高校视频监控智能化的应用及场景分析

韦 燕

（广西教育学院，广西 南宁 530023）

2016年3月，谷歌研发的阿尔法狗（AlphaGo）战胜了围棋世界冠军李世石，轰动世界。人工智能已从早期的实验室走进了日常生活，伴随着GPU芯片的出现和深入学习算法的不断优化，安防行业正在发生着翻天覆地的变化。从高清的“看得清”到智能的“看得懂”，视频监控技术给各行业的安防工作带来了极大的便利。

1 高校视频监控智能化应用的现状分析

近年来，各高校纷纷利用前沿信息化技术，将大量的视频智能分析功能应用到校园的安防建设中，对提高校园安稳工作效率起到了重要作用。相对于安防集成管控、门禁、报警、车辆出入及一卡通等安防子系统，视频监控系统是我国高校目前使用最广泛的安防子系统。但在视频监控智能化应用方面，存在4个方面问题：

一是智能监控设备使用少，设备本身的技术水平限制了高校安防工作的开展。目前，大部分高校使用的视频监控系统多以标清升级为高清为主，即实现更清晰的视频监控效果，却较少使用智能化设备。整套监控系统建设完成后，主要实现更高清的监控效果，并在原有基础上进行事中人工监控、事后人工追溯，安防工作效率依然不高。如果要查询某个外来人员的外貌特征或校内运行轨迹，现有的视频监控系统几乎无法实现，这在很大程度上制约了校园安防工作的开展，无法满足高校人员、车辆管控等方面的实际需求。

二是高校安防监控体系建设不完善，各监控系统之间相互独立，形成巨大的信息孤岛，没有做到统一集成管控，无法实现互联、互通、互控，报警联动、应急指挥没有发挥功效，不能达到良好的管控效果。

三是安防系统建设大多存在“安而不防”的情况，没有发挥系统应有的作用，造成投资浪费或重复投资等情况。这主要是由于视频监控系统设计方（主要指代理商或系统集成公司）不了解高校的实际需求，使用方（即高校）对视频监控系统最新技术了解不到位，而共同导致系统的设计、安装和使用没有发挥真正的作用。

四是现有视频监控系统无法满足高校安防的新需求。一方面，随着高校规模的不断扩大，学生迅速增多，很多高校尤其是民族地区、边境地区的高校，拥有较多的外国留学生、少数民族学生，因语言、文化等方面不同，学生之间容易产生摩擦；传销、传教、非法推销、盗窃、打架、斗殴等危及校园安全事件时有发生，必须加强对人员的管控。另一方面，高校校园面积宽广、多校区开放式管理使得安防管理难度加大。尤其是很多旧校区地处市中心，周边人员复杂多，原有的安防体系更新改造经费多、难度大。

2 高校视频监控智能系统的设计需求分析

视频监控智能系统，简而言之就是借助高性能芯片如GPU、FPGA提供强大的图像并行处理性能，通过运行智能学习算法，在一定程度上可模拟人工识别，迅速提取车辆的外貌、颜色、车牌、车身标识，人员的人脸、年龄、性别等信息，使之成为结构化信息，并通过后端的大数据平台完成车辆、人员的查找、实时比对及其他深度应用。

2017年7月，国务院印发《新一代人工智能发展规划》，提出要“开展智能校园建设，推动人工智能在教学、管理、资源建设等全流程应用。” “利用人工智能提升公共安全保障能力。” “加强对重点公共区域安防设备的智能化改造升级。”高校作为国家人才培养、科学研究的重要场所，必须加强技防手段，提高技防水平，适应当前对校园管理的新需求。

结合高校安防工作的实际，应进一步明确高校视频监控系统智能化建设的实际需求，避免建设一些不适用或经受不了长期使用的系统；应及时升级视频监控为“看得懂”的智能系统，从而提高视频监控的水平，适应高校安防工作的需求，提前防范、及时处置危及校园安全事件的发生，维护学校安全稳定。

