智能視頻監控業(yè)務(wù)架構與應用

　　視頻監控系統從最初的模擬閉路電視監控開(kāi)始，經(jīng)歷了數字化、網(wǎng)絡(luò )化的發(fā)展，正在向分布式、智能化的方向邁進(jìn)。以英國為例，全國范圍內已經(jīng)安裝攝像機420多萬(wàn)臺，平均每14人1臺，一個(gè)人一天之中可能出現在多達300個(gè)攝像機前。海量的監控圖像需要視頻監控系統智能地選擇壓縮、存儲、檢索和使用內容。

　　從上世紀90年代中期開(kāi)始，以卡耐基梅隆大學(xué)(CMU)和麻省理工學(xué)院(MIT)為代表的多家美國高校所參與的，由美國國防高級研究項目署設立的視覺(jué)監控重大項目VSAM(VisualSurveillAnceandMonitoring)，以及其它科研機構的研究成果，使得智能視覺(jué)分析取得了快速發(fā)展。經(jīng)過(guò)科研人員40多年的不懈努力，計算機視覺(jué)已經(jīng)進(jìn)入突破式發(fā)展階段。得益于計算機視覺(jué)的最新研究成果，智能視頻監控開(kāi)始得到產(chǎn)業(yè)化應用。

　　當前除了CMU和MIT，奧地利Graz理工大學(xué)的嵌入式智能攝像機研究組，IBM的S3(SmartSurveillanceSystem)項目組，INTEL的IRISNET(Internet-scaleResource-intensiveSensorNetworkService)項目組等，分別在分布式智能監控系統的不同領(lǐng)域處于領(lǐng)先地位。ObjectVideo、Hisign、3VR等公司率先實(shí)現了智能視頻監控的工業(yè)應用。在我國，中科院自動(dòng)化所、清華大學(xué)電子工程系和自動(dòng)化系等處于研究的前列。

　　現在的智能視頻監控大部分應用都是以運動(dòng)檢測、背景建模算法為基礎，一般只能處理較為簡(jiǎn)單、遮擋重疊較少的場(chǎng)景，對于較為復雜的場(chǎng)景效果不佳。各種環(huán)境干擾，如：強光、震動(dòng)、陰影、雨、雪等，雖然算法可以有一定濾除，但是仍然存在誤報、漏報問(wèn)題?；谀Ｊ椒诸?lèi)、識別算法的物體檢測計算較為復雜，一般只能針對具有較穩定特征的物體，如：合作型(固定范圍)人臉檢測統計等，無(wú)法及時(shí)有效處理多類(lèi)物體聯(lián)合檢測需求。

　　運營(yíng)級智能視頻監控基礎

　　監控的智能維度化

　　作為以安保作用為主的監控系統，如圖1所示的三個(gè)緯度監控需求會(huì )一直存在，但重點(diǎn)將從事后取證向事中控制和事前預警轉移，以盡可能降低損失。顯而易見(jiàn)，智能視頻監控在整個(gè)監控體系中的占比將會(huì )越來(lái)越大，地位越來(lái)越重要。

　　智能視頻監控架構

　　國內電信運營(yíng)商紛紛針對自己的主流運營(yíng)級視頻監控平臺進(jìn)行智能視頻監控業(yè)務(wù)架構，架構思路類(lèi)似，重點(diǎn)基本都放在了平臺去耦合與模塊兼容性方面。以中國移動(dòng)為例，其在千里眼平臺的基礎上增加了獨立的智能視頻管理平臺。該平臺具備配置管理、策略管理功能，可適配不同廠(chǎng)家的前置分析模塊和后置分析單元，并實(shí)現與千里眼平臺的對接。

　　該架構的主要特點(diǎn)如下：

　　●從邏輯上和物理上與千里眼平臺分開(kāi)，降低系統之間耦合程度;

　　●降低接口規范的復雜性，有利于千里眼平臺的建設;

　　●實(shí)現對智能視頻監控平臺的獨立管理，可根據實(shí)際需求考慮該平臺的建設;

　　●實(shí)現智能分析產(chǎn)品的模塊化管理，可同時(shí)對接不同廠(chǎng)家的前置和后置產(chǎn)品。

　　與物聯(lián)網(wǎng)融合

　　視頻感知

　　眾所周知，物聯(lián)網(wǎng)的三大要素是感知、連接和應用，最核心的是感知，亦即是最前端的傳感器部分。一般概念上，傳感器包括諸如RFID、各類(lèi)感應探頭、數據采集裝置等，而具備智能視頻分析功能的視頻采集設備，即攝像頭，實(shí)質(zhì)上也是一種更直觀(guān)和智能的傳感器，它可以通過(guò)智能視頻分析技術(shù)來(lái)感知視頻場(chǎng)景內的目標及其行為。隨著(zhù)智能視頻分析與自動(dòng)識別技術(shù)的發(fā)展，視頻感知將成為最重要的感知技術(shù)，成為物聯(lián)網(wǎng)信息感知層最重要的技術(shù)之一。

