1、基于智能视频监控技术的智慧监狱解决方案智慧监狱基于智能视频监控技术的智慧监狱解决方案1 综述监狱是关押和改造犯罪人员的重要场所，因此安全是首先要保障的因素；安全保障既要保障社会的安全，也要保障狱警人员和在押人员的安全。在这种特殊的场所，保安系统处于一个最为重要的位置，而视频监控则是其中最为重要的环节。国内监狱现多采用模拟闭路电视监控系统，或数字监控系统。随着现代安防技术的发展，以及监狱管理业务对现代安防技术依赖的加深，现行的应用系统存在的纵横向割裂、难以沟通、难以融合、难以共享和缺乏对一线业务及管理决策层业务的支持等问题日益突出，已经成为监狱管理业务水平和效率提高的桎梏。这种系统存在的最大弊端
2、就是，完全依赖于人工监控。据有关数据分析，22分钟后监控人员可能错过最多高达95%的画面。试想一下，人的监控力度是有限的，而突发事件的发生是不可预见的，仅靠人为7*24小时的监控难以保证事件是否存在疏漏。目前的数字录像机能录制并保存数月的监控资料，但一旦事件发生时，他却无法做出即时判断，最终让数字录像机成为一个事后取证的工具。为了避免业务应用系统建设的盲目性、避免出现新的信息孤岛、提高应用系统的建设和使用效率，使新建的应用系统与现有的应用系统具有清晰的逻辑关系，以及应用系统的建设者、管理者和使用者对监狱监控系统信息处理体系有一个智能化系统。本方案的提出旨在利用先进的智能视频分析系统，对事件的发
3、生提前做出预警，或即时发生警报，最大限制地防止突发事件的发生，从为监狱这个高度戒备的场所提供充分可靠的保障。2 监狱安防系统现状2.1 监狱安防系统现状 监狱现有的视频监控与门禁、红外、报警等系统相对独立，未能实现整合联动，成为信息孤岛。 视频画面众多，单靠人眼查看，效率低，遗漏几率大。视频监控无法发挥应有作用。 视频监控沦为事后取证的工具，缺乏事前预警、事中及时响应处置能力。 一旦系统出现故障或设备损坏时，无法进行远程恢复及报警，会给罪犯有可趁之机。 缺乏智能行为分析功能，无法对犯人的行为进行识别，仍然需要依靠值班狱警观察和判研情势。2.2 监狱的安全主要包括以下几点1) 要犯监舍或高危险犯
4、人监舍对于一些具有高度危险性的囚犯，需要对其活动进行实时和完全的监控，以防意外事件发生，保障其本人以及监狱中其他人的安全。利用监控报警系统，通过监舍内安装的摄像头，就可以对监舍进行全实时的视、音频录像，囚犯在监舍内的所有活动都可记录在内，还可以通过远程控制中心对监舍进行监控，能实现无人值班时进行实时录像。2) 犯人活动公共场所在监狱内部，食堂、礼堂、操场、工作场合等公共场合是犯人相对比较集中的地方，由于在押犯人情况混杂，往往容易出现各种异常情况。在狱警相对比较少的情况下，为保证各种公共场合内人员、设施的安全，必须要有一定的安全监控报警措施。通过监控系统，可以有效地对这些场合近实时监控及录像，通
5、过报警系统，可以再出现非正常现象时，及时向监狱管理部门发出报警信号，以便及时地对各种非正常现象做出处理。3) 监狱围墙及其周边环境监狱的周边及门口是监狱与外界联接的部分，是监狱安防系统最后的防线。通过监控、报警系统，可以有效的保证这些地方及在此进行看管的人员安全，并且有效的配合监狱看管人员联动，防止在押人员越狱行为的发生，和防止外界人员的进入。4) 监狱审讯室，探监室监狱的审讯室和探监室，是监狱人员和家属与犯人交流对话的场所。通过视频监控系统能够监视犯人的言行活动，一方面可以了解并掌握犯人近期的思想状态，另一方面也能保护其他人员的人身安全。5) 监狱武器库、财务室、监控室等要害部位监狱的武器库
