第1章 安防&智能化概论

1.1 安防监控系统最终的发展方向是智能化

1.1.1 安防监控系统的组成

安防技术是安全防范（Security Protection，SP）技术的简称，也可称为SP技术。该技术系统经历了由简单到复杂、由分散到组合与集成的发展变化，它从早期单一的电子防盗报警系统，发展到与视频监控联动报警系统，到与视频监控、出入口控制等联网报警的综合防范系统，直到社区管理以至现在的平安城市的集视频监控、入侵探测与防盗防火报警、出入口目标识别与控制、楼宇对讲与访客查询、保安巡更与治安管理、电子警察与智能交通、实体防护与安检、汽车场管理，以及系统综合集成的网络化、高清化直至智能化的监控与管理的安防技术体系。

但是，安防技术学科实际上主要由视频监控技术、入侵探测与防盗防火报警技术、出入口目标识别与控制技术三大部分组成。至于综合系统后面的几项，均可分别纳入这三大部分之中。如楼宇对讲与访客查询、电子警察与智能交通可纳入视频监控技术；保安巡更与治安管理可纳入入侵探测与防盗防火报警技术；实体防护与安检、汽车场管理可纳入出入口目标识别与控制技术之中等。因此，安防监控系统的基本组成如图1-1所示。这里加进“监控”二字，主要是强调主动监视、控制之重要，说明安全防范系统不是被动消极的，而是在主动积极的监视、控制之下的。整个系统没实现智能化前，靠人眼去监视、控制，而实现智能化以后，则靠“机器”去代替人眼。

由图1-1可知，安防监控系统三大部分的输出，均需经过融合集成统一操作控制处理平台，将有异常且需报警的图像信号，经有线或无线网络传送到公安派出所与区公安分局及市局，并显示、存储或打印出来。

1.1.2 安防监控系统最终必须智能化

目前，安防监控系统已由第一代的模拟系统，经第二代数字化发展到第三代的网络化安防监控系统。这种网络安防监控系统具有安装部署便捷，节省线缆，可轻松实现远程监控访问，可升级性和可扩展性强等传统模拟安防监控系统所不具备的优势，而正在成为越来越多的新建、改造或者扩展的安防监控系统项目的第一选择。但是，在平安城市建设项目中，一个地级市的网络视频监控系统，少的有五六千个监控点，多的已达数万个。而大城市就更多，以北京为例，现已安装摄像头26万多个。可这种网络视频监控系统已不可能是“实时监控系统”，实际上只是一种事后取证的系统，仅提供事发后的录像数据查询，而不能事前预/报警；并且，由于大规模监控系统运行的需要，工作人员也根本无法管理和监看成百上千个摄像头，因而在很大程度上失去了监控系统的预防与积极干预的功能。因此，这种系统除了效率低之外，对图像信息的利用也不充分。尤其在世界反恐斗争形势日趋严峻的今天，智能化的网络视频监控系统显然能够成为应对恐怖主义袭击和处理突发事件的有力辅助工具。因而网络视频监控系统必须向第四代的智能化的网络视频监控系统的方向发展。

还需强调的是，平安城市项目是一个综合性的超大型管理系统，不仅需要满足治安管理、城市管理、交通管理、应急指挥等需求，而且还要兼顾灾难事故预警、安全生产监控等多方面对图像监控的需求，同时还要考虑报警、门禁等配套系统的集成以及与广播系统的联动，其对“监”、“控”合一，尤其是“控”提出了非常高的要求。要达到这样的目标，仅单纯靠人的眼睛肯定是照顾不过来的。因此，必须要智能化，即借助计算机强大的数据处理功能，对视频画面的海量数据进行高速分析，将监控者不需要关注的信息过滤掉，仅提供关键信息，并依据设定的规则进行判断和报警。显然，智能安防监控的发展首先要能够适应复杂多变的场景，其次要能识别和分析更多的异常事件。因此，智能网络安防监控系统不仅可用于事后搜寻犯罪嫌疑人，而且可以预防、阻止灾难与犯罪事件的发生。如果把前端的监控摄像机看做人的眼睛，则智能系统就可以看做人的大脑，由此整个系统可实现从目视解释向自动解释的转变，这也是安防监控技术的飞跃，是安防技术发展的必然。

因此，智能化是数字化、网络化、高清化安防监控系统发展的必然趋势，是构建新型安全防范及保障系统建设的必由之路。智能化是平安城市建设的需要；智能化是现代信息社会发展的需要；智能化是一个国家科技实力的体现；智能化也是一个国家人民创新力的体现。目前，网络视频监控系统急需智能化的视频内容分析与识别功能，并已成为网络视频监控的热点话题及发展方向。

