張曉艷，張建成，2，馮延旺，項澤文，萬翠鳳

（1.山東正中信息技術(shù)股份有限公司，山東 濟南 250014；2.山東省計算中心，山東 濟南 250014）

1 研究背景

隨著城市管理信息化的建設(shè)，城市化的規(guī)模不斷擴大，在一定程度上提升了人們的幸福指數(shù)，但也加劇了城市管理工作開展的難度[1]。視頻監(jiān)控建設(shè)聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用在維護城市管理和公共安全方便具有重要意義，傳統(tǒng)的視頻監(jiān)控存在智能化不足、靈活度低、耗時費力、響應(yīng)不及時等問題，難以滿足當今社會治理的需求。近年來，智慧城管系統(tǒng)的部署和推出得到了廣大用戶的認可[2]，城市管理逐步走向智能化、科技化、精細化的建設(shè)，智能視頻分析技術(shù)為科技賦能城市管理提供技術(shù)支撐，突破了傳統(tǒng)監(jiān)控只“監(jiān)”不“控”的難題。

與傳統(tǒng)的城市管理執(zhí)法手段相比，采用智能視頻分析技術(shù)的城管執(zhí)法具有以下優(yōu)勢。

第一，案件發(fā)現(xiàn)及時。通過監(jiān)控攝像頭對案件信息智能采集并回傳至后臺，通過分析系統(tǒng)準確分析出該案件類別，及時反饋給相應(yīng)的執(zhí)法人員，降低執(zhí)法人員主動發(fā)現(xiàn)案件的時間。

第二，降低人力成本。實際操作過程中，使用智能視頻分析技術(shù)可以減少監(jiān)控人員時刻盯監(jiān)控視頻的時間，解放坐席人員，提高案件處理的效率。

第三，挖掘有價值的視頻資源。隨著城市規(guī)模的擴大，監(jiān)控攝像頭得到廣泛的普及，視頻監(jiān)控資源存在數(shù)量大、種類雜、視頻質(zhì)量參差不齊等問題，搭載智能視頻分析技術(shù)的系統(tǒng)通過分析海量監(jiān)控數(shù)據(jù)挖掘出有價值的視頻，提高視頻監(jiān)控資源的利用率。

第四，安全性較高。通過設(shè)置不同級別敏感度的運動分析和事件檢測，若超過閾值則觸發(fā)告警機制，配置監(jiān)管人員遠程監(jiān)控現(xiàn)場異常動態(tài)，提高偏僻路段的安全性，降低執(zhí)法人員的作業(yè)風險。

2 智能視頻分析技術(shù)

智能視頻分析技術(shù)作為一種基于目標行為的智能監(jiān)控技術(shù)，將抓取圖片中的背景與目標分離，除去背景干擾，檢測出真正的目標，分析并追蹤在攝像機場景內(nèi)出現(xiàn)的目標行為[2]。

2.1 智能分析類別

智能分析類型主要分為診斷類、識別類、行為類等3 種。診斷類智能分析重點關(guān)注視頻畫面中出現(xiàn)的圖像模糊、圖像偏色、云臺失控等易見的監(jiān)控攝像頭的異常故障，并針對該異常故障進行分析、判斷和預(yù)警；識別類智能分析主要偏向靜態(tài)類場景分析處理，通過對采集的圖像識別、比對及模式匹配等關(guān)鍵技術(shù)，對重點關(guān)注的人、物及公共設(shè)備進行特征提取和分析，如車牌識別、人臉識別、安全帽識別等；行為類智能分析著重于動態(tài)視頻圖像分析檢測，如車輛逆行檢測、占道經(jīng)營檢測、人群密度檢測、道路遺撒檢測等。

當前市場中常見的智能類分析產(chǎn)品主要分為前端智能和后端智能等2 類[3]。前端類智能產(chǎn)品將識別算法移植到前端監(jiān)控攝像頭中，由前端監(jiān)控設(shè)備對實時視頻進行識別、分析和檢查，穩(wěn)定性較強。前端智能產(chǎn)品主要分析單路視頻，復(fù)雜的智能分析需要的計算量較大，若移植到前端監(jiān)控攝像頭中需要的成本較高。后端類智能產(chǎn)品將前端采集的視頻碼流傳至后臺服務(wù)器進行分析，該類產(chǎn)品采用服務(wù)器集中處理模式，具有較強的兼容性，能同時分析多路視頻信息，計算性能較前端智能類產(chǎn)品有明顯的提高。

2.2 智能視頻分析系統(tǒng)邏輯架構(gòu)

