公安系统中数字视频监控系统的设计与应用分析

张洪坤

(中国人民公安大学,北京 100038)

保障城市安全,维护城市稳定运行是公安系统的基本责任。当前科学技术研究不断深入,城市在信息技术的影响下逐渐步入数字化时代。公安系统在信息技术的影响下也出现很多变化。积极地在公安系统中设计数字视频监控系统,能够帮助公安系统实现全方位、无死角监控。当然该系统的建设,涉及到很多技术与构成元素,因此需要在不断探索中加以完善,这方面也是公安系统创新的重要课题之一。

1 公安系统中数字视频监控系统应用必要性

创建公安系统中的数字视频监控系统,可为我国社会稳定和谐发展提供良好的保障。搭建该系统后,社会治安技术防范方法将实现智能化、视频监控将实现网络化、城乡监控将实现一体化,这就从基础上为“三保一弘扬”的实现创造良好的条件与基础[1]。根据科学技术的发展不断强化社会治安管理力度与质量,对于突发性事件可真正实现有效预防、快速处理,现代化社会治安整治体系需要科学合理地应用先进的技术手段。公安系统中应用数字视频监控系统后,对于大型商场与超市、治安卡口、重要部门、住宅、医院、车站、交通路口、宾馆、酒店、学校等防范区域的安全防范突发性事件提供良好的保障,在提高破案率、降低案发率的同时,也可更好的强化群众的公共安全指数,为现代化社会稳定和谐发展奠定坚实基础。

2 数字视频监控智能化内涵

以往的视频监控系统只是通过机器对监控场景开展记录与监控工作,只有线控现场画面出现问题时,工作人员才会结合实际情况针对视频监控进行人工分析,从可靠性与时效性方面出发进行分析可以发现,这种方法不符合现代化视频监控技术的标准与需求[2]。使用数字视频监控智能技术可在远离人工分析的基础上,通过先进的计算机技术针对监控视频帧序列进行连续的智能化分析,并根据实际需求使用目标追踪、行为识别、移动探测、目标分析等方法进行科学的监控。数字视频监控智能技术主要以计算机视觉技术为基础,为人工智能的主要研究内容。

3 公安系统中数字视频监控系统应用优势

公安系统中数字视频监控系统主要讲视频监控技术与视频智能化技术进行了有机整合,通过计算机对警情或突发性事件进行科学的判断,降低人工劳动量,减少人工出错率,可有效提高视频监控系统的运行质量与效率,同时还可拓展非安防与安防的应用范围。

入侵检测有着极为广泛地使用,技术有着较高的成熟性,其功能是对明确的监控现场进行划分,根据实际情况分成一块或多块防卫区域,监控目标若进入监控区域可对目标进行自动化锁定与跟踪,同时也可检测目标的运行轨迹与各项特征,若符合监控人员预测的报警条件,就会第一时间发送报警信息。这种方法通常应用在特殊性区域中,当特定人员进入现场后可及时进行防范[3]。如博物馆、监狱、军事基地等。与红外线探测系统或震动感应系统对比可知,数字视频监控系统的入侵检测不需要临时加设其他设备,覆盖范围也相对较广,探测率相对较高,错误率极小,可逐渐形成较为完善的立体空间防范系统。

丢包检测也被称为遗留物检测,在特殊场地中若设定时间段中摆放或遗留了包裹和物体时,监控系统会第一时间发出报警信号,同时将遗留物体的具体位置信息及时传送给监控人员。

目标移动检测的作用是物体出现恶意移动、遮挡或替换等现象,在商场、博物馆等贵重物物品保护场所有着广泛的应用,若贵重物品受到遮挡、替换或恶意移动,监控系统就会发送出报警信号,进而防止恶性事件的发生。

车辆与人数检测统计的作用是针对特殊性区域、道路等开展视频数据信息的收集与分析,统计出车辆与人员的实际数目并制作成科学的报表。其运行原理主要为利用摄像机收集大量视频数据信息,智能分析算法对视频图像中符合相应特征的人员和车辆等进行识别,并科学分析目标的运行轨迹,同时还会对出现目标的数量进行统计处理。

