智能視頻分析技術(shù)為ATM提供更智能的監(jiān)控

    　由于銀行自助設(shè)備(ATM)和自助銀行的公開性、方便性和環(huán)境特殊性，近年來針對銀行自助設(shè)備和自助銀行的犯罪活動不斷增加。傳統(tǒng)的ATM視頻監(jiān)控系統(tǒng)主要是將視頻錄制下來，事件發(fā)生后，通過錄像進(jìn)行事后取證，從而排解糾紛、破獲案件。這樣的監(jiān)控系統(tǒng)在一定程度上保證了ATM的安全操作，但存在著只能提供事后取證、不能提前預(yù)警的缺陷，這樣往往耽誤了解決事件的最佳機會。而有些事件發(fā)生后再解決，往往費時費力，即使能夠找到證據(jù)，可能造成的損失也無法挽回，這就直接導(dǎo)致了整個事件陷入“案件發(fā)生->造成損失->警方取證->警方破案->銀行賠償->聲譽損失”的怪圈。如何在第一時間發(fā)現(xiàn)作案跡象，并發(fā)出預(yù)警已經(jīng)成為ATM安保體系最重要的環(huán)節(jié)。

　　對于銀行用戶而言，提前預(yù)警、制止案件發(fā)生、避免損失是最基本的要求。如何保證ATM的運行安全、防止ATM被故意破壞，并防止利用ATM 進(jìn)行詐騙行為，強化ATM機的危險感知能力，變被動防守型的事后取證為主動防御型預(yù)警，有效保護(hù)銀行和儲戶的利益，已經(jīng)成為擺在銀行和安保服務(wù)商面前的一個重要課題。

　　針對上述需求，結(jié)合ATM機及自助銀行的治安特點，本文提出新形勢下ATM機智能視頻監(jiān)控系統(tǒng)解決方案的設(shè)計思路。該方案融合當(dāng)前智能視頻分析技術(shù)的最新成果及硬件技術(shù)的最新發(fā)展，通過搭建全新的視頻智能監(jiān)控的軟硬件綜合平臺，實現(xiàn)當(dāng)前自助銀行業(yè)務(wù)監(jiān)控場景中異常行為的識別和理解，以最終實現(xiàn)“主動”監(jiān)控。

　　系統(tǒng)組成
 
　　ATM智能視頻監(jiān)控系統(tǒng)是通過在傳統(tǒng)ATM監(jiān)控系統(tǒng)中加入智能視頻分析單元，實現(xiàn)一系列智能視頻處理。它能根據(jù)用戶預(yù)先設(shè)置的規(guī)則，對場景進(jìn)行實時的監(jiān)控，當(dāng)預(yù)設(shè)規(guī)則被破壞，系統(tǒng)及時發(fā)出報警信息，提醒監(jiān)控人員注意并采取有效的處置手段。

　　ATM智能視頻監(jiān)控系統(tǒng)包括：

　　視頻采集攝像機：固定安裝的高感度攝像機，用于拍攝監(jiān)視現(xiàn)場的圖像，為智能分析提供基礎(chǔ)視頻數(shù)據(jù)。

　　智能視頻服務(wù)器/硬盤錄像機：用于對攝像機采集的視頻圖像內(nèi)容進(jìn)行高速分析與數(shù)據(jù)處理，并對比安全管理規(guī)則或用戶設(shè)定的條件以給出報警和智能分析結(jié)果。同時，智能視頻服務(wù)器/硬盤錄像機也承擔(dān)著將視頻編碼、壓縮(及錄制保存)的功能，并將視頻分析處理結(jié)果(目標(biāo)位置、目標(biāo)框、運動軌跡、報警信息等)與視頻碼流一起打包，采用通用的網(wǎng)絡(luò)協(xié)議，通過網(wǎng)口輸出模塊輸出傳輸至中心監(jiān)控平臺或用戶客戶端。

　　報警控制單元及報警探測器、警燈警號：對于極為重要的監(jiān)控場景，工程設(shè)計時可能需要更多的(一種以上的)安全防護(hù)手段，即除了智能視頻分析以外還安裝有其他類型的報警探測設(shè)備。針對這種使用需求，一般智能視頻監(jiān)控系統(tǒng)還設(shè)計有報警控制單元，它不但為各類報警探測器的接入提供了可能，同時，還具備了將智能視頻分析的報警用來直接驅(qū)動警燈、警號的能力。