基于城市管理的業(yè)務(wù)特點，智能視頻分析系統(tǒng)主要以人、物及公共設(shè)施為重點關(guān)注對象，通過接入自有監(jiān)控、共享監(jiān)控、新建監(jiān)控等視頻監(jiān)控資源，對重要路段、卡口和區(qū)域內(nèi)的店外經(jīng)營、無照游商、占道經(jīng)營、亂堆物堆料、非機動車亂停、違規(guī)戶外廣告、暴露垃圾、私搭亂建、垃圾箱滿溢、沿街晾曬、道路遺撒等違章行為進行分析，通過智能視頻分析手段輔助管理，實現(xiàn)案件和告警信號的遠程采集立案、轉(zhuǎn)派、處置等多元化城市管理的智能化應(yīng)用，實現(xiàn)及時發(fā)現(xiàn)、及時反饋問題、及時處置，提升城市治理效率和治理能力。

依托固定、移動等多種類型的前端采集設(shè)備將采集的多種違章行為回傳至智能視頻分析系統(tǒng)，以該系統(tǒng)識別分析的結(jié)果結(jié)合人工甄別結(jié)果作為審核立案的數(shù)據(jù)來源，提高案件處置的準確性和及時性，若符合立案條件則進行流程轉(zhuǎn)派處理。該案件處理完成后，坐席人員通過視頻核對是否符合結(jié)案條件，若符合則完成案件閉環(huán)工作。將所處理案件通過多維度統(tǒng)計視頻數(shù)量、案件所屬類型、案件頻發(fā)地、易積雪積水地段等，對頻繁發(fā)生案件實時告警，為科學(xué)決策提供依據(jù)，從而解決執(zhí)法人員不足、執(zhí)法工作難度大、案件處理不及時、案件重復(fù)出現(xiàn)等問題。

智能視頻分析系統(tǒng)邏輯架構(gòu)如圖1 所示。

圖1 智能視頻分析系統(tǒng)邏輯架構(gòu)

2.3 前端采集設(shè)備

利用固定、移動等多元化的硬件設(shè)備采集視頻監(jiān)控信號，固定的視頻監(jiān)控設(shè)備根據(jù)城市管理業(yè)務(wù)特點分布在不同的場景，即市容環(huán)衛(wèi)、園林綠化、工地渣土、城市照明、戶外廣告、城市交通、市政設(shè)施等場景。移動視頻監(jiān)控信號采集設(shè)備主要為手機、車載、無人機、單兵、執(zhí)法儀、對講機等設(shè)備。

2.4 網(wǎng)絡(luò)傳輸

城市管理根據(jù)城市需求及特色的不同采取的網(wǎng)絡(luò)傳輸設(shè)計不同，基于城市管理的現(xiàn)狀，前端監(jiān)控攝像頭采集的視頻信號依托于視頻專網(wǎng)回傳至后臺分析系統(tǒng)中，后臺服務(wù)器根據(jù)設(shè)置的算法規(guī)則集中處理案件信息，對違規(guī)行為進行識別分析。

針對無視頻專網(wǎng)的城市，需要建設(shè)政務(wù)專網(wǎng)[4]，依托于該政務(wù)視頻專網(wǎng)對接入的視頻信息進行資源整合，實現(xiàn)互聯(lián)互通、共建共享的目的。政務(wù)視頻專網(wǎng)基于其安全屬性實現(xiàn)與其他專網(wǎng)的內(nèi)部互聯(lián)，與互聯(lián)網(wǎng)的安全信息交換。

2.5 深度學(xué)習(xí)

城市管理趨于智慧化、人工智能發(fā)展成熟化，深度學(xué)習(xí)在城市管理領(lǐng)域占據(jù)重要地位。深度學(xué)習(xí)是一種機器學(xué)習(xí)方法，學(xué)習(xí)訓(xùn)練數(shù)據(jù)的潛在邏輯規(guī)律和表示層次，它作為人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)可以模擬人腦解析數(shù)據(jù)，根據(jù)樣本數(shù)據(jù)的特性獨立訓(xùn)練出基本規(guī)則，最終達到識別文字、圖像和聲音等數(shù)據(jù)的效果[5]。

隨著雪亮工程的建設(shè)，視頻監(jiān)控系統(tǒng)為推進社會治安防控體系建設(shè)奠定了堅實的基礎(chǔ)，監(jiān)控攝像頭的普及促進視頻數(shù)量迅速增長，但是視頻內(nèi)容缺乏標簽，精度差，人力排查耗時費力。為了提高檢測識別的效率和精度，降低人力物力成本，自動且迅速識別視頻中的目標類型，依托于系統(tǒng)長期運行積累的大量案件信息，采用深度學(xué)習(xí)的算法訓(xùn)練模型[6-7]，從而提高案件識別的速度和精確度。

