前言：視頻監(jiān)控系統(tǒng)作為一種有效的技術(shù)手段，在威懾和打擊犯罪，保障人們?nèi)松砗拓?cái)產(chǎn)安全，維護(hù)社會(huì)秩序方面有著不可替代的作用，然而，隨著城市智慧安防的深入應(yīng)用，針對(duì)視頻內(nèi)容的結(jié)構(gòu)化提取給現(xiàn)有的視頻監(jiān)控系統(tǒng)帶來(lái)了又一輪技術(shù)挑戰(zhàn)。

隨著“平安城市”、“3111工程”、“城市立體化治安防控”、“智慧城市”等科技強(qiáng)警項(xiàng)目建設(shè)的開(kāi)展不斷深入，我國(guó)一線、二線、三線城市已經(jīng)基本完成城市監(jiān)控與報(bào)警系統(tǒng)由標(biāo)清改高清的建設(shè)，并且基于統(tǒng)一的國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)正在開(kāi)展視頻監(jiān)控資源的聯(lián)網(wǎng)整合任務(wù)。一線、二線城市已經(jīng)在聯(lián)網(wǎng)整合后視頻資源基礎(chǔ)上深入開(kāi)展智能視頻分析系統(tǒng)、且取得了初步成果。然而，視頻監(jiān)控系統(tǒng)作為面向城市公共安全綜合管理的物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用中智慧安防和智慧交通的重要組成部分，面臨著深度應(yīng)用的巨大挑戰(zhàn)。其應(yīng)用的瓶頸是視頻信息如何高效提取，如何同其他信息系統(tǒng)進(jìn)行標(biāo)準(zhǔn)數(shù)據(jù)交換、互聯(lián)互通及語(yǔ)義互操作。當(dāng)下主要的問(wèn)題在于：缺少視頻信息情報(bào)的標(biāo)準(zhǔn)化生成方法，進(jìn)而缺少利用視頻信息情報(bào)指導(dǎo)偵查、破案的新型警務(wù)工作模式;視頻信息化情報(bào)化警務(wù)應(yīng)用各環(huán)節(jié)缺乏統(tǒng)一的標(biāo)準(zhǔn)和規(guī)范。解決這一問(wèn)題的核心技術(shù)即是視頻結(jié)構(gòu)化描述技術(shù)。

視頻結(jié)構(gòu)化技術(shù)

簡(jiǎn)單來(lái)講，視頻結(jié)構(gòu)化技術(shù)是一種將視頻內(nèi)容(人、車(chē)、物、活動(dòng)目標(biāo))特征屬性自動(dòng)提取技術(shù)，對(duì)視頻內(nèi)容按照語(yǔ)義關(guān)系，采用目標(biāo)分割、時(shí)序分析、對(duì)象識(shí)別、深度學(xué)習(xí)等處理手段，分析和識(shí)別目標(biāo)信息，組織成可供計(jì)算機(jī)和人理解的文本信息的技術(shù)。

從數(shù)據(jù)處理的流程看，視頻結(jié)構(gòu)化描述技術(shù)能夠?qū)⒈O(jiān)控視頻轉(zhuǎn)化為人和機(jī)器可理解的信息(如下圖)，并進(jìn)一步轉(zhuǎn)化為公安實(shí)戰(zhàn)所用的情報(bào)，實(shí)現(xiàn)視頻數(shù)據(jù)向信息、情報(bào)的轉(zhuǎn)化。

pt1:理論基礎(chǔ)、算法模塊、系統(tǒng)的層次體系

從視頻、錄像、圖片中定位人臉?biāo)趨^(qū)域，并將人臉圖像區(qū)域從中提取，通過(guò)算法，轉(zhuǎn)換為一組特征值向量。

人臉特征識(shí)別

人臉識(shí)別在應(yīng)用上，具有先天性的隱蔽、方便、直觀等優(yōu)勢(shì)。借助人臉識(shí)別技術(shù)，公安業(yè)務(wù)部門(mén)可在機(jī)場(chǎng)、商場(chǎng)、小區(qū)、火車(chē)站、高鐵站、地鐵站、汽車(chē)站、人行道等進(jìn)行布控，提取包括人的生理特征(如性別、年齡、膚色、發(fā)色、胡須)、表情特征(微笑、正常、憤怒)、臉部穿戴飾物特征(眼鏡、墨鏡、帽子、口罩)，從而實(shí)現(xiàn)人臉的實(shí)時(shí)布控，高危人員比對(duì)、以圖搜圖、語(yǔ)義搜索等方面的業(yè)務(wù)應(yīng)用。如人臉實(shí)時(shí)布控系統(tǒng)對(duì)視頻進(jìn)行實(shí)時(shí)人臉采集，人臉特征提取和人臉識(shí)別，并與各種人臉庫(kù)提供的圖片(警綜、出入境、人口庫(kù)、在逃庫(kù)、犯罪人員庫(kù)等)進(jìn)行實(shí)時(shí)比對(duì)，若發(fā)現(xiàn)重點(diǎn)關(guān)注人員，將推送到實(shí)戰(zhàn)平臺(tái)或手機(jī)終端，實(shí)現(xiàn)實(shí)戰(zhàn)預(yù)案聯(lián)動(dòng)。結(jié)合實(shí)戰(zhàn)平臺(tái)研判模型、技戰(zhàn)法庫(kù)，實(shí)現(xiàn)人員的頻次分析、頻繁出入、晝伏夜出、深入出入、團(tuán)伙分析等多軌碰撞分析，為公安預(yù)警、偵查、追逃等應(yīng)用發(fā)揮作用。

