视频监控系统是体育场馆安全防范技术体系(技防)中的一个重要组成部分,建设一套完整的、可靠的、智能的、易操作的视频监控系统,使其作为一个有机的整体对整个场馆进行监控和管理,并接入体育场馆安全防范技术体系,实现体育场馆的安防智能化管理,是建立视频监控系统要达到的目标。视频监控系统既是保证场馆功能正常的重要保障系统之一,也是一旦紧急情况出现后的,第一时间处理的重要安防系统之一。
视频监控系统是体育馆安防系统的重要组成部分,为了满足不断发展的体育场馆安保技防建设,提高视频监控对于体育场馆的监控管理效力。越来越多的高清、智能视频监控技术应用于大型体育场馆的技防建设与改造之中。
体育场馆的视频监控一般设在场馆周界、室外停车场、场馆出入口、检录厅、主赛场及看台、热身训练场、楼梯前室、电梯厅、电梯轿厢、重要机房等区域。在大多数室外场所,如周界、室外停车场区域,一般采用高清分辨率的固定或球型摄像机产品。而在室内重点场所,如检录厅、场馆出入口、比赛场馆等作为运动员、来宾、要员及观众出入的通道和人员聚集区,则续架设高清摄像机产品实现高清视频监控。透过高清摄像机监控覆盖更大范围以及更清晰的人员特征及活动情况。
体育场馆在视频监控系统建设中,基本确立了“全方位、立体式”的建设目标,尤其在智能监控系统部署上提出了全面监控的要求,其中包括智能行为分析、智能特征识别等智能视频技术的整合应用。
从人工智能技术上来看,安防监控主要运用的技术是以图像识别为基础的人脸识别、车辆识别、行为特征识别等技术和以语义理解为基础的视频结构化分析。随着AI技术的成熟,体育场馆内视频监控通过融合人工智能技术,应用人群与行为特征分析技术,实现在热点区域、重点场所为主要部署场景。图像识别技术不仅可以实现静态识别,也可以完成动态识别和轨迹识别。通过对视频的迅速分析,信息分析平台可以监测出可视范围内的人群数量,并且捕捉每个个体的行为动作,形成重点场所及区域的面状布防。人群与行为识别技术是图像识别的一个延伸,通过更为优化的AI算法与模型实时分析可视范围内的人物、车辆及其行为。其主要功能包括,人数统计分析:统计视野范围内人群的数量,跟踪个体行为轨迹,防止人群密度超负荷;个体跟踪:结合人脸识别技术,跟踪特定人员的运动轨迹与行为举止,实现提前预警;禁区管控:对禁区范围实现实时监控,对违规行为实时报警;异常行为分析:对人物行为进行分类,并及时预警异常动作行为。AI技术对区域布防业务提供强大附加功能,减少安保人员投入,减少应急响应时间,保障体育场馆赛事活动顺利进行。另外,还可以利用全景摄像机通过深度学习等AI算法来对场内人员进行识别与行为分析,之后将图像通过第三方软件来分析球员跑位等场上信息,在比赛当中和结束后通过这些数据可以进行战术分析和讨论。
防爆安检设备主要探测(人、物、车辆、场所)携带或存在的爆炸物威胁、枪支武器威胁、易燃、易爆化学危险品威胁、放射性物质威胁、有害生物制剂和毒气威胁。防爆安检设备被广泛应用在机场、铁路、港口、大型活动和重要固定场所等领域,它是以防止爆炸和暴力犯罪为目的,实施对人身、携带物品、车辆和活动场所的安全检查。
在新形势下,防爆安检又增加了对放射性物质及有害生物制剂等大规模杀伤性侵害的安全防范。
针对近些年大型活动举办的频次越来越高,防爆安检工作成为大型赛事活动中保障安全的一个关键环节,尤其是在大型的体育场馆中,通过安检可以排除很多不安全因素,如爆炸物及危险物探测、及非法人员进入比赛场地等。