2.1 宏观管理上

高校从性质上看属于公共组织，对校园安全的管理通过建立公共危机管理意识，有助于未雨绸缪、提前预警，及时处置突发事件。公共危机管理即政府及其他公共组织，通过预防、应急处理、评估恢复等措施，防止和减轻公共危机灾害的管理活动。高校视频监控系统智能化设计，可以根据危机管理的3个阶段（事前预防、事中控制、事后善后）实现3个满足：一是满足“事前”布控、排查、记录的需求，实现车辆、人员的提前管控，尽量预防甚至避免危及校园安全事故的发生；二是满足“事中”追踪、控制、处理的需求，一旦发生突发事件，可以立即控制、及时处理；三是满足“事后”信息的挖掘、检索以及监控系统的运维功能，方便对事件进行善后处理。

2.2 微观设计上

视频监控智能化设计可以分为前段设备设计、后端设备应用。其中，前端设备能够实现校园车辆“三大场景”（大门出入口、校内各干道、校内车载）、人员“两道防线”（室外、室内）的有效管控；后端设备能够满足信息的挖掘、检索以及监控系统的运维功能。

2.3 高校视频监控智能系统的技术及场景分析

高校视频监控智能化主要集中在人员、车辆的可视化管控，只有把校园的人员、车辆进行信息结构化管理，搭配后台软件深度应用，才可以为高校安保工作提供强有力的技术支撑，为人员管理、车辆管理节约大量的人力、物力成本。

2.3.1系统设计理念

目前安防行业品种繁多、功能多样，但并非所有的高精尖产品都适用于高校安防。不同的场景如果混用了不适宜的产品，就会导致设备无法发挥其本身的优势，也就无法满足应用的需求，从而造成投资浪费。好技术只有用对了场景，才能有效促进高校安防工作的开展。比如IP67的红外摄像机，它的“技术”能力是高标准防水防尘，具备夜间补光能力；它的“场景”是室外监控场所；它的“应用”是满足全天候日夜实时监控需求。故良好的安保技术、合适的应用场景相互配合，才能“物尽其用”，显示出高校安保系统应有的功能。

为此，使用场景分析方法，即“技术+场景=应用”的视频监控智能化设计模式，有助于为高校“量身定做”出适用的监控系统，提高安防工作效率；有助于节约高校安防体系建设资源，避免浪费。

2.3.2 系统设计初步方案

（1）前端设备的设计

①车辆管控方面

场景一：校门口。作为车辆进出学校的必经之处，校门口的车牌识别摄像机要对车牌信息、车辆品牌、车身颜色、驾驶人员等信息进行抓取结构化，方便统计进出车辆信息，为校内车辆轨迹分析、车辆测试提供最直观的信息。

场景二：校内各干道。校内干道师生众多，很多校园干道狭窄、蜿蜒，必须对来往车辆进行限速，才能进一步保障人身安全。可在校园道路两侧部署微型测速卡口，采用视频分析技术对过往车辆的车牌、车身颜色、车速等信息进行抓取。对超速、违规停放车辆，后端分析平台自动布控，在车辆离开校园时自动限行，进而对其进行教育、处罚。同时通过微型测速卡口捕获的车牌信息，可在平台地图上形成车辆运行轨迹，方便事后追溯。

场景三：校内车载。因大部分高校面积大，安保人员不足，如果在所有角落安装视频监控摄像头进行实时监控，会造成资源浪费。采用校内巡逻车可在突发事件发生后，第一时间到达现场进行应急响应。在巡逻车上部署校园车载设备，可通过WIFI/4G信号将现场图像实时传输至监控中心，方便值班人员快速指挥调度。此外，巡逻车的运行轨迹还可作为安保人员巡更巡检工作的绩效考评依据。

