以色列议会Knesset-周界安全防范应用

ioimage 智能“视觉监控”安防产品专题介绍系列（2） ——以色列议会Knesset 周界安全防范应用
【资料来源】
【整理翻译】
2003年2月至3月期间，在宗教圣地耶路撒冷的以色列议会(Knesset)大厦周围，ioimage 公司对它们的智能视觉监控系统进行了一次长时间的实际应用测试。

图1 以色列议会Knesset ——采用ioimage 智能视觉周界防范系统
以色列议会Knesset 简介
【机构名称】Israel Parliament （Knesset ）
深圳市贝尔信科技有限公司
以色列 io image 中国总代理
以色列 io image 中国技术支持中心
【机构简介】以色列议会Knesset是以色列的国家立法机构和政府办公场所，同时也是著名的旅游胜地，因此对安全的要求极为严格。

Knesset大厦四周广阔，周界漫长，其周界线上布满了安全防范监控系统。

以色列ioimage公司简介
【公司全称】ioimage Ltd.
【成立时间】2000年
【员工总数】100人
【公司简介】智能视频图像分析领域的全球顶尖厂商，公司总部位于以色列。

【主营业务】智能安防产品设备供应商，主营嵌入式智能视觉监控安防产品。

【主要产品】基于DSP的嵌入式视觉监控产品、基于视觉分析的智能安防系统等。

在经过以色列国防军和警察部近3年的实际军警应用测试之后，ioimage的产品以其高性能、易用性、极高的检测成功率和极低的检测误报率闻名于世，广泛应用于各大领域。

2006年，ioimage的产品占据了全球智能监控领域26%的市场分额，列第一位。

今年在美国拉斯维加斯举行的2007年国际保安产品展览会(ISC West)上，ioimage公司是引人注目的焦点之一。

一、Knesset成功应用实例总体概况研究
在经过以色列国防军长达两年多的实际测试并获得认证之后，ioimage公司又迎来了一次检验其智能视觉监控产品的机会——在以色列议会，这个具有高度安全标准的地方，进行安装测试。

其中的测试内容包括：
1、入侵检测功能：系统自动实时检测非法入侵者；
2、PTZ跟踪功能：系统自动锁定非法入侵者，并自动控制PTZ摄像机对
入侵者进行持续跟踪和录像。

以色列议会安全部队对ioimage智能视觉监控系统的检测成功率（POD）、检测误报率（FAR）、自动跟踪能力、系统易用性等几项指标进行了测试、评估和认证。

在测试期间，以色列议会恰好经历了多种恶劣的天气，系统因此经受了各种恶劣气候条件的考验，包括强风、暴雨和冰雹，以及耶路撒冷10年以来最强烈的暴风雪。

并且，在所有这些恶劣的条件下，以色列议会安全部队还以各种方式和伪装不断地发起入侵行动，以测试监控系统的检测能力，结果ioimage的智能视觉监控系统在所有的情况下都检测成功，确保了周界的安全。

其中，对于Knesset 来说，ioimage智能视觉监控系统最重要的一个优点是——能够识别潜在威胁并提前发出预警。

例如，在入侵者试图穿越周界安全线之前，视觉监控系统就已
经识别并锁定了他们，这是传统的完全依靠人力来进行视频监控的系统所难以做到的。

图2 以色列议会Knesset周界线——ioimage智能视觉产品安装示意图
（注：因保密原因，此图隐去摄像机的精确安装位置）
ioimage智能视觉监控系统在测试期间遭受着众多环境因素的干扰，包括自然环境干扰和人为干扰。

例如，在整个测试期间里，以色列议会恰好在进行施工，施工人员和日常过往车辆等干扰因素都对ioimage的智能视觉系统的监控能力形成挑战。

二、自然环境干扰因素
在测试过程中，Knesset周围的自然环境存在着各种干扰，检验着ioimage 智能视觉监控系统的探测能力（检测率、误报率和跟踪能力）：
由于是测试，因此摄像机安装在临时架设的不太牢靠的支架上。

在冬季强风的侵袭下支架会剧烈抖动，导致摄像机画面经常有大量背景运动，形成干扰；
邻近树林的阴影移动，以及树木枝叶的摆动干扰；
保安的巡逻行为干扰，例如移动的人影，以及巡逻车的车灯等；
存在狭长的监控区域（入侵者可以很快穿越监控防区），这种情况要求视觉监控系统必须在很短的时间内识别出入侵者；
图4 各种人为干扰因素
四、系统安装和运行情况
ioimage 公司在以色列议会Knesset 的周界线上安装了4个固定摄像机和1套照明系统，并在中央大厦楼顶上添加了一个PTZ 高速球机，用于自动锁定和跟踪非法入侵者。