较为重要的区域使用数字视频监控系统后检测人员是否存在拥堵现象时有着较强的智能性特征,若智能分析后发现区域中的人数高于预设数值就会第一时间发出报警信息,为工作人员及时制定合理的应对方案提供良好的保障,防止发生突发性事故。

4 公安系统中数字视频监控系统的设计与应用

4.1 公安系统中数字视频监控系统结构

视频监控画面分析、处理、模式识别。人工智能等均属于数字视频监控应用的主要技术。根据事件识别目标可将数字视频监控智能技术分为目标分类、移动监测、追踪目标、行为识别等项目。

数字视频监控进行智能化处理过程中,对于监控现场的运动目标会运用移动探测技术进行跟踪监测,在监测到运动目标后,会分析目标的移动速度、形状、位置、大小等进行为分类识别提供条件。接着运用计算明确目标的运行轨迹对目标进行科学的追踪,同时还可运用行为识别计算出目标的行为。

4.1.1 移动探测技术

在科学技术不断发展作用下,对可进行移动探测的技术数量较为丰富,其中背景分离方法有着极为广泛地运用。背景分离方法的主要原理就是运用背景模型与图像之间存在的差异,分析出物体是否处于移动状态。背景分离方法可真正捕捉完整的物体运行特征数据,有着极高的灵敏度与精准性,应用性能也相对较高。使用背景分离方法时,对于监控场景的动态变化有着较高的敏感度。

创建背景模型在背景分离方法中有着极为重要的地位与作用,通常情况下,公安监控系统需通过一段时间的才能掌握完整的背景画面,掌握过程的实现主要是以图像的时间平均为基础,在一定时间内将默认背景块进行平均化处理后,就可作为默认背景图模型进行使用。系统掌握过程结束后,数字监控系统还会根据实际情况进行同步更新与维护,这也充分表明了默认背景图模式会根据实际情况发生相应的变化。创建模型背景对环境变化的敏感度将有明显的降低,可有效解决动态复杂场景的各种干扰性问题。

时间分差方法的运行原理就是通过视频序列连续得多帧差异值分析监控目标是否处于运动状态。在监控场景有着剧烈变化时这种方法能发挥出极大的作用,这充分标准时间分差方法可更好地适应动态监控环境。光流算法的运行原理就是检测物体随时间变化的光流数据分析物体运动状态。

4.1.2 目标分类方法

目标分类在目标行为识别中有着极为重要的作用,提取目标特征在目标分离方法中有着重要的地位。所谓目标分类技术就是以连续帧为基础,通过多种特征参数进行科学合理的应对匹配。时间特征与空间特征是目标特征参数的主要内容,空间特征可利用单独图像帧进行收集,如物体的位置、大小、规格等于空间具有密切联系的特征;提取时间特征需要以连续多帧为基础,例如:特征时间内物体的位置、大小、速度等发生改变,提取目标特征后,想要确保系统掌握目标行为或正在发生事件具有较强的精准性,就需要进行目标分类处理,划分为定义好的类别。当前主要使用的目标分类方法通常为人工神经网络分类方法、贝叶斯分类方法、向量机分类方法。

4.1.3 目标追踪法

当前有多种技术都可实现追踪目标,而这也需要结合实际需求使用合理的目标追踪技术。以目标特征参数为基础的目标追踪法的原理是利用现场画面每一帧中目标的周长、面积、质量中心等数据实现目标的追踪。有种技术主要通过目标颜色实现追踪,这种技术有着较强操作简捷性,但在追踪3D目标时则有着巨大的难度。

以模板为基础的目标追踪法。这种追踪法的实现原理是将预设目标模板与监控图像帧进行对比分析,并利用像素吻合程度实现对目标的追踪。对于体积较小目标进行追踪时可使用这种追踪技术,但有着较高的使用难度。

