虚拟现实监控解决方案.docx
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虚拟现实监控解决方案
监狱虚拟现实视频监控解决方案
1.概述
监狱、看守所、劳教所等是关押和改造犯罪人员的高危场所、肩负着社会和国家稳定的重大责任。
然而近年来,罪犯袭警、越狱的情况时有发生,这表明监狱依旧面临着各种严重的安全隐患问题。
监狱视频监控系统是提高监狱安防、技防水平的重要工具,它对于监督犯人的改造、防范监狱内突发事件的发生都起到了不可替代的作用。
因此,采用最新的视频监控技术,构建一个先进的数字化监狱视频监控集成平台,大力推进监狱管理的现代化、智能化、科学化进程,实现向科技要警力,用高科技手段加强和保证监狱监管安全工作成为监狱建设的当务之急。
2.监狱视频监控特点与需求分析
根据监狱监督犯人改造、防范监狱内突发事件的业务特点,监狱、看守所、劳教所视频监控系统应满足的如下需求。
(1)重要场所全局无死角视频监控
对一些重要场所,需要进行全局无死角视频监控,要求摄像机参数、部署角度和高度符合一定标准,通过安装在各监区的摄像机,对监区内犯人的活动情况进行24小时监控,同时将图像、声音、告警等信息通过数据网络,传送到监控中心和上级监狱管理部门。
另外,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,通过囚室内安装的摄像机,对囚室进行全实时的视、音频录像,囚犯在囚室内的所有活动都记录在内。
还可以通过远程控制中心对囚室进行监控,实现无人值班时进行实时录像。
(2)围墙周界
监狱的周边及门口是监狱与外界联接的部分,往往是在押人员越狱逃跑的地方,通过监控、报警系统有效的保证这些地方及在此进行看管的人员安全,并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,同时防止外界人员进入。
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。
(3)禁区定时监控
监狱犯人的活动具有一定的周期性,在固定时段犯人会固定集中在某一区域,需要实现定期定时的禁区监测。
在监狱食堂、礼堂、操场、工作场合等公共场合在固定时间犯人相对比较集中,由于在押犯人情况混杂,往往易出现各种异常情况,在狱警较少情况下,为保证各种公共场合内人员、设施的安全,须要有一定的安全监控报警措施,通过监控系统有效地对这些场合实时监控及录像,通过报警系统在出现非正常现象时,及时向监狱管理部门发出报警信号,及时地对各种非正常现象做出处理。
(4)自动巡逻
对监舍、通道、看管人员工作生活区等区域,需要按时一定线路和时间间隔进行巡逻,在狱警较少情况下,可利用视频监控实现自动巡逻,减轻人工巡逻的压力,提高监狱管理的效率。
视频按照一定线路进行自动巡逻时,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等非正常事件,系统即时报警,并回调监控相机至报警区域,监控中心管理人员可以给予关注以防止事态不可控制。
(5)历史视频回放
对突发事件进行追踪和回放,便于事后查询和取证,提高狱管部门处置突发事件的能力。
当出现突发事件时,需要根据时间线,将所有监控视频进行反向追踪,快速定位和查找事件发生和发展过程。
(6)视频与门禁、报警智能联动
负责在押人员管理的狱警及负责监狱安全的武警官兵的安全是保证监狱整体安全稳定的重中之重。
通过监控与报警系统的智能联动,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,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础。
