦查人员在基于视频信息进行研判方面的素质有待提升,加之人工智能识别技术没有充分的集成到视频监控系统中来,导致视频监控在研判案情方面的作用并未体现出来,视频侦查的质量和效率难以进一步提高。同时受视力的限制,在浏览实时视频和录像时,侦查人员难以确保百分百地抓住每个细节,容易产生漏报(False-Negatives)的问题。
在视频监控设备应用日益广泛的过程中,其法制化问题也日益凸显。具体来说,视频侦查关系到侦查权和公民隐私权等权利问题。在法律并未对公民隐私权给予足够保护的当下,难免会出现为破案而侵害公民隐私权的问题。怎样在二者之间找到良好的平衡点,是当前最重要的法律问题。除此之外,视频监控系统提供的证据,必须在法律上予以全面的规定和阐述,确保其具有足够的权威性、合法性。
2.监控时间不能达到实时监控标准,且建设主体多元化,应用维护个体化,视频资源共享率受限
就目前的实际情况来看,绝大部分的视频监控系统都并未采用1:1的监视器。也就是说,在很多大型视频监控系统中,不能对各个监控点进行全天候的监控,即便实现了实时监控的目的,也会造成信息冗余,资源浪费,管理不当。
目前视频监控系统的建设主体并不唯一,政府机构、企事业单位,甚至是公民,都包括在内。也就是说,即便是普通老百姓,也可以搭建并使用视频监控系统。但考虑到各个主体需求的不一致,导致出现了过于重视建设而忽视应用、过于重视拥有而忽视共享的问题,重复性建设现象较为突出。在系统设计和安装方面,并未进行科学的评估以及规范化的管理,在探头安装、监控范围方面并未形成互补的局面,布局不太科学,某些监控区域重合,某些区域又存在盲区。从管理体制角度来看,视频侦查的应用、监控系统的布置,是由不同的部门负责的,导致视频监控系统的作用和价值无法充分发挥出来。
另外,当前的视频监控系统的网络化程度并不高。各个社会主体部署的这一系统,并未被纳入到公安机关的情报信息系统中去,存在信息孤岛的问题,视频信息无法有效的利用网络进行共享。在侦查的过程中,发现某个区域的探头属于社会主体的,必须向其索要并复制录像,信息共享并未完全实现。
3.监而不控,发生误报和漏报,利用效果不佳
就视频侦查现状而言,视频侦查中的误报(False-Positive)和漏报(False-Negative)是非常高的。其中漏报指的是在监控区域内出现安全威胁的情况下,监控系统并未提醒工作人员,且工作人员并没有发现这一情况;误报指的是正常、安全的活动被当做是安全威胁,进而释放错误的警报。再加上虽然国内的网络技术已经成熟,通过网络可以浏览各种视频,但从监控视频的角度来看,有时必须申请相关部门的同意后,才可以调取监控视频信息,这就会导致时间的延误,有可能会因此而错过破案的良好时机,给犯罪分子留下更多的时间藏匿或逃跑。在监控过程中,也会因主客观原因出现各种监控误报漏报行为,造成资源利用不全面、不彻底,利用效果差。
4.数据分析困难
以往的视频监控系统的智能化水平非常低,录像资料全部笼统地放置在一起,仅能以时间为索引进行搜索,这会给数据的分析带来不必要的麻烦,且容易导致有价值的信息难以被挖掘出来,再加上较高的误报导致无用数据增多,降低了数据分析的效率。
5.响应时间长
通常而言,一旦出现安全威胁,系统的多个相关部分,以及相关安全部门应该积极的配合,从而更好、更快地处理危机。在这种情况下,监控系统的反应速度,在很大程度上决定了能否避免发生人身或者财产受损事件。
6.反侦查行为增多,应用阻碍增加
反侦查行为是犯罪人为掩盖其罪行,逃避法律制裁而实施对抗性行为。在视频监控应用日益普及的过程中,犯罪分子的反侦查意识不断提高,有些蓄谋已久的案件中,犯罪分子会选择视频盲区作案,甚至是直接毁坏相关的设备等,这样的行为会为视频侦查带来困难。
三、智能网络视频监控技术应用的可行性分析
(一)智能网络视频监控技术的发展原因