以动态轮廓为基础的目标追踪法。该方法需读取上一帧目标的实际轮廓数据,接着对下一帧目标轮廓数据进行调整。与以模板为基础的目标追踪法对比可以发现,这种方法有着更强的应用便捷性。

4.1.4 行为识别技术

公安系统的数字视频监控智能化系统在正常运行过程中,最终的结论性环节为行为识别。系统利用探测、分类、追踪等方法获取的运动目标数据,获取目标视觉信息,通过算法实现行为识别。当前的行为识别算法主要分为以下两种,即状态矢量空间法与模板对比法。

状态矢量空间法将运行目标的所有行为动作转变为相对应的状态矢量,同时根据相应的概率对状态矢量进行科学的整合,进而实现目标行为识别。使用这种方法时有着较强的复杂性。

模板对比法的应用原理就是视频监控系统将目标的视觉信息转变为动态模型,与数据库中存在的各种行为识别模型进行对比处理,为实现行为识别提供条件,模板对比法有着较强的简单性,但容易受到各种因素的影响。

4.2 公安系统中数字视频监控系统的设计应用

4.2.1 构成要素

(1)采集工作站:通常情况下采集工作站与视频编码器之间有着较强的相似性,其可针对音频、视频等信息进行收集与整理,采集工作站系统有着较强的系统集成能力与数据处理功能,这使得采集工作站仅仅利用一个平台就可针对数字图像进行收集、压缩、传输、存储等处理,这可有效降低建设系统的资金投入量,并提高系统维护工作的质量和效率。

(2)总控工作站:总控工作站主要针对自身所管理的区域中所有的视频监控进行科学的管理与控制,其主要作用是及时向监控人员报告区域中的设备管理、设备状态、警告管理等实际情况。服务器的作用是对各种监控数据尽心收集、整理、存储,并根据实际情况传输至控制器上,同时控制器需要显示与处理数据信息。

(3)监控服务器:监控服务器是创建数字视频监控系统的主要结构,在多媒体网络视频数字监控系统中也有着极为重要的作用与地位。监控服务器有着单播视频流、用户管理、转发组播、存储数据信息以及转发等功能[3]。

4.2.2 数字视频监控系统的应用

公安系统应用数字视频监控系统后,不仅可以实现传统安防系统中的各种功能,还可出现大量先进的功能,如抓拍图像、实时监控、切换屏幕、录像回放等。与此同时,想要更好地满足新时期用户的各种需求。保证交警、公安等执法部门开展良好的城市治理与监控等工作,应用数字视频监控系统后还可拓展出有效功能。

首先,联网。数字视频监控系统具有管理各个阶层的能力、与其他职能部门之间具有视频监控共享能力。应用数字视频监控系统后,通过网络可确保公安视频监测网络与信息网络之间逐渐形成良好的互通,同时也可为社会监控资源的整合与接入提供良好的条件。

其次,GPS可视化操作。应用数字视频监控系统后也可使用GPS系统的各种功能,在电子地图中也可较为清晰地标注出摄像头的实际位置、警力的分布情况等内容,警情信息也逐渐具有共享特征,这可保证交通部门、公安部门在最短时间内快速掌握具体的案发地址,同时结合电子地图中摄像头的分布数据,第一时间查找出案发视频,这可为公安部门快速掌握案发情况并进行分析与判断提供良好的条件,进而为合理快速地解决案件奠定坚实的基础。

5 结语

综上所述,科学技术的发展以及社会的不断进步,当前已经逐渐进入到数字化发展时代。数字化覆盖整个城市,公安系统作为维护城市安全的重要保障,积极渗透数字化技术,打造实时数字视频监控系统,以信息技术为载体,对城市安全进行实时监督,及时排除城市安全威胁。当然数字视频监控系统设计中,一定要结合公安系统实际情况,对构成要素详细了解,合理设计数字视频监控系统结构,这样才能在实际应用中,将其功能性发挥到最大。