1.现代数字化网络化安防监控系统的优点

1）系统容量大，扩容方便

因为利用网络可组成非常庞大的系统，且容量大，在传输中占用的带宽很小，可以有任意多的前端摄像机和多个分控中心。目前较好的系统网络延时小于100ms，无论增加摄像机或监视器，都只需要增加相应的终端设备和编/解码器，而无须对已有的系统做任何改动，因而扩容方便。

2）系统可使用高分辨率（百万像素）网络摄像机，且有稳定的图像质量

因为现有的视频编/解码技术可以达到DVD的清晰度，所以系统可使用高分辨率（如百万像素）的网络摄像机，且具有稳定的图像质量，可完全满足安防视频监控规范中5级图像要求。

3）施工简单，维护方便

由于采用网络传输方式，无须重新大量布线，因而可以节省很多线缆，减少施工量。即使在中心控制机房也无须大量的视频电缆，从而使施工简单，非常方便管理与维护。

4）能IP网络远程传输视、音频及各种控制信号，并有以太网供电（PoE）和无线功能

因为PTZ、音频、数字输入和输出信号等可与视频信号一起通过IP网络远程传输，并有以太网供电（PoE）和无线功能，可使用标准网络和 PC 服务器硬件进行视频记录和管理，也使分布式视频记录成为可能。

5）有充分的系统弹性与灵活性

系统可和网络DVR、网络视频服务器、网络摄像机混合使用，从而可灵活且轻松地扩容，因而有充分的系统弹性与灵活性。

2.现代数字化网络化安防监控系统的缺点

1）不能提供更多高级的视频分析与识别功能

数字化、网络化的视频监控系统实际上仅是一个“事后的录像查询系统”，而不能事前预/报警。因为网络视频监控设备不具备强大的图像处理能力和智能因素，因此不能提供更多高级的视频分析与识别功能。

2）不能减少工作人员的工作量

数字化、网络化的视频监控系统正在向越来越大的趋势发展，而值班工作人员根本无法管理和监看成百上千个摄像头。国际权威机构提供的数据称，“一名保安人员全神关注一个变化较少的视频图像，连续20分钟后大脑几乎进入麻痹状态”，因而在很大程度上失去了监控系统的预防与积极干预的功能。因为网络视频监控系统不能对原始数据自动进行分析与识别，不能代替保安人员去监视，所以不能减少工作人员的工作量。

3）不能成为应对恐怖主义袭击和处理突发事件的有力的辅助工具

在世界反恐斗争日趋严峻的今天，数字化、网络化的视频监控系统不能够成为应对恐怖主义袭击和处理突发事件的有力辅助工具。因为网络视频监控系统没有智能化，不能识别人与物的异常等，所以不能事前预/报警。

4）费用高，无法确保系统的可持续发展

一个仅为公安业务提供事发后的录像数据查询的城市级视频监控系统，每年租用网络的费用可能高达数百万元，加上系统维护、设备维修、人员工资等一年的费用约为数千万元，但不能创造更多价值，而根本无法确保系统的可持续发展。

5）大量而丰富的视频图像资源信息被浪费

数字化、网络化的视频监控系统，具有大量的很丰富的视频图像资源，但这些视频图像信息未被充分利用，因而形成了浪费，因为它未被计算机完整地分析、处理与识别。

3.现代数字化网络化安防监控系统最终的发展方向是智能化

在模拟时代，大部分视频监控系统产品只能“监”，不能“控”。随着网络传输技术、图像编/解码技术的成熟，实现各行业客户的需求已经取得了重大的突破，大型的网络安防监控系统正在全国各地迅速地建设起来。尤其平安城市建设项目，不仅需要满足治安管理、城市管理、交通管理、应急指挥等需求，而且还要兼顾灾难事故预警、安全生产监控等多方面对图像监控的需求，同时还要考虑报警、门禁等配套系统的集成以及与广播系统的联动，其对“监”、“控”合一，尤其是“控”提出了非常高的要求。而根据现有的技术建立庞大的网络化安防监控系统，还不是“实时监控系统”，实际上仅是一种事后取证的系统，仅提供事发后的录像数据查询，而根本无法确保平安。并且，这种大型网络安防监控系统，摄像机的数量大，可以得到大量的图像，如果还是用人来观察提取有价值的信息，则效果很差。在这种情况下，智能视频（Intelligent Video，IV）的应用程序由此发展起来。而新的智能视频监控系统利用计算机自动地分析、处理、识别图像，从而发现有用的信息。一旦识别异常后，即可进行预/报警，这就是系统智能化的基本出发点。

