浅析摄像机协同防控

孙 璐

（中国人民公安大学 信息技术与网络安全学院， 北京 102600）

浅析摄像机协同防控

孙 璐

（中国人民公安大学 信息技术与网络安全学院， 北京 102600）

摄像机协同防控将在公安工作中发挥越来越重要的作用，但现阶段对视频监控系统在公安应用中还存在不足。本文从摄像机协同防控进行了简要介绍，对目前视频监控在公安工作中存在的问题进行了总结，最后从摄像机布点、摄像机信息采集以及摄像机之间的协同能力这三方面提出了针对多摄像机协同防控在应用中存在问题的解决方法。

摄像机; 协同防控; 问题; 公安工作; 解决方法

一、引 言

当前，视频监控系统的建设和应用已经开始进入到由深化应用到内涵式发展阶段，其中摄像机的防控效能是公安业务应用的基础环节。为此必须解决视频监控系统建设和应用中的科学性问题，以实现系统优化。

衡量一个监控系统的应用价值的优劣程度，单摄像机的防控效能是一项重要的考虑因素，但在警用视频监控系统的实战应用当中，视频监控存在着布点不科学、各摄像机之间独立工作等问题，因此，不可避免的要考虑公安视频监控前端布点的科学性以及多摄像机协同工作的问题。视频监控系统协同防控效能实质上就是系统内多摄像头的配合相互补充的能力，以适应公安防控业务需求的程度。视频监控系统的协同防控效能是考察视频监控系统作为治安管控和侦察手段以及对典型治安事件防控能力的重要指标。

二、摄像机协同防控

摄像机的协同防控，就是在多个摄像机协同工作的基础上，以达到防控目标和完成防控任务要求。协同防控，是公安业务在警用视频监控系统应用工作中的常用手段。单一的摄像机拍摄的场景所能覆盖的面积总是有限的，为了监视更加广泛的场景，或者为了确定特定人员、车辆、物体的时空轨迹，即要求在某一路段、某一公共场所或某一周界上的地理位置相邻或相近的多个摄像机之间的相互配合、相互补充，共同提供多角度、大范围、长时间的视频数据图像，更好地为服务公安防控业务的开展提供更精准的技术线索支持。

（一）摄像机协同

视频监控系统中，每个摄像机独立地采集视频信息，多个摄像机通过网络互联共同将信息传递给后端显示和存储设备。通过多摄像机之间的协作，实现了多点布控，增大了视频监控系统的监控范围和观测的角度，从而有效提高了目标检测、追踪的准确性，这是目前视频监控系统建设采用的主流方案。然而盲目地进行摄像机数量的增加会造成设备资源的浪费以及系统的臃肿，因此，对于视频监控系统来说，多摄像机的协同工作并不是简单的数量叠加，摄像机在各自独立工作的基础上会彼此协作，因此多点布控的视频监控系统的协同效能不仅和布控点的数量相关，还和布控点的位置相关。在讨论视频监控系统协同防控时应当考虑如下的因素：

1．多摄像机覆盖面在重点区域、重点位置与重点路径的覆盖效能。

2.多摄像机的时空联动性。

3.电子地图GIS系统的联动性。

4.相应的智能识别与辅助算法支持。

(二)防 控

防控是针对违法犯罪行为和公共安全隐患的防范和控制，是社会公共安全管理部门主要的一项业务。在公安业务与视频监控系统相结合的实战过程中，最常用的是治安管控、刑事侦查与交通管理三个应用领域。对于治安管控的角度而言，应用期望摄像机覆盖面能够尽可能覆盖更大的区域，以监视更广更大范围空间的治安状况，是否有非法聚集，是否有公共安全隐患等。对于刑事侦查的角度来说，应用期望摄像机能够提供更为精确的线索信息，如嫌疑人或受害人的各类生物或行为特征，时空轨迹等，这就要求摄像机覆盖面在有些场景下相对较小。对于交通管理的角度来看，应用期望有些场景下摄像机覆盖面能够达到观测路面整体流量的程度，有些场景下摄像机覆盖面能够拍摄到清晰的车型与车牌信息。因此，视频监控系统在不同的应用场景中，防控业务需求直接决定了系统效能的技术水平。

三、摄像机协同防控在应用中存在的问题

通过对相关的研究以及应用情况的分析，可以发现摄像机协同防控在公安工作的应用中主要存在以下几点问题：

（一）社会治安监控布点布局设计不合理

从全国目前的建设状态来看，在视频监控系统共享平台建设的初期，各方面的原因导致了现阶段城市视频监控系统建设情况不一，有些地区或是由于监控布点过于集中而造成了大量浪费，或是由于监控视线出现了盲区，给犯罪分子留有可乘之机，还有一些地区随着城市的发展、扩建导致监控布点失去了本应发挥的作用。这些因素的存在导致在案件的侦查过程中出现了视频难以接力以及监控盲区等问题，直接影响到了案件的侦察效率。