　　現有成熟的主要應用包括：

　　●分析運動(dòng)目標(人和物)的行為，防范周界入侵;

　　●檢測、捕捉和識別人臉，感知人的身份;

　　●感知人的流動(dòng)，用于客流統計和分析、公共場(chǎng)所逗留人數預警;

　　●感知人或者物的消失、出現，用于財產(chǎn)保全、可疑遺留物識別;

　　●感知和捕捉運動(dòng)中的車(chē)牌，用于卡口、電子警察、非法占道車(chē)輛的車(chē)牌捕捉;

　　●感知人群聚集狀態(tài)、煙霧等各類(lèi)信息。

　　基于物聯(lián)網(wǎng)的智能視頻監控業(yè)務(wù)拓展

　　到目前為止，絕大部分對智能視頻監控的理解和應用都還僅限于運動(dòng)目標檢測(周界入侵防范)，少量應用涉及到目標識別和視頻優(yōu)化，應用還未得到突破，怎樣的業(yè)務(wù)才有助于拓展智能視頻監控技術(shù)應用的藍海呢?站在物聯(lián)網(wǎng)的立場(chǎng)來(lái)看這個(gè)問(wèn)題，就很容易得到答案--物聯(lián)網(wǎng)各類(lèi)傳感器所能感知的數據和信息，合適的時(shí)候，都可以利用它們來(lái)拓展安防行業(yè)對應的業(yè)務(wù)方向。除了上面已經(jīng)提到過(guò)的，次聲壓、泛紅外、震動(dòng)、加速度等各類(lèi)感知技術(shù)，都可應用于安防監控應用中。用物聯(lián)網(wǎng)的技術(shù)解決安防需求，有利于推出適用于各行業(yè)的物聯(lián)網(wǎng)安防解決方案。所有需要用到這些信息的應用領(lǐng)域，都有可能成為與物聯(lián)網(wǎng)融合的智能視頻監控的用武之地，特別有利于運營(yíng)級智能視頻監控應用領(lǐng)域的開(kāi)拓，統一管理、配合的多攝像頭在物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的穿針引線(xiàn)、輕靈點(diǎn)撥下，可以組合出很多以前從未想過(guò)的應用，詳見(jiàn)后文典型應用描述。智能視頻監控技術(shù)，點(diǎn)亮了視頻監控行業(yè)的應用前景，也為物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)帶來(lái)了新的活力。它在傳統的視頻監控和物聯(lián)網(wǎng)之間搭建了一個(gè)暢通的橋梁，借助物聯(lián)網(wǎng)思路和技術(shù)為安防產(chǎn)業(yè)的發(fā)展提供了一個(gè)有力的支撐。

　　從去年開(kāi)始，國內電信運營(yíng)商就準備在個(gè)別省公司進(jìn)行與物聯(lián)網(wǎng)融合的智能視頻監控領(lǐng)域的嘗試，主要側重于平臺智能方面，包括平臺智能架構與智能視頻監控能力開(kāi)放。在平臺智能架構方面，嘗試對物聯(lián)網(wǎng)的傳感器數據通道進(jìn)行統一定義，利用物聯(lián)網(wǎng)平臺傳送各類(lèi)感知數據，在運營(yíng)級視頻監控平臺對物聯(lián)網(wǎng)平臺數據、報警進(jìn)行視頻聯(lián)動(dòng)，實(shí)現物聯(lián)網(wǎng)和視頻監控的有效融合。通過(guò)對物聯(lián)網(wǎng)業(yè)務(wù)的開(kāi)拓，推動(dòng)運營(yíng)商智能管道角色和地位的建立。

　　基于云計算架構開(kāi)放式平臺

　　融合將是未來(lái)安防行業(yè)發(fā)展的趨勢，這不僅包括產(chǎn)品、品牌、渠道的融合，甚至也包括與異構系統(如：物聯(lián)網(wǎng))等資源的強強組合。構建開(kāi)放式的視頻監控平臺，在該平臺上實(shí)現不同廠(chǎng)家設備、不同應用系統的互聯(lián)互通，最終實(shí)現統一管理、統一調度將是整個(gè)行業(yè)未來(lái)發(fā)展的方向。開(kāi)放式平臺的出現也標志著(zhù)安防行業(yè)從局域安防走向全域安防，安防與ICT的聯(lián)系和融合更加緊密，安防行業(yè)走進(jìn)了“大聯(lián)網(wǎng)、大集成、大融合”的開(kāi)放式時(shí)代。