智能视频监控系统借助计算机强大的数据处理功能，对视频画面海量数据进行高速分析，将监控者不需要关注的信息过滤掉，仅提供关键信息，并依据设定的规则进行判断和报警。如可获取车牌、面像、步态等的视频图像，并将此信息数字化，然后与数据库中的内容进行交叉比对。此外，还有对人与物的异常行为的检测与识别、车辆拥堵、人群拥挤与人数统计的检测和识别等。尤其是在前端设备中提供了此类智能功能，便可直接对原始图像数据进行检测、分析和识别，一旦发现异常，即触发启动录像，并进行预/报警，从而使可能发生的事故被制止，并可适应各种不同的特殊环境和事件强度，以充分减少工作人员的工作量。

因此，智能网络安防监控系统不仅可用于事后搜寻犯罪嫌疑人，而且可以预防与阻止灾难和犯罪事件的发生。这种由目视解释转变为自动解释，是安防监控技术发展的必然。随着反恐形势的不断严峻，智能视频监控系统正越来越多地引起人们的关注，其需求量处于不断上升的过程中。从总体上看，智能视频应用市场正在从“概念验证”阶段向“规模应用”阶段转化，并已经开始形成为一个产业。从技术角度来看，智能视频监控将向着适应更为复杂和多变的场景发展；向着分析与识别更多的行为和识别异常事件的方向发展；向着真正“基于场景内容分析”的方向发展；向着更低的成本方向发展。从应用角度来看，当前的智能视频监控还是一种高档次应用，主要应用于一些特定的场合，但随着市场和技术的日趋成熟，智能视频监控必将在各行各业得到大面积的推广，甚至走进千家万户。

智能化技术可以针对各种应用环境的特点开发出不同类型的应用技术，以提升产品的适应力。例如，实时图像识别对视频图像进行实时处理，以达到不同应用环境的要求；目标类型识别用于识别目标的类型、位置，进一步可以实现人像与步态匹配、车辆分析（如颜色、车型、车牌）；目标自动跟踪技术通过对移动目标的识别，自动控制云台上的摄像机来跟踪目标的移动，监视目标的整个移动过程。这些智能化工作方式，在多种应用环境下都很有价值。尤其是图像分析、移动目标的分析技术通过对视频图像中移动目标的识别，并分析统计目标的类型、流量、运动方向、速度等信息，因而可用于道路交通指挥自动化，以及重要场合的自动检测分析，也可以用于环境监控中的自动化监测报警等。

随着光电信息技术、视频分析技术、多媒体数据库、人工智能技术的发展，智能化视频监控系统能够及时、自动地从原始信息中提取大量有用信息，这些信息可以传输、存储和检索，也可以驱动其他数据、触发其他行为，轻而易举地完成人力很难完成的任务。这种计算机和光电图像技术的结合，使得图像自动检测、视频分析成为可能，从而使视频监控系统具备了智能，产生了许多新型应用。视频分析可以大大提高监控效率，还能从复杂的数据中辨认行为和类型，还可提供操作命令、数据和信息。未来的视频监控系统在很大程度取决于智能分析系统的成功与否，它有望提供高效廉价的，能有效地监视、警告、预报安全威胁的全面的安全监控系统。

总之，智能化是数字化、网络化、高清化安防监控系统构建新型安全防范及保障系统建设的必由之路，是数字化、网络化、高清化安防监控系统发展的必然趋势。智能视频监控的出现正是这一趋势的直接体现。由上可知，要想真正保护人民生命和财产的安全，即真正保平安，安防监控系统必须要智能化。不论数字化、网络化、集成化、高清化，还是标准化、规范化、民用化、信息化等，谁也不能代替人去自动识别所监视的场景中的人与物异常，因此这种化那种化，都是为智能化服务，给智能化铺路的。因为智能化实际就是全自动化，对一个仪器设备来说，智能化就是取代人的劳动能自动地去进行工作。显然，要取代人的劳动不是轻而易举就能达到的，它需要人类艰苦奋斗一生，并一代一代地付出毕生的精力才行。所以，只有智能化，才是安防监控系统最终要达到的目标，因而是安防监控系统最终的发展方向。

1.1.3 安防监控系统智能化要立足自主创新

由上可知，要想真正保护人民生命和财产的安全，即真正保平安，安防监控系统必须智能化。但是，什么是智能化？如何智能化？这是我们搞安防监控技术的人首先要搞清楚的。在安防界，还存在一些对安防技术知识概念混淆不清与错误的问题，这在作者编著、电子工业出版社2012年1月出版的《安防视频监控实用技术》一书的1.3.3节中列出了105条。

关于安防视频监控系统的智能化，目前有两种不太确切的理解。

（1）2010年2月清华大学出版社出版的一本安防书中提到：“智能视频监控系统（Intelligent Video Surveillance，IVS）是个宽泛的称呼，其实，所有与芯片技术、软件技术、存储检索、计算机技术相关的视频监控技术都可以称为智能视频监控技术。”