②人员管控方面

“第一道防线”——室外监控。

主要应用场景为周界，高校大门口，运动场，校内干道等。

场景一：周界。常规的红外对射误报率高，可用性差。采用红外热成像技术，利用人体、车辆辐射红外热量的原理，利用氧化锆材料捕捉热量成像，可有效屏蔽树木、晴雨、昼夜等环境带来的影响，配合越界入侵算法即可实现外来人员翻墙入侵行为侦测。

场景二：校门口。为了保护校内师生人身安全，必须对进入校园的公安部门通缉、盗窃等重点防控人员进行实时报警，采用人脸抓拍比对摄像机可部署在3m左右的高度，通过对人员脸部图像进行抓拍、提取、建模、存储，后端的比对平台实时比对报警，一旦发现过往人员与重点防控人员相似度达到一定阈值时产生报警，通知值班人员核实身份。

场景三：运动场。针对高校足球场、篮球场、校内湖泊等大场景区域，不方便在区域内部署视频监控摄像机，安保人员无法实时获取区域内人员情况。全景拼接跟踪摄像机采用多摄像机自动合成拼接技术，可实现180°、360°全景拼接，通过RS485或网络控制信令指挥球机对全景图像内细节进行跟踪放大。

场景四：校内干道。如何快速在人流量密集的校内干道找到某一特征的行人，是目前传统视频监控系统无法解决的问题。采用人体结构化摄像机可实时采集监控区域内的人员外貌信息，包括性别、穿着颜色、携带物品特征、运动方向等，只需输入对应特征信息即可快速检索出具备该特征的人员图像。在控制混入校内重点防控人员时，具有很强的时效性。

“第二道防线”——室内监控。

主要应用场景为教学楼、实验室、图书馆、宿舍等。

场景一：教学楼、实验室。因人流量密集度高，可采用“第一道防线”即人脸抓拍比对摄像机搭配常规监控摄像机进行监控。

场景二：图书馆、宿舍。因很多高校在图书馆、宿舍部署了人员通道，对进出人员进行管控。但存在人员携带校内师生卡片蒙混过关，常规人员通道无法将人、卡进行同时验证的现象。采用人证比对通道，可在第一次通过人该通道时采取“卡片+人”同时验证，后期只刷脸即可通行。既解决了人员混入的问题，实现人员精准管理，又减少卡片丢失而无法通行的困扰。

（2）后端平台的设计

衡量一套视频监控系统是否先进，除了前端需要具备智能分析外，后端平台的设计也应具备相应的智能分析及业务应用功能。

一是要有深度挖掘功能。前端摄像机将人员、车辆信息结构化后，后端应用系统要进行深度挖掘，形成业务处理流程和便捷的查询碰撞机制，安保人员只要简单操作即可完成人员、车辆查询布控，通过前端获取的信息形成报表，便于存档备查。

二是要有视频快速检索、摘要功能，可以在最短的时间内检索出图像中想要查询的信息。其中，视频检索主要是方便查询，可在录像中划定一个区域，只有触碰该区域的图像才会显示，可大量节省检索时间。录像主要是把一段时间的录像进行压缩，把不同时间段的运动物体呈现在同一画面，如一个小时的录像进行压缩之后只有几min的录像展示过往行人员、车辆情况。

三是要有运维功能。高校视频监控系统中摄像机数量多，通过人工手段确保每个摄像机正常运行工作量巨大，采用视频质量诊断及运维系统可以解决摄像机因故障产生的不在线、无图像、监控图像变动、偏色等问题，搭配运维流程可以做到有故障实时报警提醒，方便及时维护。

4 高校视频监控智能化的发展方向

高校视频监控智能化的应用主要是通过“技防”手段，为高校师生安全保驾护航。但常规的视频监控由于智能化水平低，需要耗费大量的人力、物力。近两年人工智能技术的崛起将引领安防技术的巨大变革，人工智能技术已在公安行业中得到了较好的应用，是可以落地和借鉴的应用。高校视频监控系统应多采用智能化设备，提高高校信息化水平程度，解放安保人员工作压力，为师生营造更安全、高效的学习工作环境。