视频分析及管理系统在公安刑侦中的应用

　　一、应用背景分析

　　过去十年，远程视频实时监控系统解决了监控系统“看得见”的问题，目前视频监控市场正朝“看得清，看明白”的方向发展，同时随着监控大联网建设的推进，如何对海量的监控信息进行有效管理和深度挖掘，在事件内容标注、信息检索查询等方面面临诸多困局：

　　1、视频监控成千上万数量众多

　　近年来，中国视频监控市场受平安城市建设，北京奥运会，上海世博会，广州亚运会，深圳大运会等安保项目以及各行业视频监控需求快速增长等因素的刺激和拉动，取得了快速发展，整个市场规模迅速扩大。“十二五”期间，随着平安城市建设等各项政策的继续开展和深化，以及交通、教育、金融等各个行业用户的安防意识的不断增强，预计未来视频监控市场将保持强劲增长。在这些如平安城市建设、世博会等大规模项目中，面对数以万计的前端摄像头，其日常维护的矛盾日趋激烈。

　　2、人工查看视频效率低下

　　受限于人类的生理局限，人工查看的效率是极其低下的。主要有以下几个原因：1）容易产生视觉疲劳：由于人类的生理局限，长时间专注于单一视频画面，过程单调、乏味，容易造成刑侦人员注意力低下，产生视觉疲劳，严重影响审看效率。2）人眼无法克服误差：因为人眼的视觉疲劳，极易忽略掉重要的目标线索，造成“过眼不过脑”的情况，美国圣地亚国家实验室的研究表明，人对于单调的事物无法长时间的集中注意力，人眼注意画面超过22分钟的时候，则有95%的画面会被忽略。因此，一段视频往往需要花费更多的时间进行重复审看，大大增加了工作量，并且还是无法完全避免遗漏和误差。3）被迫采用“人海战术”+“疲劳战术”：通常一个案件需要审看周边几十个摄像头、前后数天的视频，所审看的视频量时常达到数百上千小时。在目前的审看模式下，传统的方法需要从头到尾顺序播放，往往需要数倍于原始视频的时间才能审看完成，因此需要大量人员连续加班数周进行视频的审看。为了规避遗漏和误差，很多刑侦队采用加大人力投入的方法。但是经过实践证明，这种方法吃力不讨好，仍然解决不了根本的问题。这种常规作战方式被刑侦人员戏称为：“人海战术”+“疲劳战术”。

　　3、图像质量不佳，视频应用困难

　　目前公安和社会资源的视频录制设备因为成本、维护等原因，视频质量较差，另外由于受视频采集设备、环境等客观条件的影响，录制的视频图像噪点多、反差小，图像模糊，难以辨认。

　　4、视频管理混乱，查看和查找效率下降

　　1）视频检索困难：目前与案件相关的大量刑侦监控视频基本采用Windows文件目录管理的原始方式，需要通过其他类型的记录文件（如记事本，WORD，EXCEL等）来记录视频内的重点内容（如人物，时间，地点等），这就造成调取关键视频困难、视频管理效率低下，甚至造成重要视频的丢失。2）线索与视频对应混乱：在查找之前的线索时，要在繁杂的资料库中检索到该视频并通过特定厂商的DVR播放器定位到对应时间点查看，这样就造成线索与对应的视频资料的映射关系的混乱和检索困难。

　　现在政府对视频建设已经由第一阶段的硬件建设向第二阶段的软件管理应用过渡，如何通过软件更有效、合理、系统的发挥现有硬件资源，为政府提供实战应用手段迫在眉睫。全方位的监控必然会有海量的视频存储量，而案件发生后刑侦工作有一定的时效性，需要快速行动。大量的数据信息和快速定位之间就形成了矛盾。因此，如何提高快速有效的视频录像检索方式，将成为视频监控行业发展的趋势。

　　在目前视频数据巨大，且又存在以上这些困局的时候，我们就开始思考如何使用视频分析的技术手段来进行深入的视频数据挖掘，对巨大的视频进行分析和管理，有效提高人们对视频数据的利用，带来更大的价值。 

　　二、视频分析及管理系统在公安刑侦中的应用

　　智能视频数据挖掘的应用主要是面向公安刑侦的事后视频分析、管理和实战应用，该应用能够在日趋繁杂的安防监控视频资料应用环境下对视频进行快速处理，提取有效信息，提高效率。通过对视频的目标分析、浓缩播放、特征过滤检索、任务管理、图像增强、视频智能编辑管理等，帮助刑侦人员高效、精准地聚焦到所关注的目标，有效解决目前视频众多，信息量巨大等视频查找的棘手问题，使通过视频调查取证不再费时和繁琐，提高办案民警的工作效率，达到科技强警的目的。

