過去幾年，隨著攝像機(jī)廣泛部署，在平臺(tái)建設(shè)和國標(biāo)建設(shè)（GBT28181）等方面初見成效。在面對(duì)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(shí)意義和廣闊的市場(chǎng)機(jī)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(duì)監(jiān)控視頻的需求不斷提升，實(shí)時(shí)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(tái)正在改變這個(gè)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(yuǎn)，其實(shí)它早就應(yīng)用在了很多軟件中。在視頻結(jié)構(gòu)化的實(shí)際應(yīng)用中，它更多的是配合公安、交通部門使用。“視頻結(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(chǔ)、數(shù)據(jù)分析于一體，實(shí)現(xiàn)高清實(shí)時(shí)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(gè)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(dòng)化任務(wù)調(diào)度和派遣，可實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)業(yè)務(wù)負(fù)載狀況，自動(dòng)均衡各處理模塊的任務(wù)數(shù)，實(shí)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(shí)響應(yīng)。同時(shí)采用集群架構(gòu)更方便擴(kuò)容，最大程度地優(yōu)化處理結(jié)果、縮短視頻分析時(shí)間、減少警力消耗，以智能化技術(shù)推動(dòng)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(duì)實(shí)時(shí)視頻和錄像進(jìn)行視頻結(jié)構(gòu)化分析，在提取了車輛、行人、非機(jī)動(dòng)車的特征信息后，錄入至服務(wù)器中，在需要時(shí)可直接搜索關(guān)鍵字特征信息。例如：車牌號(hào)“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(duì)應(yīng)關(guān)鍵字信息所在的視頻錄像，秒級(jí)檢索極大的減少了查證時(shí)間，提高了效率。

3.對(duì)視頻與錄像分析

系統(tǒng)可針對(duì)視頻進(jìn)行實(shí)時(shí)視頻結(jié)構(gòu)化分析，秒級(jí)提取畫面中出現(xiàn)的機(jī)動(dòng)車、非機(jī)動(dòng)車及行人的信息并存儲(chǔ)到大數(shù)據(jù)庫中進(jìn)行大數(shù)據(jù)研判，不僅針對(duì)實(shí)時(shí)視頻，也可以對(duì)錄像進(jìn)行視頻結(jié)構(gòu)化分析。

同時(shí)系統(tǒng)支持對(duì)機(jī)動(dòng)車、行人、非機(jī)動(dòng)車結(jié)構(gòu)化信息的檢索，可通過區(qū)域選擇、監(jiān)控點(diǎn)位、時(shí)間段、圖片設(shè)置進(jìn)行篩選查詢。

4.布控報(bào)警

系統(tǒng)可進(jìn)行車牌布控，可設(shè)定布控區(qū)域及布控時(shí)段，一旦道路上出現(xiàn)被布控車輛，系統(tǒng)即產(chǎn)生實(shí)時(shí)報(bào)警，幫助公安進(jìn)行目標(biāo)鎖定。

5.報(bào)警記錄查詢

系統(tǒng)可對(duì)報(bào)警結(jié)果搜索查詢，提供按照“時(shí)間、車牌號(hào)碼、卡口選擇”等條件進(jìn)行查詢報(bào)警記錄，以列表方式顯示查詢結(jié)果，點(diǎn)擊查詢到的記錄顯示圖片及報(bào)警詳細(xì)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(diǎn)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(jī)進(jìn)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(duì)有效的音頻信息進(jìn)行識(shí)別和利用。

（2）采集到音頻信息后，后端平臺(tái)并不能對(duì)音頻進(jìn)行很好地分析與利用，還會(huì)造成存儲(chǔ)空間的浪費(fèi)。

2、網(wǎng)絡(luò)：依賴性過大

目前智慧城市大多使用運(yùn)營商提供的光纖網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行數(shù)據(jù)傳輸，一旦光纖故障至少導(dǎo)致一個(gè)前端暫時(shí)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(shí)時(shí)視頻對(duì)城市決策者的影響巨大。

隨著攝像機(jī)分辨率的提高，視頻數(shù)據(jù)量大增，對(duì)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(jī)編碼技術(shù)也從H.264升級(jí)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(duì)200w、500w像素的視頻，但如果是900w甚至1200w像素的時(shí)候就難以滿足需求。大量的視頻數(shù)據(jù)對(duì)于網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)的各交換機(jī)也會(huì)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(jí)整個(gè)網(wǎng)絡(luò)設(shè)備，由此會(huì)推升整個(gè)智慧城市的建設(shè)成本。