4
个固
定摄像
机（三洋VCC-6574P, 彩色CCD, DSP ） 摄像机类型 1个PTZ 高速球机（Pelco Spectra III 室外型）
摄像机 安装位置 4个固定摄像机分别安装在4个4.5米高的支柱上
1个PTZ 高速球安装在中央大厦的楼顶上
1个250w 汞灯，高度5.5米 照明系统 2个150w 汞灯，高度5.5米
一个2U(单路)的ioibox 智能视觉服务器运行自动PTZ 跟踪功能 智能视觉 处理单元 一个6U(4路)的ioibox 智能视觉服务器运行入侵检测功能
监控单元 2台Pentium 4电脑运行中央监控软件
电缆类型 RG59U/B 军用标准同轴电缆
日夜过往车辆 狭长的监控区域 夜晚车辆灯光
建筑机械
图5 摄像机安装位置
虽然受到了以色列议会原有安防监控系统的限制，但ioimage 公司的施工人员还是遵照了以色列议会安全部队严格的安防设备安装标准，在周界线的各关键点上安装了ioibox 系列嵌入式智能视觉服务器、摄像机、军用同轴电缆以及照明设备。

ioibox 系列嵌入式智能视觉服务器在很短的时间内就完成了安装和配置，当摄像机、电缆和照明系统等视频系统基础设施准备就绪几小时之后，系统开始正式投入运行。

摄像机的视频画面每天24小时进行录像，由ioimage 公司派专人在现场对检测误报率进行分析。

此外，ioimage 还组织了大量的入侵演习测试，由经过训练的入侵者针对各种情况进行入侵演习，以检验系统的探测成功率。

这些入侵演习视频也都被全部记录下来，以便随后进行深入分析。

（参见下文的“入侵记录”）
系统运行的第二周，在经过1个小时的培训之后，以色列议会安全部队开始独立操作使用ioimage 公司的ioibox 系列嵌入式智能视觉监控系统。

五、入侵场景和测试用例
入侵测试从方向上主要分为三类：横向入侵（从树林穿越道路到达围栏）、纵向入侵（沿着道路移动）和斜向入侵（从树林穿越道路到达围栏）。

从入侵类型上也分为三类：爬行、步行和奔跑。

详细测试项见下表：
入侵记录
横向入侵 纵向入侵 斜向入侵 非连续爬行（6小时内共爬行60米距离） 非连续爬行（6小时内共爬行60米距离） 非连续爬行（6小时内共爬行60米距离）
超慢速爬行（6小时内共爬行60米距离） 超慢速爬行（6小时内共爬行60米距离） 超慢速爬行（6小时内共爬行60米距离） 快速爬行 快速爬行 快速爬行 爬行
猫腰半匍匐爬行 猫腰半匍匐爬行 猫腰半匍匐爬行 半蹲前进 半蹲前进 半蹲前进 非连续行走 非连续行走 非连续行走 慢速行走 慢速行走 慢速行走 中速行走 中速行走 中速行走 行走
快速行走 快速行走 快速行走 慢速小跑 慢速小跑 慢速小跑 中速奔跑 中速奔跑 中速奔跑 奔跑
快速奔跑 快速奔跑 快速奔跑
图6 入侵演习测试场景记录
六、测试结果
1、探测成功率（Probability of Detection ，缩写为POD ）
尽管以色列议会安全部队要求其队员想办法尽全力突破由ioibox 监控的防区，但无论是议会安全部队队员，还是ioimage 公司的入侵测试团队，都无法成功突破ioimage 智能视觉监控系统所监控的区域，系统的探测成功率（POD ）高达100%。

爬行（白天） 爬行（夜间） 远距入侵（小目标）
走、跑 爬行（围栏遮盖）
多名入侵者（雪地伪装）
图7 ioimage智能视觉监控系统——专业伪装入侵测试
在入侵测试期间，安全部队试图同时派出大量队员针对一个或多个监控点进行同步入侵，但测试结果表明，ioimage智能视觉监控系统具有同时处理大量入侵行为的能力。