6、、财务室、监控室、中心机房等重要部分对监狱的安全起到至关重要的作用，因此对于监狱内部人员的出入也要严格监控。需要在此门口和室内安装日夜型摄像机，特别是对非工作时间内的进出进行监控。6) 狱警工作区为保证监狱内部的安全与稳定，负责在押人员管理的狱警及负责监狱安全的武警官兵担负着重大的任务，他们的安全，是保证监狱整体安全稳定的重中之重。通过监控报警系统，在看管人员工作区设立控制室，可以在看管人员较少的情况下，有效地对全监狱内情况进行全面掌握，以便及时做出反应；通过在看管人员工作生活区设立监控报警设备，可以有效的保证看管人员的安全，为监狱的整体安全与稳定打好基。2.3 对监控系统的基本要求1) 重要
7、部位必须实现全天时、全天候、不间断的实时连续监控，并能实现图像与语音同时监控； 2) 次要部位可按时段设置； 3) 要害部位能实现行为识别警报，防止突发事件发生； 4) 能记录突发事件（触发报警的事件）全过程的图像及语音信息； 5) 可开设监控中心、分监控中心，并能通过网络实现远程图像监控； 6) 能按事件、时间、地点查询和回放历史图像信息。 2.4 指挥系统的分级要求1) 前端监控点（一级）：负责对各监舍、值班室及监狱出入口等重要场所的音视频、告警信息的采集和传送。2) 监狱监控中心（二级）：负责监狱中所有监舍、监狱出入口的管理和监控。3) 监狱管理局（三级）：负责对各监狱监控中心实现远程监
8、控、统一调度和管理。2.5 对原有传统视频监控系统的改造1) 监狱存在大量之前已经部署的监控系统，包括模拟视频监控系统和数字视频监控系统。这些系统依然发挥重要的作用，但存在很多不足之处。新系统改造必须考虑到原有系统状况，能做到高效的整合性与兼容性。2) 要求尽量利用原有设备，减少额外成本。更换原有设备一方面增加成本，另一方面给工程建设带来很多不便之处。3) 对于新的设备增加，选用通用性较好的设备，能与原有设备兼容。对于数字视频监控系统，智能化系统可以通过网络接入获取或发送报警视频。而对于传统模拟监控系统，可以先升级为数字化系统在做智能分析。3 监狱管理需求分析监狱智能视频监控系统应满足如下需求
9、： 重要场所无视频监控死角；实现智能分析的点位需要摄像机参数、部署角度和高度符合一定标准； 围墙周界：在看守所围墙外侧或内侧一米到三米处，24小时不隔断实时监控，只要有人进入防区、或者是遗留物品，马上报警； 监舍：监舍是监控的重点，24小时不间断实时监控，一旦有发生打架斗殴事件、在夜间（或者规定时间）随意离开自己的床位或聚众，系统即时报警，监控中心管理人员可以给予关注以防止事态不可控制； 门禁出入口：24小时不间断实时监控，在没有得到授权或者允许的情况下靠近出入口或者在出入口附近遗留物品时，系统即时报警，监控中心管理人员可以呼叫相应人员前去处理；同时在进监舍的出入口或者其它相应的地方实现人数统
10、计，以便管理人员及时得知是否有犯人没有返回； 军械财务器材室等重要场所：系统能够识别出物品被盗并告警； 哨位：系统识别哨位可疑人员进入、哨兵倒地、脱岗等异常现象并告警； 系统可方便的设定多种告警联动策略； 可以集中对每个监控点进行布防策略的远程设定； 系统能尽量兼容或利用原有视频监控系统的设备和线路，以保护投资。4 详细解决方案智能视频解决方案是基于目前快速发展的计算机视频内容识别技术，用户可设置某些特定的规则，视频监测系统会识别目标行为是否符合这些规则，由此判断是否需要做出反应，例如联动报警等。如果认为目标行为没有违反规则，系统将不作出反应。这样可有效减轻监控人员的工作负荷，提供工作效率。4
11、.1 系统架构前端监控点：监狱前端监控点包括对各监区、周界、出入口、重要场所等场所的监控。在这些监控点可根据需要选配固定/云台/日夜型摄像机，智能视频分析系统可接入模拟和数字两种视频方式。模拟视频信号接入智能视频分析仪，分析仪通过编码，取样，分析，将报警视频和信息发送给智能视频管理平台。数字视频流，通过从IPC，DVR/DVS等设备获取，直接由智能视频分析服务器实现分析，将报警视频和信息发送给智能视频管理平台。利用网络视频服务器提供的双向音频功能，监控人员在监控中心不但可以听到前端的现场声音，而且还可以通过号角向现场喊话。该管理功能由各监狱监控中心或更上一级的监控中心统一负责。监狱监控中心：监