（二）各摄像机之间的信息不能够共享

城市社会治安视频监控系统的建设并不是一次性完成，而是分期进行的，资金的分批投入导致了社会治安监控系统建设的混乱，大多数情况下，在对社会治安监控布点进行布局设计时仅就到位资金情况进行规划，没有考虑到后期的扩容。这就使得先建的系统存在着监控布点绝对数低、重点监控而视频监控系统却存在效能低和布点不合理之处，而后建设的系统大部分也不能配合先前建设的系统共同工作，所以视频布点的效能亟待提高，前端采集信息的摄像机之间也需要更多的协同配合。

（三）视频监控覆盖率低

我国目前的公安视频监控系统与社会单位内部的视频监控系统相比存在很多区别。一般来说，社会单位应用视频监控主要在办公场所、单位内部的安全保卫或者工作流程监视，由于监控范围有限，可以做到很高的覆盖率。并且社会单位的视频监控系统大多数是作为视频资料进行保持以备日后的回溯检查。而公安视频监控系统主要是解决城市范围内的社会治安等问题，安装环境主要面对开放的公共领域，并且很难做到全覆盖，甚至达不到临界覆盖。视频监控系统的应用功能也受治安管理、视频侦查等公安业务直接牵引，有很强的应用主动性、目的性。

（四）相关研究缺乏

公安专用视频监控系统前端布点的研究和应用基本处于空白状态，同时也存在迫切的需求。传统的无线传感网对视频传感网络的研究表明，视频监控摄像机的布设首先是一个需要从理论上进行阐述和研究问题。而相关研究必须从公安业务应用的特点和视频监控网络监视的特点出发，提出理论模型和科学方法。

综上所述，公安视频监控系统前端科学布点相关的效能指标、评价方法为应用所急需，从技术研究的层面看尚有许多理论和方法问题需要突破，这必将成为研究和应用新的热点领域。

四、摄像机协同防控存在问题的解决方法

为了更好得将视频监控系统应用到公安工作中，应从摄像机布点、摄像机信息采集以及摄像机之间的协同能力这三方面对系统进行改良。摄像机点位设置的合理性决定了会不会存在监控的盲区，摄像机信息采集效能决定了采集到的信息的可用性，而摄像机之间的协同能力则可以将单独的摄像机之间联系起来，通过摄像机之间的相互配合获得更多更有用的信息。

（一）提高摄像机布点的科学性

视频监控系统的建设是为更好地监控犯罪的发生和案后的侦查，那么就应在充分认识犯罪规律和监控的区域性功能基础上，利用现有理论和典型区域内视频监控系统，通过分析典型区域和分析警情信息之间的深层次关系和特点，主要是案件分布密度、时空关联、案件趋势等方面的关联，对摄像机进行科学的布点，进而提高视频监控系统的效能，为社会安全提供更好的保障。

首先，城市空间结构、地理信息和治安热点等信息是视频监控布点的重要决策依据。城市空间结构包括具体的地形、地势、路网等。地理信息包括监控场景及其周边的重点区域、重点单位、商业网点等。治安热点信息包括治安管理和刑事案件中与视频监控的功能和任务相关信息的时间和空间分布特征。对监控任务除了一般公安业务对视频监控的需求外，重点是上述地理环境信息与一定时间内的警情数据的关联性。

其次，公安业务对不同场所的监控重点任务要求的量化也是视频监控布点的重要依据。一般来说，既往的案发类型、案发的时间和频率等决定了视频监控摄像机布设的位置和密度。另外，公安治安管控和视频侦查工作也对视频监控摄像机的工作状态提出了具体要求。例如，在政府、学校等重点单位周边，从治安管控的角度看重在发现异常的人群聚集等治安事件，而视频侦查往往希望摄像机能够记录更多的车辆、人员的活动轨迹和尽可能详细的外貌特征以用于线索研判。将上述环境和公安工作的要求进行量化形成任务评估的指标体系。

最后，研究监控点位摄像机部署的评价指标模型。作为一个利用成像技术进行信息捕获的传感网络，视频监控摄像机的单点安装需要考虑高度、视角、焦距等几何参数，同时下场面积、建筑物布局等也是需要重点的信息。将公安业务需求、监控场所及其周边的道路、建筑等地理环境信息落实到监视摄像机部署到参数。

（二）提高摄像机信息采集效能

所谓摄像机的信息采集效能，是指系统前端摄像机所能采集到的场景画面信息能够达到公安防控业务所需求的效果与能力的程度，因此提高摄像机的信息采集效能对提高整个视频监控系统的效能起着关键的作用。

视频监控系统的建设和应用是始终围绕公安业务开展的，因此视频监控系统的视觉信息传感模型区别于其他传感网络的显著特征是必须考虑公安业务需要获取那些信息以及摄像机作为传感器捕获这类视觉信息的能力如何。