2.6 業(yè)務(wù)處置

通過前端攝像頭采集的監(jiān)控視頻信息經(jīng)過后臺系統(tǒng)進行信息處理，并輸出識別分析結(jié)果，將該結(jié)果推送至案件處理中心并可配置外放提示音提醒坐席員處理案件，坐席員根據(jù)智能視頻系統(tǒng)分析的結(jié)果來核查案件的真實性和所屬范圍，如果符合要求，將案件轉(zhuǎn)派至有關(guān)部門進行處置，事后根據(jù)案件現(xiàn)場的實時視頻及案件的處理反饋結(jié)果核查案件處理情況，完成案件的閉環(huán)工作。

2.7 管理決策

智能視頻分析系統(tǒng)首頁根據(jù)業(yè)務(wù)需求采用日、月、年等維度統(tǒng)計各類案件信息并落圖展示，從多方面統(tǒng)計已處理案件總數(shù)、報警所屬類型、視頻數(shù)量、案件頻發(fā)地、易積雪積水地段等信息，為管理層掌握實時信息及科學(xué)決策提供重要依據(jù)。

3 智能視頻分析技術(shù)在城市管理領(lǐng)域中的應(yīng)用場景

3.1 占道經(jīng)營識別

由于城管執(zhí)法人員開展全覆蓋模式執(zhí)法的難度較大，禁止經(jīng)營的場所仍存在商販占道經(jīng)營的現(xiàn)象，影響城市市容市貌的同時，對交通要道也易造成堵塞。為攻克整頓占道經(jīng)營亂象，城管執(zhí)法人員傳統(tǒng)做法是加強執(zhí)法力量，加大執(zhí)法人員的巡查力度，及時發(fā)現(xiàn)及時處置，采用這種方法不僅增加了執(zhí)法人員的工作量，同時處置占道經(jīng)營問題的過程較為漫長。因此，采用智能視頻分析技術(shù)自動識別街道上與占道經(jīng)營有關(guān)的物品特征。攤販在指定區(qū)域超過預(yù)設(shè)的時間范圍是占道經(jīng)營，如果超過預(yù)定的時間，視頻智能分析系統(tǒng)將自動檢測出該行為，并反饋至系統(tǒng)，實現(xiàn)案件的立案登記功能進而綜合判斷該區(qū)域內(nèi)是否存在占道經(jīng)營的案件。

3.2 違規(guī)戶外廣告識別

個體商戶隨意設(shè)置的戶外廣告具有年久失修、布線不規(guī)范、數(shù)量大、范圍廣、缺乏統(tǒng)一管理和規(guī)劃等特點，存在安全隱患大、影響道路通行、造成視覺污染等問題。傳統(tǒng)執(zhí)法過程中，采用加強日常巡查監(jiān)管的力度，工作強度大，效率低，難以全面拆除違規(guī)戶外廣告。通過現(xiàn)場監(jiān)控攝像頭采集視頻信息，基于智能視頻分析技術(shù)可實現(xiàn)違規(guī)戶外廣告的檢測識別，并與系統(tǒng)對接，實現(xiàn)案件的立案登記功能。提高執(zhí)法人員的工作效率，進而為城管執(zhí)法信息化提供一定的技術(shù)支撐。

3.3 沿街晾曬識別

晾曬衣物雖是日常生活中的小事、私事，但晾曬的位置不當便是城市中的大事，折射出的是一座城市的文明程度。沿街晾曬不僅是一種不文明現(xiàn)象，也是一種違規(guī)違法行為。執(zhí)法人員一般采用巡查辦案的工作模式，耗費人力物力較大。采用智能視頻分析技術(shù)對重要路段及公共場所的樹木、指示牌、線桿、線纜、交通護欄等設(shè)施上懸掛、晾曬物品的行為進行檢測識別，與后臺系統(tǒng)對接，實現(xiàn)案件的立案登記功能，根據(jù)識別分析的結(jié)果，系統(tǒng)自動立案，同時反饋至執(zhí)法人員處理此類案件，提高執(zhí)法人員的執(zhí)法效率。

4 結(jié)束語

智能視頻分析技術(shù)通過監(jiān)控攝像頭搭載圖像識別處理算法，及時發(fā)現(xiàn)城市管理過程中的案件信息，實時分析并反饋至后臺管理中心，綜合執(zhí)法模式由傳統(tǒng)的被動執(zhí)法轉(zhuǎn)變?yōu)橹鲃訄?zhí)法，有效解決了執(zhí)法人員不足、信息化手段未全面普及、執(zhí)法工作難度大、案件處理不及時等問題，推動城市管理趨于智慧化、精細化、自動化的方向發(fā)展。