12、狱监控中心负责本监狱设备的统一配置、维护、监控。在监控分中心，利用智能视频管理平台，可以实现对前端设备的配置、图像监控、录像查询、回放等功能。智能视频管理平台可以对用户进行分组，并设置相应的权限。只有授权人员才能对设备进行配置，设定警报规则和查看视频录像。并设有管理员账号对授权做统一管理。监狱管理局：监狱管理局负责对全市各监狱情况进行监控。基于网络化的视频监控技术，可以使得监狱管理局的调度能力大大加强。监狱管理局的管理主机可以通过广域网对某监狱进行远程监管和控制，不但可以对任意一个监控点的信息进行实时监控、查询、回放，还可以实现统一的用户管理、设备管理、存储管理等功能，真正实现分布式监控，集中
13、化管理。系统具有开放式架构、可无限扩展的平台结构，支持集中式、分布式的管理架构。可在任何地方通过网络访问系统。系统标准体系架构如下图：图1 系统标准体系架构图 系统具有良好的兼容性，既支持传统的模拟视频监控系统，也支持日益流行的数字视频监控系统；既可以建设全新的智能视频监控系统，也支持在用户原有的视频监控系统上进行升级改造；既可以使用XX自己的系统管理软件平台，也支持通过第三方环境接口与第三方视频监控系统管理软件平台进行集成。图2 第三方环境接口部署图示4.1.1 模拟系统模拟视频信号通过同轴电缆从摄像机传到XX智能视频分析系统。一般情况下，视频信号不但传到XX系统（通常是一个DVR或者矩阵转
14、换器），还需要传到矩阵和硬盘录相机等设备上。模拟系统的解决方案是在模拟视频信号传送至其他的设备之前进行复制分流，通过一个单一的BNC 头（这个可能会在图像质量上引起轻微的衰减）或者通过一个视频分配放大器（VDA），而后者是保证图像质量一种比较好的方式。图 3：模拟视频通过BNC或者VDA进行分解图4：模拟视频通过DVR的环通输出发送至XX视频分析系统 XX智能分析系统中的智能分析服务器在接受到模拟视频信号后，通过视频压缩卡将模拟视频压缩成MJPEG/MPEG4或者H264码流，然后通过XX智能分析软件进行视频分析和处理。4.1.2 数字系统 数字视频监控系统因其架构灵活，布线简单且易于远程控制
15、和管理而得到越来越广泛的应用。在数字视频监控系统上应用XX的智能分析系统，只需要将原有的数字视频监控系统的视频码流转发至XX的智能视频分析服务器上即可。XX智能视频分析系统支持的数字视频压缩类型如下：1）Motion JPEG XX软件包括一个通用的JPEG图像采集模块，也可以将其他支持的视频码流转换成MJPEG图像进行存储。2) MPEG4压缩标准 为了将视频流转化成精确的图像以便于分析，XX系统需要一个DSF接口将接收到的MPEG4码流转换成自身支持的视频码流。 对于MPEG4并没有一个全球统一的标准，几乎每一个MPEG4设备制造商都有自己独立的编解码器，因此需要特殊的DSF接口。DSF接
16、口需要XX系统 和设备制造商的相互配合。4.1.3 混合系统 系统也可以由模拟摄像机、解码器(视频服务器)和IP 摄像机混合组网。4.1.4 第三方系统集成 XX系统架构设计目标之一就是能以最简单的方式集成第三方输入和输出。因此，目前XX系统已经和许多供应商完成集成工作，包括：HIKVision, Bosch, SONY, AXIS, Pelco, Honeywell, Infinova, Bosch, Genetec, Mobotix, Siemens, Dedicated Micros等等。为了推动行业的标准化工作，我们提供完全免费的API文档给客户（包括竞争者）。 通过API接口开发，i