智能视频分析技术形成于上世纪90年代,在此后的十多年,在商业领域的应用日渐普及,并受到人们关注。在相关技术日益精进的推动下,智能视频分析市场的规模持续扩大,形成新的产业。
2008年,22个城市的报警和监控系统试点以及第二批科技强警示范建设城市项目落下帷幕,“平安城市”试点项目取得了初步的成功。而城市治安监控系统作为平安城市建设、公安“科技强警”和公安信息化建设的主要内容也将逐渐由系统建设向运营管理阶段过渡,在系统的应用阶段,大规模系统建成后如何应用、如何和公安业务紧密结合,发挥其最大的效能、如何最大程度的体现系统的建设效益[6],进一步提高视频监控的智能化、网络化程度成为智能视频监控的发展趋势。
(二)智能网络视频监控技术的优势
1.网络化
网络化是智能化的前提,也是视频监控技术必须先经历的阶段。和以前的监控技术相比,网络视频监控的优势在于:一个工作人员能够监控不同的画面;节省安全设备,降低系统建设和使用成本;在更大程度上体现出网络资源的价值,通过宽带网络传输图像,成本较低,监控区域能够更加灵活的调整;具备远程监控功能;能够保持软件的实时更新;能够有效降低出现死机事件的可能性,确保重新启动后能够正常的运行。
2.智能化
(1)7*24小时全天候监控
在传统监控系统中,工作人员紧盯画面以监视和分析;但智能视频监控系统采用智能算法,将采取到的画面与安全模型进行对比,通过这样的方式自动寻找并识别安全威胁。
(2)提高报警精确度,降低误报率和漏报率
智能视频监控系统的探头和摄像头设备具备很强的图像处理性能,甚至可以利用高级智能算法进行分析,帮助用户更好的掌握安全威胁情况。和过去的监控技术的差异在于:智能网络监控不但能够保存和传输信号,并且还可以在智能管理系统的支持下,对画面和视频进行智能化的分析。摄像头将压缩后的视频文件传输回来,再加上智能图形分析系统和报警系统,这样就能够搭建起全方位的智能网络视频监控平台。
(3)快速响应机制,提高响应速度
相比传统网络的视频监控系统,智能视频系统最显著的优势在于其智能化水平较高,能够自动识别可疑的行为和物体,在一定程度上预判安全威胁,并通过警报的方式提醒工作人员,为解除和应对安全威胁争取更充裕的时间,使工作人员能够更快的作出反应。毫无疑问的是,在未来,视频监控将朝着智能化、网络化的方向进一步的发展,智能网络视频监控将受到更多的重视,并得到更广泛的应用。
四、智能網络视频监控技术在侦查实践中的应用
(一)智能网络视频监控技术应用于侦查的主要技术类型
应用于侦查实践的智能网络视频监控技术主要为安全相关类的应用。其中,对于视频图像分析和理解是非常关键的。图像分析和理解,其本质是建立不同图像信息之间的关联,在此基础上进行逻辑推理,从而获取更多的证据和线索,更快锁定嫌疑人甚至犯罪分子,可选择的方法包括了时间法、联系法、回查法等。这一环节旨在发掘和掌握犯罪嫌疑人的基本信息,为后续的侦查提供更有力的线索。
1.人物面部识别技术
此项技术的核心,是获取人的面部特征,和数据库中现有的数据进行对比,从而识别、验证人物身份。它是在计算机图像处理和生物学发展到一定阶段后的产物。它基于区域特征分析算法,运用先进的图像处理技术,提炼出目标人物的人像特征点。如今,此项技术受到了公安系统人员的广泛青睐和重视,在数据库信息持续充实的过程中,该技术的重要性日益凸显出来,在很多案件侦破过程中发挥了不可替代的作用[7]。
2.车辆识别技术
提取目标车辆的形状、颜色、车牌号等方面的信息。在追踪被盗车辆等方面有着重要的用途。其中,车牌自动识别技术在侦查活动中起到了重要作用。车牌自动识别技术的应用领域主要集中于道路交通系统,它的应用有效的提高了道路交通管理的自动化程度。识别车牌可以通过两种方法实现,其一为无线电鉴别,其二为车牌自动识别。相比来看,后者的应用更为广泛。车牌自动识别,涉及到三个环节:其一为车牌定位,该环节主要应用的是灰度图像定位技术;其二为车牌分割,比如垂直投影字符分割、聚类分析分割等;其三为车牌字符识别,可以通过模板皮匹配、特征匹配等方式,来识别车牌信息。