（2）一位安防专家曾在文章中说到：“智慧城市的概念非常简单，即一种高于数字化城市、智能化城市，让市民依托信息化基础建设的完善，充分享受城市信息化带来的智慧化城市生活。这是广义的智慧城市定义。”

显然，上述两种关于“智能化”的理解是不确切的。对于第1种理解，如果说与芯片技术相关的视频监控技术都可以称为智能视频监控技术，那么模拟视频监控系统、数字视频监控系统、网络视频监控系统、高清视频监控系统内都使用了芯片技术，但它们却不是智能视频监控技术。另外，它们的控制使用了不同程度的软件，与软件技术相关的视频监控技术可以称为智能视频监控技术？显然，这些系统都与存储检索有关，也与计算机技术相关，但它们却不是智能视频监控系统。例如，早几年使用的PC式DVR，与计算机技术有关，显然它也并不是智能视频监控技术。

实际上，所谓智能视频监控技术，是使用了智能视频分析与识别的一种技术，即具有智能软件算法，并具有真正实用的智能化功能的一种技术。因此，不是任何技术都可以称为智能视频监控技术的。

对于上述的第2种理解，我想“智慧”二字的英文，应该也可译成“智能”吧？因为在词典中对“智”的解释是：认识客观事物和运用知识、经验等解决问题的能力，如智慧、智力、智能、智谋等。因此，“智慧”与“智能”起码是并行、平等的，并没有找到有“智慧”高于“智能”之说。这样，“智慧安防”与“智慧城市”不应该是高于智能安防与智能城市的。众所周知，在安防视频监控系统中，要使它智能化，实际就是要用机器代替人去自动探测与识别，自动地在所监控的场景中识别出有影响安全的异常的人与物出现时就存储、显示、预/报警等。这实际上不就是具有智慧吗？事实上，“智能”不就是“具有智慧的能力”吗？所以，我个人的看法是，“智慧”与“智能”至少是相等的，智慧安防与智慧城市就应是智能安防与智能城市，作者在文中提出的“智慧城市”的五大标准恰巧就是信息化城市的标准。显然，它低于“智能化”标准，应属于“数字城市”所要达到的目标。因为数字城市就是要达到信息化，就是要信息共享。实际上，数字化后才便于进行网络传输，就容易达到信息化，当然也就便于向智能化发展。

由前述可知，智能化实际上就是自动化，一个系统智能化就是这个系统能取代人的劳动自动地去完成任务。显然，这是人类最终要实现的目标，当然要取代人也不是轻而易举就能达到的。为激励人们的斗志，为使人们努力向这个目标接近，在系统数字化、网络化后，现在提出了“智慧安防”与“智慧城市”也是可以的。但是，“智慧城市”高于“智能城市”的说法是对“智能化”的不确切理解，但按现在提出的“智慧”的标准又不能取代人而自动地去完成任务，因而还需要向智能化的方向奋斗。因此，在现在已提出“智慧安防”与“智慧城市”的情况下，说“智能城市”高于“智慧城市”倒还说得过去，说“智慧城市”高于“智能城市”我认为不妥。以上是个人根据中文的意义提出的一些看法，供讨论商榷，供有关专家参考。

值得指出的是，这里提到的“智慧”二字，从一些论文中可知是引自美国提出的“智慧地球”而来的。我想，在我们的思想深处不能美国人提出什么我们就跟着提什么，我们中华民族要自己有骨气有主见，应根据自己的国情来分析判断应不应该跟着提，绝不能有崇洋媚外的洋奴思想。

认清了智能化之后，在我国应如何实现智能化呢？这是一个至关重要的问题。我国老一辈革命家与知识分子中都给我们树立了很好的榜样，他们最基本的一条就是不崇洋媚外、照抄照搬，而是洋为中用。如我们敬爱的开国领袖毛泽东同志就不是教条地照搬马列主义，而是根据中国的实际国情，提出以农村包围城市而最后夺取了胜利；并且，我们现在又提的是建设有中国特色的社会主义，而不是照抄马列主义中的教条。在自然科学方面，我们祖先的四大发明，神医华佗、李时珍……，以及我国的导弹之父钱学森等，他们对人类、科学、祖国的贡献，无一不是自力更生、自主创新、艰苦奋斗的结果。

因此，要想实现安防监控系统的智能化，还必须要立足于自主创新。对国外先进的东西，不是买来照抄照搬，而是要学习消化，分析其优缺点，再扬长避短、自主创新。所以，我国安防监控系统要实现智能化，必须要立足于自主创新，而不是崇洋媚外地等待国外的智能产品出来，再去照抄照搬，而永远跟在国外人的屁股后面走。