過去幾年，隨著攝像機廣泛部署，在平臺建設(shè)和國標(biāo)建設(shè)（GBT28181）等方面初見成效。在面對新的技術(shù)手段和管理需求的背景下，如何利用新技術(shù)改善和優(yōu)化現(xiàn)有視頻監(jiān)控在智慧城市中的應(yīng)用，具有重要的現(xiàn)實意義和廣闊的市場機遇。

一、智能視頻監(jiān)控技術(shù)在智慧城市及檢索中的現(xiàn)狀

“智慧城市”是未來城市發(fā)展的主要方向，已成為全球城市發(fā)展的戰(zhàn)略選擇。安防產(chǎn)品和技術(shù)是“智慧城市”建設(shè)的硬件和重要技術(shù)支撐，也是“智慧城市”建設(shè)的基礎(chǔ)。隨著城市安全建設(shè)對監(jiān)控視頻的需求不斷提升，實時觀看已經(jīng)無法滿足城市治安管理、交通違章管理等方面的需求。隨著技術(shù)的發(fā)展，智能化系統(tǒng)平臺正在改變這個現(xiàn)狀，而其中的核心就是視頻的“模塊化”。

不要覺得“視頻結(jié)構(gòu)化”離日常生活很遠，其實它早就應(yīng)用在了很多軟件中。在視頻結(jié)構(gòu)化的實際應(yīng)用中，它更多的是配合公安、交通部門使用?！耙曨l結(jié)構(gòu)化”系統(tǒng)集調(diào)度管理、任務(wù)管理、人車物特征提取、數(shù)據(jù)存儲、數(shù)據(jù)分析于一體，實現(xiàn)高清實時監(jiān)控視頻、高清錄像以及離線視頻的結(jié)構(gòu)化處理。以天地偉業(yè)為例，其應(yīng)用主要集中在以下幾個方面：

1. 集群架構(gòu)管理

視頻結(jié)構(gòu)化服務(wù)器采用集群調(diào)度管理，自動化任務(wù)調(diào)度和派遣，可實時監(jiān)測業(yè)務(wù)負載狀況，自動均衡各處理模塊的任務(wù)數(shù)，實現(xiàn)服務(wù)器性能的合理利用，確保各視頻結(jié)構(gòu)化分析處理任務(wù)的及時響應(yīng)。同時采用集群架構(gòu)更方便擴容，最大程度地優(yōu)化處理結(jié)果、縮短視頻分析時間、減少警力消耗，以智能化技術(shù)推動案件視頻分析更快發(fā)展，為案件的破獲提供有效的方法和依據(jù)。

2.以圖搜圖，關(guān)鍵字搜索

系統(tǒng)可對實時視頻和錄像進行視頻結(jié)構(gòu)化分析，在提取了車輛、行人、非機動車的特征信息后，錄入至服務(wù)器中，在需要時可直接搜索關(guān)鍵字特征信息。例如：車牌號“津Axxxxx”的車輛，或“穿紅色上衣的男人”，服務(wù)器可直接調(diào)取出對應(yīng)關(guān)鍵字信息所在的視頻錄像，秒級檢索極大的減少了查證時間，提高了效率。

3.對視頻與錄像分析

系統(tǒng)可針對視頻進行實時視頻結(jié)構(gòu)化分析，秒級提取畫面中出現(xiàn)的機動車、非機動車及行人的信息并存儲到大數(shù)據(jù)庫中進行大數(shù)據(jù)研判，不僅針對實時視頻，也可以對錄像進行視頻結(jié)構(gòu)化分析。

同時系統(tǒng)支持對機動車、行人、非機動車結(jié)構(gòu)化信息的檢索，可通過區(qū)域選擇、監(jiān)控點位、時間段、圖片設(shè)置進行篩選查詢。

4.布控報警

系統(tǒng)可進行車牌布控，可設(shè)定布控區(qū)域及布控時段，一旦道路上出現(xiàn)被布控車輛，系統(tǒng)即產(chǎn)生實時報警，幫助公安進行目標(biāo)鎖定。

5.報警記錄查詢

系統(tǒng)可對報警結(jié)果搜索查詢，提供按照“時間、車牌號碼、卡口選擇”等條件進行查詢報警記錄，以列表方式顯示查詢結(jié)果，點擊查詢到的記錄顯示圖片及報警詳細信息。