3、平臺(tái)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(tái)，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(shí)候需要用戶自行進(jìn)行甄別，這對(duì)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(duì)于用戶來說尤其重要，而且大多數(shù)平臺(tái)提供給用戶有用的基本配置界面和功能并不多。對(duì)于智慧城市來說，平臺(tái)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(shí)通知值班人員進(jìn)行處理。

4、存儲(chǔ)：空間不足

海量的視頻數(shù)據(jù)需要大量的存儲(chǔ)空間來儲(chǔ)藏，以200w像素的網(wǎng)絡(luò)攝像機(jī)為例，碼率為4Mps時(shí)，24小時(shí)的錄像文件約占42G，碼率為2Mps時(shí)，一天的錄像文件約占21G，一個(gè)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(jī)。智能“天眼”攝像機(jī)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(jìn)行分析記錄。其主要有以下幾個(gè)特點(diǎn)：

1、功能強(qiáng)大、性能卓越

“天眼”系列攝像機(jī)打破常規(guī)，將服務(wù)器中算法前置，能夠智能識(shí)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(shí)“天眼”系列攝像機(jī)區(qū)別于傳統(tǒng)智能交通攝像機(jī)的關(guān)鍵一點(diǎn)就在于細(xì)節(jié)畫面的高精度抓取，可對(duì)駕駛?cè)藛T面部特征、車輛品牌、車身顏色、車牌號(hào)碼，甚至車窗上的年檢標(biāo)、環(huán)保標(biāo)等都可以進(jìn)行高清拍攝。

基于機(jī)器深度學(xué)習(xí)，對(duì)機(jī)動(dòng)車、非機(jī)動(dòng)車、行人分別進(jìn)行物理建模，通過深度學(xué)習(xí)算法不斷地學(xué)習(xí)各個(gè)種類物體建模，提高識(shí)別率和識(shí)別效果，行為識(shí)別算法速度更快。

“天眼”系列攝像機(jī)將后端服務(wù)器算法前置，可大大減小服務(wù)器運(yùn)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(shí)“天眼”系列攝像機(jī)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(jìn)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(jī)最高像素達(dá)到900萬，可同時(shí)監(jiān)控五車道信息，實(shí)現(xiàn)更大場(chǎng)景、更多目標(biāo)的鎖定和跟蹤;同時(shí)采用星光級(jí)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(cè)不受影響;同時(shí)，900w設(shè)備采用雙網(wǎng)卡設(shè)計(jì)，減少網(wǎng)絡(luò)波動(dòng)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(shì)

未來無疑是智能化的時(shí)代，一個(gè)更加便捷的時(shí)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(jī)、雙目攝像機(jī)等技術(shù)，更有利于排除光照、背景干擾，智能識(shí)別和檢測(cè)算法的指標(biāo)更加實(shí)用化。

其次，機(jī)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(duì)象包括人和車輛的更多特征將得到檢測(cè)和識(shí)別。隨著芯片計(jì)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(shí)別指標(biāo)不斷提升，性價(jià)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(gè)領(lǐng)域大放異彩。

深度學(xué)習(xí)還有很多應(yīng)用場(chǎng)景，只要涉及到目標(biāo)檢測(cè)、目標(biāo)識(shí)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(dá)在一些報(bào)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(cè)技術(shù)。可以想象在未來，深度學(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(jìn)安防行業(yè)變革發(fā)展。傳統(tǒng)監(jiān)控?cái)?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(shí)間兩個(gè)維度，這樣的信息利用效率低下，隱含的價(jià)值信息也會(huì)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(shí)間和空間，為挖掘出目標(biāo)對(duì)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(shí)戰(zhàn)的特色管理應(yīng)用。

結(jié)語

視頻智能化已經(jīng)滲透進(jìn)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(duì)、海關(guān)等領(lǐng)域，可以說對(duì)整個(gè)社會(huì)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(jià)值，但相信未來隨著需求的歸一化及場(chǎng)景建設(shè)的標(biāo)準(zhǔn)化，智能應(yīng)用將大行其道，值得期待。