3.可疑行为分析技术应用实例
(1)根据驾驶员驾驶行为的检测技术:通过摄像机监控驾驶员的状态,了解其是否离开座位、是否超速等,并在异常状况下提供警报信息。在酒驾检查方面发挥重要的作用。
(2)ATM机加装异常设备检测技术:鉴于现下ATM机犯罪猖狂,许多犯罪分子通过在ATM机上加装异常设备以盗取用户磁卡信息及密码,使公民的财产遭受了巨大的损失。该项技术正是针对此类犯罪,对ATM机上集成的摄像机所提供的图像予以分析。当ATM机上出现非正常设备或张贴小广告等行为时,自动识别并产生相应报警。
4.物体追踪技术
一旦识别到移动目标,会根据其移动情况,对摄像机的角度进行控制,从而确保目标物始终能够出于监控范围内,实现从案到人,循线追踪,分析、研判嫌疑物体踪迹。
(二)智能网络视频监控技术在侦查实践中的应用效果
1.自动识别、分析(智能化)
公安机关在“科技战、信息战、证据战和合成战”中取得胜利的关键在于信息化技术在案件侦破的过程中发挥的作用。随着信息技术的发展,侦查人员能够获取的关于案件的信息不断增多,然而,对于海量的视频数据,怎样才能够对这些数据和资料进行对比、分析,在此基础上提炼出有价值的线索甚至是证据,直接关系到最终案件侦破的效率和准确度。相比较传统的依赖于只用传统的人工查看方式逐帧查阅视频的方式而言,从视频中提取特定的信息是人工智能技术的主要优势之一。智能网络视频监控技术能够将各个监控区域中采集到的人、事、物予以归纳和分类,然后和数据库中的资料进行对比分析,识别出高危人群、车辆等,达到对特定区域进行防控的目的,在信息方面实现压缩和关联的效果,解决人力在效率和粗放性方面的问题,让侦查人员能够将更多的精力和时间放在其他环节和事务上,实现了更高的效率。
2.网络资源共享(网络化)
互联网的侦查技术随着信息技术的发展而进步,也在案件侦破方面逐渐发挥出更大的作用,实现视频监控系统的规范化和全面化,解决重复建设的问题,不断的扩大监控范围,打造更加严密的监控网络。在这一过程中,制定责任、奖惩以及协作方面的机制并严格的落实到位,促进资源整合,实现共享共建。加强和各种建设了视频监控系统的社会主体之间的合作,要求其主动的提供视频资料,并将其和各个公安部门上传的人口、房屋、财产、案件等方面的信息充分的整合在一起,搭建起大规模的动态网络资源共享平台,聘请专业的人才负责数据的更新和维护工作,实现侦破信息随时随地的分享。
五、智能网络视频监控技术的发展前景
(一)智能网络视频监控技术的推广现状
智能网络视频监控技术,能够进一步丰富视频监控系统的功能,实现更有效的安全防范效果,能够对大量的数据进行高效、智能化的分析,将目标和画面背景区分开来,对目标的移动方向、速度以及其他方面的参数和特征予以分析。公安机关在此基础上总结规律,实现对目标的主动监控可以更好实现智能网络视频监控技术的普及,能够促进监控系统更有效利用。然而就目前现状来看,此项技术的应用并不广泛,究其根源在于:
第一,当前大多数目标提取和分析的行为特征都不具有广泛的普适性的,局限性较大。在看守所、监狱、地铁、仓库等场景下才能充分发挥出其作用。但在现实中,监控环境通常都是非常多样化的,且由于环境复杂多变,对相关硬件设施提出了更高要求。
第二,现有的技术达不到治安监控的要求。虽然市面上的产品多种多样,但大部分的视频分析依赖于前端实现,也就是把DSP嵌入在摄像机中,可以满足某些方面应用的需要。然而,考虑到当前的视频分析技术有所局限性,在同一时间只能够对有限的几路视频予以分析,但治安监控系统通常都涉及到几千条甚至更多的视频信息,完全超过了现有产品的数据处理极限;怎样才能在多端且规模庞大的监控外部环境中实现更高的准确度,并和安防设备无缝的集成和衔接,提高设备的分析能力,是智能视频分析领域最棘手的难题,也就是限制当前智能网络视频监控技术推广的一个重要原因。