　　1、技术核心

　　该应用系统主要以视频特征提取（颜色特征、人体特征及车辆特征等）、事件规则提取（跨线、进入区域、徘徊等）以及视频内容比对关联检索为核心技术，充分利用各类社会视频监控资源，紧密结合公安刑侦视频侦查业务流程，以达到海量视频快速分析，准确、快速检索，从而降低办案民警工作强度，减少人工排查遗漏等情况，提高刑侦破案中的视频研判水平和办案效率。

　　2、系统架构

　　该应用系统主要是软件应用，对巨大的视频数据进行智能分析、数据挖掘、统一应用和管理的一套独立系统，包含服务器端软、硬件模块和客户端管理软件，服务器提供核心处理和各种应用服务，客户端软件提供用户交互应用界面，各模块之间通过IP网络进行通信、协同工作。具体的物理架构和模块架构如下：

　　1）物理架构

　　各服务器具体功能描述：

　　2）软件架构

　　三、视频分析系统的功能分析

　　1、目标分析查看

　　通过自动化的智能分析预处理以及预设规则下的智能排查，将监控视频中的内容进行整理汇总，获取视频内感兴趣目标的相关信息，并根据这些信息生成索引。相关人员可以通过查看目标图例，就可在几分钟内，查看数个小时视频中包含的所有目标，并确定其行为，并可观看该目标在整个视频中的存在片段与运动轨迹。

　　目标分析查看

　　2、浓缩播放

　　这是一种基于智能分析技术的新型视频播放方式，它可根据用户的意愿自动控制播放速度，将视频中用户关注的（真正有用的证据、线索）内容进行慢速的播放，不关注的内容采用快进播放的方式进行播放。这种方式极大减轻了审看人员的工作压力，加快了视频内容的审看速度。

　　浓缩播放

　　3、特征过滤检索

　　系统提供对目标图例或排查结果的类型过滤功能，将目标中的类型进行分离（人/车），进一步缩小关注范围。

　　特征过滤检索界面图

　　4、图像增强

　　系统能够通过亮度矫正、色度矫正、缺陷矫正、几何矫正、对比度调节、去模糊、去噪点、超分辨率等技术手段将图像质量较差的视频进行图像增强，以达到提高观看的效果。

　　5、视频智能处理编辑

　　该功能可以取代原有传统的视频管理模式，可以直接在视频上进行编辑，并能实现诸多的处理效果，例如图片、图形、文本等信息的叠加。这个功能有效的解决了目前视频管理效率低下，检索困难以及线索和视频资料对应查找困难等问题。

　　智能视频编辑

　　四、视频分析应用前景展望

　　系统采用高效智能分析算法技术（周界防范、人脸、车牌），保证分析信息的全面和准确，同时系统采用集群化计算方式，可提供几十、上百倍的快速、实时分析能力，并可根据应用需要进行线性扩展，提高计算能力。在视频资料录入的同时，就自动对视频中的目标信息进行格式归一化与智能预处理分析，提取视频中目标的相关信息作为智能元数据保存至数据库中。之后的相关操作，如智能审看、智能检索等等就不用再做复杂的解码以及智能分析的工作，而是直接从智能元数据中提取，大大的提高了工作效率。

　　根据智能元数据信息，可对目标及目标细化特征等视频内容级别进行筛选，如颜色、人/车分类等。用户还可根据实际情况的需要自定义设置不同的周界防范规则，通过在数据库中对元数据进行检索提取触发规则的目标信息，达到快速检索的目的，极大地提高了效率。

　　在今后的发展中，视频数据深化应用会越来越成熟。主要可能从以下几方面得到深入应用：

　　1.基于特征的检索功能更加完善

　　基于特征的检索功能，在目前的应用系统中已经初步实现了简单的人车等的区分，后续的应用将对更加多的特征进行分类，用户可以通过这些特征快速的从视频中找到相应的事件和所需的信息。这些特征主要分人的特征和车的特征：如人的脸部特征、体毛特征、衣服颜色、高度、发型等特征。车的特征：主要是车牌、车型、车身颜色、车标等特征。

　　2.关联检索应用

　　当各种特征识别和检索等都达到一定的应用，同时结合各种地理信息平台，系统能够结合公安刑侦的实际应用，通过各种视频分析、检索、线索分析、视频关联、行踪分析等，形成一套以案情发展为主线的，关联各种有效视频信息的检索应用。对这是视频数据的挖掘和深度应用，在不久的将来必将成为现实。

　　3.为视频建立事件和特征索引

　　对巨大视频数据的有效管理也将是未来的一个难题。如何为视频信息建立一套有效的管理系统，能够快速、方便、准确的找到有效事件和有效信息。以后的视频数据会通过视频特征提取技术，为每一个有效的视频数据打上数字标签，建立以有效事件及有效特征为索引的视频管理系统。这样的管理系统能够将同一类型的视频数据进行分类管理，能够方便的找出同种类型的事件和同种特征的人物和车辆等。

　　相信随着技术的发展和人类不断的探索，在不久的将来上述这些技术必将成为现实。