天地偉業(yè)以視頻結(jié)構(gòu)化為導(dǎo)向，提供一整套“系統(tǒng)化、網(wǎng)絡(luò)化、智能化、標(biāo)準(zhǔn)化”的應(yīng)用系統(tǒng)，引導(dǎo)案件圖像分析從分散化、差異化向系統(tǒng)化、規(guī)范化的方向發(fā)展，為破獲案件提供有效的方法和依據(jù)。

二、智能監(jiān)控視頻技術(shù)應(yīng)用的難點與挑戰(zhàn)

1、前端：數(shù)據(jù)采集單一

目前智慧城市前端設(shè)備主要采用高清網(wǎng)絡(luò)攝像機進行視頻采集，大多數(shù)設(shè)備只能采集到視頻，并不能采集到音頻，原因如下：

（1）室外音頻采集效果差。城市大多數(shù)音頻環(huán)境比較嘈雜，存在較多的噪聲，導(dǎo)致采集到的音頻非常雜亂，無法對有效的音頻信息進行識別和利用。

（2）采集到音頻信息后，后端平臺并不能對音頻進行很好地分析與利用，還會造成存儲空間的浪費。

2、網(wǎng)絡(luò)：依賴性過大

目前智慧城市大多使用運營商提供的光纖網(wǎng)絡(luò)進行數(shù)據(jù)傳輸，一旦光纖故障至少導(dǎo)致一個前端暫時失效。這在突發(fā)事件、災(zāi)難性事件或人為破壞的情況下，失去前端提供的實時視頻對城市決策者的影響巨大。

隨著攝像機分辨率的提高，視頻數(shù)據(jù)量大增，對于網(wǎng)絡(luò)的壓力有增無減，網(wǎng)絡(luò)傳輸速度的提升明顯跟不上數(shù)據(jù)傳輸?shù)囊?。雖然網(wǎng)絡(luò)傳輸速度也在提高，但是攝像機編碼技術(shù)也從H.264升級到H.265，網(wǎng)絡(luò)技術(shù)和視頻壓縮技術(shù)的發(fā)展目前可以從容應(yīng)對200w、500w像素的視頻，但如果是900w甚至1200w像素的時候就難以滿足需求。大量的視頻數(shù)據(jù)對于網(wǎng)絡(luò)節(jié)點的各交換機也會造成很大的數(shù)據(jù)交換壓力，要想提高數(shù)據(jù)傳輸率，必然要升級整個網(wǎng)絡(luò)設(shè)備，由此會推升整個智慧城市的建設(shè)成本。

3、平臺與數(shù)據(jù)：低效，數(shù)據(jù)量龐大

大多數(shù)智慧城市的安防監(jiān)控平臺，主要功能依然是作為視頻預(yù)覽與錄像回放來使用。從海量的視頻數(shù)據(jù)看，只能說是“大量數(shù)據(jù)”和真正的“大數(shù)據(jù)”不可相提并論，在大數(shù)據(jù)挖掘上“挖”得還不夠深。在智慧城市海量的視頻數(shù)據(jù)面前，很多時候需要用戶自行進行甄別，這對于海量的視頻數(shù)據(jù)來說難度非常大。如何高效地獲取有用的信息，對于用戶來說尤其重要，而且大多數(shù)平臺提供給用戶有用的基本配置界面和功能并不多。對于智慧城市來說，平臺必須能夠高效提供管理決策者需要的重要信息，尤其是重大事情的發(fā)生，必須及時通知值班人員進行處理。

4、存儲：空間不足

海量的視頻數(shù)據(jù)需要大量的存儲空間來儲藏，以200w像素的網(wǎng)絡(luò)攝像機為例，碼率為4Mps時，24小時的錄像文件約占42G，碼率為2Mps時，一天的錄像文件約占21G，一個城市一天所產(chǎn)生的數(shù)據(jù)量可想而知。

三、智能視頻監(jiān)控技術(shù)的深度應(yīng)用

天地偉業(yè)為了滿足智慧城市所提出的種種要求，自主研發(fā)了“天眼”系列攝像機。智能“天眼”攝像機采用視頻結(jié)構(gòu)化處理技術(shù)，將前端視頻流信息處理成數(shù)據(jù)信息，傳輸至后端進行分析記錄。其主要有以下幾個特點：

1、功能強大、性能卓越

“天眼”系列攝像機打破常規(guī)，將服務(wù)器中算法前置，能夠智能識別不系安全帶、接打電話、不禮讓行人、左轉(zhuǎn)不避讓、斑馬線超車、駛?cè)雽Ｓ密嚨?、違法變道等多種違章行為。

