■ 文/浙江宇视科技有限公司 谢程晨 许言

关键字：高空抛物 摄像机 AI 抛物识别 动态目标

1 引言

近年来，随着中国城市化进程的加快，各地高层建筑层出不穷，城镇人口密度也逐年攀升。然而由于缺乏有效的监管措施及部分居民存在侥幸心理，导致高空抛物事件频频发生。诸如“一名10岁男童将灭火器从高层丢下导致路过女子被砸身亡”“3月大女婴被苹果砸成重伤”“五岁男童被坠落窗户砸中离世”等新闻屡见不鲜。高空抛物事件轻则会污染小区环境，影响居民的生活质量，重则损害居民生命财产安全。高空抛物由于其特殊的场景，主要有以下几个特点：

1）高空抛物危害大。高空抛物往往发生在高层建筑中，研究表明，仅仅是一个小小的鸡蛋从25楼坠下也足以致人死亡，更不用说菜刀玻璃花瓶等五花八门的物体。

2）高空抛物发生率高。据数据统计，仅2020年，上海市就有4000多个高空抛物投诉电话，伤人事件也时有发生，严重威胁居民的生命财产安全。

3）高空抛物具体责任人难以查找。相比于一般的侵权伤人事件，高空抛物最明显的特点是发生损害之后无法明确具体责任人。从天而降的横祸无法让受害者及时预防，事件发生之后也无法第一时间确认具体的抛物来源，而事后调查采集证据则会面临多重困境难以准确定位具体责任人，从而导致受害人无法得到及时的赔偿和救济。因为无法确定具体责任人，现有大多情况也会采取整栋楼“连坐”的处理方式责令所有人承担责任，但是这种处理方式并不能有效杜绝高空抛物事件的再次发生，实际侵权者仍逍遥法外，并不能起到惩前毖后的作用，饱受广大民众的诟病且不利于社区和谐。

2 政策法规

基于这一社会性问题，2020年5月，我国正式通过了《中华人民共和国民法典》，明确了高空抛物的具体责任人，该法典于2021年1月1日正式实施。《中华人民共和国民法典》明确了作为小区管理者的服务企业对小区居民楼承担安全保障责任，有必要采取相应安全措施防止高空抛物事件的发生，若因管理者管理不当导致伤害事件的发生，管理者则应当依法承担未履行安全保障义务的责任。继民法典之后，2021年的3月1日起施行的《刑法修正案（十一）》第三十三条中正式新增了“高空抛物罪”这一项具体罪名，并且明确规定，因高空抛物造成严重后果的可以认定为故意伤害罪和危害公共安全罪等。2021年7月25日，最高人民检察院公布了2021年1至6月全国检察机关主要办案数据，其中因高空抛物罪被提起公诉的有108人。相关法律条文的颁布促进了各个社区积极安装视频监控摄像机用以进行事后录像查证和定位具体责任人等相关事项。

3 传统方案

部署镜头向上的安防摄像机是用来解决高空抛物现象的较为传统的解决方案，该方案可以在高空抛物事件发生后通过录像回放查找相应证据。也有一些科技公司设计了各种高空抛物解决方案，但是这些方案存在着诸多不足。首先是普通的视频监控方案只有在发生较为严重的高空抛物事件后，被动地溯源回放定责，但此时已经发生了不可逆的后果。同时，还会有很多事件在未造成严重伤害的情况下未被发现，久而久之会让居民存在侥幸心理，不能起到警示作用。此外，由于实际安装位置的限制，在极端天气情况（雨、雪、雾等天气）下，普通视频监控摄像机即使是通过慢放录像也很难精确地定位具体的抛物楼层。抛物下落的速度之快、物体在画面中所占比重太小等原因都会导致后期视频取证浪费大量人力和时间。另外，传统的运动检测功能并不能准确的分辨抛物和误报，空中飞过的飞鸟和蚊虫、飘落的树叶都会被错误抓拍产生报警。为了解决以上痛点，本文将介绍一套高空抛物AI解决方案，助力构建智慧社区，守护居民头顶安全。