体育场馆安检工作,与车站、机场有着相似之处,需要对行李物品和人体进行安检。通常所用设备包含便携式安检门,X光机行李安检仪,手持式金属探测仪。人身安检器材的最小配备单元为“一机两门”,即一台X光机、两台金属探测安全门。车辆安检器材的最小配备单元为一部自动车底检查系统、一条安检车道。其中人身安检分为初检、复检和重点检查三个阶段;车辆安检采取人、器材相结合进行初检、复检,重点车辆还使用搜爆犬强化检查;另外,为老弱病残孕等有特殊需求的受检人员设置了专门通道;残疾人士乘坐具备场馆准入权限的车辆接受安检时,可不下车,由安检员上车检查。
近年来,新型安检技术得到快速发展和应用,例如毫米波成像、太赫兹成像等。
毫米波成像是指利用位于毫米波段的电磁波作为介质,对物体进行检测和物质鉴别。毫米波成像分主动和被动,区别在于主动方式需要有毫米波发生源,而被动方式则只需要毫米波接收器。被动毫米波通过分析所接收的由被检对象自然发出的毫米波进行探测,实现物质的鉴别;而主动毫米波由源发出高频信号,通过接收反射能信号进行探测。毫米波技术的优点是能够进行远距离探测,实时成像,可探测衣服下隐藏的可疑物,检测效果直观;能量低,对人体无害,适合人群的快速成像检测。当然,由于毫米波穿透能力有限,相对于X射线,其只能够实现表面或很薄覆盖下的物质监测。同时,目前国内还出现了安检智能分析仪,基于AI技术,通过深度学习算法,将安检图片结构化,智能识别图像中的违禁物品。并通过声音、图像标记放大方式,提醒安检员有可疑物品出现。另外,安检数据实时上传平台,打破传统信息孤岛,实现安检联网;结合视频、人脸识别等其他业务系统,实现信息融合,比如:人物匹配、人脸比对、视频联动等。目前阶段,国际安全需求不断提高,愈来愈要求快速、精确化、自动化、多目标检查。无论哪种单一技术,都有其局限性,难以满足这些综合性需求。因此;集成了两种或两种以上安检技术的融合设备和综合解决方案是未来安检技术应用发展的趋势。除了以上几种经常用到的安检设备外,在特别重要的大型体育赛事中还会用到以下几种防爆探测设备:排爆机器人、排爆服以及危险液体探测仪。
过去历届奥运会中,由于工作人员需要对每个身份证件进行目视检查,所以大量的时间被耗费在安全检查上。如今,人脸识别的精确度已经高达99.5%以上,利用人脸识别技术,工作人员可以事先在系统里录入人员信息,安全检查时3秒内就可以完成比对,快速高效。据报道,2020东京奥运会40余个比赛场馆都引入了人脸识别装置,在场馆出入口含有IC芯片的身份验证机器将会自动验证那些进入场馆的人员身份。测试结果显示,就算多人快速通过,该识别系统也能非常顺利地完成认证,屏幕会立即显示出IC卡持有人的照片。
体育场馆作为重要的公共建筑设施,在赛事和各种活动期间,人员出入非常大,出入口控制系统成为一道安全屏障。
一般来说,作为一个独立的体育场馆,对出入口控制系统的设置需求主要办公区域的办公室、通道、设备库房;举办体育赛事时,裁判员、工作人员、参赛队、转播媒体等相关人员使用的临时用房;另外是配合检票系统的通道控制。在办公区域,如区域隔离通道、财务、档案、数据中心及机房、控制中心等,会要求安装带密码键盘的读卡器以增加通道的安全等级,必要时可选用生物识别技术,如指纹读卡器。重要通道和区域隔离通道采用双向认证的方式以保证进出记录的完整匹配和设置防跟随功能。选择断电开门的电控锁具,以符合消防要求,根据门的形式可选择磁力锁或电插锁、电锁口等。按照使用功能划分场馆的应用区域,区域之间连接的通道均需要设置门禁设备,并且要采用双向认证的方式,这样可以保证各区域之间不会互相干扰。具有权限的人可以双向出入这些区域,如保安人员等。在重要的临时用房及内部需控制的区域设置门禁设备,如VIP房、临时设备用房(临时转播设备、裁判设备)等,这样就可以防止无关人员随意进入该区域,其他一般通道则按照常规设置。