1、 人體結(jié)構(gòu)化

在視頻中除了包括人員的面部精確定位、面部特征提取、面部特征比對(duì)，人員的性別、年齡等特征范圍外，還可對(duì)人的衣著、運(yùn)動(dòng)方向、是否背包、擰包、打傘、是否騎車(chē)等信息進(jìn)行結(jié)構(gòu)化描述;以及包含人體行為如越界、區(qū)域、徘徊、遺留、聚集等多種行為特征描述。

人體特征

在人體結(jié)構(gòu)化基礎(chǔ)上進(jìn)行檢索查詢，可以解決快速目標(biāo)查找問(wèn)題，如將嫌疑人的截圖輸入至偵查系統(tǒng)中，利用人形檢索的功能，系統(tǒng)會(huì)根據(jù)目標(biāo)嫌疑人的衣著、顏色分布、體態(tài)特征快速地在案發(fā)點(diǎn)附近的多路攝像頭中進(jìn)行全局搜索，查找出相似的目標(biāo)，并將結(jié)果以快照的形式輸出，結(jié)合GIS地圖進(jìn)行時(shí)空研判分析，刻畫(huà)出嫌疑人的行動(dòng)軌跡。

2、 車(chē)輛結(jié)構(gòu)化

隨著智能交通高清電警、卡口、虛擬卡口、停車(chē)場(chǎng)的廣泛建設(shè)和應(yīng)用、借助智能識(shí)別算法將電警、卡口、停車(chē)場(chǎng)出入口等場(chǎng)所的車(chē)輛相關(guān)結(jié)構(gòu)化信息存入車(chē)輛主題庫(kù)，包括車(chē)牌、車(chē)牌顏色、車(chē)輛品牌、車(chē)輛類(lèi)型、車(chē)身顏色、車(chē)標(biāo)及遮陽(yáng)板、是否系安全帶、打電話、車(chē)輛年檢標(biāo)、擺件掛件、司乘人員的人臉。

車(chē)輛特征識(shí)別

基于這些車(chē)輛關(guān)鍵特征信息，形成上億條過(guò)車(chē)記錄數(shù)據(jù)，從而推動(dòng)了后臺(tái)大數(shù)據(jù)分析服務(wù)的發(fā)展應(yīng)用和行業(yè)數(shù)據(jù)挖掘，形成隱匿車(chē)輛挖掘、套牌車(chē)輛篩選、初次入城、一車(chē)多牌、一牌多車(chē)、頻繁過(guò)車(chē)、相似車(chē)輛串并、同行車(chē)**、高危車(chē)輛積分模型、車(chē)輛行駛軌跡分析、時(shí)空碰撞等實(shí)戰(zhàn)技戰(zhàn)法的應(yīng)用。在此基礎(chǔ)上對(duì)車(chē)輛特征數(shù)據(jù)的大數(shù)據(jù)搜索，即可迅速找到所有符合條件的車(chē)輛信息，包括行駛時(shí)間與方向、行駛速度、車(chē)標(biāo)、車(chē)牌、年款等，還可結(jié)合以圖搜圖的檢索方法，在實(shí)戰(zhàn)平臺(tái)上調(diào)取相關(guān)視頻和圖像文件，快速查詢到有關(guān)嫌疑車(chē)輛信息，還原車(chē)輛行駛的軌跡歷史信息，實(shí)現(xiàn)嫌疑車(chē)輛在整個(gè)城市的全程運(yùn)行軌跡查詢或結(jié)合視頻監(jiān)控信息，實(shí)現(xiàn)車(chē)輛全程化的可視化軌跡回放，以及對(duì)涉事車(chē)輛的精準(zhǔn)布控和查詢，也可以聯(lián)合公安車(chē)輛管理信息庫(kù)，實(shí)現(xiàn)車(chē)人關(guān)聯(lián)。