　　顯示設(shè)備：智能視頻分析系統(tǒng)具有消除多余無用信息，提取關(guān)鍵報警信息的能力，使得監(jiān)控人員能夠通過設(shè)在監(jiān)控中心的監(jiān)視器/電視墻獲得有用的報警視頻，從而使他們根據(jù)真實情況、迅速采取最有效的措施。

　　中心管理平臺：考慮到采用IVS構(gòu)建大規(guī)模智能監(jiān)控系統(tǒng)的需求，一般智能視頻監(jiān)控系統(tǒng)還設(shè)計有遠(yuǎn)程監(jiān)視控制管理中心管理平臺，以便使系統(tǒng)管理人員能在異地對現(xiàn)場進(jìn)行實時監(jiān)控和根據(jù)語音提示處理突發(fā)事件。同時該中心管理平臺還能對遠(yuǎn)程的各種網(wǎng)絡(luò)設(shè)備如智能視頻服務(wù)器/硬盤錄像機進(jìn)行管理和配置。

　　系統(tǒng)構(gòu)建

　　智能視頻分析單元一般是通過硬件電路實現(xiàn)，可以將硬件電路板加載在傳統(tǒng)ATM監(jiān)控系統(tǒng)的硬件設(shè)備中，如攝像機、視頻服務(wù)器/網(wǎng)絡(luò)攝像機上，或者以該硬件電路板去實現(xiàn)具有視頻智能處理功能的獨立設(shè)備。

　　智能視頻監(jiān)控系統(tǒng)的常用構(gòu)建方式有四種，分別是：

　　方式1：通過在視頻服務(wù)器或硬盤錄像機等設(shè)備中加載智能視頻處理模塊構(gòu)成ATM智能視頻監(jiān)控系統(tǒng)，這是目前最流行、最常用的一種構(gòu)建方式。這樣在不改變傳統(tǒng)ATM監(jiān)控系統(tǒng)連接方式的前提下，智能視頻服務(wù)器或硬盤錄像機具有了智能視頻分析處理功能。
 

 
                                                          　　圖1
 
　　圖中，智能視頻服務(wù)器或硬盤錄像機通過視頻線與攝像機連接，采集模擬視頻信號。智能視頻服務(wù)器/錄像機能夠?qū)z像機捕獲的視頻進(jìn)行自動地分析，檢測ATM機場景周圍異常行為。同時智能視頻服務(wù)器或硬盤錄像機具有傳統(tǒng)視頻服務(wù)器或硬盤錄像機的所有功能，能夠?qū)σ曨l進(jìn)行編碼、傳輸(錄像機可存儲)，同時智能視頻服務(wù)器或硬盤錄像機能夠?qū)TM視頻及經(jīng)過智能視頻分析處理得到的分析結(jié)果(目標(biāo)位置、目標(biāo)框、運動軌跡、報警信息等)一起通過網(wǎng)口傳輸給監(jiān)控中心的管理平臺/客戶終端。

　　管理平臺/客戶終端是整個ATM智能視頻監(jiān)控系統(tǒng)的后端，監(jiān)控中心的管理平臺/客戶終端能夠接收智能視頻服務(wù)器或硬盤錄像機傳輸來的視頻信息及視頻分析結(jié)果，及時對視頻信息及視頻分析結(jié)果解碼疊加、播放與顯示，同時還提供智能報警錄像回放、報警日志檢索等功能。

　　方式2：通過在ATM視頻監(jiān)控系統(tǒng)中添加具有智能視頻處理功能的硬件設(shè)備。該設(shè)備嵌入上述的智能視頻處理模塊，該設(shè)備能夠通過網(wǎng)口、串口、視頻口等與傳統(tǒng)智能視頻監(jiān)控系統(tǒng)中的其他硬件設(shè)備通訊。
 
 

                                                       　　圖2
 
        方式3：通過對ATM監(jiān)控系統(tǒng)中的攝像機加載智能視頻處理模塊，形成智能視頻處理攝像機。這樣在不改變傳統(tǒng)ATM監(jiān)控系統(tǒng)連接方式的前提下，智能視頻處理攝像機能夠?qū)ζ洳东@的視頻數(shù)據(jù)進(jìn)行智能分析處理。



　　                                                          圖3
 
　　方式4：通過在中心機房增設(shè)后端智能視頻分析處理服務(wù)器，對從各前端匯聚來的視頻信號(模擬或數(shù)字)進(jìn)行智能視頻分析處理。這樣在不改變傳統(tǒng)ATM監(jiān)控系統(tǒng)連接方式的前提下就能實現(xiàn)監(jiān)控系統(tǒng)的智能化升級，這樣做的前提是中心機房需要有足夠的建筑空間和供電余量來增加智能視頻分析處理服務(wù)器。
 
