盤(pán)點(diǎn)人工智能在安防領(lǐng)域的應(yīng)用

　　人工智能（ArTIficial Intelligence，縮寫(xiě)AI）始于20世紀(jì)50年代中期，之后數(shù)十年發(fā)展起起伏伏，80年代末隨著人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)研究的興起，人工智能進(jìn)入一個(gè)新的階段。特別是最近幾年，深度學(xué)習(xí)在人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)優(yōu)化方面獲得突破，使得機(jī)器輔助成為可能，拓展了人工智能的應(yīng)用領(lǐng)域。

　　在安防領(lǐng)域，隨著平安城市建設(shè)的不斷推進(jìn)，監(jiān)控點(diǎn)位越來(lái)越多，從最初的幾千路，到幾萬(wàn)路，甚至于到現(xiàn)在幾十萬(wàn)路的規(guī)模，視頻和卡口產(chǎn)生海量的數(shù)據(jù)。與此同時(shí)，隨著高清視頻、智能分析、云計(jì)算和大數(shù)據(jù)等相關(guān)技術(shù)的發(fā)展，安防正在從傳統(tǒng)的被動(dòng)防御向主動(dòng)判斷、預(yù)警發(fā)展，行業(yè)也從單一的安全領(lǐng)域向多行業(yè)應(yīng)用、提升生產(chǎn)效率、提高生活智能化程度方向發(fā)展，為更多的行業(yè)和人群提供可視化、智能化解決方案。隨著安防領(lǐng)域的發(fā)展，人工智能的重要作用正逐步顯現(xiàn)。當(dāng)前，用戶面對(duì)海量的視頻數(shù)據(jù)，已無(wú)法簡(jiǎn)單利用人海戰(zhàn)術(shù)進(jìn)行檢索和分析，需要人工智能作為專(zhuān)家或助手，實(shí)時(shí)分析視頻內(nèi)容，探測(cè)異常信息，進(jìn)行風(fēng)險(xiǎn)預(yù)測(cè)。

　　一、人工智能技術(shù)

　　?？低晱?006年開(kāi)始研發(fā)智能技術(shù)，歷經(jīng)10年的積累，其智能技術(shù)已被用到產(chǎn)品線的方方面面，而作為智能技術(shù)發(fā)展的目標(biāo)——“人工智能”，更是我們矢志不渝的追求。立足現(xiàn)在，放眼未來(lái)，我們把當(dāng)前的人工智能研發(fā)重點(diǎn)聚焦在視頻結(jié)構(gòu)化技術(shù)和大數(shù)據(jù)技術(shù)兩方面。

　　1．視頻結(jié)構(gòu)化技術(shù)

　　視頻結(jié)構(gòu)化技術(shù)是融合了機(jī)器視覺(jué)、圖像處理、模式識(shí)別、深度學(xué)習(xí)等最前沿的人工智能技術(shù)，是視頻內(nèi)容理解的基石。

　　視頻結(jié)構(gòu)化在技術(shù)領(lǐng)域可以劃分為三個(gè)步驟：目標(biāo)檢測(cè)、目標(biāo)跟蹤和目標(biāo)屬性提取。

　　目標(biāo)檢測(cè)過(guò)程是從視頻中提取出前景目標(biāo)，然后識(shí)別出前景目標(biāo)是有效目標(biāo)（如：人員、車(chē)輛、人臉等）還是無(wú)效目標(biāo)（如：樹(shù)葉、陰影、光線等）。在目標(biāo)檢測(cè)過(guò)程主要應(yīng)用到運(yùn)動(dòng)目標(biāo)檢測(cè)、人臉檢測(cè)和車(chē)輛檢測(cè)等技術(shù)。?？低曆芯吭涸?016年P(guān)ASCAL VOC目標(biāo)檢測(cè)中獲得第一，是?？低?0年研發(fā)積累的最好體現(xiàn)。

