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深圳飞瑞斯科技物联网安防系列应用方案

作者:深圳市飞瑞斯科技有限公司
来源:RFID世界网
日期:2011-10-18 10:26:46
摘要:基于智能视频分析的疲劳检测技术,通过对人眼、面部细微特征进行分析,并结合车辆行驶速度等要素,对可能处于疲劳状态的驾驶员实现本地的声光提醒,使驾驶员一直处于良好的精神状态,防止安全事故的发生。
    物联网安防,顾名思义,物联网安防就是把物联网的产品和安防产品的功能特点结合起来,以达到安全防护的作用。也即是应用物联网技术来实现安防的应用。
 
    另外一方面,基于物联网发展的需求,安防产品以及技术在物联网实现过程中的应用,是安防应用领域的延伸,其本质和最重要的就是安防产品智能化。
 
    安防行业中,视频监控的应用占据了市场的绝大部分比例,所以安防产品的智能化首先要解决的就是视频监控技术的智能化。通过智能视频分析技术,可以从视频内分离出一些值得关注的关键信息,这样具备智能视频分析技术的视频采集设备就成为了一种采集关键信息的智能感知器,成为物联网应用的前端核心。由此一来,带来的应用就不再仅仅是视频监控应用,而是产生了以视频监控应用为核心、围绕在视频监控应用周围的一系列新的应用。
 
    一、物联网安防之“人脸捕捉技术”
 
    人脸捕捉技术,是指通过智能视频分析技术,从视频源内检测、定位合适的人脸,再将其捕捉成人脸照片的技术。该技术无需被监控人的配合,方便快捷的获得人脸照片,可以大量的部署应用。

    毋庸置疑,人的信息,在安防领域是最需要关注的关键信息之一。人脸照片具有存储空间小、信息容量大的特点,可以与个人身份建立关系,所以捕捉和存储人脸照片,具有非常重要的意义。大量的照片捕捉,即可带来人体行为活动痕迹的留存,引申出至少四类优秀应用:人脸检索、黑名单布防、VIP识别、陌生人识别。 

    1.人脸捕捉的实现方式: 

    要捕捉人脸,可以实现的方式主要有三种: 

    1.1 前端人脸捕捉仪分析和捕捉视频源内的人脸;
    通过将视频,在前端接入人脸捕捉仪,在前端嵌入式设备上实现人脸捕捉功能,并将捕捉出来的人脸照片,通过网络等接口传送到人脸资料库。对于新建项目、小型项目、分散型项目一般采用此方式。 

    1.2智能视频分析平台,从后端集中视频源内分离和捕捉人脸;
    通过在集中视频监控平台后端,引入视频源的方式,在后端智能视频分析平台上实现人脸捕捉。这种方式最适合于对平安城市、平安校园等大型集中视频监控平台进行智能化改造。 

    1.3利用手持机,移动捕捉人脸。
    利用具有智能处理能力的手持式视频采集设备,现场采集人脸照片,并将捕捉到的人脸传送到后端人脸资料库完成相关实时应用。对于需要移动采集、移动执法的场合,这是最简单有效的人脸采集方式。 

    2.人脸捕捉的应用: 

    前端完成人脸捕捉和采集之后,一般需要配合前端或者后端的人脸照片识别对比技术,来完成综合应用。最主要的应用有四类。 

    2.1人脸检索
    人脸检索是指通过输入照片或其他人脸信息,在大量的人脸照片、视频源内进行人脸特征检索,搜索该人脸出现过的记录。
    一般该应用配合平安城市智能化改造来应用。当前端采集了大量的人脸照片时,通过人脸检索,可以快速定位该照片曾经在系统内留存的行为活动痕迹,能很方便去定位被关注的人曾经的活动轨迹、出现过的地点等,能非常有效的配合各种技术侦查手段的应用。 

    2.2 黑名单布防
    在一些关键场合需要快速对黑名单人员进行布防报警,如各类口岸、机场、信访办等,当黑名单内的人脸出现在视频场景中时,可以快速识别并报警,提示人工干预。
    通过前端捕捉到的人脸,与黑名单库实现实时自动比对,当相似度达到一定阈值,即自动进行报警联动,这样就实现了黑名单布防的过程。对于通缉犯、走私客等,具有极大的威慑力和应用效果。由深圳飞瑞斯科技提供支持的深圳皇岗口岸部署了类似系统。 

    2.3 VIP客户识别
    设想一种场景:当一名VIP客户进入到营业场所时,无需客户主动示证,系统即可自动识别出其身份,提供个人资料和消费历史、消费偏好等信息给服务人员,服务人员随即上前提供对应的个性化服务。这就是VIP客户识别。
    主要应用场合包括奢侈品商店、高级汽车服务点、高级会所、银行大客户管理中心、售楼处等。

    2.4 陌生人识别
    陌生人识别是指对一定范围以外的陌生人进行识别和提示的一种方式。主要应用有私家花园、私人会所等。通过捕捉来的人脸与所有业主/会员人脸进行自动比对,自动提示出陌生人供工作人员进行人工干预。 

