智能分析与识别系统在高度戒备的监狱内使用，采取以事先预警为主要手段、配以事中指挥调度、事后调阅图像及取证为辅助手段的技术，加强对整个高度戒备监狱进行安全防范。
按照《监狱建设标准》（建标139—2010）的要求，高度戒备监狱同一般监狱相比，应突出以下部分的监控措施：①巡视专用通道；②封闭通道；③金属防护门两侧；④覆盖围墙与建筑物之间的空间；⑤监舍内厕所；⑥武装巡逻通道。
对于高度戒备监狱中警察巡视通道、各功能区之间的封闭通道、监区周界等关键位置，尤其要强化视频监控能力，增加监控摄像机点位布置密度，扩大监控覆盖面，实现无死角监控。尤其需要加强视频监控系统的智能分析功能，通过对监控图像进行自动分析和处理，能够实现自主越界判定、违规行为报警等功能。
智能视频技术让安全警卫部门能通过摄像机实时自动“发现警情”并主动“分析”视野中的监视目标，同时判断出这些被监视目标的行为是否存在安全威胁，对已经出现或将要出现的安全威胁，及时通过文字信息、声音、快照等向安全防卫人员发出警报，极大地避免工作人员因倦怠、脱岗等因素造成的情况误报和不报，切实提高监控区域的安全防范能力。
1.系统架构及组成
智能监控信息系统包括视频采集子系统、视频传输子系统、网络存储子系统、智能分析子系统、智能浓缩巡检子系统和系统管理系统。智能监控信息系统架构如图5-25所示。
（1）视频采集子系统。
视频采集子系统是对前端场景进行视频信号采集，主要针对前端设置一定数量的摄像机并采集现场的视频信号，再通过光电信号转换将前端采集的视频信号传输至监控中心还原为现场图像画面。
视频采集子系统是在监区室内外关键区域安装的各种彩色摄像机，实时监控记录这些区域的现场情况。这部分是保证整个系统工作最重要的部分，根据不同的功能要求，选用不同类型的摄像机设备。
针对室外环境宽广、监视范围大且目标不定，采用高速一体化球摄像机进行画面采集。
针对室内区域，为保证白天和夜晚都全天候采集现场清晰的画面，摄像机需采用红外夜视，现场采用具备吸顶安装条件的红外半球，其他采用红外一体化枪机壁挂支架安装红外半球；为防止监狱人员人为暴力破坏监控摄像机，有些室内区域还需加装防暴摄像机，如谈话室、阅读室等区域采用红外防砸半球摄像机，该摄像机具备防暴力和超高清晰度等功能。
图5-25 智能监控信息系统架构图
对于走廊等通道区域，考虑到现场光照变化情况，镜头可配置自动光圈，并采用内置大功率红外灯一体化摄像机，保证在光照不足或光照变化情况下的画面采集。
（2）视频传输子系统。
视频传输子系统主要是光缆、六类（超五类）非屏蔽双绞线缆对视频信号的传输。
前端采用模拟摄像机，如果传输距离小于300米，可采用规格SYV75-5的视频同轴电缆传输；如果传输距离大于300米小于500米，可采用规格STV75-7的视频同轴电缆传输；如果传输距离大于500米，可采用室内多模（或单模）光缆传输。
前端采用网络IP摄像机，信号传输采用六（超五类）类非屏蔽双绞线缆进行传输，要求前端摄像机至前端接入网络交换机的传输线缆距离不大于90米。
各个分监区、功能性建筑、其他设备间以及监控指挥中心，都采用万兆带宽光纤传输。
信号传输电缆与前端摄像机供电电源线缆分开走线，避免电源电磁场对视频信号的电磁干扰。
（3）网络存储子系统。
为了解决传统视频监控系统在存储容量上不能满足庞大的摄像机路数接入的问题，采用双码流技术在网络中传输，通过监控中心配置的核心网络交换机进行数据交换，再通过智能监控系统对前端视频图像存储进行统一管理与配置。
IP SAN网络存储具有如下优点：①基于千兆位的存储带宽，更适合大容量数据高速处理的要求；②完善的存储网络管理机制，对所有存储设备，如磁盘阵列、磁带库等进行灵活管理及在线监测；③将存储设备与主机的点对点的简单附属关系升为全局多主机动态共享的模式；④实现LAN共享，数据的传输、复制、迁移、备份等在SAN网内高速进行，不需占用WAN/LAN的网络资源；⑤灵活的平滑扩容能力；⑥兼容以前的各种SCSI存储设备。
（4）智能视频分析子系统。
智能视频分析的技术原理是接入各种摄像机以及DVR、DVS及流媒体服务器等各种视频设备，通过智能化图像识别处理技术，对各种安全事件主动预警，通过实时分析，将报警信息传导综合监控系统及客户端。