每当系统检测到入侵者的时候，入侵者的侵入点、侵入轨迹、当前位置和体型大小都会显示在监视屏幕上，这使得原本难以被肉眼察觉的伪装入侵者无所遁形。

ioimage智能视觉监控系统从察觉入侵行为到发出报警的平均时间小于1秒，总体反应时间非常快。

无论入侵者以何种速度入侵，系统可以在入侵者移动距离超过1米之前就探测到入侵者。

这个性能指标极其重要，因为快速奔跑的入侵者可以在几秒钟内就穿过狭窄的监控区域。

此外，系统还支持为每个摄像机定制不同的报警声音，这样Knesset安全部队可以通过报警声音直接判断出入侵者的位置。

ioimage智能视觉监控系统支持电子地图功能，当入侵报警发生时，入侵行为的发生位置会在地图上显示出来。

摄像机的报警图标会在电子地图上闪动，不同的闪动色彩表示不同的报警状态。

ioimage的中央监控软件支持多显示器功能，控制室的操作人员可以同时监视电子地图和实时视频画面。

2、探测误报率（False Alarm Rate，缩写为FAR）
在测试的第一周内，每个摄像机每天约有40个误报警（每天约160个）。

绝大多数误报警是由于周界围栏内的建筑工人的个人活动导致的。

对此，ioimage 的分析人员根据现场情况配置系统，为监控区域分别设置了“冷区”和“热区”。

在“热区”内出现的入侵者会立刻触发报警，而只在“冷区”内运动的目标则属于合法行为，不会触发报警。

但如果有入侵者从“热区”侵入到“冷区”，
原来的“冷区”会自动变为“热区”并触发报警，这可以有效的降低由于建筑施工和日常巡逻引发的误报警。

图8 ioimage 智能视觉监控系统——支持任意形状的“热区”和“冷区”设置
当ioimage 公司更新了系统配置之后，其智能视觉系统的误报警数量从原来的160个/天引人注目的降低到了0～7个/天。

3、自动锁定并跟踪入侵者的能力（自动PTZ 跟踪）
ioimage 智能视觉监控系统所具有的自动PTZ 跟踪能力，使得以色列议会安全部队无需人力操作干预，即可实现对摄像机监控区域内的入侵者进行自动锁定跟踪。

当ioibox 嵌入式智能视觉监控系统通过入侵检测功能发现入侵者的时候，可以控制具有PTZ 功能的摄像机（例如高速球等）自动拉近镜头放大画面（更容易看清入侵者的脸部和动作），锁定入侵者，并在PTZ 摄像机的监控区域范围内自动跟踪入侵者（始终保持入侵者位于画面中央），同时自动进行录像（记录整个入侵过程，用于事后分析取证）。

“热区”（红）和“冷区”（蓝） 从“热区”的侵入导致“冷区”变“热”
“热区”（红色区域）的入侵者触发报警（黄色方框）
“冷区”（周界内的区域）的移动目标不报警（蓝色箭头）
图9 ioimage智能视觉监控系统——自动PTZ跟踪过程
（锁定并跟踪入侵者，入侵者穿越了广阔区域之后仍然无法逃脱）ioimage智能视觉监控系统具有多摄像机区域联防功能——即使入侵者突
破了固定摄像机所监控的周界防护线，离开了固定摄像机的监控范围，但由于固定摄像机会通知PTZ摄像机进行接力跟踪，因此入侵者仍然无法逃脱PTZ摄像机的自动锁定跟踪。

此外，自动PTZ跟踪功能还支持手工模式——通过手工选择来锁定目标（鼠标点击方式），由ioibox控制PTZ摄像机进行自动跟踪。

图10 ioimage 智能视觉监控系统软件操作界面
4、中央监控系统支持多路监控功能
在此次测试过程中，以色列议会安全部队使用了2台用于监视的工作站：一台放在安全控制室，主要用于7×24（每周7天，每天24小时）无人值守自动监控录像；另一台放在指挥官办公室，值守人员可以通过这台工作站进行获取值得关注的信息（例如报警信息等），根据实际情况确认报警，并做出快速应变措施。

图11 以色列议会安全部队指挥官办公室
ioimage 的中央监控系统外观 ioimage 中央监控软件界面 手工锁定目标（鼠标点击锁定）
图12 ioimage 智能视觉监控系统配置界面
5、综合评估
在整个测试期间，以色列议会安全部队和ioimage 公司组成的专业入侵测试团队进行了200多次入侵测试，最终ioimage 智能视觉监控系统表现完美无误，安装地点的局限和操作的限制所带来的挑战都被系统克服，系统探测成功率（POD ）达到100%，平均探测误报率（FAR ）小于1个/天，独到的自动锁定PTZ 跟踪功能极为出色，以上这些指标都令以色列议会安全部队印象深刻。

在此之后，以色列议会正式采用ioimage 公司的ioibox 系列嵌入式智能视觉监控服务器和ioiware 大型中央监控软件，组成了Knesset 新的安防监控系统，使以色列议会的安全级别到达一个更高的水平。

景深设置界面 预警防区设置界面。