4 新兴技术应用

4.1方案总体架构

在小区楼体正对面部署高空抛物高清智能摄像机，摄像机内含高空抛物专用算法用来对楼面进行24h实时不间断的检测及抓拍，获取各楼层现场视频图像并抓拍抛物轨迹，并通过网络实时传输图片、视频、告警信息至后端管理平台，同时可以通过后端管理软件或者APP实时推送至小区管理人员和治安人员，为政府部门、社区街道和小区物业提供完整的管理和服务。具体参见图1。

图1 高空抛物方案拓朴图

4.2方案原理及算法优势

方案主要实施步骤如下：

1）前端实时采集视频图像并配置好检测区域、屏蔽区域、灵敏度、叠加轨迹等参数信息；

2）背景建模算法对动态目标进行检测，获取运动目标信息，跟踪算法将运动检测出来的目标一一对应起来后获取跟踪信息；

3）获取详细目标及跟踪信息后判断是否添加到告警目标，根据目标移动情况可设置相应的阈值，产生预告警信息并缓存轨迹信息；

4）针对不稳定检出的误检目标和运动信息较弱等目标通过区域外目标、屏蔽区域、轨迹过滤等条件进行筛选；

5) 筛选出的目标添加到告警目标中进行上报及轨迹叠加,后端智能录像机或平台进行相应告警的接收和业务呈现,小区管理人员收到通知即可根据图片及视频证据进行上门查证。具体方案见图2。

图2 方案实施步骤图

高空抛物智能检测算法主要包括动态目标检测算法、动态目标跟踪算法及抛物识别算法。由于检测高空抛物的建筑背景多样，GMM有更好的适应性获取前景运动目标， 同时更接近实际应用。抛物目标类别多样、大小不同，GMM可以表达各个像素点信息，根据前景信息获取目标轮廓，也可以根据面积等进行误判过滤，并结合跟踪效果进行抛物判别。跟踪算法通过融合相邻帧中的检测信息预测目标在当前帧中的新位置，可以根据抛物时物体向下运动的实际情况优化预测机制，较好地实现跟踪效果，运算速度快且计算资源消耗较少。

4.3系统功能

4.3.1主动识别、实时报警

前端星光级高空抛物摄像机具有大靶面、大光圈镜头、实时采集视频图像并采用深度学习算法对视频流进行计算等功能，白天夜晚均可精准识别出像素级高空抛物物体，有效过滤蚊虫、飞鸟、树叶、晾晒衣物等干扰目标，并对产生的告警信息实时弹窗提醒。

4.3.2告警预览、联动抓图及录像

后端智能录像机、智能管理平台或移动端APP均可预览实时告警信息并进行联动抓图及录像存储，图片及视频均包含抛物落下的实时轨迹，有助于管理人员直接判断抛物的具体楼层进而锁定责任人。

4.3.3设备及事件管理、回溯追责

后台可对前端设备进行管理维护，远程设置检测参数减少维护成本，并可对抛物事件进行分类检索、数据分析和批量管理。系统可以查看事件发生的对应时间、地点、楼层、图片和视频，可对相关证据予以保存用于事后快速查证和回溯追责。

5 安装设计

为达到最理想的检测效果，建议摄像机安装在3m高且较为牢固的横杆上。摄像机与楼体水平夹角在45°～90°之间，横杆尽量与摄像机方向垂直。由于各个小区居民楼的布局、间距等关系，一般推荐摄像机安装在距离楼面15-30m的地方,多种焦段可供灵活选择以便适用于不同的楼层。以30层高的居民楼为例，可以通过部署一台焦距为4mm和一台6mm的摄像机进行覆盖。不同的安装距离覆盖对应的楼层可以参考表1。

表1 不同安装距离覆盖楼层表

6 结语

高空抛物这一“悬在城市上空的痛”当前已经有法可依，更需要有证可查。本文所设计的一套完整的高空抛物AI解决方案能够有效从源头还原整个抛物事件，主动识别高空抛物，起到事中可预警事后可查证的作用，进一步完善了追责管理制度。 事件发生前起到有效的震慑作用，让大家不敢存有侥幸心理随意抛物；事件发生时可让小区管理人员及时上门劝诫杜绝事件再次发生；事件发生后快速定位抛物楼层，锁定抛物者，有效减少“连坐”现象发生，同时有效补齐智慧社区建设中不可或缺的一环，把人民群众的财产及生命安全放在首位，真正实现为小区“买保险”、为百姓“买安心”。