立元通信：分层次网格化社会治安视频防控系统的应用

　　随着构建平安城市与和谐社会的推进，社会治安动态视频监控系统几年成爆炸式增长态势，各地政府都在如火如荼的加强监控系统的建设。经过多年的建设，各地公安视频监控系统已经形成相当规模。各地主要都已实现中心城市、重点城镇、主要街区、繁华地段、公共场所、交通路口重点部位和治安混乱地区的有效覆盖，保障了公安内部单位、各业务警种工作的需要，大规模视频监控系统已逐步成为科技强警的一个重要组成部分和维护社会治安的有力手段。但是随着各级政府和公安机关对视频监控建设的日益重视和建设投入的不断加大，视频监控该系统的投入产出边际效益越来越低，如何更好的为公安各警种实战应用服务，充分发挥视频监控系统的效益已成为目前视频监控建设发展与应用的关键问题。

　　回顾十多年来平安城市的发展过程，可以发现平安城市建设中所采用的视频监控系统是沿着技术驱动路线发展的，如前端摄像机从标清模拟到数字标清再到高清IP摄像机，再如传输系统从同轴电缆到模拟光传输再到IP网络传输，又如存储设备从VHS到DVR再到NVR/IPSAN、甚至云存储。如上一切的发展都为视频监控大规模的建设奠定了基础。但是正是因为技术型驱动建设，前端点位之间没有建立逻辑关联关系，视频监控非结构化本质特性等原因，导致目前视频监控系统在建设与应用中面临着重大的挑战。

　　1.难以构建严密的防控网络，系统防控能力弱。

　　2.利用视频进行侦查破案效率低，需依靠人海战术。

　　3.视频在案事件侦破中的作用率不高，使得平安城市的大投入和低产出之间形成严重失衡。

　　产生以上问题的根本原因在于目前公共安全视频监控系统的建设与应用缺乏理论指导，传统的安全防范模型在公共开放的城市空间中在很大程度上是失效的，使得各地公共安全视频监控系统从设计、建设、应用和管理方面均存在比较严重的矛盾，严重制约了视频监控系统应用效益的发挥

　　针对上述问题，本方案突破传统视频监控系统框架，从满足公安业务的实战要求出发，整合监控相关业务，引入智能视频理解技术，对视频监控系统进行创新性的再设计，通过对城市犯罪空间防控理论的研究，构建起城市犯罪空间的视频防控模型和视频图像信息应用模型，在此基础上提出新一代视频监控系统解决方案--分层次网格化社会治安视频防控系统。

　　本次方案从卡口技术、云计算等当前实际成熟技术出发，以视频资源以及其它公安信息化资源为基础，分析传统平安城市建设和应用情况，提出城市犯罪空间的视频防控理论模型、视频图像信息应用模型，在此基础上构建分层次网格化视频防控系统总体架构。从而从前端布点到后端应用，能够从本质上全面指导平安城市建设，本方案整体包含五部分的建设：

　　1.城市犯罪空间的视频防控理论模型

　　城市犯罪是一种行为，必然有行为的空间限定、空间轨迹和空间承载等空间行为特征，无论是踩点过程还是犯罪实施过程，都会具有这三个空间行为特征要素。

　　按照一定的视频监控逻辑布局所获得的虚拟视频监控信息可以在一定空间限定条件下获得城市犯罪空间承载信息、或还原出城市犯罪行为的空间轨迹，其中最重要的是要确保能还原出城市犯罪行为的空间轨迹。

　　在城市空间的限定条件下，摄像机之间的逻辑关系应满足：第一，断面信息采集无盲区，在某一道路断面进行视频图像信息采集，应该覆盖这个道路断面的全部，包括机动车道、非机动车道和人行道，两个方向的采集断面之间应有交叠区，不留盲区;第二，依托城市空间限定，相邻采集断面应形成视频图像信息的局部封闭圈，使得所有进出这一封闭圈的所有移动对象都要留下视频图像信息。

