AR視頻現(xiàn)實增強技術在警衛(wèi)安保中的建設與應用
更新時間:2018-7-18 17:07:26 編輯:詩茵 文章來源:警察技術雜志 調整文字大小:【
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警衛(wèi)安保工作是特勤警務中的一種形式,其特點是涉及多個部門和警種協(xié)作,業(yè)務綜合要求高。當前安全環(huán)境日趨復雜,警衛(wèi)安保工作面臨的壓力日趨增大;同時,隨著經濟快速增長,國際和國內大型活動舉辦更加頻繁,大型活動安保需求隨之增多;再加上天網工程等項目所建設的技術安防資源更多考慮日常警務需求,對特勤警務的支撐力度有限。多方面的因素共同導致了一種情況,即警衛(wèi)安保等特勤工作占用了大量警力資源和技術資源,甚至對日常警務造成了一定的影響。
如何提高警衛(wèi)安保等特勤警務工作效率,讓過去服務于日常警務的技防資源更好地滿足特勤警務需要,成為一個亟需研究的課題。近年來,紹興公安將AR視頻現(xiàn)實增強技術應用于大型活動安保工作,取得了不錯的成效。本文將就該技術在公安警衛(wèi)安保工作中的建設和應用經驗分享給各位同仁。
一、現(xiàn)狀與需求
(一)現(xiàn)狀分析
天網工程啟動以來,各期項目建設使視頻監(jiān)控點位日漸增加,紹興市已經初步形成了覆蓋城區(qū)主要區(qū)域的一類視頻監(jiān)控資源。監(jiān)控畫面也從模擬升級到數(shù)字,再由標清升級改造成為現(xiàn)在的高清,治安監(jiān)控和防范、案件偵查取證有了更好的技術手段。但視頻監(jiān)控的作用依然停留在“看”的層面,對于大型活動現(xiàn)場指揮所起作用有限,資源價值沒有被充分挖掘。
在傳統(tǒng)視頻監(jiān)控體系中,監(jiān)控中心大屏的指揮和調度地位不容低估,目前的監(jiān)控中心大屏對于支撐實戰(zhàn)指揮仍有較大提升空間,主要表現(xiàn)在三個方面。首先,展示畫面以單屏單畫面、單屏多畫面組合、多屏拼接大畫面的方式為主,畫面之間相對隔離,并且在調用不同畫面時需要人工切換,信息情報的聯(lián)動性不高。其次,戰(zhàn)術統(tǒng)計信息雖然可以通過大數(shù)據(jù)平臺和圖墻展示方式呈現(xiàn)在監(jiān)控大屏上,但多數(shù)報表信息只能展示全局或者指定范圍的統(tǒng)計數(shù)據(jù),對于戰(zhàn)術微觀層面的輔助指揮和實戰(zhàn)調度支撐不足。再次,監(jiān)控大屏所使用的地圖系統(tǒng)雖然健全,但基于傳統(tǒng)的二維電子地圖,其實戰(zhàn)指揮信息的呈現(xiàn)仍然顯得不夠直觀、全面、真實,在特勤警務環(huán)境下輔助指揮和輔助調度作用仍有提升必要。
(二)需求分析
紹興市地處江南水鄉(xiāng),是世界著名的歷史文化名城,近年來國際性大型活動逐漸增多,已經承辦了多屆有著“水上馬拉松”之稱的“中國·紹興環(huán)城河國際皮劃艇馬拉松經典系列賽”,2017年還將承辦“中國·紹興國際馬拉松賽”、“中國·紹興皮劃艇馬拉松世界杯”。兩項水陸國際雙馬賽事線路穿越整個城區(qū),充分利用了紹興市水網交錯、環(huán)境宜人的地理優(yōu)勢,也給賽事的安保工作帶來很大挑戰(zhàn)。
為此,我們希望依托現(xiàn)有資源和先進技術,構建一套既能服務于日常警務工作,又能充分滿足大型活動警衛(wèi)安保工作需要的視頻指揮系統(tǒng)。這套系統(tǒng)應具備如下特點:
。1)利用視頻監(jiān)控實時畫面資源,實現(xiàn)在真實視覺畫面下的情報運用和指揮調度;
(2)充分運用視頻監(jiān)控點位聯(lián)動能力,在高空等大畫幅監(jiān)控畫面下按需靈活調用其它點位監(jiān)控資源;
(3)將人臉技術、車輛識別分析、大數(shù)據(jù)分析技術等所形成的戰(zhàn)術情報統(tǒng)一集合到視覺指揮調度畫面中,形成多維綜合情報展現(xiàn)體系,加速和加深情報運用;
