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科学时报《平安奥运中的全天候“鹰眼”——中科院自动化所智能视频监控技术攻关纪实》
2008-09-18| 【 【打印】【关闭】

第29届奥运会已在北京落下帷幕,中国运动员获得的奖牌在13亿人民心中闪闪发光。人们看到了运动员奋力拼搏的动人场景,但可能并不清楚有多少中国人为之付出了艰辛劳动,更不了解高科技具体应用到何种程度。
 
为确保奥运会顺利举行,中科院自动化研究所模式识别国家重点实验室成功将具有自主知识产权的“智能视频监控技术”应用于奥运会重要公共场所,对突发事件进行全天候实时检测预警,显示出高科技保平安的独特魅力。
 
4000个摄像头跟踪拍摄的图像怎样分析?
 
奥林匹克公园是北京奥运会聚焦最多的区域,这里有鸟巢、水立方、国家体育馆、击剑馆等10个竞技场馆。据有关部门按门票和参观券统计测算,自8月8日奥运会开幕到8月24日闭幕,在这个区域活动的人流每天平均为15万人次,最高峰达到了26万人次,这无疑是平安奥运的重中之重。
 
为应对这里可能出现的突发事件,北京市相关机构在奥林匹克公园周边安装了4000个进行实时监测的摄像头。然而,4000个摄像头24小时不间断拍摄的图像,在安全指挥中心的显示屏上需要多少人不眨眼睛地盯着,才不至于漏掉关键信息?安全指挥中心能否容纳这么多人?值守人员劳累后稍不留神重要镜头溜过去了怎么办?
 
这些疑虑在奥运前夕着实给北京市负责安全指挥的领导们出了一道难题,他们不得不在世界范围内寻找能解决这一问题的高技术。
 
今年4月,中科院自动化所研究员谭铁牛得知这一消息后,立即组织其科研团队将他们过去研发的并已成功应用于北京地铁13号线的成果送去展示,很快就获得相关领导的肯定。虽然地铁中应用的智能监控系统与奥林匹克公园的分析系统在技术上有差异,但已表现出良好的技术基础,只要在某些问题上改进、完善,即可投入使用。而更重要的是,自动化所的这套技术具有中国自主知识产权,这让他们放心。
 
团队成员黄凯奇博士说:“智能视频监控技术能够识别不同物体,可自动分析和抽取视频源中的关键信息,借助计算机强大的数据处理功能,对视频中的海量数据进行高速分析,并过滤掉用户不关心的信息,就能为监控者提供有用信息。如安保人员关注的异常行为等。”
 
地铁13号线与奥林匹克公园
 
监控技术的差异
 
北京地铁13号线投入使用后,常常有不法分子偷盗、切割电缆。为了对其40公里线路进行全程监控,地铁公司沿地铁每100米处布设摄像头并采用谭铁牛课题组研制的智能视频监控技术进行自动监控预警。据悉,2007年,利用这套智能视频监控预警系统,有关部门在地铁13号线上先后抓获了3批犯罪分子,盗割电缆发案率是之前的1/8,取得了明显效果。
 
据研究人员介绍,智能视频监控技术应用于地铁13号线时,他们主要研究了如何对物体行为进行检测、分类和识别。如动物类,兔子的蹦跳与奔跑,虫子的飞行与蠕动,包括人的匍匐与行走等,在计算机上建立了不同的识别模型。但这些行为模型的建立主要还是单个个体的行为或者少量物体的行为模型。
 
奥林匹克公园的视频监控模型则不同,需要建立大量的人聚集的行为模型。关于这个模型的建立,研究组组织多人开展研究。其中,最让他们头疼的问题是人群聚集模型的建立,最后他们采用了马赛克差分密度定义法予以解决。
 
此外,还有大量人数统计问题的模型分析。他们首先需要大量的这类视频数据才能开展分析研究。为此,今年5月,研究团队派出多人,克服重重困难,分头到火车站、大学、广场等人多的场所进行视频图像的拍摄,获取分析资料和数据。
 
经过两个月的努力,奥林匹克公园监控系统的人群拥挤度分析及预测模型终于在7月底完成。用户根据需要设置参数,屏幕上就会依据摄像头监控的人群密集度闪现绿、黄、红3种颜色。绿色是安全颜色,黄色为一般性预警,红色则启动应急预案。
 
让人“紧张郁闷”的系统应用调试
 
技术难点解决了,剩下的事情是系统的实地应用调试和效果检测。其中,一个看似容易实则需要协商的问题是摄像头的安装位置。
 
对于应用部门,自然希望摄像头的安装距离越远越好、越隐蔽越好。然而,这对于技术的要求非常高。就技术而言,50米以内可清楚识别的图像与100米以外需要识别的图像,在计算机的算法上可能完全不同,摄像头的安装只可能在技术上达到清晰的范围内布设。经过多次协商和现场考察,根据实际需求,研究人员才选择了合适的监控范围布设摄像头。
 
最让研究人员郁闷的是系统调试。奥运会安全指挥中心会议频繁,而领导们开会时通常会随时调用现场信号,由此研究人员并不能自己选择系统调试的时间,只能间歇性地开展调试工作。诚然,这个问题尚可以加班加点来解决。
 
在系统调试过程中,一度让研究人员备感烦恼的是调试好的系统参数经常出现不对应的问题。因为领导们参加讨论时,会各处看一看,手动过程中不经意就可能把监看东门的摄像头移动到了西门,而按照要求,每个场景都有自己最佳的报警参数和设置,一旦场景和参数不对应,系统显示的信息就会出现重大错误。
 
因此,为了保障系统的稳定运行和数据的可靠,设备进场后,课题组专门派出技术人员全天值守。据悉,经过一段时间,系统任何一个场景与参数出现不对应时,技术人员都能及时发现并调整回来。这样的值守有时很无聊,却丝毫不能松懈。直到奥运会8月24日结束,一位导师对他的学生说:“给你放几天假,回家好好休息吧。我们大家终于都可以歇口气了。”
 
不过,在记者发稿时,这位博士又进场了,残奥会的安保与奥运会同样重要。
 

 
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