    3. 应用分析 

    通过对人脸捕捉及其行业应用的分析,不难发现,其应用场合非常广泛,涉及到平安城市、平安校园、城市管理等大型政府应用,也涉及到商业、银行等企业应用,也可以用于物业管理等普通应用领域,具有非常明显的应用前景。

    二、物联网安防之“疲劳检测” 

    长期以来,疲劳驾驶造成的车祸惨剧层出不穷、触目惊心;同时随着人们安全意识的提高,汽车驾驶、特殊操作岗等场合的主动安全也越来越受到人们的重视,期望能通过各种技术手段降低疲劳驾驶、疲劳操作所带来的各种隐患。需要使用到疲劳检测的场合主要是:
    疲劳驾驶预警,主要是行业危险品运输车辆、长途客运车、校车等驾驶员的疲劳驾驶预警;
    塔吊操作岗等特殊危险岗位操作员的疲劳状态检测和预警;
    岗哨、值班室等需要保持高度注意力的岗位值班人员的疲劳状态检测和预警; 

    从物联网应用的角度来看,疲劳检测是通过非接触的方式来持续感知人体的疲劳状态,一旦人体出现疲劳现象,则进行本地声光报警、远程报警等各种联动,达到预警的目的。
飞瑞斯科技利用多年来在智能视频分析方面的技术积累,通过智能视频分析的方式,来针对人体面相、身份进行分析,来实现对人体疲劳状态的不间断的持续分析、感知,并在此基础上推出了智能视频疲劳状态预警器,用于对人体疲劳状态进行检测和预警。  

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    1.智能视频疲劳状态预警器 

    智能视频疲劳状态预警器,是指利用智能视频分析技术,通过对视频场景内的人脸进行定位,并根据其双眼、面部特征等进行疲劳状态分析,来确定视频场景内的人员是否处于疲劳状态。其工作流程示意图如下所示:

    智能视频疲劳状态预警器作为DSP平台上的智能视频分析设备,配合普通的模拟摄像头,无需其他设备组件或者人工干预,即可对视频场景内出现的人脸疲劳状态进行准确检测,并通过RJ45、RS232/485等接口将数据结果输出给其他关联系统。 

    在车载上应用,作为疲劳驾驶预警时,还可以根据GPS终端等设备提供的车速,来实现不同的应用规则判断。对于同一个人长时间(如连续超过4小时)驾驶,也可以通过结合人脸识别技术来进行判断和预警。 

    从物联网系统的角度来讲,产品化的嵌入式智能视频疲劳状态预警器,即是一种感知视频场景内人体疲劳状态的智能感知器,具有完整的感知、数据预处理和网络连接功能,是物联网安防应用的最重要的智能感知设备。智能视频疲劳状态预警器通过视频分析技术,挖掘了视频场景内的更深层次的“人体疲劳状态”数据信息,是为一种物联网安防的优秀的感知器。 

    2. 智能视频疲劳状态检测的应用 

    由于智能视频疲劳状态检测需要对人脸进行分析,所以需要获得相对正面的人脸图像、相对恒定的光线条件才可以得到比较好的应用效果。因此,该技术的应用场合主要需要符合以下几个条件:
    能获得比较正面的人脸图像,上下左右偏移不超过15度;
    人脸宽度不低于100像素;
    光线相对恒定,可以通过肉眼不可见的红外面状光源进行补光;
    人脸能比较长时间出现在视频画面内;
    飞瑞斯针对以上应用要求,推出两类有效的应用方案: 

    2.1 针对疲劳驾驶的疲劳状态预警
 
    主要应用于危险品运输车辆、长途客运车、校车等行业车辆。
    该方案采用前端特制的隐藏式摄像头,配备多点低功率红外灯进行面状补光,外观形同一般的观后镜;同时配备吸盘式摄像头支架,方便进行安装固定。
    在判断疲劳驾驶时,综合判断车速、人脸正视前方、人脸疲劳状态等,对可疑疲劳状态或无意识的走神等进行判断和前后端预警,提醒驾驶员集中精力,进行主动安全防护。
    根据需要,可选配同一人长时间疲劳驾驶判断:根据人脸识别来判断是否同一个人超时驾驶同一辆车辆。
 
    2.2 对特殊操作岗位的疲劳状态预警
 
    主要应用于岗哨、值班室、塔吊等特殊操作岗位。
 
    该方案前端可采用隐藏式红外面光源摄像头,也可以采用普通摄像头来进行视频采集。
 
    该方案主要判断被监控人员的疲劳状态,进行前后端预警。同时可以对脱岗现象进行判断和预警。
 
    智能视频分析技术支持下的智能视频疲劳状态预警器,分析的对象是人体疲劳状态,通过智能视频分析的方式来实现对人员疲劳与否的状态进行感知。在物联网安防的框架下,智能视频疲劳状态预警器作为能自动辨别人体疲劳状态、非正常驾驶状态、非正常值班状态的智能感知器,能为后端平台应用系统挖掘出有效和准确的人体状态元数据,并对可疑危险行为进行自动警示和存档,从而可以带来优秀的应用潜力。
 