 

　                                                         　圖4
 
　　系統(tǒng)功能

　　ATM智能視頻監(jiān)控系統(tǒng)為ATM應(yīng)用提供更智能的監(jiān)控、更高效的報警和更安全的保障，根據(jù)監(jiān)控場景可分為面板模式、人臉模式、環(huán)境模式，系統(tǒng)可實現(xiàn)的具體功能如下：

　　面板模式

　　面板模式中，攝像機主要監(jiān)控自動取款機ATM面板，通過監(jiān)控設(shè)備實時分析發(fā)生在ATM上的操作，通過智能視頻處理算法，判斷人的行為屬于正常還是異常行為。ATM智能視頻監(jiān)控系統(tǒng)可以監(jiān)測以下異常行為：

　　1)粘貼虛假紙條或廣告

　　智能視頻分析單元能夠自動識別ATM機上的異常粘貼虛假廣告或紙條的行為。檢測出該類異常行為，本地將發(fā)出報警信號(聲或光);同時，報警信息通過網(wǎng)絡(luò)傳輸給監(jiān)控中心管理平臺/客戶終端，管理平臺/客戶終端能夠?qū)崟r獲取報警信息，從而防止取款人被非法粘貼上的諸如“向指定賬戶轉(zhuǎn)賬” 等假通知或假廣告的迷惑、誘導(dǎo)而造成不必要的經(jīng)濟損失。

　　2)卡口安裝讀卡器異常行為

　　目前一種很常見的ATM作案行為是：將假的插口固定在ATM機原來真插口的位置，在取款人不知的情況下，很容易將銀行卡插入假插口，而假插卡槽內(nèi)部有一個卡的資訊讀寫裝置，可以復(fù)制卡上全部信息。

　　智能視頻分析單元能夠自動檢測人為在ATM插卡處加裝裝置的行為。工作機制是：檢測出該類異常行為，本地發(fā)出報警信號(聲或光)，同時，報警信息通過網(wǎng)絡(luò)傳輸給監(jiān)控中心管理平臺/客戶終端，管理平臺/客戶終端能夠?qū)崟r獲取報警信息，從而防止取款人在取款插卡時被非法獲取卡號或造成假吐卡等現(xiàn)象的發(fā)生，有效保護(hù)了人民群眾的財產(chǎn)安全。

　　在面板模式下，智能視頻分析單元還可以支持如下異常行為的監(jiān)測：
　　1)鍵盤貼膜和加裝假鍵盤異常行為;
　　2)出鈔口封裝異常行為。
　　3)人員靠近、操作超時檢測
 
　　利用ATM機出鈔口的視頻，智能視頻分析單元能夠依據(jù)視頻自動檢測出是否有人靠近ATM機并將提示信號上傳監(jiān)控中心平臺軟件(根據(jù)此信號可上彈當(dāng)前實時視頻)。同時，用戶可以設(shè)定用戶操作ATM正常操作時間，當(dāng)用戶操作ATM機的時間超出預(yù)設(shè)時間時，智能視頻分析設(shè)備能夠向監(jiān)控中心上傳提示信號，提醒監(jiān)控人員對該ATM的操作人員進(jìn)行關(guān)注，避免異常情況發(fā)生。

　　人臉模式

　　利用ATM機正面人臉的視頻，智能視頻分析設(shè)備能夠自動分析是否有人臉出現(xiàn)在畫面里，當(dāng)發(fā)現(xiàn)視頻畫面中出現(xiàn)面戴口罩、戴墨鏡或用帽子遮住眼睛等異常人臉行為時，智能視頻分析設(shè)備能夠向監(jiān)控中心上傳提示信號，提醒監(jiān)控人員對該ATM的操作人員進(jìn)行關(guān)注，避免異常情況發(fā)生。檢測畫面如下圖所示。

　　環(huán)境模式

　　環(huán)境模式主要應(yīng)用于銀行室內(nèi)外環(huán)境的監(jiān)控，主要功能包括：

　　1)跨越警戒面
　　在攝像機監(jiān)視的場景范圍內(nèi)，根據(jù)監(jiān)控需要和目的設(shè)置警戒面。系統(tǒng)可以自動檢測入侵目標(biāo)的運動方向和運動軌跡，一旦發(fā)現(xiàn)該目標(biāo)滿足預(yù)設(shè)警戒條件，則自動產(chǎn)生報警信息，并用告警框標(biāo)示出報警目標(biāo)。該功能主要用于銀行周圍的周界防范。