　　目標(biāo)跟蹤過(guò)程是實(shí)現(xiàn)特定目標(biāo)在場(chǎng)景中的持續(xù)跟蹤，并從整個(gè)跟蹤過(guò)程中獲取一張高質(zhì)量圖片作為該目標(biāo)的抓拍圖片。在目標(biāo)跟蹤過(guò)程中主要應(yīng)用到多目標(biāo)跟蹤、目標(biāo)融合以及目標(biāo)評(píng)分技術(shù)。?？低曆芯吭涸?015年MOT Challenge算法測(cè)評(píng)中獲“計(jì)算機(jī)視覺(jué)的多目標(biāo)跟蹤算法”第一。

　　目標(biāo)屬性提取過(guò)程是對(duì)已經(jīng)檢測(cè)到的目標(biāo)圖片中目標(biāo)屬性的識(shí)別，判斷該目標(biāo)具有哪些可視化的特征屬性，例如人員目標(biāo)的性別、年齡、著裝，車(chē)輛目標(biāo)的車(chē)型、顏色等屬性。目標(biāo)屬性提取過(guò)程主要基于深度學(xué)習(xí)網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)的特征提取和分類(lèi)技術(shù)。

　　同時(shí)，為了解決視頻結(jié)構(gòu)化的高性能分析計(jì)算問(wèn)題，我們于2015年設(shè)計(jì)研制了嵌入式GPU集群服務(wù)器，充分利用多GPU的并行處理能力，提高視頻結(jié)構(gòu)化處理的綜合效能。

　　2．大數(shù)據(jù)技術(shù)

　　大數(shù)據(jù)技術(shù)為人工智能提供強(qiáng)大的分布式計(jì)算能力和知識(shí)庫(kù)管理能力，是人工智能分析預(yù)測(cè)、自主完善的重要支撐。其包含三大部分：海量數(shù)據(jù)管理、大規(guī)模分布式計(jì)算和數(shù)據(jù)挖掘。

　　海量數(shù)據(jù)管理被用于采集、存儲(chǔ)人工智能應(yīng)用所涉及的全方位數(shù)據(jù)資源，并基于時(shí)間軸進(jìn)行數(shù)據(jù)累積，以便能在時(shí)間維度上體現(xiàn)真實(shí)事物的規(guī)律。同時(shí)，人工智能應(yīng)用長(zhǎng)期積累的龐大知識(shí)庫(kù)，也需要依賴該系統(tǒng)進(jìn)行管理和訪問(wèn)。當(dāng)前，?？低曆芯吭洪_(kāi)發(fā)的?？荡髷?shù)據(jù)平臺(tái)已能支撐千億級(jí)規(guī)模的車(chē)輛通行記錄存儲(chǔ)管理和應(yīng)用。

　　大規(guī)模分布式計(jì)算使得人工智能具備強(qiáng)大的計(jì)算能力，能同時(shí)分析海量的數(shù)據(jù)，開(kāi)展特征匹配和模型仿真，并為眾多用戶提供個(gè)性化服務(wù)。

　　數(shù)據(jù)挖掘是人工智能發(fā)揮真正價(jià)值的核心，利用機(jī)器學(xué)習(xí)算法自動(dòng)開(kāi)展多種分析計(jì)算，探究數(shù)據(jù)資源中的規(guī)律和異常點(diǎn)，輔助用戶更快、更準(zhǔn)地找到有效的資源，進(jìn)行風(fēng)險(xiǎn)預(yù)測(cè)和評(píng)估。

　　二、人工智能應(yīng)用

　　當(dāng)前人工智能技術(shù)的迅猛發(fā)展，積極推動(dòng)著安防領(lǐng)域向著一個(gè)更智能化、更人性化的方向前進(jìn)，主要體現(xiàn)在以下這幾個(gè)方面：