根据不同监狱环境的实际需求,需要定制不同的个性化方案。
如人员徘徊检测、人流量统计、人员密集检测、打架检测等特殊事件智能视频分析等。
3.监狱的常规监控方案及其缺点
监狱安防中部署视频摄像头、烟感器、门禁系统等多种传感器,其中视频监控有着举足轻重的地位,如图1所示,大量的摄像头被部署到监狱中。
现在几乎所有的市场方案中都有各种类型的高清网络摄像机,这些摄像头从成本、画面效果、产品的稳定性上来讲区别并不显著,往往忽略了监控平台的工作效率。
图1某监狱视频监控拓扑结构图
现有海康、大华、宇视等主流监控平台都是二维地图上的相机管理,对于监狱监控来说,常规的安防系统存在较大的问题如下:
(1)缺乏空间连贯性。
由于传统相机视角有限,为了做到大范围覆盖而增加摄像机,导致后台显示非常多的监控画面。
而众多画面只能单独显示,人为地将一个整体场景进行不规则的划分。
监控人员面对这样一个不规则的监控画面无法清晰有效地理解现场的整体空间布局。
录像回放时,无法将一个事件过程完整地进行复原,只能通过利用多人对每个监控画面进行检索,获取有效信息后再通过其他手段虚拟地复原事件过程。
这种需要动用多人,耗费很大精力去还原事件过程,且无法做到复原真实事件的做法给证据的采集带来很大的不利。
图2大量监狱视频监控显示不连贯
(2)画面场景多,易于视觉疲劳。
对于一个监狱的视频监控平台,如果想做到无死角\全方位的覆盖就必须增加摄像机的个数,导致监控室出现几十个甚至上百个监控画面,需安排多人进行画面监看。
传统的电视墙是无法进行操作的固定画面,每个监控人员需同时监管多个监控画面,非常容易造成视觉疲劳。
最终的结果就是如此多的监控画面无人问津,只有在事后调取录像时有用,没有做到事前预防与事中指挥调度。
美国圣地亚国家实验室专门做了一项研究,结果表明,人在盯着视频画面仅仅22分钟之后,人眼将对视频画面里95%以上的活动信息视而不见。
图3监狱内外画面场景多且不同
图4监狱夜晚监控图像更加枯燥
(3)传感器与视频监控独立运行,操作复杂。
门禁系统、报警器、烟感器等传感设备被广泛部署到监狱安防中,但目前传感器和摄像头尚不能有效联动和一体化显示,视频和传感器系统独立运行,不能联动,效率低,难以整合传感数据用于监狱的监视、控制、管理。
传感数据源由监狱设置的各类通用或专用传感器组成,利用传感器和相应的预处理设备检测环境数据及其变化,经过中心计算机处理后驱动各种终端设备。
但对于需要用人来快速应急处理的场景,最有效地准确了解现场态势还需要依赖视频,因此需要对多源传感数据和视频进行整合表示。
4.虚拟现实视频融合监控产品功能
虚拟现实视频融合监控平台基于虚实融合技术,将真实世界中的大量视频实时融合到虚拟现实中,构建实时反映真实世界动态变化的虚拟现实世界,从而实现快速浏览真实世界的演化状态和历史变化,可以变革现在普遍采用的矩阵式视频墙显示方式,达到大场景区域全覆盖、自动虚拟巡逻、楼宇去天花板“上帝”视点等新型虚拟现实安防监控功能。
虚拟现实视频融合监控平台突破了传统视频二维化、信息分析不易的缺点,可以在各路视频中进行距离测量、面积测量,很方便地统一按时间调度视频历史数据,进行虚拟摄像、保存等,对布控、侦查、指挥调度等业务有着很大帮助。
平台中还可以集成多源传感器信息,达到在实景环境中的数字资产管理、多源信息融合显示等功能,与现有的二维/三维电子地图相比,具有虚拟场景实时表达、可信度高、模型更新容易、虚实对照易懂等全面优势。
虚拟现实视频融合监控平台主要特色包括:
一、整体态势的统一数据表示。
在虚拟现实环境中整合采集的实时数据、视频、POI和事件,在虚拟场景中直观展现,并提供编辑、处理等响应手段。
二、虚实融合显示:
视频和虚拟场景准确融合,提供具有高真实感的虚拟现实场景表现。
三、多相机融合:
使不同规格的地图、建筑平面图等合并到统一的三维城市或建筑地图。
