人工智能在安防领域的应用分析
作者：马景森
来源：《中国新通信》 2018年第23期
一、引言
根据维基百科的定义，人工智能（Artificial IntelligenceAI）也被称为机器智能，它是智能化的机器，与人类和其他动物所显示的自然智能形成鲜明对比。在计算机科学中，人工智能研究被定义为“智能体”的研究，包括任何能感知环境并能实现其目标的装置或系统[1]。2017 年，李克强总理在《工作报告》中明确提出要加快培育人工智能等新兴产业，加快改造传统产业，发展智能制造，随后印发了《新一代人工智能发展规划》，进一步指明了人工智能的发展方向与发展目标，将人工智能上升为国家战略，以期在未来的科技竞争中保持主动。
随着人工智能在智能视频分析技术和图像识别等方面的迅猛发展，其在安防领域的应用方向变得越来越清晰。相比传统安防，智能安防具有智能化、移动化等特征，传统安防常常采用“人海战术”，依靠增加人力保障安全，而智能安防通过机器或计算机系统代替人工，智能安防系统能够像人一样进行判断，可以有效减少人力成本。智能安防在传统安防暴露出的信息检索迟缓，数据资源孤立不对称等问题上都取得了进步，已经成为构建智慧城市安防网络的新生核心力量。
二、智能安防概述
2.1 传统安防存在问题
近年来，我国城市化水平不断提高，大量农村人口向城市转移，导致城市人口不断增加，同时城市的治安问题也更加突出，特别是在人流密集地区；人们生活水平提高后，经常会举办娱乐活动如演唱会等，届时活动地区的人流将会陡然增加；这些因素加剧了安防人员维护治安、保证人员安全的难度，可以说，传统的安防技术已经不能满足需求[3]。
与发达国家相比，我防监控设备覆盖率较低，但我国人口基数大，截止2016 年10 月，总的设备数量已经超过2500 万台，这些设备每时每刻都在产生海量的视频数据。虽然视频数据量惊人，但安防产业中数据的利用率较低，因此，如何发挥数据的价值，为安防业务提高支持是安防企业面临的难题。目前机关办案还是以事后取证为主，例如追踪犯罪嫌疑人的逃跑路线需要安排大量的视频分析人员进行人工查阅，效率较低，特别是现阶段视频数据十分庞大，仅仅依靠人工识别困难重重。另一方面，对监控系统的实时分析较少，不能对案件进行主动预防。
数据孤岛是指数据只在有限的范围内共享，特别是不同系统直接往往不能联通，已成为安防智能化改革中的主要问题。
2.2 智能安防优势
近年来生物识别技术迅速发展，人脸识别、指纹识别等技术已经在支付、门禁等场景推广应用，其中人脸识别由于本身具有的非侵入性、成本低廉、安全性高的优点应用较广，是个人身份认证的重要方式。同时，依靠智能视频分析技术和图像处理等方面的进步，智能安防可以解决人力或老旧设备在面对人流量较大时传统安防存在的问题。
近几年深度学习技术在安防领域的应用越来越多，主要得益于其在图像处理方面的巨大优势，深度学习技术的发展使安防系统的安全性快速提升。
随着人工智能相关硬件以及软件的发展，特别是云计算技术的应用，使安防数据的存储、使用根据方便，用户可以通过互联网随时随地进行访问，不同系统的数据都保存在云端，一定程度上解决了数据孤岛问题。
三、智能安防的应用场景
3.1 公共安全
在海量的视频信息中，快速、准确地发现犯罪嫌疑人的线索对机关办案具有重要的现实意义，能够为案件的侦破节约宝贵的时间。依靠人工智能特别是深度学习技术在视频处理方面的优势，视频分析系统可实时分析视频内容，检测其中的运动对象如人、车等，对其身份、属性信息进行判断，之后将这些信息存储在后台的中心数据库中并定时进行汇总。利用系统的计算和智能分析能力对汇总信息进行二次分析，如识别犯罪嫌疑人的轨迹、车辆的行驶轨迹、嫌疑人的住址等，最后为机关办案提高建议，这些工作如果有人工完成往往要花费数天，应用智能安防系统后可以缩短到几分钟。
借助海康威视在视频分析技术，某地机关曾经破获一起暴力案件。办案人员需要在长达250 小时的视频中寻找犯罪嫌疑人的轨迹，如果采用人工方式，至少需要一个月才能完成，无法满足案件侦破的时效性要求，之后采用海康威视提供的视频分析技术，分析过程不到5 秒。可以看出，视频分析技术的应用不仅充分满足了紧急案件所需的快速性，更能对有效信息进行合理充分的应用，让每一条破案线索都实现其价值的最大化，可以有效提高机关的办案效率、减少办案成本。
在犯罪嫌疑人作案后，如何确定其身份，对其进行抓捕是机关办案常常面临的难题。传统的解决方式有摸排走访，照片比对等，这些方式常常耗时较长，效率地下。而人脸识别技术的发展为解决这类问题提供了契机。旷世科技利用人脸识别技术帮助机关破获的抢劫案就是一个例证。受害人汪某在电梯口被一突然冲出的男子抢走其公文包，包内有现金、手机等物品，随后汪某立即报警，民警通过调取监控资料获取了嫌疑人的面部照片，之后民警利用旷视科技的人脸识别系统对嫌疑人身份进行确定，通过对比检索确定田某有重大作案嫌疑，并成功锁定田某的关系人肖某，最终将田某抓获。可以看出，应用旷视科技的人脸识别技术后，民警办案就多了一种确定嫌犯的工具，且速度快，准确率高，目前，该系统已经在许多省市试点应用。
3.2 民用安全
近几年来入室盗窃案发生的频率越来越高，家居安全已经成为人们关注的重点。智能家居安防系统的普及率越来越高，系统能够为住户提供家庭安保服务，一般的家庭安防系统包括前端探测器，控制器，网络信号传输系统等部分。其中前端探测器主要为各种报警装置，如煤气、烟感探测器、门磁、紧急按钮等。当有人非法入侵或出现煤气泄露、火灾等险情相应的探测器就会预警，同时控制器会立即向小区管理中心或用户电话发出信息，以便安保人员进行进一步处置，这些报警信息会被完整地记录，已备后期查阅。
工厂园区占地面积广，人口众多，为保证园区的安全，常常会在园区内安装了大量摄像装置，对园区进行24 小时监控，但摄像头难免存在死角，还需安排专职人员进行值班。智能安防系统能够代替值班人员自动抓取视频信息进行实时分析并存储，对所收集到的信息进行预判，一旦有危险情况开可以自动预警。相比人工巡逻，这套智能系统更加稳定可靠且成本更低。
四、讨论
可以预见，人工智能的应用将会为安防产业带来性的改变，但从目前的发展来看，国内的技术水平较弱，实际应用时面临许多问题和挑战，例如视频分析算法在面对低质量视频时识别效果较差；数据资源分散，开放和共享程度低以及缺乏有效的自主完善能力等问题[4]。
未来，随着人工智能技术的不断发展，智能安防面临的问题和困难将会被逐一解决，其将会成为保证城市公共安全以及居民个人安全的重要手段，应用前景巨大。