　　1．在公安行業(yè)的應(yīng)用

　　公安行業(yè)用戶的迫切需求是在海量的視頻信息中，發(fā)現(xiàn)犯罪嫌疑人的線索。人工智能在視頻內(nèi)容的特征提取、內(nèi)容理解方面有著天然的優(yōu)勢(shì)。前端攝像機(jī)內(nèi)置人工智能芯片，可實(shí)時(shí)分析視頻內(nèi)容，檢測(cè)運(yùn)動(dòng)對(duì)象，識(shí)別人、車(chē)屬性信息，并通過(guò)網(wǎng)絡(luò)傳遞到后端人工智能的中心數(shù)據(jù)庫(kù)進(jìn)行存儲(chǔ)。匯總的海量城市級(jí)信息，再利用強(qiáng)大的計(jì)算能力及智能分析能力，人工智能可對(duì)嫌疑人的信息進(jìn)行實(shí)時(shí)分析，給出最可能的線索建議，將犯罪嫌疑人的軌跡鎖定由原來(lái)的幾天，縮短到幾分鐘，為案件的偵破節(jié)約寶貴的時(shí)間。其強(qiáng)大的交互能力，還能與辦案民警進(jìn)行自然語(yǔ)言方式的溝通，真正成為辦案人員的專(zhuān)家助手。

　　以車(chē)輛特征為例，可通過(guò)使用車(chē)輛駕駛位前方的小電風(fēng)扇進(jìn)行車(chē)輛追蹤，在海量的視頻資源中鎖定涉案的嫌疑車(chē)輛的通行軌跡。

　　2．在交通行業(yè)的應(yīng)用

　　在交通領(lǐng)域，隨著交通卡口的大規(guī)模聯(lián)網(wǎng)，匯集的海量車(chē)輛通行記錄信息，對(duì)于城市交通管理有著重要的作用，利用人工智能技術(shù)，可實(shí)時(shí)分析城市交通流量，調(diào)整紅綠燈間隔，縮短車(chē)輛等待時(shí)間，提升城市道路的通行效率。城市級(jí)的人工智能大腦，實(shí)時(shí)掌握著城市道路上通行車(chē)輛的軌跡信息，停車(chē)場(chǎng)的車(chē)輛信息，以及小區(qū)的停車(chē)信息，能提前半個(gè)小時(shí)預(yù)測(cè)交通流量變化和停車(chē)位數(shù)量變化，合理調(diào)配資源、疏導(dǎo)交通，實(shí)現(xiàn)機(jī)場(chǎng)、火車(chē)站、汽車(chē)站、商圈的大規(guī)模交通聯(lián)動(dòng)調(diào)度，提升整個(gè)城市的運(yùn)行效率，為居民的出行暢通提供保障。

　　3．在智能樓宇的應(yīng)用

　　在智能樓宇領(lǐng)域，人工智能是建筑的大腦，綜合控制著建筑的安防、能耗，對(duì)于進(jìn)出大廈的人、車(chē)、物實(shí)現(xiàn)實(shí)時(shí)的跟蹤定位，區(qū)分辦公人員與外來(lái)人員，監(jiān)控大樓的能源消耗，使得大廈的運(yùn)行效率最優(yōu)，延長(zhǎng)大廈的使用壽命。智能樓宇的人工智能核心，匯總整個(gè)樓宇的監(jiān)控信息、刷卡記錄，室內(nèi)攝像機(jī)能清晰捕捉人員信息，在門(mén)禁刷卡時(shí)實(shí)時(shí)比對(duì)通行卡信息及刷卡人臉部信息，檢測(cè)出盜刷卡行為。還能區(qū)分工作人員在大樓中的行動(dòng)軌跡和逗留時(shí)間，發(fā)現(xiàn)違規(guī)探訪行為，確保核心區(qū)域的安全。