(4)視覺指揮調度畫面應具備信息分層動態(tài)展示能力,不僅能夠跟隨指揮視角和區(qū)位進行移動,還能與其他系統(tǒng)聯(lián)動,便于指揮員跟蹤實戰(zhàn)信息。
二、新技術的應用
近年來,隨著公共安全問題的日益突出,大型活動安保也成為每個舉辦城市所必須解決的關鍵環(huán)節(jié)。傳統(tǒng)的基于二維地圖的指揮調度已遠不能滿足公安特勤指揮等特殊需求,因此在公安大型活動安保警務實戰(zhàn)中引入新技術顯得至關重要。
目前針對該領域,比較成熟的新技術包括實景三維GIS技術、AR視頻現(xiàn)實增強技術,能有效彌補公安機關當前常規(guī)信息化應用系統(tǒng)中二維地理信息的局限性和不足,為警衛(wèi)日常勤務、重大任務特勤提供可視、直觀的決策環(huán)境,大大提高作戰(zhàn)效率與輔助決策水平。
(一)實景三維GIS技術[1]
實景三維GIS運用三維全景虛擬現(xiàn)實技術,解決了實景圖像不能有效表達空間深度信息的問題,使得全景實景圖像具有了三維空間信息,實現(xiàn)真實場景和虛擬對象在三維空間的有機融合,進而構建出真實完美的三維立體實景空間。它能夠圖形化展示城市的空間地理信息,顯示城市的實時數(shù)據(jù),為城市各方面管理提供決策支持。
在大型活動安保中,可通過使用移動測量系統(tǒng)實現(xiàn)空天地一體化的實景三維影像數(shù)據(jù)的快速采集與建庫,將駐地、場館、線路、現(xiàn)場情況從宏觀到微觀,多方位、一體化進行展示,可單點連續(xù)播放實景及360度觀看,對實景進行量測,實現(xiàn)實景與地圖的交互等多項功能。同時依托實景三維GIS平臺,集成視頻監(jiān)控系統(tǒng)、交通路況采集分析系統(tǒng)等平臺,能夠輔助動態(tài)警力部署、公共突發(fā)事件方案動態(tài)推演、GPS車輛查詢定位與調度、視頻圖像調用等功能,增強公安機關統(tǒng)一指揮、快速反應、協(xié)調作戰(zhàn)的綜合能力。
(二)AR視頻現(xiàn)實增強技術[2]
近幾年,增強現(xiàn)實技術(Augmented Reality,簡稱 AR)受到廣泛的關注,被業(yè)界認為可能會改變下一代人機交互。AR視頻現(xiàn)實增強技術是AR與安防應用結合的產物,主要實現(xiàn)將實時視頻的“現(xiàn)實”與虛擬的“增強”信息結合起來。普通攝像機反映的是“現(xiàn)實”,這種現(xiàn)實由于缺少附加性信息,給監(jiān)控畫面的安保人員帶來了極大困惑。為了解決這些問題,需要在“現(xiàn)實”的基礎上進行“增強”,給實時監(jiān)控畫面添加名稱、經緯度、方位角、距離、位置、歷史案例描述、聯(lián)系方式等信息,這些輔助信息能幫助屏幕前的安保人員及時有效地處理視頻畫面捕捉到的異常、突發(fā)情況。
在大型活動安保中,AR視頻現(xiàn)實增強系統(tǒng)前端可采用AR高點監(jiān)控攝像機,通過高點攝像機的鳥瞰視角掌握監(jiān)控區(qū)域整體情況,并將視頻中的背景信息進行結構化描述,使背景信息可搜索、可定位,實現(xiàn)GPS坐標映射、方位感知、視頻聯(lián)動等功能,增強實時圖像與信息的結合。同時系統(tǒng)可實現(xiàn)高低點聯(lián)動,通過高點攝像機聯(lián)動調用低點攝像機從不同角度查看監(jiān)控區(qū)域細節(jié),大大改善監(jiān)控體驗、指揮效率。
系統(tǒng)能夠對現(xiàn)有各類監(jiān)控系統(tǒng)整合再利用,包括視頻監(jiān)控、卡口監(jiān)控、停車場監(jiān)控以及警力部署等系統(tǒng),以最優(yōu)視覺效果展示,真正實現(xiàn)“立體實時可視化”指揮調度。相較于實景三維GIS技術,AR視頻現(xiàn)實增強技術實現(xiàn)難度更小、成本更低,因此本文主要以該技術在紹興市公安警衛(wèi)安保中的應用經驗和實戰(zhàn)成果等為主線展開闡述。
三、AR視頻現(xiàn)實增強系統(tǒng)建設思路和技術方案
(一)建設思路[3]
1. 視頻畫面即是電子地圖