智能视频分析技术用于视频监控方案通常有两种，第一种是基于智能视频处理器的前端解决方案。在这种模式下，所有的目标跟踪、行为判断、报警触发都是由前端智能分析设备完成，只将报警信息通过网络传输至监控中心。第二种是基于工业计算机的后端智能视频分析解决方案。在这种模式下，所有的前端摄像机仅仅具备基本的视频采集功能，而所有的视频分析都必须汇集到后端或者关键节点处由计算机统一处理。
使用智能视频分析技术，用户可以根据实际应用，在不同摄像机的场景中预设不同的报警规则，一旦目标在场景中出现了违反预定义规则的行为，系统会自动发出报警。报警信息有多种形式，包括本地驱动报警设备和向后端监控中心发送报警数据，由监控工作站控制以弹出视频、自动弹出报警信息、驱动报警设备等形式报警。
（5）智能浓缩巡检子系统。
在一定时间段内，每个视频设备产生的所有索引指向的视频片段，按顺序合成在一起的视频录像，即成为视频片段摘要。视频摘要内的每个目标上标有时间标签，表明该目标在视频中出现和消失的时间，通过视频摘要，可以指向原始视频录像的特定录像段。视频浓缩录像保留了原始视频录像中目标活动的画面，而将无变化的背景图像省略，节省了存储空间，提高了存储效率。由于监狱内的绝大多数录像画面为无变化的背景画面，存储的效率能提高60倍甚至几百倍。
①定时视频巡逻。利用智能视频定时快查设备的视频摘要技术，对没有进行实时识别的监区，定时生成视频浓缩录像，值班干警通过观察这些视频浓缩录像，可以快速对监狱内各监区的情况进行了解，及时发现其中的异常情况，抓住对案件侦破有重要意义的早期线索。
②目标标签还原。当在浓缩后的片段中发现有异常事件发生，需要对视频核对确认时，可以选取该浓缩片段中的目标标签（人物或者物体），通过目标标签功能将浓缩视频片段还原，该目标标签出现前后时间段的视频源的原始视频片段，帮助值班干警更加准确及高效地判断事件的严重程度。
③特征目标追踪。当我们需要了解或者对已发生事件的特定人物进行事中或者事后跟踪时，可以选取特征类型（如衣服颜色、身高、体型等特征类型）调取视频源中关于该特征人物的所有视频画面，由此可以观察出该特征人物的运动轨迹，为事前预警和事后的取证工作节省大量的时间，而不用再根据海量的视频录像进行逐个浏览。
（6）系统管理系统。
智能监控信息系统采用二层软件层次划分的体系结构模型，包括数据处理层和应用层。
数据处理层主要对视频图像进行分析，是实现智能视频监控的关键组成部分。视频分析由目标检测、目标跟踪、目标分类、活动分析、报警信息输出等多个部分组成。当前分析单元需要有高可靠性视频分析性能，目标识别率高，误差率小，所以对算法要求比较高，本次软件设计方案不考虑视频分析算法，可采用比较成熟，经过大规模应用的算法进行处理。智能监控信息系统数据处理层结构如图5-26所示。
图5-26 智能监控信息系统数据处理图
应用层为系统整体管理、配置、检索所有设备提供统一标准，系统提供的工具可以自定义、自创建、自组合很多与特定业务相关的业务功能和流程。系统提供的所有功能都通过Web Service的国际标准提供对外接口，这可以在异种操作系统、异种语言之间进行交互。应用层通过XML与数据处理层进行数据通信。智能监控信息系统应用层结构如图5-27所示。
监控系统服务器在接收到前端数据后存储到本地存储服务器或外部磁盘阵列，磁盘阵列间通过SCSI接口进行互联，使用RAID5规范进行有效的数据备份和缓存。系统服务器同时输出报警信号给第三方报警服务系统（声光报警、短信系统等）进行相应的联动。
图5-27 智能监控信息系统应用层结构图
2.系统功能
智能视频分析系统依托以上基础技术，专门针对人的特征以及人的运动进行模式分析，采集了描述人体各部分的外形轮廓、相对位置、颜色等多种特征，组成了海量的辅助分类信息，与运动跟踪的结果一起对视频中人的行为或性质做出判别，可以最终实现对闯入禁区、逆行、滞留，尾随、打架、聚众等异常行为的检测。智能视频分析系统的主要功能模块如下。
（1）周界检测。
自动检测侵入监控防区的入侵者（人、物体或者交通工具），能够自动区分入侵者的种类、大小、速度、移动方向等特征并报警。周界检测包括6个基本的检测行为。