人脸识别技术是从人脸图像中提取有效的特征信息后,利用计算机进行分析,从而用来辨认身份的一种技术。
当前人脸识别技术的研究已经成为人工智能与识别领域的热点,在出入口控制系统中融入人脸识别技术成为目前一个热点。在体育场馆等场所利用人脸识别技术在门禁系统中做通行权限"钥匙",通过抓拍人脸与预先录入的人脸库比对,对不同区域、不同门禁点、不同时间段的进出权限,通过人脸这张特殊的"卡片"来做判断,控制建筑物内门禁系统的开启。主要以人脸识别控制设备为主,在人脸的基础上还搭配IC卡、指纹等多种方式做组合验证,在安全性上得到进一步的加强与保证。另外,还可以利用人证识别技术在体育场馆通关等通过人脸识别验证相关人员身份信息,同时系统可以和后台人脸黑名单数据库连接,一旦发现黑名单人员,后台可触发自动报警。人证比对设备是一款高性能、高可靠性的人脸识别类产品,支持生物识别方式(人脸、指纹等)与身份证/IC卡等多种比对方式组合验证来控制闸机通道通行:抓拍人脸后与身份证芯片内人脸小图1:1实时比对,或与人脸库实时比对,验证后来控制闸机通道通行;也支持人脸信息记忆功能,下次通行只需要做人脸比对即可通行,设备适用于各种需要人、证实时比对验证的场所。
裁判的公正有人监督,对运动员的评分也是一环扣一环。据悉,2020东京奥运会采用了AI评分、视觉追踪等多项科技,在安全检查、动作捕捉、辅助评分多个环节发挥了作用。
体操竞技的动作华丽炫目、动态感十足,且技术难度大,对于裁判而言,评分也愈发困难,历届奥运会上质疑裁判员评分不公的情况多有发生。为了让赛事评分更加公正,此次东京奥运会在体操项目上引进了由日本富士通公司开发的AI评分辅助系统,在2019年世锦赛,国际体操协会就应用了该评分系统。据悉,本届东京奥运会运动员的最终得分,就是结合AI和裁判的判断,再经裁判综合判断后,最终打出的分数。
面对AI评分系统,也有人表示了担忧。曾在体操历史上第一个获得10分满分的纳迪亚·科马内奇表示,如果运动员做出的动作不在人工智能算法范围之内,AI会怎么打分呢?AI评分能否真能保证赛事评分的公正性?这也是许多运动员想知道的问题。据了解,AI评分系统通过向选手的身体及其周边投射红外线,追踪运动员的动作,并且将其实时转换成三维立体图像。以该图像为基础,AI可以对运动员身体的旋转和扭动等动作做出分析,并结合过去的比赛数据,遵照评分标准,判断运动员技术动作的完成度。不仅如此,AI评分系统还可捕捉运动员的瞬间动作和身体扭转角度,并清晰展现给观众,让观众通过画面了解更多比赛细节,提高比赛的娱乐性。“用AI技术进行评判,可以大大降低判罚不公之类的情况。”在复旦大学计算机学院教授张军平看来,人工智能技术在体育赛事中的具体应用已然十分广泛,加大AI评判的适用度,可以很大程度上降低判罚不清情况的出现率。小冰公司首席运营官、人工智能创造力实验室负责人徐元春在接受科技日报记者采访时说,近年来,人工智能技术在竞技体育中的作用正逐渐显现。但现在的技术大多采用计算机视觉识别技术,作为边裁提高判罚精准度,避免误判。成熟的AI评分系统,要能够基于运动员动作和姿态,独立做出与人类专业裁判一致且完整的评价。小冰公司旗下的AI评分系统已经能够做到这一点,并将在北京冬奥会和其他国际大赛中扮演助理裁判的角色,辅助人类裁判为运动员评分。