系統(tǒng)通過AR高點攝像機在空中俯看地面,結合增強現(xiàn)實技術對安保區(qū)域周邊建筑物、道路、重點目標進行標注,整體效果就是一個實景地圖,能給監(jiān)控人員帶來非常直觀的臨場感。
2. 高低點聯(lián)動的立體監(jiān)控
系統(tǒng)通過AR高點攝像機掌握安保區(qū)域的整體情況,通過增強現(xiàn)實視頻聯(lián)動功能調用安保區(qū)域周邊的低點攝像機,以畫中畫展示低點攝像機視頻,實現(xiàn)既關注整體又兼顧局部的大范圍立體監(jiān)控,做到可查詢、可搜索、可定位、可描述、可報警、可聯(lián)動,大大改善監(jiān)控系統(tǒng)的應用模式,提高實戰(zhàn)效率。
3. 基于視頻畫面的警力調度
系統(tǒng)能與警用單兵、執(zhí)法記錄儀進行對接,通過GPS坐標映射,在視頻畫面中實時展示警力當前位置,能夠非常直觀地進行警力調度。當監(jiān)控人員發(fā)現(xiàn)突發(fā)情況,可快速通過視頻畫面了解警力位置信息,快速調度安保現(xiàn)場附近警員進行現(xiàn)場處理。
4. 單界面完成所有業(yè)務操作
系統(tǒng)通過與公安現(xiàn)有子系統(tǒng)的對接,提取對現(xiàn)場安保指揮調度最有價值的運行數(shù)據(jù)、報警、布控信息等資源,以增強現(xiàn)實動態(tài)標簽和浮動動畫的方式進行綜合展示,指揮人員不再需要單獨到每個子系統(tǒng)上查看相關信息,所有重要信息都能結合當前全局監(jiān)控視頻畫面直觀展示,極大提高了工作效率。
(二)技術方案
1. 建設架構
AR視頻現(xiàn)實增強系統(tǒng)前端采用AR鷹眼、AR高空云臺,通過數(shù)字標簽方式整合視場內視頻監(jiān)控、人臉抓拍、車輛卡口等系統(tǒng)中的各類數(shù)據(jù)信息以及視場中靜態(tài)目標、關聯(lián)描述信息等,并能夠通過指揮中心大屏以畫中畫展示標簽內容,達到增強現(xiàn)實的效果。
2. 核心功能
(1)標簽標注
① 標簽分類
標簽可按照類型分為定點標簽、矢量標簽、區(qū)域標簽。定點標簽主要針對關注的點進行標注,比如AR全景視頻場景中的監(jiān)控點、人臉抓拍機、執(zhí)勤警員等;矢量標簽主要應用于帶有明顯方向特征的場景,比如十字路口每個方向、進出城卡口、警衛(wèi)任務路線等;區(qū)域標簽包括重點管控區(qū)域、重點關注區(qū)域等。
按重要程度分為重要、一般兩個等級。重要標簽屬于重點關注目標,在云圖AR全景視頻中一直顯示標簽圖標及名稱,并可查看標簽中詳細信息;非重要標簽只在AR全景視頻中顯示標簽圖標。
、 靈活標注
可為執(zhí)勤點、人、車、商場及酒店、學校、醫(yī)院、重點管控區(qū)域、布控區(qū)域等多種類型的監(jiān)控對象進行標簽標注,標簽內容多形式展現(xiàn),針對指定的標簽,有畫中畫(實時攝像頭視頻流)、文字、圖片、圖片集、鏈接文檔等,可自定義管理。
、 標簽模板
可自定義標簽模板,比如定點標簽模板、卡口標簽模板、路口標簽模板、區(qū)域標簽模板、警員標簽模板、建筑物標簽模板、商場標簽模板、服務區(qū)標簽模板、互通樞紐標簽模板等,只需根據(jù)業(yè)務需要選擇對應的模板,關聯(lián)業(yè)務數(shù)據(jù)即可實現(xiàn)業(yè)務數(shù)據(jù)畫中畫展示,提升實戰(zhàn)效率。
(2)分層展現(xiàn)
在AR全景視頻中可對標簽數(shù)據(jù)進行分層展現(xiàn),比如按重要性分層、按類型數(shù)據(jù)(卡口、路口、警員、商場、客流、執(zhí)勤崗亭、人臉抓拍等)分層。例如,人流密集監(jiān)控點可設置只顯示人臉、人流分析等類型標簽,將人臉分析、人流分析的結果突出顯示;車輛緝查時可設置只顯示卡口抓拍,將卡口抓拍圖片、車輛車牌、車型等信息突出顯示。
(3)動態(tài)呈現(xiàn)
系統(tǒng)可實時動態(tài)呈現(xiàn)標簽數(shù)據(jù)。例如人臉識別標簽,可實時顯示識別圖片或者布控抓拍結果圖片,清晰、直觀地以畫中畫方式展現(xiàn)識別抓拍結果。