虚拟现实视频融合监控平台主要功能如下所示:
(1)顶视图全局监控。
通过地面相机视频融合提供从天上看大范围场景的虚拟顶视图,结合人数统计,可以从宏观上了解该区域的整体态势变化。
(2)自由视点监控:
用户可以在三维场景中直接控制虚拟相机自由移动到感兴趣位置,避免繁琐的检索和相机切换工作。
图5顶视图(某火车站前广场整体态势)自由调节视点监控
(3)智慧巡逻:
平台可按设定的三维路线自动巡逻,无需人工干预,在警告信息出现时自主巡逻到报警区域,第一时间展现应急场景。
(4)规划预演调度:
可很方便地在场景中添加虚拟相机,规划相机的部署位置与方向,更可提供距离、面积等测量方式,为现场三维方案预演及调度提供支持。
图6用户预设轨迹与警报信息引导巡逻虚拟相机规划与模拟仿真
(5)时间线:
支持主流NVR的历史视频流访问,可以方便快捷地在统一时间线上随时查看空间中各路视频流的图像。
(6)多源信息融合:
用户可自主设置POI信息点说明,增加热区、热链,以及各类传感器实时数据和多种图表显示,在虚拟现实世界中一览无余。
图7切换到历史时刻模式某水电站多源传感数据融合
图8某集团楼宇传感一体化某园区楼宇热链
(7)球机追视:
平台支持球机以及车载运动相机的接入,可在场景中“指哪儿打哪儿”。
(8)视频分析:
还可以根据需要集成已有视频分析平台或定制开发特定的视频分析算法,如图像识别、密度统计、人员跟踪、轨迹生成等,提高人工的检索识别效率。
图9球机控制界面标准数据集(mall)分析结果
如上右图中视频中人群的分区域人数统计和密度估计,图中密度图的颜色条从下往上表示密度逐渐增大。
图10时刻1视频分析结果时刻2视频分析结果
网格中的数字,蓝色代表人工的真实标记结果,红色代表视频分析算法的统计结果。
5.产品部署方案
系统部署简单方便,现有监控系统升级无需任何施工和改动,只需根据规模部署消费级图形工作站即可。
即在整个监控系统中,虚实融合监控平台只是在现有NVR/摄像机平台上后台获取视频流并进行实时融合显示及分析,而且兼容现有的主流硬盘录像机,无需另外记录和存储,完全不影响现有摄像头、传输、存储等子系统的正常运行。
新系统则可以利用虚拟相机规划功能,可视化地设计项目所需摄像头数量和安装位置,达到最经济、最科学、最符合要求的视频监控覆盖方式。
部署方案拓扑如图11所示。
图11产品部署方案拓扑
一般规模下,只需在指挥中心部署服务器1台、前端图站1台。
50路以下的中小规模情况下可合并为1台,超过200路的大规模摄像头情况下,可能需要部署多台图站以及集群,具体需要根据场景复杂度设计。
推荐硬件配置如下:
相机路数
CPU
显卡
内存
5-10路
主流英特尔双核双线程
(3.0以上主频,i3及以上)
GTX500系列或相当性能的集显
2G
10-25路
主流英特尔双核四线程
(3.0以上主频,i3及以上)
GTX600系列或相当性能的其它独立显卡
2G
25-50路
主流英特尔四核四线程
(3.0以上主频,i5及以上)
GTX700系列或相当性能的其它独立显卡
4G
50-200路
主流英特尔四核八线程
(3.0以上主频,i7及以上)
GTX900系列或相当性能的其它独立显卡
8G
若摄像头数量在30-50路之间,设计的计算机配置如下表:
服务器
数量
配置
网络服务器
推荐型号或相近配置计算机:
联想ThinkStationP300E3-1226V3
1
●CPU型号XeonE3-1231v3
●CPU主频3.4GHz
●CPU核心四核八线程
●内存类型DDR3ECC
●内存容量4GB
●硬盘容量1TB类型SATA
●RAID模式支持RAID0/1
●显存容量1GB类型DDR3
●千兆网卡
●软件系统
●操作系统Windows7专业版
高性能图形工作站
