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1、监狱虚拟现实视频监控解决方案1. 概述监狱、看守所、劳教所等是关押和改造犯罪人员的高危场所、肩负着社会和 国家稳定的重大责任。然而近年来，罪犯袭警、越狱的情况时有发生，这表明监 狱依旧面临着各种严重的安全隐患问题。监狱视频监控系统是提高监狱安防、技 防水平的重要工具，它对于监督犯人的改造、防范监狱内突发事件的发生都起到 了不可替代的作用。因此，采用最新的视频监控技术，构建一个先进的数字化监 狱视频监控集成平台，大力推进监狱管理的现代化、智能化、科学化进程，实现 向科技要警力，用高科技手段加强和保证监狱监管安全工作成为监狱建设的当务 之急。2. 监狱视频监控特点与需求分析根据监狱监督犯人改造、防
2、范监狱内突发事件的业务特点，监狱、看守所、 劳教所视频监控系统应满足的如下需求。（1）重要场所全局无死角视频监控对一些重要场所，需要进行全局无死角视频监控，要求摄像机参数、部署角 度和高度符合一定标准，通过安装在各监区的摄像机，对监区内犯人的活动情况 进行24 小时监控，同时将图像、声音、告警等信息通过数据网络，传送到监控 中心和上级监狱管理部门。另外，对于一些具有高度危险性的囚犯，需要对其活 动进行实时和完全的监控，以防意外事件发生，保障其本人以及监狱中其他人的 安全。利用监控报警系统，通过囚室内安装的摄像机，对囚室进行全实时的视、 音频录像，囚犯在囚室内的所有活动都记录在内。还可以通过远程
3、控制中心对囚 室进行监控，实现无人值班时进行实时录像。（2）围墙周界监狱的周边及门口是监狱与外界联接的部分，往往是在押人员越狱逃跑的地 方，通过监控、报警系统有效的保证这些地方及在此进行看管的人员安全，并有 效的配合监狱看管人员联动，防止在押人员越狱行为的发生，同时防止外界人员 进入。在看守所围墙外侧或内侧一米到三米处，24 小时不隔断实时监控，只要 有人进入防区、或者是遗留物品，马上报警。（3）禁区定时监控 监狱犯人的活动具有一定的周期性，在固定时段犯人会固定集中在某一区域 需要实现定期定时的禁区监测。在监狱食堂、礼堂、操场、工作场合等公共场合 在固定时间犯人相对比较集中，由于在押犯人情况混
4、杂，往往易出现各种异常情 况，在狱警较少情况下，为保证各种公共场合内人员、设施的安全，须要有一定 的安全监控报警措施，通过监控系统有效地对这些场合实时监控及录像，通过报 警系统在出现非正常现象时，及时向监狱管理部门发出报警信号，及时地对各种 非正常现象做出处理。（4）自动巡逻对监舍、通道、看管人员工作生活区等区域，需要按时一定线路和时间间隔 进行巡逻，在狱警较少情况下，可利用视频监控实现自动巡逻，减轻人工巡逻的 压力，提高监狱管理的效率。视频按照一定线路进行自动巡逻时，一旦有发生打 架斗殴事件、在夜间（或者规定时间）随意离开自己的床位或聚众等非正常事件， 系统即时报警，并回调监控相机至报警区域
5、，监控中心管理人员可以给予关注以 防止事态不可控制。（5）历史视频回放对突发事件进行追踪和回放，便于事后查询和取证，提高狱管部门处置突发 事件的能力。当出现突发事件时，需要根据时间线，将所有监控视频进行反向追 踪，快速定位和查找事件发生和发展过程。（6）视频与门禁、报警智能联动 负责在押人员管理的狱警及负责监狱安全的武警官兵的安全是保证监狱整 体安全稳定的重中之重。通过监控与报警系统的智能联动，在看管人员工作区设 立控制室，可以在看管人员较少的情况下，有效地对全监狱内情况进行全面掌握， 及时做出反应。通过在看管人员工作生活区设立监控报警设备，可以有效的保证 看管人员的安全，为监狱的整体安全与稳