竞技体育的判定时常伴随着争议。由于现代排球比赛中球的速度越来越快,很多情况下裁判和司线员也无法正确判断某个球的得分。为了让判定更准确,本届东京奥运会的沙滩排球项目引入了AI视觉系统,AI在获取了运动员的速度、运动方向以及跳跃的高度等原始数据之后,就能推断出对应的击球类型、传球类型。在结合图像和运动情况之后,AI视觉技术就能有效地跟踪和预测球的运动轨迹。
据了解,为了让AI更加智能,首先需要不断训练AI,让其能够识别不同运动员在不同位置使用各种击球技术打出的球。此外,为确保数据的准确性,运动员的比赛服也要安装陀螺仪传感器,这些传感器每秒钟能够对约2000组数据进行收集和分析,这样就能及时判断运动员的击球路径,就算球飞出了摄像机画面,AI也可以自动补全中间缺失的过程。这样的AI技术不仅能在赛事中为裁判提供更好的判断依据,在辅助运动员的日常训练方面也可起到不俗的效果。“过去的传统做法大多是教练通过比赛录像进行复盘分析,而AI的图像识别、数据分析则能帮助教练和运动员获得更好的运动认知。大数据也能够总结世界顶尖选手在每个阶段重要的比赛特征,将运动员身体重心、曲线数值等进行记录、标注。”徐元春说,过去,教练复盘分析靠的是个人经验。如今,AI系统可以结合奥运比赛场景的特殊性,根据运动序列预测做出目标检测、目标跟踪以及目标识别并实时反馈,为每个运动员提供专业意见,协助调整运动姿态。此外,根据运动员的历史数据,该系统还能实现对训练趋势的追溯,在精准分析运动姿态、聚合运动数据的基础上,整理并提出科学的训练专家策略,有效提升运动员训练效率。徐元春认为,AI可有效提高运动员的运动认知。在竞技体育中纠正训练姿势格外困难,主要是因为人类在运动的时候,无法分身在旁边观察自己,因此通过图像识别、数据分析来获得更好的运动认知是一个非常有效的方法。
据报道,本届东京奥运会的运动员、工作人员、志愿者等人数高达30余万人。在目前复杂的全球疫情防控形势下,需要更精准的计算方法来提高东京奥运会整体的安全性,这时人工智能面部识别系统的介入就显得尤为重要。
在过去历届奥运会中,由于工作人员需要对每个身份证件进行目视检查,所以大量的时间被耗费在安全检查上。现如今,人脸识别的精确度已经高达99.5%以上,利用人脸识别技术,工作人员可以事先在系统里录入人员信息,安全检查时3秒内就可以完成比对,快速高效。据了解,含有IC芯片的身份验证机器将会自动验证那些进入场馆的人员身份,东京奥运会40余个比赛场馆都配备了这种检测装置。测试结果显示,就算多人快速通过,该识别系统也能非常顺利地完成认证,屏幕会立即显示出IC卡持有人的照片。“在大型赛事中使用AI技术是很有必要的。”华东交通大学人工智能学院院长赵军辉告诉记者,以东京奥运会为例,AI人脸识别将加快身份验证和进场速度,同时降低相关岗位工作人员数量,对疫情防控和赛事高效运转都显得非常重要。
“不仅如此,AI将推动体育赛事传媒行业的变革。”在谈到AI的发展,赵军辉认为,AI+体育赛事正在改变未来,AI摄像头可以根据观众的注意力焦点随时调整,每个观众看到的可能都不一样。体育赛事的录制不再受制于转播导演和摄影师,而完全是基于大数据和人工智能算法的选择。因此,人工智能技术将彻底改变传统的体育赛事的传媒业态。
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