17、Omniscient能够提供丰富的API接口，包括Image Management接口及Alarm Server接口，通过Image Management接口，进行简单开发即可将第三方视频源接入XX服务器进行视频分析。而Alarm Server接口则可以将告警信息发送到指定的客户端，方便监控平台厂商进行二次开发。4.1.5 系统与SI（系统集成商）对接原理及拓扑图 系统有较好的适应性，能够很容易的与SI的监控平台进行对接，对接方式如下： 1）从SI监控平台视频分发服务器分发一路用于分析的视频码流；2）SI调用XX提供的Image Management接口函数，将视频码流转换成XX 分析系统可以
18、识别的码流（Motion JPEG），转换后的码流送到XX server的分析服务器进行分析；3）分析结果（告警信息）通过XX提供的Alarm Server接口函数发送到SI的告警服务器4）SI将告警信息叠加到监控平台的监控终端码流中；注：1） 存储转发服务器、流转换服务器、报警服务器是根据功能虚拟的，代表不同的功能模块，不一定是真正的物理服务器，这3个功能可以由一台物理服务器完成。2） 不同的SI架构可能有所区别。4.1.6 视频分析系统组成及核心属性XX智能视频分析系统有一个完全可扩展的架构。这意味着该系统可以在一个或多个位置上处理任何数量的摄像机。1) 该视频分析系统应包括下列组成部分：
19、a. 图像输入 b. 视频分析引擎 c. 数据库管理员（负责管理图像和数据） d. 用户工作站（由管理员负责查看，管理和作出反应）。根据不同的权限级别，这个工作站可以作为“系统管理工作站”进行配置和其他管理活动 e. 数据汇集（从每个经过服务器的摄像机里汇总数据，向用户提供有用的信息） 上述组件可以放在一台机器里（计算机服务器）或根据系统的架构分别放在不同的机器里。所以iOmniscient Hi-XX系统架构极为灵活，而且容易扩展和管理。 2) 该系统架构可以为集中式，分布式或混合式。这意味着，视频分析引擎，数据库管理，数据汇集和用户工作站能够在同一个地方运作或者在网络下的任何地方单独运作。
20、同时无何是集中式还是分布式都必须能够同时运行单项或多项应用程序。3) 视频分析引擎可连接多种型号和协议的摄像机或者中央服务器附近的一个“前端”设置上。4) 单个或多个用户工作站：一个或多个授权用户可以在本地或远程监控该系统。所有的图像和信息能安全地传输。传输的安全性会通过加密的应用程序来完成。5) 用户工作站，可使用无线PDA，PDA能够监测，存档，审查和管理任何发生警报的情况，包括能够做到切换到事件画面，每当检测到一个事件，自动切换到该事件画面。6) 该系统可 使用商业性经营的计算机（COTS）硬件，不需要任何专用硬件。它可以使用市面上标准的服务器。7) 该系统能够在已经安装了监控系统而且在
21、性能和安装条件上符合标准的摄像机里运行。8) 智能视频分析系统是可以移动或者无线操作的。系统的每一个组件都可以通过无线网络运行。9) 该系统对硬件的要求不高，所以每个服务器都可以处理大量的摄像机，这样可以把对硬件要求降到最低限度。英特尔四核心服务器最低要求运行25个摄像机，英特尔5500处理器至少60个摄像机。（根据服务器技术的进步，硬件的要求会随时间而改变）。10) 视频分析系统可以在服务器硬件上运行，也可以在前端设备上运行（这是个在摄像机附近的嵌入式系统）11) 使用前端设备运行视频分析系统可以有能力执行所有类型（超过20多项）的检测。12) 该系统支持来自模拟的摄像机和IP视频的输入。该