　　在開(kāi)放式平臺的大背景下，運營(yíng)級視頻監控平臺呈現出以下明顯的發(fā)展趨勢：

　　基礎平臺與增值平臺構架分離

　　安防一方面要支撐越來(lái)越多、越來(lái)越復雜的業(yè)務(wù)應用特性，另一方面要提供更大的容量、更穩定的性能、更強大的功能。穩定性和多樣性有時(shí)是互相矛盾的，解決的辦法就是運營(yíng)級視頻監控平臺走向分化，分化成面向基本視頻業(yè)務(wù)的基礎平臺和面向增值視頻業(yè)務(wù)的增值平臺。智能視頻監控，就是一種典型的增值視頻業(yè)務(wù)。

　　開(kāi)放式平臺構架

　　端到端縱向完全整合不符合經(jīng)濟發(fā)展的專(zhuān)業(yè)化、規?；幝?，在任何成熟的產(chǎn)業(yè)中，其業(yè)務(wù)提供都是分層的，越靠近底層，標準化、規?；膬?yōu)勢越明顯，越靠近上層，專(zhuān)業(yè)化、個(gè)性化特點(diǎn)越鮮明，相應的增值能力也越強。運營(yíng)級視頻監控平臺采用分層開(kāi)放架構，提供統一的標準化平臺級增值業(yè)務(wù)接口，對上層業(yè)務(wù)屏蔽底層監控設備管理和業(yè)務(wù)調度細節，對智能視頻監控也不例外。

　　虛擬化部署

　　隨著(zhù)云計算技術(shù)的不斷成熟、商業(yè)化滲透與應用的逐漸增多，運營(yíng)商正在嘗試建立統一的云計算平臺，從網(wǎng)絡(luò )、存儲、計算等多方面進(jìn)行虛擬化部署。對運營(yíng)級視頻監控業(yè)務(wù)而言，可以考慮對不同類(lèi)型網(wǎng)元進(jìn)行分類(lèi)虛擬化考慮。信令類(lèi)網(wǎng)元由于數量少、處理能力要求不高、安全性要求高，可暫不采用虛擬機方式，而依然采用成熟的物理服務(wù)器方式運行和冗余備份機制;媒體類(lèi)網(wǎng)元由于數量多，處理能力要求高、安全性要求低，可以采用虛擬化方式部署，實(shí)現能力動(dòng)態(tài)分配和加載。

　　運營(yíng)級視頻監控平臺動(dòng)輒監控成百上千，甚至上萬(wàn)個(gè)攝像頭，是否能自動(dòng)、有效地從海量信息中識別出關(guān)鍵目標物體，建立圖像與事件之間的映射關(guān)系，提高監控效率，及時(shí)、及早預警，對于避免視頻監控系統淪為純粹的事后取證工具，充分發(fā)揮社會(huì )安保作用，提高視頻監控業(yè)務(wù)運營(yíng)效率與效益，具有切實(shí)的意義。因此，運營(yíng)商有意，也正在基于其既有的運營(yíng)級視頻監控標準體系，設計新的智能視頻監控增值業(yè)務(wù)架構與功能，包括智能視頻監控業(yè)務(wù)能力開(kāi)放。

　　相較于前端智能方式架構而言，運營(yíng)商更關(guān)注后端方式，后者對于其龐大的存量視頻監控資源應用與價(jià)值升級，具有更現實(shí)的意義。視頻智能分析本身需要的運算量極大，服務(wù)器性能要求極高，且其所面向的需要進(jìn)行視頻智能分析的攝像頭數目眾多，而安全性要求卻正好較低，完全可以類(lèi)同運營(yíng)級視頻監控平臺的媒體類(lèi)網(wǎng)元，采用虛擬化方式部署，實(shí)現能力動(dòng)態(tài)分配和加載。這樣，運營(yíng)級智能視頻監控的性能，完全可以由未來(lái)的云計算虛擬化平臺進(jìn)行保證。

　　結束語(yǔ)

　　智能化、數字化、網(wǎng)絡(luò )化是視頻監控發(fā)展的必然趨勢，運營(yíng)級智能視頻監控的出現正是這一趨勢的直接體現。它比普通視頻監控具備更加強大的圖像處理能力，可以為用戶(hù)提供更多更高級的智能視頻分析功能和業(yè)務(wù)應用，極大地提高視頻監控系統自身的能力，拓展應用范圍，使視頻監控資源能夠發(fā)揮更大的作用。

　　為了推動(dòng)智能視頻監控產(chǎn)業(yè)的發(fā)展，達到多方共贏(yíng)效果，需要將監控設備硬件供應商、智能視頻分析軟件供應商、分銷(xiāo)商、經(jīng)銷(xiāo)商和系統集成商所有這些參與者合理地組織起來(lái)，使他們能夠充分發(fā)揮各自的優(yōu)勢，不斷創(chuàng )造出滿(mǎn)足最終用戶(hù)需求的全面解決方案。作為電信領(lǐng)域的集大成者，正處在往綜合信息服務(wù)提供商戰略轉型中的各大電信運營(yíng)商，更應該牢牢把握物聯(lián)網(wǎng)和云計算賦予的時(shí)代機會(huì )。