　　2)進(jìn)入/離開警戒區(qū)域
　　在攝像機監(jiān)視的場景范圍內(nèi)，根據(jù)監(jiān)控需要和目的設(shè)置警戒區(qū)域。系統(tǒng)可以自動檢測入侵到警戒區(qū)域內(nèi)的運動目標(biāo)及其行為，一旦發(fā)現(xiàn)有滿足預(yù)設(shè)警戒條件，則自動產(chǎn)生報警信息，并用“告警框”標(biāo)示出進(jìn)入警戒區(qū)的目標(biāo)。該功能主要用于自助銀行周圍的周界防范，也可用于銀行重點區(qū)域如金庫的重點防范。

　　3)區(qū)域入侵
　　可以監(jiān)測設(shè)定區(qū)域內(nèi)突然出現(xiàn)和入侵的物體并及時報警。

　　4)物品遺留/丟包撿包行為
　　智能視頻服務(wù)器或硬盤錄像機能夠識別操作人將隨身攜帶的物品落在ATM上或者自助銀行內(nèi)某些地方的行為。工作機制是：檢測出該類異常行為，將實時的發(fā)出報警信息，自動語音提示ATM用戶，或者將報警信息傳輸給監(jiān)控中心，由監(jiān)控中心對講進(jìn)行提示，從而有效地解決了由于物品遺忘而給客戶造成的不必要經(jīng)濟損失。

　　5)徘徊
　　在攝像機監(jiān)視的場景范圍內(nèi)，根據(jù)監(jiān)控需要和目的設(shè)置警戒區(qū)域，系統(tǒng)可以自動檢測入侵到警戒區(qū)域內(nèi)的運動目標(biāo)及其行為，一旦發(fā)現(xiàn)有目標(biāo)在警戒區(qū)域徘徊時間超過設(shè)定好的時間時，則自動產(chǎn)生報警信息。該功能主要用于自助銀行周圍的周界防范。

　　6)雙攝像機跟蹤
　　在視頻監(jiān)控系統(tǒng)中，監(jiān)控區(qū)域的大小和目標(biāo)的細(xì)節(jié)是一個矛盾。如果攝像機的監(jiān)控區(qū)域大，則難以得到目標(biāo)的細(xì)節(jié);如果想要得到目標(biāo)的細(xì)節(jié)，則攝像機的監(jiān)控區(qū)域會很狹窄。

　　L/F雙攝像機機跟蹤系統(tǒng)是解決上述問題的一個有效方案。該系統(tǒng)由兩個攝像機配合組成，一臺靜止攝像機作為主攝像機(Leader)，對銀行外圍大區(qū)域范圍進(jìn)行監(jiān)控，一臺高速球機作為從攝像機(follower)，跟蹤放大目標(biāo)的細(xì)節(jié)。當(dāng)主攝像機檢測到有可疑情況發(fā)生的時候，如跨越警戒面、進(jìn)入/離開警戒區(qū)域、徘徊等，主攝像機發(fā)送指令控制從攝像機進(jìn)行云臺旋轉(zhuǎn)和鏡頭縮放，鎖定觸發(fā)報警的目標(biāo)并對其進(jìn)行自動跟蹤，使目標(biāo)持續(xù)放大以顯示在畫面中央，這樣可以看到更清晰的目標(biāo)特征，以利于實時的判斷和事后對照取證。下圖顯示了雙攝像機跟蹤的效果：靜態(tài)攝像機(左)視野開闊，能監(jiān)控較大范圍的區(qū)域，但對其中的目標(biāo)卻很難得到細(xì)節(jié)，而配合上球機(右)后，球機根據(jù)靜態(tài)攝像頭提供的信息，自動鎖定并跟蹤目標(biāo)，使目標(biāo)以一定的放大倍數(shù)處于視野中心，得到有關(guān)目標(biāo)豐富的信息。該功能可以用于室外ATM機取款人員的跟蹤，為獲取取款人員清晰的特征提供依據(jù)。

　　智能產(chǎn)品的選擇

　　智能視頻分析技術(shù)，是為了讓計算機或監(jiān)控設(shè)備通過特定的核心算法程序，提取視頻信號中所包含的內(nèi)容信息或是個體運動信息，以實現(xiàn)計算機對于視頻的“理解”，讓計算機能“明白”視頻中所展現(xiàn)的是什么內(nèi)容或者發(fā)生的是什么樣的“事件”。