6、定打好基础。根据不同监狱环境的实际需求，需要定制不同的个性化方案。如人员徘徊检测、人流量统计、人员密集检测、打架检测等特殊事件智能视频分析等。3. 监狱的常规监控方案及其缺点监狱安防中部署视频摄像头、烟感器、门禁系统等多种传感器，其中视频监 控有着举足轻重的地位，如图1所示，大量的摄像头被部署到监狱中。现在几乎 所有的市场方案中都有各种类型的高清网络摄像机，这些摄像头从成本、画面效 果、产品的稳定性上来讲区别并不显著，往往忽略了监控平台的工作效率。图 1 某监狱视频监控拓扑结构图现有海康、大华、宇视等主流监控平台都是二维地图上的相机管理，对于监狱监控来说，常规的安防系统存在较大的问题如下：（1
7、）缺乏空间连贯性。由于传统相机视角有限，为了做到大范围覆盖而增加摄像机，导致后台显示 非常多的监控画面。而众多画面只能单独显示，人为地将一个整体场景进行不规 则的划分。监控人员面对这样一个不规则的监控画面无法清晰有效地理解现场的 整体空间布局。录像回放时，无法将一个事件过程完整地进行复原，只能通过利 用多人对每个监控画面进行检索，获取有效信息后再通过其他手段虚拟地复原事 件过程。这种需要动用多人，耗费很大精力去还原事件过程，且无法做到复原真 实事件的做法给证据的采集带来很大的不利。图 2 大量监狱视频监控显示不连贯（2）画面场景多，易于视觉疲劳。对于一个监狱的视频监控平台，如果想做到无死角全方
8、位的覆盖就必须增 加摄像机的个数，导致监控室出现几十个甚至上百个监控画面，需安排多人进行 画面监看。传统的电视墙是无法进行操作的固定画面，每个监控人员需同时监管 多个监控画面，非常容易造成视觉疲劳。最终的结果就是如此多的监控画面无人 问津，只有在事后调取录像时有用，没有做到事前预防与事中指挥调度。美国圣 地亚国家实验室专门做了一项研究，结果表明，人在盯着视频画面仅仅 22 分钟 之后，人眼将对视频画面里 95%以上的活动信息视而不见。图 3 监狱内外画面场景多且不同图 4 监狱夜晚监控图像更加枯燥（3）传感器与视频监控独立运行，操作复杂。门禁系统、报警器、烟感器等传感设备被广泛部署到监狱安防中
9、，但目前传 感器和摄像头尚不能有效联动和一体化显示，视频和传感器系统独立运行，不能 联动，效率低，难以整合传感数据用于监狱的监视、控制、管理。传感数据源由 监狱设置的各类通用或专用传感器组成，利用传感器和相应的预处理设备检测环 境数据及其变化, 经过中心计算机处理后驱动各种终端设备。但对于需要用人来 快速应急处理的场景，最有效地准确了解现场态势还需要依赖视频，因此需要对 多源传感数据和视频进行整合表示。4. 虚拟现实视频融合监控产品功能1-1虚拟现实视频融合监控平台基于虚实融合技术，将真实世界中的大量视频实 时融合到虚拟现实中，构建实时反映真实世界动态变化的虚拟现实世界，从而实 现快速浏览真实
10、世界的演化状态和历史变化，可以变革现在普遍采用的矩阵式视 频墙显示方式，达到大场景区域全覆盖、自动虚拟巡逻、楼宇去天花板“上帝” 视点等新型虚拟现实安防监控功能。虚拟现实视频融合监控平台突破了传统视频二维化、信息分析不易的缺点， 可以在各路视频中进行距离测量、面积测量，很方便地统一按时间调度视频历史 数据，进行虚拟摄像、保存等，对布控、侦查、指挥调度等业务有着很大帮助。 平台中还可以集成多源传感器信息，达到在实景环境中的数字资产管理、多源信 息融合显示等功能，与现有的二维/三维电子地图相比，具有虚拟场景实时表达、 可信度高、模型更新容易、虚实对照易懂等全面优势。虚拟现实视频融合监控平台主要特色
11、包括：一、整体态势的统一数据表示。 在虚拟现实环境中整合采集的实时数据、视频、POI和事件，在虚拟场景中直观 展现，并提供编辑、处理等响应手段。二、虚实融合显示：视频和虚拟场景准确 融合，提供具有高真实感的虚拟现实场景表现。三、多相机融合：使不同规格的 地图、建筑平面图等合并到统一的三维城市或建筑地图。虚拟现实视频融合监控平台主要功能如下所示：（1）顶视图全局监控。通过地面相机视频融合提供从天上看大范围场景的虚拟顶视图，结合人数统 计，可以从宏观上了解该区域的整体态势变化。（2）自由视点监控: 用户可以在三维场景中直接控制虚拟相机自由移动到 感兴趣位置，避免繁琐的检索和相机切换工作。图 5 顶