第三,市场价格相对昂贵,当前经济条件难以支持设备的研制开发和广泛使用。因其远高于传统视频设备的开发难度,使得智能化产品开发周期较长,开发成本和制造成本较高[8],投入的成本难以转化成利润,资金回转周期较长,资金回笼慢,商家不愿意在未知的市场状况下过多投入,这在很大程度上限制了智能产品的广泛应用,对于任何一项设备和技术而言,价格和成本,都是决定其应用范围和普及程度的关键因素。
第四,用户需求难以预测且较为多变。和几年前相比,人們对智能视频技术的认识更加全面,并给予了更多的重视,但是现有的技术水平,和用户对智能视频的期待与认知并不同步。明确智能网络视频监控技术的未来发展方向,全面了解智能视频的功能及其能够解决的问题找到适合解决当前问题的设备需要随时了解市场需求和市场走向,需求与制造之间的时间差在很大程度上也会影响智能网络视频监控技术的普及应用。
(二)智能网络视频监控技术的发展趋势
在“国家应急体系”“平安建设”“科技强警”等项目开展的过程中,国内视频监控市场受到了空前的关注,更多的主体参与进来,推动网络视频监控分析技术的数字化、网络化、智能化水平的不断提高:其中,数字化是前提,而智能化则是最高境界。系统从模式解释过渡到自动解释上来,这是伟大的进步,也是迎合实际工程应用需求的必然结果。未来的智能网络视频监控技术将越来越多的为公安工作服务,然后和相关的技术侦查手段集成在一起,打造出全新的全自动的侦查模式。一旦完整的智能网络侦查模式得以建成,从信息采集、信息碰撞、串并案件、信息分析、案情研判,任何和案件相关的内容,都可以基于智能的分析、网络资源的共享而呈现在我们眼前。
在实践的过程中,公安机关需要完善视频监控系统的建设与管理的机制以解决实际问题。公安视频大数据技术的应用推动了智能网络视频监控体系的建设与发展,弥补了数据在公安实际工作使用中的不足[9],智能网络视频监控系统的用途并不局限于案件侦破领域,也可在治安、交通管理等领域发挥价值,全面提升公安数据化治理水平,全面提升公安机关工作的效率与能力。在构建智能网络视频监控系统时,最重要的是将公安机关和民间网络信息资源充分的整合在一切,在此基础上建造一个全面的、详实的、可靠的网络资源共享平台,依靠全社会的共同力量推动智能网络视频监控技术的发展,将其作用真正发挥到极致;除此之外,还需充分的了解社会发展需求,尤其是公安机关、社会大众对智能监控的功能需求,将各方的资源集成在一起,体现出各方的优势,加快智能视频分析技术的研发,将其作用和价值在最大程度上发挥出来,服务于公安实践,以适应不断变化发展的社会的需要[10]。
六、结语
智能网络视频监控系统的用途并不局限于案件侦破领域,在治安、交通管理等领域中也可以充分地发挥出其价值,全面提升公安工作的网络自动化办公水平,全面提升公安机关工作的效率与能力。在构建智能网络视频监控系统时,最重要的是将公安机关和民间网络信息资源充分地整合在一起,在此基础上建造一个全面的、详实的、可靠的网络资源共享平台,依靠全社会的共同力量推动智能网络视频监控技术的发展,将其作用真正发挥到极致;除此之外,还需充分了解社会发展需求,尤其是公安机关、社会大众对智能监控的功能需求,将各方的资源集成在一起,展现多领域内的优势[11],加快智能视频分析技术的研发,将其作用和价值在最大程度上发挥出来,为公安科技创新发展营造机遇[12];在增强人民群众的安全感和幸福感,为人民群众的美好生活贡献科技的力量。
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