公安业务对警用视频监控系统的实战需求虽然可以简化为“看得见”与“看得清”，但实际上这两者需求所包含的内在要求非常广泛。

“看得见”要求前端的采集设备（摄像机）所拍摄的场景画面应当正面覆盖防控重点部位，在实时播放与录像回放的时视频画面无遮挡、无死角、无卡顿、无延迟，这就对系统在如下因素层面做到满足相应的防控效能需要提出了新的要求：

前端部署参数：如城市地理环境、气候环境、光照条件、经纬度、架杆高度、垂直视角等；

传输系统参数：如网络带宽、网络承载方式、拓扑结构等。

“看得清”则要求前端采集设备（摄像机）所拍摄的场景画面能够以接近人视角的标准如实反映视频信号，在实时播放与录像回放时画面清晰不模糊、亮度与色度正常、无重点噪点与马赛克，这就要求系统在如下因素层面应当满足防控效能的要求：

光学器件性能：如镜头焦距、光圈大小、感光器件尺寸等；

数据处理能力：如编解码方式、控制器运算能力等；

业务应用需要：警情关联性，如治安管控、刑事侦查、交通管理等。

由于传输系统参数与数据处理能力的技术相对比较成熟与固定，在视频监控系统建设与应用的过程不会经过大的调整与改动，因此对于视频监控系统信息采集效能而言，起决定性因素是前端部署参数、光学器件性能以及业务应用需要，通过在摄像机前端建设的过程中充分考虑这些因素，对提高摄像机的信息采集效能将有很大的帮助。

（三）摄像机协同防控效能优化

视频监控系统的协同防控效能考察视频监控系统作为治安管控和侦察手段，对典型治安案件的防控能力。视频监控系统协同防控能力与典型监控事件发生的时间和空间属性有关，例如监控对象在不同地点的出现几率和运动路径，同样也与不同监控节点在面对具体防控任务时的时间和空间的拓扑关系密切相关。摄像机协同防控效能和系统监控任务、摄像机的布控位置、布控点数量以及布控摄像机选择有关，因此，在视频监控系统的建设中，可以从以下方式优化系统的协同防控效能。

1.明确监控目标及对应的特点，针对目标特点，划分监控任务类别。不同时期不同地点建设的视频监控系统具有不同的特点，例如小区监控、银行监控以及海关监控都有各自不同的监控需求。

2.针对各个划分好的监控任务，设计布控点的位置。不同的监控任务对视频监控系统的覆盖要求是不同的，布控点位置的设计和协同效能紧密关联。针对重点位置监控，覆盖目标为该位置的完全覆盖，为此需要准确的计算该位置的坐标，使得该目标落入到一个有效的覆盖范围之内，实现对该位置的全覆盖。针对重点区域监控，则需要准确测量该区域的占地面积，在此基础上实现对该区域的全面覆盖。针对重点路径，则覆盖目标为对该路径的全面覆盖。

3.根据不同的监控场景以及实际需要的有效覆盖范围，选择配置合适参数的摄像机。视频监控系统是由摄像机组成的，而摄像机镜头则是摄像机中最为重要的部分，镜头的选择关系着视频监控系统的整体性能指标，不同的监控场景对摄像机镜头的需求是不同的，因此需要针对给定的监控场景和覆盖范围，选择合适的摄像机。

4.针对系统可靠性要求，设计合适的系统覆盖冗余度。为了实现视频监控系统的可靠监控，对于系统中出现的敏感区域或敏感位置，不仅需要保证系统的覆盖率，还需要在此基础上设置一定的覆盖冗余以提高系统的可靠性，以此保证在可能出现的一个摄像机故障的情况下，系统仍然能够实现对高优先级布控位置的监控覆盖。

五、结 语

总体看来，视频监控系统在我国公安业务的开展与进行起到了越来越重要和普遍的作用，从公安业务不同的类型层面上来看，不论是治安管控、刑事侦查还是交通管理，都离不开视频监控系统的应用。对于公安机关建设的警用视频监控系统来说，其运行的效率与能力是确保公安工作能够高效、科学开展的重要手段。因此，对于摄像机协同防控还需要更深层次的研究，对于目前公安视频监控系统建设中存在的问题应及时发现并予以解决，这样才能更好地适应未来公安工作的需要。

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（责任编辑：朱春华）

Analysis of Camera Cooperative Prevention

SUN Lu
（College of Information Technology and Cyber Security, People’s Public Security University of China, Beijing 102600, China）

Video co operative p revention and co ntrol will p lay an increasingly i mportant role i n public security work, but there are still deficiencies in the application of video surveillance system in public security. This paper from the camera control are briefly introduced, the existing in the work of public secu rity vid eo surveillance at p resent p roblems o f cooperativ e ab ility finally from the cam era location, c amera information acquisition and c amera these t hree as pects are put forward i n the m ulti camera collaborative method to solve the problems existing in application of prevention and control.

camera; coordinated prevention; problem; public security work; solution

D918.2

：A

2096-0727(2017)05 -0083-05

2017-05-19

孙 璐（1993-），男，山东菏泽人，硕士研究生。研究方向：安全防范技术与工程。