12、视图（某火车站前广场整体态势） 自由调节视点监控（3）智慧巡逻: 平台可按设定的三维路线自动巡逻，无需人工干预，在警 告信息出现时自主巡逻到报警区域，第一时间展现应急场景。（4）规划预演调度: 可很方便地在场景中添加虚拟相机，规划相机的部署 位置与方向，更可提供距离、面积等测量方式，为现场三维方案预演及调度提供 支持。图 6 用户预设轨迹与警报信息引导巡逻虚拟相机规划与模拟仿真（5）时间线: 支持主流 NVR 的历史视频流访问，可以方便快捷地在统一时 间线上随时查看空间中各路视频流的图像。（6）多源信息融合: 用户可自主设置 POI 信息点说明，增加热区、热链， 以及各类传感器实时数据和多种图
13、表显示，在虚拟现实世界中一览无余。图 7 切换到历史时刻模式某水电站多源传感数据融合图8 某集团楼宇传感一体化某园区楼宇热链（7）球机追视: 平台支持球机以及车载运动相机的接入，可在场景中“指 哪儿打哪儿”。（8）视频分析: 还可以根据需要集成已有视频分析平台或定制开发特定的 视频分析算法，如图像识别、密度统计、人员跟踪、轨迹生成等，提高人工的检 索识别效率。图 9 球机控制界面 标准数据集（ mall ）分析结果 如上右图中视频中人群的分区域人数统计和密度估计，图中密度图的颜色条 从下往上表示密度逐渐增大。图 10 时刻 1 视频分析结果时刻 2 视频分析结果 网格中的数字，蓝色代表人工的真
14、实标记结果，红色代表视频分析算法的统 计结果。5. 产品部署方案系统部署简单方便，现有监控系统升级无需任何施工和改动，只需根据规模 部署消费级图形工作站即可。即在整个监控系统中，虚实融合监控平台只是在现 有 NVR/ 摄像机平台上后台获取视频流并进行实时融合显示及分析，而且兼容现 有的主流硬盘录像机，无需另外记录和存储，完全不影响现有摄像头、传输、存 储等子系统的正常运行。新系统则可以利用虚拟相机规划功能，可视化地设计项 目所需摄像头数量和安装位置，达到最经济、最科学、最符合要求的视频监控覆 盖方式。部署方案拓扑如图 11 所示。蓝色字体：功能组件 黄色字体：定制组件电视墙智慧巡逻系统已有各类
15、球机枪机/全景相机已有NVR/DVRDB/存储服务器警报统计传感器接入球机融合POI标注工具 相机规划预演 球机画中画 统一时间线 相机建模与标定一般规模下，图 11 产品部署方案拓扑只需在指挥中心部署服务器 1 台、前端图站 1 台。50 路以下的中小规模情况下可合并为 1 台，超过 200 路的大规模摄像头情况下，可能 需要部署多台图站以及集群，具体需要根据场景复杂度设计。推荐硬件配置如下：相机路数CPU显卡内存5-10 路主流英特尔双核双线程 （3.0以上主频,i3及以上）GTX500系列或相当性能 的集显2G10-25 路主流英特尔双核四线程 （3.0以上主频,i3及以上）GTX600系列或相当性能 的其它独立显卡2G25-50 路主流英特尔四核四线程 （3.0以上主频,i5及以上）GTX700系列或相当性能 的其它独立显卡4G50-200 路主流英特尔四核八线程 （3.0以上主频,i7及以上）GTX900系列或相当性能 的其它独立显卡8G若摄像头数量在 30-50 路之间，设计的计算机配置如下表：服务器数量配置网络服务器推荐型号或相近配置计算机：联想 ThinkStation P300E3-1226V31 CPU 型号 Xeon E3-1231 v3 CPU 主频 3.4GHz CPU