22、系统可跟数百或数千能支持标准协议（RTSP, RTP, http等）的不同型号摄像头或编码器设备连接。我们经常听到很多争论 - 究竟是前端设备好还是服务器好。具体采用前端设备还是后端服务器方式取决于现场的应用环境和相应的需求。XX智能分析系统同时支持前端设备和服务器两种解决方案，我们会根据客户的具体需求，从灵活性、平衡性和成本控制等多个角度向用户推荐最适合的方案。4.2 智能分析在监狱中应用的功能介绍4.2.1 自动目标分类智能分析系统采用最新视频图像分析识别技术，对画面中的各种物体，包括人的识别、车辆的识别以及箱、包等各种物体进行识别。智能化分析的前提在于，必须准确无误的识别画面中的各个目标
23、，才能进行高准确度的智能化分析。4.2.2 警戒线识别监控的周边是监狱重点区域，也是犯人越狱逃跑的地方，甚至是外界劫狱进入监区的地方，监控要预估所有不安定因素。利用境界线检测功能，在围墙四周设置警戒线，有人翻越围墙，马上就能报警，以便及时阻止在押人员逃脱或者外部侵入。在视频画面中画一条虚拟警戒线，一旦监控视频画面中有人、车辆或者其他物体穿越这条警戒线，周界报警视频智能处理器可以自动发现并产生报警。跨越警戒线又分为单向跨越和双向跨越，单向跨越规定从某一个方向跨越警戒线才产生报警，而从另外一个方向出现跨越行为时不产生报警。当有犯人出现异常行为，穿越警戒线比如围墙，进入禁区等等，智能视频分析系统就发
24、出报警通知值班狱警。4.2.3 安全区域识别在监狱中的一些区域比如操场，劳动场所防止服刑犯人进入或者其他外来人员进入，可以设置安全区域设别来检测是否有人、物体或车辆进入预定区域；支持区域范围的自定义设置，可以是任意形状、大小矩形或者不规则多边形；以设置虚拟区域范围方式进行监测，保护某些不允许服刑犯人进入的禁区；在一定时间内不允许别人进入或者离开；有人、车辆或者物体进入或者离开某一个特定区域中，周界报警视频智能处理器会产生进入报警通知值班狱警。4.2.4 消失出现识别在监狱中的一些区域比如操场，指当有人，车辆或者物体出现在画面中的监狱中设定的某个区域中，被认定为出现行为发生。出现识别与进入识别都
25、是针对画面中的虚拟区域产生的分析识别，两者的区别在于进入识别强调的是物体从外部进入到区域；而出现识别强调物体突然出现在特定区域。消失识别是针对出现识别而言的，当人、车辆或者物体突然从某个特定区域消失，即可产生消失识别。消失识别强调的是物体从特定区域中突然消失了，而离开识别强调的是物体从区域中离开的动作。当出现异常行为，智能视频分析系统就发出报警通知值班狱警。4.2.5 逆行识别在监狱的通道或者其他关键场所，智能视频分析系统以规定方向反向运动的人、物体或车辆进行检测，产生一个逆行识别，当出现异常行为，智能视频分析系统就发出报警通知值班狱警当即进行报警处置。4.2.6 异常奔跑功识别在监狱的通道或
26、者其他关键场所检测是否有人员快速运动，产生一个异常奔跑设别，当出现异常行为，智能视频分析系统就发出报警通知值班狱警防止犯人逃离，有效防止突然逃跑，追逐打架等突发事件。4.2.7 遗弃物品识别在监狱一些重要生产生活场所，当画面中某人遗弃某物体或者从某车上丢下一物体，都会产生弃置识别事件。监控人员第一时间发现不明包裹被遗弃，防止犯人通过一些不正当的手段传递违禁物品。4.2.8 物品丢失识别在监狱一些重要生产生活场所，当视频画面中的某个物体被取走，即可产生取走识别事件。该物体应该存在，但是却被人偷走，智能化分析系统能够及时捕获这样的异常行为，智能视频分析系统就发出报警通知值班狱警。特别有利于针对监狱