①进入禁区：检测是否有人、物体或车辆进入预定区域，工作人员可灵活调节灵敏度。
②离开禁区：检测是否有人、物体或车辆离开预定区域，工作人员可灵活调节灵敏度。
③单向越界：检测是否有人、物体或者车辆突然从某个指定方向越过预定边界，单方向进行检测，也叫做“单向绊线”。
④双向越界：检测是否有人、物体或者车辆突然从任意方向越过预定边界，双方向进行检测，也叫做“双向绊线”。
⑤滞留：检测是否有可疑人、物体或车辆在指定的区域内长时间停留，当滞留时间超过预设值，系统将发出报警。
⑥徘徊：检测是否有可疑人、物体或车辆在指定的区域内长时间来回走动，当徘徊时间超过预设值，系统将发出报警。
（2）逆行检测。
在密集区域对与规定方向反向运动的人、物体或车辆进行检测。
（3）异常奔跑。
检测是否有人员快速运动，可区分行人、物体或者车辆，及时发现偷盗或抢劫行为。
（4）打架。
检测是否有打架斗殴事件，可区分行人、物体或者车辆。
（5）聚众。
检测是否有群体聚集现象，通过对区域内人群或车辆的密集程度的定性检测，获得一个拥挤的估计值，从宏观上对拥挤行为进行自动检测和报警。(www.xing528.com)
（6）遗留物体检测。
当车辆或来历不明的物品停靠或放置在设定区域超过一定的时间则产生报警。比如有人遗留包裹或爆炸物等。
（7）骤变。
当视频图像发生巨大变化时系统报警。如摄像头被遮挡和大幅度移动时，可有效预防不法分子通过遮挡或转动摄像头销毁犯罪证据。
（8）门禁尾随监测。
检测是否有人尾随通过门禁等特殊通道，有效防止尾随进入或溜出监区的行为。
（9）出入口人数统计。
在出入口统计进出的人数，结合各出入口的实时人数信息，即可得到封闭空间内的实时保有量，可提供分时段的人数统计结果。在总人数超过预设值时，系统可发出报警。
（10）视频质量监测。
对视频图像出现的视频丢失、雪花、滚屏、模糊、偏色、画面冻结、增益失衡和云台失控等常见摄像头故障做出判断并发出报警信息。
（11）动态图像放大。
能控制云台摄像机对移动目标进行放大抓拍，并生成高清晰度图片。
（12）识别与分类。
精确地侦测和识别单个物体或多个物体的情况，可对视频中的行人、车辆及其他目标物进行分类。
（13）车牌识别检测。
通过对车辆厂牌的识别，可以实现套牌车的检测、车辆对比以及对车辆的有效查询。
（14）智能浓缩存储。
保留原始视频录像中目标活动的画面，而将无变化的背景图像省略，节省了存储空间，提高了存储效率。
（15）定时视频巡逻。
利用智能视频定时快查设备的视频摘要技术，对没有进行实时识别的监区，定时生成视频浓缩录像。
（16）目标标签还原。
当在浓缩后的片段中发现有异常事件发生时，通过目标标签功能将浓缩视频片段还原。
此外，智能视频分析子系统还具有11种行为分析功能以及复合规则，具体如下。
（1）物体移动监测（见表5-5）。
表5-5 物体移动监测
（2）物体滞留监测（见表5-6）。
表5-6 物体滞留监测
（3）移走物体监测（见表5-7）。
表5-7 移走物体监测
（4）移动路径监测（见表5-8）。
表5-8 移动路径监测
（5）移动速度监测（见表5-9）。
表5-9 移动速度监测
（6）突然出现监测（见表5-10）。
表5-10 突然出现监测
（7）物体启动监测（见表5-11）。
表5-11 物体启动监测
（8）定向移动监测（见表5-12）。
表5-12 定向移动监测
（9）徘徊监测（见表5-13）。
表5-13 徘徊监测
（10）密度监测（见表5-14）。
表5-14 密度监测
（11）活动监测（见表5-15）。
表5-15 活动监测
（12）复合规则。
智能分析系统原有规则都为独立报警，即当一个规则被触发后报警。但由于自身问题，系统会有漏报和误报产生。通过设定复合规则，增加规则间的逻辑判断，从而降低误漏报率。复合规则有四种模式，为同时发生，顺序发生，重复发生和独立发生，另外可以设置规则之间的持续时间。例如：低于20%的活动监测与物体移动监测进行顺序复合，当出现活动目标且低于10%像素变化，之后发生物体移动，即可判断为有人闯入，而非列车（列车部分车体）的移动，从而降低误报率。
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