    三、物联网安防之“智能交通”
 
    随着经济的发展,大城市人口、车辆都急剧膨胀,堵车成为家常便饭,市民花在交通上的时间成本急剧上升。此时,对于交通的管理成为了摆在所有城市管理者、决策者面前的一个巨大难题。
 
    为了破解交通困局,各地除了大规模的兴建轨道交通、BRT,倡导公交优先等理念外,也无一例外的把目光投向了智能交通——甚至是智慧交通——上面来,期望通过利用智能化、智慧化的交通管理手段,利用科技深入挖潜,规范交通行为,提升交通设施的利用效率。为此,深圳、长沙、武汉、北京、成都等城市在最近一两年内都配置了少则几亿,多则十多亿的预算,来投入智能交通系统的建设中来。

    针对智能交通,站在整个城市管理的角度来说,确实有不少值得去关注、重视的地方。本文就其中的智能交通调度、规范交通行为、保障交通安全三个方面进行点状分析,期望能达到抛砖引玉的作用。

    1.智能交通调度
 
    城市交通最重要的部分是市内客运,其关注的中心点自然是客流量。
 
    从运输企业的管理来说,实时、准确的客流量数据,是企业进行车辆动态调度、线路编排、运营管理、电子站牌提示的重要基础数据之一。
 
    对城市交通规划来说,详实、精准、时效性高的客流量数据、出行趋势,是城市道路规划、城市功能分区规划、公共交通线路规划等公共决策的重要支撑来源。
 
    现有的客流量数据,轨道交通有条件获得比较准确的客流基础数据;公交企业的客流数据,主要还是来源于运输企业对于票款回收后的反向推算,不具备实时性和与地理位置相关的准确性。行内也都认识到了这个问题,所以在前面提到的所有城市智能交通规划内,都将公交客流统计系统作为一个非常重要的组成部分,写入了智能交通系统的子系统内。
 
    结合车载应用的场景要求,基于智能视频分析的客流统计技术,成为车载客流统计的最佳选择。特别是选择应用嵌入式视频分析客流统计系统,来满足高准确率、高环境适应性、高实时性的要求。有了实时的、准确的客流量统计系统,公交企业管理者和城市决策者都有了良好的数据去支撑其管理行为,避免拍脑袋决策过程的发生。
 
    在长途客运中,车载客流统计还能起到对站外上下客以及票款的监控作用。
 
    2.规范交通行为
 
    规范的交通行为是有序交通、高效交通的基础。规范交通行为的手段中,除了常见的对于交通卡口的管控外,对于卡口范围之外的交通行为也需要进行高效的管控。
 
    现在城市“公交优先”的理念已经深入人心,这是对公共资源高效利用的一个良好保障,所以一线城市一般都配备了BRT专用车道、公交车专用道等,全时或分时禁止社会车辆驶入。但是如何监控社会车辆占用专用车道行驶的行为呢?有的城市采用封闭BRT车道的行驶进行,有的城市依赖于交通卡口的视频监控进行监管和威慑。封闭车道自然会有带来大量投入,而且不能分时禁行;交通卡口监管范围又非常有限。此时,基于智能视频分析的物联网传感技术,如以飞瑞斯动态车牌捕捉为技术基础的公交车专用道移动监控系统就发挥出其智能的优势了。
 
    以沈阳公交为例,其通过在公交车前后方安装摄像头,配备飞瑞斯动态车牌捕捉仪自动对视野内的社会车辆进行分析和抓拍,拍得的照片具有85%以上的有效率,可直接作为违规行为取证的证据。此时任何公交车、BRT车辆都成为流动的监管点,对社会车辆占用公交车专用道行为具有极强的威慑作用,真正保障“公交优先”的落实。 

    3.保障交通安全 

    安全是交通管理的最重要的一环之一。对于智能交通规划和管理来说,交通安全也是在规划中不可或缺的部分。要保障交通安全,需要各种各样的手段进行综合配套管理,包括对酒驾行为的严厉打击、交通设施的完善、交通行为的规范等。
 
    疲劳驾驶,是交通事故、交通意外的最重要的诱因之一,所以对于疲劳驾驶的预防和管理一直都得到了很高的重视。原有的手段一般是从管理制度上去要求,如持续行驶高速4小时需要进入服务站休息、更换司机等等。现在随着物联网感知技术的发展,基于智能视频分析的疲劳检测技术也开始进入实用阶段。
 
    基于智能视频分析的疲劳检测技术,通过对人眼、面部细微特征进行分析,并结合车辆行驶速度等要素,对可能处于疲劳状态的驾驶员实现本地的声光提醒,使驾驶员一直处于良好的精神状态,防止安全事故的发生。