(4)聯(lián)動聯(lián)控
AR全景視頻能夠以標簽形式關聯(lián)周邊視頻資源,并對視頻資源進行關聯(lián)描述,應用時以畫中畫方式聯(lián)動彈出標簽及關聯(lián)視頻、業(yè)務數(shù)據(jù)信息等,實現(xiàn)以AR監(jiān)控攝像機視場范圍為核心的聯(lián)合防控。
同時,不同的AR全景視頻間能夠互相切換、查詢、搜索,實現(xiàn)統(tǒng)一聯(lián)動聯(lián)控。
(5)人車布控
在全景視頻中自行框選設置布控報警區(qū)域,將人、車等布控指令通過平臺下發(fā)到前端視頻監(jiān)測設備。一旦布控目標在布控報警區(qū)域中出現(xiàn),布控報警區(qū)域自動發(fā)出報警提示,同時以畫中畫的方式自動彈出監(jiān)測設備抓拍的布控目標。
(6)事件預警
可針對人群、車輛、監(jiān)控對象異常事件等產生實時告警,準確定位告警發(fā)生時間、地點,并在系統(tǒng)中自動彈出告警提示,告警區(qū)域視頻或抓拍圖片等信息以畫中畫方式在全景視頻中自動顯示。
3. 應用價值
(1)AR與AI結合,變被動監(jiān)控為主動監(jiān)控
采用AI安防深度智能化前端攝像機自動感知人、車、事件等信息,并將信息實時推送給AR視頻現(xiàn)實增強系統(tǒng)。系統(tǒng)基于AR全景視頻監(jiān)控通過數(shù)字標簽以畫中畫的方式直觀呈現(xiàn)AI數(shù)據(jù)信息,并實現(xiàn)人、車、事件的預警信息由被動通知到主動發(fā)現(xiàn),徹底改變過去只能通過指揮中心進行人工監(jiān)測的方案。
(2)AR與環(huán)境結合,實現(xiàn)安保區(qū)域綜合管控
AR視頻現(xiàn)實增強系統(tǒng)能夠通過重點區(qū)域的高點AR全景視頻監(jiān)控,添加標簽標識關聯(lián)附近相關資源,實現(xiàn)對安保區(qū)域的立體化綜合管控。只需一臺AR高點攝像機就能夠將視場內所有資源進行統(tǒng)一融合、調度、管理,及時掌控周邊情形態(tài)勢,有針對性地提前進行警力布置、執(zhí)行安保相關預案。
(3)AR與管控結合,實現(xiàn)管控業(yè)務可視化
系統(tǒng)可根據(jù)重點管控目標有針對性地設置管控區(qū)域、對象,在特定安保區(qū)域(如禁行/停區(qū)域、禁止人員進入等區(qū)域),可通過區(qū)域標簽進行可視化標注,一旦該區(qū)域出現(xiàn)異常情況,檢測到的異常目標即以畫中畫方式顯示到全景監(jiān)控畫面中,方便安保指揮中心快速定位事件、處置事件,達到高效、直觀的可視化管控的目標。
四、實戰(zhàn)成果
以2017年舉行的水陸國際雙馬賽事為例,為滿足賽事安保需要,共在賽事沿線重要節(jié)點增設11個AR鷹眼、高空云臺(其中越城區(qū)10個、柯橋區(qū)1個),輔助低點監(jiān)控點位增設88個(其中越城區(qū)79個、柯橋9個),聯(lián)動人臉抓拍點位16個,車輛卡口點位21個,態(tài)勢分析點位5個,實現(xiàn)了賽事全程AR全景視頻接力切換,約68個沿線監(jiān)控資源實時聯(lián)動聯(lián)控的效果。充分發(fā)揮了高點縱覽全局、低點掌控細節(jié)的能力,操控體驗靈活便捷,極大提高了工作效率,形成了縱覽全局和掌控系統(tǒng)的全方位立體化綜合防控系統(tǒng)。
五、結 語
AR視頻現(xiàn)實增強系統(tǒng)的建設與應用,不僅能夠在警衛(wèi)安保等特勤工作中發(fā)揮很好的實戰(zhàn)效果,在日常勤務工作中也能有效對城市重點區(qū)域進行整體治安情況的可視化感知,對警力資源分布、轄區(qū)內各單位聯(lián)防信息、人員分布及嫌疑車輛、嫌疑人員流動狀況都能實時全面掌控,發(fā)揮了科技強警的優(yōu)勢。
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