作為一項(xiàng)視頻處理的核心技術(shù)，算法對(duì)環(huán)境比較敏感，受環(huán)境干擾大，光線、雜物、惡劣天氣、晃動(dòng)都會(huì)影響實(shí)際效果。實(shí)現(xiàn)高效精準(zhǔn)的視頻結(jié)構(gòu)化描述技術(shù)成為今后一段時(shí)間各個(gè)算法研究機(jī)構(gòu)努力的方向。隨著計(jì)算機(jī)視覺(jué)前沿技術(shù)的日益成熟，深度學(xué)習(xí)、高性能計(jì)算、海量訓(xùn)練數(shù)據(jù)、多維信息結(jié)合、大數(shù)據(jù)挖掘分析、目標(biāo)跟蹤、現(xiàn)有算法的優(yōu)化都將有力快速推動(dòng)視頻結(jié)構(gòu)化分析技術(shù)、算法效果的逐步提升。能夠根據(jù)不同的復(fù)雜環(huán)境進(jìn)行自動(dòng)學(xué)習(xí)和過(guò)濾，能夠?qū)⒁曨l中的一些干擾目標(biāo)進(jìn)行自動(dòng)過(guò)濾，能夠?qū)⒁曨l中的一些干擾目標(biāo)進(jìn)行自動(dòng)過(guò)濾，從而達(dá)到提高準(zhǔn)確率。

視頻結(jié)構(gòu)化技術(shù)發(fā)展前景

在大數(shù)據(jù)時(shí)代，利用視頻結(jié)構(gòu)化描述技術(shù)實(shí)現(xiàn)視頻圖像結(jié)構(gòu)化數(shù)據(jù)提取，將是公安機(jī)關(guān)實(shí)現(xiàn)安防大數(shù)據(jù)應(yīng)用的重要基礎(chǔ)建設(shè)。視頻結(jié)構(gòu)化描述技術(shù)緊緊抓住視頻內(nèi)容信息處理和網(wǎng)絡(luò)化共享應(yīng)用的主線，力爭(zhēng)經(jīng)過(guò)若干年的技術(shù)攻關(guān)和系統(tǒng)建設(shè)，全面實(shí)現(xiàn)監(jiān)控視頻信息的情報(bào)化、視頻監(jiān)控網(wǎng)絡(luò)的智慧化，強(qiáng)化警務(wù)視頻應(yīng)用的普適性。即實(shí)現(xiàn)以機(jī)器自動(dòng)處理為主的視頻信息處理和分析，并且通過(guò)技術(shù)手段轉(zhuǎn)化為公安工作可用的情報(bào);實(shí)現(xiàn)監(jiān)控網(wǎng)絡(luò)之間、終端之間、警種之間的信息共享和主動(dòng)互操作，實(shí)現(xiàn)主動(dòng)監(jiān)控、自動(dòng)聯(lián)網(wǎng)分析等網(wǎng)絡(luò)功能;全方位拓展視頻在警務(wù)工作中的應(yīng)用模式，大幅度提高技術(shù)的易用性，實(shí)現(xiàn)以業(yè)務(wù)民警為中心的隨時(shí)隨地的靈活、簡(jiǎn)單、多樣的視頻按需服務(wù)應(yīng)用。

從應(yīng)用前景看，視頻監(jiān)控技術(shù)所擁有的市場(chǎng)潛力為視頻結(jié)構(gòu)化描述提供了廣闊的應(yīng)用前景。全面開(kāi)展視頻結(jié)構(gòu)化描述技術(shù)研究和產(chǎn)品開(kāi)發(fā)，建立完全自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)的技術(shù)體系，不但對(duì)我國(guó)安防行業(yè)的健康發(fā)展極為重要，也可以大力帶動(dòng)相關(guān)芯片制造、軟硬件產(chǎn)品開(kāi)發(fā)等一大批民族產(chǎn)業(yè)的發(fā)展。

實(shí)際上，中國(guó)有AVS標(biāo)準(zhǔn)，視頻的所有產(chǎn)品都可以納入該體系下，在該體系下進(jìn)行視頻的去偽存真，進(jìn)行視頻的二次分析合并，挖掘，進(jìn)行實(shí)時(shí)和事后的智能分析，結(jié)合行業(yè)管理，將視頻應(yīng)用深入到行業(yè)的各種應(yīng)用。

不論是垂直行業(yè)，還是平安城市，未來(lái)視頻都是最直觀的資源，它將類(lèi)似于企業(yè)的數(shù)據(jù)，因而針對(duì)視頻的深度應(yīng)用將是未來(lái)安防發(fā)展的必然。

(本文作者現(xiàn)任佳都新太科技股份有限公司智能安防事業(yè)部高級(jí)解決方案經(jīng)理)