27、服刑犯人私藏、偷盗一些工具进行危害活动。4.2.9 滞留徘徊识别对于监狱内部一些指定区域或者监狱外围等其他地方，检测是否有可疑人、物体或车辆在指定的区域内长时间停留，当滞留或者徘徊时间超过预设值，系统将发出报警。智能分析系统则会对该类行为进行分析，产生报警，监狱监控中心当即可以联系现场人员进行甄别处置，防止有人勘察监狱的建筑结构等等信息。4.2.10 打架识别在监狱生产生活场所出现打架情况，将产生一个打架识别事件，智能分析系统则会对该类行为进行分析产生报警。当出现异常行为，智能视频分析系统就发出报警通知值班狱警及时处理问题防止事态进一步扩大化，有效加强管理。4.2.11 人员聚集识别在监狱生产
28、生活场所出现一定数量的人员聚集的时候，智能分析系统产生一个人员聚集的警报通知值班狱警，监控中心当即可以联系现场人员进行甄别处置，将可能出现的异常情况消灭在萌芽状态，确保监狱安全、犯人安全。4.2.12 摔倒识别在监狱生产生活场所出现人员突然发生摔倒现象时，智能分析系统产生一个人员摔倒的报警信息通知值班狱警，监控中心当即通过现场视频判断发生的事件, 当即可以联系现场人员进行甄别处置。4.2.13 智能跟踪在监狱生产生活场所，当主摄像机检测到有可疑情况发生的时候，如监狱服刑烦人跨越警戒线，进入离开警戒区域，徘徊等，主摄像机发送指令控制从摄像机进行云台旋转和镜头缩放，锁定触发报警的目标并对其进行自动
29、跟踪，使目标持续放大以显示在画面中央，这样监狱监控中心可以看到更清晰的目标特征，以利于实时的判断和事后对照取证。4.2.14 各楼层人数统计监狱宿舍楼出入口是犯人进出的必经通道。在重要通道门口做进出人数统计，比对进入及离开出入通道的具体人数，可以有效辅助狱警的日常管理工作。4.2.15 图像骤变识别在监狱安装的大量的摄像机，如果有人处于某种目的移动摄像机或者其他情况，智能视频分析系统检测视频图像是否有巨大变化，如摄像头被遮挡和大幅度移动使场景发生变化；当产生爆炸等情况，视频的光亮度异常强烈等。智能化分析设备能够自动捕获这类行为，通知监狱监控中心值班狱警及时纠正问题，预防和杜绝恶意破坏等违法行为
30、，并根据现场录像查找原因。4.2.16 视频质量诊断预警功能模块针对监狱安装的大量的摄像机，利用视频质量诊断技术来检测监控系统中存在的各种视频常见故障，对于因使用过程中出现的故障（雪花、滚屏、模糊、偏色、画面冻结、增益失衡和云台失控等）进行视频质量诊断，有效预防因硬件导致的图像质量问题及所带来的不必要的损失，为视频监控的持续和有效监控提供坚实的基础。分出视频质量报警，同志监狱监控中心值班狱警即使处理问题，查补漏洞打造一个万无一失的监狱视频监控体系。4.3 监狱智能视频分析的部署位置及应用以下几个关键位置在部署智能视频分析时尤为重要，并应在这些关键位置上应用适合的功能。4.3.1 监狱围墙周边和
31、瞭望塔 监狱围墙是将在押犯人与外界隔绝的重要屏障，在监狱的不同区域中围墙也将重刑犯与轻刑犯分开。瞭望塔上的哨兵负责监视围墙两侧地面上的活动目标（如：车，人和空中抛掷物体等）和低空抵近的飞行物体（如：动力伞和直升飞机等）。在监狱围墙和瞭望塔上安装摄像机并装备 XX智能视频分析技术产品可在全天候条件下确保： 对翻越围墙的人或空中抛掷物进行报警； 对围墙两侧出现的人进行面部识别； 对围墙两侧出现的车辆进行车牌识别； 在监狱的门口，对进出的人员进行人面识别； 借助人面识别和车牌识别，对进出监狱大门的车辆进行司机绑定； 侦测围墙两侧出现的车辆，对违章停车进行侦测，报警和抓拍号牌； 侦测围墙两侧出现的人，侦测徘徊的人，报警并人面识别； 侦测低空抵近飞行物； 对围墙两侧发生的对围墙的破坏行为进行报警； 对围墙两侧的可以遗留物（如：纸条，刀具和手机等）进行侦测并报警； 对摄像机的被破坏和遮盖发出报警。 4.3.2 监狱内门禁设施经过监狱大门向监狱内行进需要经过一道道的门禁，门禁的主要作用是通过辨认身份，开放通道给授权进出的人员。目前监狱应用最到的辨认方式如：钥匙，工作证/卡，条形码，指