　　4．在工廠園區(qū)的應(yīng)用

　　工業(yè)機(jī)器人由來(lái)已久，但大多數(shù)是固定在產(chǎn)線上的操作型機(jī)器人。可移動(dòng)巡線機(jī)器人在全封閉無(wú)人工廠中將有著廣泛的應(yīng)用前景。在工廠園區(qū)場(chǎng)所，安防攝像機(jī)主要被部署在出入口和周界，對(duì)內(nèi)部邊邊角角的位置無(wú)法涉及，而這些地方恰恰是安全隱患的死角，利用可移動(dòng)巡線機(jī)器人，定期巡邏，讀取儀表數(shù)值，分析潛在的風(fēng)險(xiǎn)，保障全封閉無(wú)人工廠的可靠運(yùn)行，真正推動(dòng)“工業(yè)4.0”的發(fā)展。

　　5．在民用安防的應(yīng)用

　　在民用安防領(lǐng)域，每個(gè)用戶都是極具個(gè)性化的，利用人工智能強(qiáng)大的計(jì)算能力及服務(wù)能力，為每個(gè)用戶提供差異化的服務(wù)，提升個(gè)人用戶的安全感，確實(shí)滿足人們?nèi)找嬖鲩L(zhǎng)的服務(wù)需求。以家庭安防為例，當(dāng)檢測(cè)到家庭中沒(méi)有人員時(shí)，家庭安防攝像機(jī)可自動(dòng)進(jìn)入布防模式，有異常時(shí)，給予闖入人員聲音警告，并遠(yuǎn)程通知家庭主人。而當(dāng)家庭成員回家后，又能自動(dòng)撤防，保護(hù)用戶隱私。夜間期間，通過(guò)一定時(shí)間的自學(xué)習(xí)，掌握家庭成員的作息規(guī)律，在主人休息時(shí)啟動(dòng)布防，確保夜間安全，省去人工布防的煩惱，真正實(shí)現(xiàn)人性化。

　　三、存在的問(wèn)題

　　人工智能在安防領(lǐng)域的應(yīng)用有著非常好的前景，但目前國(guó)內(nèi)的基礎(chǔ)還較薄弱，在應(yīng)用過(guò)程中還有較多問(wèn)題需要完善和解決：

　　1）視頻成像質(zhì)量受環(huán)境影響較大，存在光照不足、圖像模糊、目標(biāo)尺寸過(guò)小或相互遮擋等問(wèn)題，不利于人工智能對(duì)視頻內(nèi)容的辨識(shí)。

　　2）數(shù)據(jù)資源分散，開(kāi)放和共享程度低，難以開(kāi)展多維數(shù)據(jù)融合分析，使得人工智能缺乏有效的數(shù)據(jù)支撐。

　　3）領(lǐng)域?qū)I(yè)知識(shí)的積累不足。早期的智能分析技術(shù)屬于單場(chǎng)景的目標(biāo)檢測(cè)和行為分析，對(duì)視頻內(nèi)容的理解能力偏弱，同時(shí)也很少涉及大范圍場(chǎng)景的關(guān)聯(lián)行為分析，沒(méi)有積累下有效的經(jīng)驗(yàn)知識(shí)用于異常分析和風(fēng)險(xiǎn)預(yù)測(cè)。

　　4）缺乏有效的自主完善能力。當(dāng)前很多的智能，只是一種反應(yīng)式智能，根據(jù)輸入條件進(jìn)行自動(dòng)判斷而已，并不具備成長(zhǎng)能力。人工智能應(yīng)具備基于時(shí)間的經(jīng)驗(yàn)積累，以及群體間的經(jīng)驗(yàn)分享能力，才能不斷完善，使得智能能力更強(qiáng)，更高效。

　　總結(jié)

　　人工智能是安防領(lǐng)域的未來(lái)，在通往未來(lái)的道路上，還有許許多多障礙和困難需要跨越和克服，但總體趨勢(shì)是樂(lè)觀的，我們堅(jiān)信只有具備自主、個(gè)性化、不斷進(jìn)化完善的人工智能大腦，才能解決安防領(lǐng)域日益增加的需求，成為廣大用戶的專(zhuān)家和助手，提升整個(gè)安防領(lǐng)域的智能化水平，推動(dòng)安防產(chǎn)業(yè)的升級(jí)換代。