推荐型号或相近配置计算机:
联想ThinkStationP500E5-1620v3改配显卡NvidaGTX970(显卡为必须)
1
●CPU类型Intel至强E5
●CPU型号XeonE5-1620v3
●CPU主频3.5GHz
●CPU核心四核八线程
●内存类型DDR4RDIMM
●内存容量8GB
●硬盘容量1TB类型SATA
●显卡芯片GTX970
●显存容量4GB
●显存类型DDR5
●千兆以太网
●软件系统
●操作系统Windows7专业版
6.产品的监狱解决方案主要功能
虚实融合视频统一监控方案能融合大量位置分散的相机,对大场景或复杂结构环境进行全局监控、全程监视与多角度监控,实现对一个场景的无间断拍摄,解决普通摄像机多方位监控时画面不连贯的问题,满足客户“看得广,看得多,看得懂”的需求。
针对监狱视频监控和安防要求特点,虚拟现实视频监控平台的监狱解决方案主要功能如下:
(1)大范围监控视角,提高监控效率。
用户能直接观看整个空间,四周的影像一次尽收眼底,完全消灭死角。
提供大范围监控视角,对一些重要场所或一些具有高度危险性的囚犯,进行24小时不间断监控,减少监控人员对环境的认知压力,提高监控效率;同时将图像、声音、告警等信息通过数据网络,传送到监控中心和上级监狱管理部门。
(2)围墙周界实时监控与入侵报警,减轻监控工作量。
对监狱、看守所、劳校所围墙外侧或内侧一米到三米处,24小时不隔断实时监控,并设置入侵报警,结合门禁系统和其他传感设备,只要有人进入防区、或者是遗留物品,马上报警,提高监控人员的监控效率,减轻对围墙周界入侵监测的工作量。
(3)禁区定时监控,及时发现异常。
根据监狱犯人活动规律,每天在固定时间段,对监狱食堂、礼堂、操场、工作场合等公共场合设置定时监控,当犯人出现或入侵禁区时触发报警。
通过对活动区域的禁区定时监控设置,有效地对这些场合实时监控及录像,并通过报警系统在出现非正常现象时,及时向监狱管理部门发出报警信号,及时地对各种非正常现象做出处理。
(4)监狱自动巡逻,减轻人工巡逻压力。
在狱警较少情况下,用户通过自定义线路和时间间隔,利用视频监控实现对监舍、通道、看管人员工作生活区等区域的自动巡逻,减轻人工巡逻的压力,提高监狱管理的效率。
(5)全景历史视频回放,便于事后查询和取证
可对突发事件进行三维历史视频追踪和回放,提供的时间线方式能够使调查人员对在不同摄像头中出现的人员进行有效检测、跟踪和关联并快速地甄别嫌疑人,从而大幅度减少监狱管理人员查看视频的时间,显著提高突发事件的取证速度和处理效率。
(6)视频与门禁、报警智能联动,保障监狱安全
将监狱区域的各类传感和报警器与视频监控在三维空间中进行融合,通过监控与报警系统的智能联动,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,及时做出反应,有效地保证看管人员的安全,为监狱的整体安全与稳定打好基础。
(7)虚拟相机规划降低成本、提高部署效率
通过虚拟相机工具可以更合理规划摄像机的位置和角度,节省了摄像机硬件投资,提高了有效监控效率。
监控摄像机路数得以精简,可以节省配套设备,如镜头、防护罩、布线、电源、录像、显示等相应配件和设备的成本,还可降低施工布线难度,节省安装时间、人工费用以及后续维护费用。
本系统平台充分利用视频监控系统平台功能的多面性、智能方案的丰富性、架构的灵活性和开放性,贯穿整个网络的释放设计需求。
运用智慧视频分析技术,针对监狱的安全防范、罪犯脱逃、凶杀、非正常死亡等各类影响监狱安全稳定的事故几个功能组合使用,充分发挥人防加技防的优势,有效发现异常情况,将可能发生的各种异常事件消灭在萌芽状态,维护社会的稳定、国家的安宁。
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