同時“天眼”系列攝像機區(qū)別于傳統(tǒng)智能交通攝像機的關(guān)鍵一點就在于細節(jié)畫面的高精度抓取，可對駕駛?cè)藛T面部特征、車輛品牌、車身顏色、車牌號碼，甚至車窗上的年檢標(biāo)、環(huán)保標(biāo)等都可以進行高清拍攝。

基于機器深度學(xué)習(xí)，對機動車、非機動車、行人分別進行物理建模，通過深度學(xué)習(xí)算法不斷地學(xué)習(xí)各個種類物體建模，提高識別率和識別效果，行為識別算法速度更快。

“天眼”系列攝像機將后端服務(wù)器算法前置，可大大減小服務(wù)器運行壓力，使得服務(wù)器可以支持更多路前端卡口及電警的視頻分析。同時“天眼”系列攝像機通過前端視頻結(jié)構(gòu)化分析可以幫助后端服務(wù)器更好地進行大數(shù)據(jù)研判等相關(guān)工作。

2、更高分辨率、更多車道

“天眼”系列攝像機最高像素達到900萬，可同時監(jiān)控五車道信息，實現(xiàn)更大場景、更多目標(biāo)的鎖定和跟蹤;同時采用星光級圖像傳感器，低照效果更好，在夜晚也可以清晰地捕捉車牌等信息;支持4K分辨率，監(jiān)控效果前所未有;視頻、圖片、算法，采用不同的曝光參數(shù)，錄像亮度、圖片清晰度、算法檢測不受影響;同時，900w設(shè)備采用雙網(wǎng)卡設(shè)計，減少網(wǎng)絡(luò)波動等原因給前端視頻造成影響。

四、智能視頻監(jiān)控技術(shù)的應(yīng)用趨勢

未來無疑是智能化的時代，一個更加便捷的時代。這一切的前提都依賴于智能算法技術(shù)不斷突破和成熟。

首先，除了視頻信息以外，更多維傳感數(shù)據(jù)信息的融合，例如深度攝像機、雙目攝像機等技術(shù)，更有利于排除光照、背景干擾，智能識別和檢測算法的指標(biāo)更加實用化。

其次，機器學(xué)習(xí)尤其是深度學(xué)習(xí)等前沿技術(shù)的不斷發(fā)展，目標(biāo)對象包括人和車輛的更多特征將得到檢測和識別。隨著芯片計算性能不斷提升和大量豐富的數(shù)據(jù)樣本“錘煉”，算法成熟周期越來越短，識別指標(biāo)不斷提升，性價比越來越高。越來越豐富有效的信息數(shù)據(jù)必然促使智能化應(yīng)用在交通等各個領(lǐng)域大放異彩。

深度學(xué)習(xí)還有很多應(yīng)用場景，只要涉及到目標(biāo)檢測、目標(biāo)識別的地方，理論上都可以應(yīng)用深度學(xué)習(xí)來解決。就像百度首席科學(xué)家吳恩達在一些報告中提出，深度學(xué)習(xí)可以取代現(xiàn)有的很多特征提取、目標(biāo)檢測技術(shù)?？梢韵胂笤谖磥恚疃葘W(xué)習(xí)還將與安防應(yīng)用摩擦出更多的火花。

第三，數(shù)據(jù)挖掘分析的大數(shù)據(jù)技術(shù)結(jié)合促進安防行業(yè)變革發(fā)展。傳統(tǒng)監(jiān)控數(shù)據(jù)只有視頻和圖片這些非結(jié)構(gòu)化信息，查詢只能是空間和時間兩個維度，這樣的信息利用效率低下，隱含的價值信息也會被大量冗余的信息所覆蓋。智能化發(fā)展正提供更多的數(shù)據(jù)信息，檢出更多人、車、物等目標(biāo)的辨別特征，以及其他維度數(shù)據(jù)信息，再結(jié)合時間和空間，為挖掘出目標(biāo)對象的行為、變化和關(guān)聯(lián)提供更多線索和數(shù)據(jù)視角，衍生出很多緊貼實戰(zhàn)的特色管理應(yīng)用。

結(jié)語

視頻智能化已經(jīng)滲透進交通、平安城市、金融、樓宇、能源、文教衛(wèi)、商業(yè)連鎖、司法、軍隊、海關(guān)等領(lǐng)域，可以說對整個社會影響巨大。雖然現(xiàn)階段視頻智能化行業(yè)由于自身的原因，還未能產(chǎn)生較大的應(yīng)用價值，但相信未來隨著需求的歸一化及場景建設(shè)的標(biāo)準(zhǔn)化，智能應(yīng)用將大行其道，值得期待。