　　城市犯罪空间的视频防控理论模型的提出，确定了视频图像信息采集、应用的方向确定，确保了摄像机之间逻辑关系的建立，从真正意义上保证了视频图像信息采集不遗漏，同时也为实战应用提供坚实基础。

　　2.视频图像信息应用模型

　　视频图像信息应用模型以城市犯罪空间的视频防控理论为基础，根据城市犯罪空间特色提出圈块格线点防控模型和治安卡口防控模型。

　　圈块格线点防控模型

    圈：以省际、市际和县际卡口为基础的大防控圈。

　　块：建立市县区内基于山脉、河流、隧道、桥梁等空间限定分割的视频治安卡口防控块。

　　格：建立城镇区域内立体网格化视频监控防控网络。

　　线：建立重要道路封闭式防控线。

　　点：加强对于经由公共空间进出入单元区域的半封闭空间的通道的卡口覆盖、以及可视化管控重点区域的覆盖。

　　治安卡口防控模型

　　密度理论：治安卡口的数量必须达到足够的数量。

　　断面信息抓拍记录无盲区。

　　局部区域全封闭。

　　圈块格线点防控模型和治安卡口防控模型的提出是城市犯罪空间的视频理论模型的实际应用，区别传统平安城市建设布点理论与应用模型，从根本问题上解决视频应用效益。

　　3.分层次网格化视频防控系统总体架构

　　基于"圈块格线点"的层次化、网格化防控圈卡口的分类分区域设/撤防管理。按照"圈块格线点"的逻辑模型建设静态防控圈。所有建设的前端监控点位形成图数据结构模型的"顶点"，而联通两个摄像机之间的道路则成为连接两个"顶点"的边，这样所有构成"圈块格线点"的逻辑模型摄像机就组成了一张"图"，图中的边就与实际的道路有对应关系，因此，也与GIS/PGIS中的路径有对应关系。

　　基于"圈块格线点"的层次化、网格化防控圈卡口数据动态分析可疑目标的运动方向与速度，基于PGIS路径分析进行目标追踪防控拦截动态分析，结合警车移动监控和卫星定位实时分析追踪拦截速度与效能等。构建动态防控圈逻辑关系模型，即在案事件发生时，以发生地点为中心在GIS/PGIS上进行路径分析，以指定地点为中心，以指定的半径为范围，根据GIS/PGIS信息自动计算出从指定地点出发的所有路径构成的封闭圈，并搜索出所有落在计算出的路径上的摄像机，按路径进行组织。

　　4.面向分层次网格化视频防控系统的视频图像信息智能采集前端技术

　　结合整体规划和实际应用需要，大量部署一体化高清网络智能治安卡口摄像机：

　　1.具有很强抗干扰能力的背景建模技术和能适应多种角度抓拍的车牌识别算法的低成本治安卡口前端设备原型。

　　2.内置视频车辆检测算法、和车牌识别技术。

　　3.设备抓拍率达99%、车牌识别准确率在92%左右(偏差±1%)。

　　4.具有清晰度高、照度低、帧率高、色彩还原度好等特点。

　　5.面向分层次网格化视频防控系统的云应用平台技术

　　本系统采用云计算的服务理念将系统分成基础层(核心数据层)、平台层(业务控制层)、服务层和应用层。

　　以云数据库架构为基础的分布式大数据框架，文件共享资源池和资源管理框架全部采用分布式架构。前端获取的文本、图片、过车信息通过分布式消息队列、流处理框架、实时在线数据、分析引擎后推送到视频图像信息数据库，通过调用数据库信息进行数据应用。

　　采用"大数据-分布式"架构，搭建基于云架构的大数据平台，实现自动部署、承载大数据(数据量支持多至PB数量级)基础应用及信息安全措施完善的大数据管理与分析。综合考虑跨部门、跨警种、跨区域综合应用需求，运用大数据分布存储及海量数据处理、分析技术，建设视频图像信息数据管理和应用的开放性基础架构，提升海量数据实时、高效的处理和管理能力，实现海量数据存储及海量数据实时分析、应用的各项需求支撑。