　　在選擇不同的視頻分析監(jiān)控產(chǎn)品時，大部分情況下都應(yīng)該就以下幾個方面進(jìn)行初步地考察，如果相關(guān)產(chǎn)品在這些方面表現(xiàn)比較差的話，那么在選擇中應(yīng)予以慎重考慮：

　　·設(shè)備穩(wěn)定性
　　大部分監(jiān)控系統(tǒng)都要求監(jiān)控設(shè)備能實現(xiàn)7*24小時不間斷穩(wěn)定運行，平均無故障運行時間一般都要求在至少一萬小時以上。在這一要求下，視頻分析監(jiān)控產(chǎn)品是否具有較高的穩(wěn)定性應(yīng)該是一個非常值得注意的因素，穩(wěn)定性太差的產(chǎn)品是無法真正實用的。從這一角度來說，嵌入式結(jié)構(gòu)的視頻分析監(jiān)控產(chǎn)品相對于微機軟件版產(chǎn)品來說具有很大的優(yōu)勢，最大的特點就是穩(wěn)定性高。

　　·適應(yīng)性
　　大部分監(jiān)控系統(tǒng)都不會只在某個固定或特定的時候才使用，很多情況下都要求處于正常工作狀態(tài)。而對于長時間工作的監(jiān)控系統(tǒng)來說，其使用環(huán)境的光照總是處于變化中的。其中，室外的光照環(huán)境更是多變，陰晴雨雪霧日夜，還包括了強光、反光、逆光、陰影等因素。而室內(nèi)雖然比室外簡單得多，但也存在燈光明暗、開燈關(guān)燈、陰影、人員走動等因素引起的光照條件的變化。視頻分析技術(shù)不可能只應(yīng)用在特定的光照條件下(當(dāng)然，在某些極特殊的場合也許真的是恒定光照的)，因此，視頻分析核心技術(shù)對于光照的適應(yīng)能力是用戶選擇視頻分析監(jiān)控產(chǎn)品時需要考慮的一個極為重要的因素。

　　·模塊化
　　做過工程的技術(shù)人員都知道，模塊化的系統(tǒng)就像搭積木一樣，不但很容易安裝，而且有很多出色的表現(xiàn)，例如故障排查簡單、維護(hù)方便、系統(tǒng)模塊間的藕合性小等。因此，是否具有模塊化的產(chǎn)品結(jié)構(gòu)，也應(yīng)該成為用戶在選擇視頻分析監(jiān)控產(chǎn)品時重點考慮的一個問題。

　　·技術(shù)支持和售后服務(wù)
　　視頻分析監(jiān)控產(chǎn)品目前還沒有標(biāo)準(zhǔn)化，使用起來并不十分方便，一方面是因為安裝調(diào)試起來專業(yè)性比較強，往往需要專業(yè)技術(shù)人員進(jìn)行調(diào)試，并根據(jù)具體使用環(huán)境來設(shè)定參數(shù);另一方面是因為產(chǎn)品和技術(shù)并不十分成熟，在使用過程中需要較多的技術(shù)支持。因此，用戶在選擇視頻分析監(jiān)控產(chǎn)品時也應(yīng)多加考慮廠家的技術(shù)支持和售后服務(wù)能力。從某方面來說，相對于國外廠商，國內(nèi)廠商總體上占據(jù)了地利人和優(yōu)勢，響應(yīng)問題和解決問題會更方便、快捷。當(dāng)然，這一能力的保證并不是所有國內(nèi)企業(yè)都能做到的，只有技術(shù)實力雄厚、服務(wù)體系完善的企業(yè)，才能真正提供有保障、有效率的技術(shù)支持和售后服務(wù)。

　　結(jié)束語

　　ATM智能視頻監(jiān)控系統(tǒng)通過將視頻智能分析技術(shù)和ATM傳統(tǒng)監(jiān)控技術(shù)的有效結(jié)合，提供了一種能夠?qū)崟r報警、事前預(yù)警的ATM安全解決方案，取代了傳統(tǒng)的事后取證ATM安全解決方案，使ATM監(jiān)控取得了從傳統(tǒng)的監(jiān)控到智能化視頻監(jiān)控的飛躍。

　　隨著智能分析技術(shù)的不斷完善，數(shù)字信號芯片處理能力的增強，嵌入式智能視頻監(jiān)控設(shè)備將會展現(xiàn)出更為廣闊的發(fā)展和應(yīng)用空間。同時，智能與高清視頻監(jiān)控的結(jié)合將會使ATM監(jiān)控系統(tǒng)應(yīng)用水平提升到新的高度。