智能視頻大數(shù)據(jù)平臺(tái)實(shí)踐

張峻峰，劉 鵬

(天津泰達(dá)有線電視網(wǎng)絡(luò)有限公司 天津 300457)

0 引 言

隨著網(wǎng)絡(luò)大數(shù)據(jù)時(shí)代的到來(lái)，安防領(lǐng)域的科學(xué)技術(shù)得到了極大的發(fā)展，視頻監(jiān)控技術(shù)也從傳統(tǒng)意義上的人工查看視頻錄像變成現(xiàn)如今的智能視頻分析技術(shù)。隨處可見(jiàn)的攝像頭攝錄的海量視頻通過(guò)轉(zhuǎn)碼、壓縮后傳輸匯聚到數(shù)據(jù)處理平臺(tái)，最終由大數(shù)據(jù)分析得出需要的信息。目前基于大數(shù)據(jù)的智能視頻分析技術(shù)(以下簡(jiǎn)稱為視頻大數(shù)據(jù))已經(jīng)在城市管理、公安領(lǐng)域有了非常廣泛的應(yīng)用，在維持社會(huì)秩序及保障居民安全方面起到了舉足輕重的作用。

1 智能視頻分析技術(shù)原理

智能視頻分析技術(shù)是計(jì)算機(jī)圖像視覺(jué)技術(shù)在安防領(lǐng)域應(yīng)用的一個(gè)分支，是一種基于目標(biāo)行為的智能監(jiān)控技術(shù)。對(duì)圖像中的物體進(jìn)行分析分為 3個(gè)步驟實(shí)現(xiàn)(見(jiàn)圖1)。

圖1 智能視頻分析步驟Fig.1 Steps of intelligent video analysis

①目標(biāo)檢測(cè)及目標(biāo)跟蹤：目標(biāo)檢測(cè)指的是從圖像中將運(yùn)動(dòng)變化的區(qū)域分割提取出來(lái)，此時(shí)檢測(cè)出來(lái)的目標(biāo)不需要識(shí)別。一般的檢測(cè)方法有背景減除法、時(shí)間差分法等方法。

②目標(biāo)識(shí)別：如通過(guò)人臉識(shí)別技術(shù)達(dá)到判定目的，將待識(shí)別的目標(biāo)與指定的目標(biāo)庫(kù)中的特征進(jìn)行比較，以確定是否與該庫(kù)中的某一目標(biāo)相匹配。

③行為識(shí)別：系統(tǒng)制定分析規(guī)則，通過(guò)對(duì)目標(biāo)的識(shí)別及跟蹤，由系統(tǒng)自動(dòng)分析、判斷并預(yù)測(cè)運(yùn)動(dòng)目標(biāo)的行為信息，最終將行為信息傳輸至系統(tǒng)應(yīng)用平臺(tái)得出分析結(jié)論。

2 視頻大數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)

2.1 視頻監(jiān)控的大數(shù)據(jù)趨勢(shì)

現(xiàn)代社會(huì)的信息量正以飛快的速度增長(zhǎng)，這些信息里又積累著大量的數(shù)據(jù)。針對(duì)如此大級(jí)別的數(shù)據(jù)量，從前的系統(tǒng)逐漸暴露出數(shù)據(jù)檢索速度越來(lái)越慢，數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)、分析效率越來(lái)越低等問(wèn)題。視頻大數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)的出現(xiàn)解決了這個(gè)難題。

2.2 視頻大數(shù)據(jù)平臺(tái)技術(shù)

視頻大數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)，為應(yīng)對(duì)視頻大數(shù)據(jù)處理中的存儲(chǔ)問(wèn)題，采用了分布式存儲(chǔ)方式，提高了讀寫速度，并擴(kuò)大了存儲(chǔ)容量；為應(yīng)對(duì)視頻大數(shù)據(jù)處理中的計(jì)算問(wèn)題，采用分布式計(jì)算系統(tǒng)，提高了數(shù)據(jù)分析和挖掘能力。視頻大數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)分為資源層、平臺(tái)層、應(yīng)用層(見(jiàn)圖2)3個(gè)層次。

圖2 視頻大數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)架構(gòu)Fig.2 System architecture of video big data processing

①資源層：包括 IT基礎(chǔ)資源、數(shù)據(jù)資源、視頻資源等。能夠產(chǎn)生、存儲(chǔ)、處理海量數(shù)據(jù)的資源，如過(guò)車數(shù)據(jù)、人臉數(shù)據(jù)、案事件數(shù)據(jù)等。

②平臺(tái)層：即視頻大數(shù)據(jù)平臺(tái)，包括數(shù)據(jù)存儲(chǔ)、數(shù)據(jù)處理、數(shù)據(jù)遷移、集群管理等功能，同時(shí)為上層應(yīng)用提供接口。

③應(yīng)用層：基于視頻大數(shù)據(jù)平臺(tái)提供的高效數(shù)據(jù)處理服務(wù)，行業(yè)應(yīng)用平臺(tái)(公安、交通、司法、能源、教育等)能夠提供海量數(shù)據(jù)的高效存儲(chǔ)、檢索、分析和統(tǒng)計(jì)等功能。

3 視頻大數(shù)據(jù)平臺(tái)應(yīng)用

3.1 視頻大數(shù)據(jù)分析平臺(tái)

建設(shè)智能化視頻大數(shù)據(jù)分析平臺(tái)，不僅可以實(shí)現(xiàn)智能布防，而且可以針對(duì)視頻監(jiān)控大數(shù)據(jù)實(shí)現(xiàn)智能分析檢索、GIS共享應(yīng)用、視頻偵查等現(xiàn)代化智能監(jiān)控管理，為提高城市綜合治理水平提供信息平臺(tái)保障。

根據(jù)天津市、區(qū)公共安全視頻監(jiān)控建設(shè)聯(lián)網(wǎng)的需要，開(kāi)發(fā)區(qū)智慧視頻監(jiān)控項(xiàng)目建設(shè)完成了視頻大數(shù)據(jù)分析平臺(tái)，在區(qū)域內(nèi)實(shí)現(xiàn)了“全域覆蓋、全時(shí)監(jiān)控、全息感知”。

①全域覆蓋：在公共區(qū)域、重點(diǎn)行業(yè)、領(lǐng)域和住宅小區(qū)視頻監(jiān)控達(dá)到全域覆蓋。

②全時(shí)監(jiān)控：在范圍內(nèi)，實(shí)現(xiàn)了 7×24,h無(wú)間斷監(jiān)控，為城市管理和居民安全提供了可靠的保障。

③全息感知：運(yùn)用互聯(lián)網(wǎng)、物聯(lián)網(wǎng)、云計(jì)算等新一代信息技術(shù)，以及視頻監(jiān)控的圖像清晰化處理、視頻結(jié)構(gòu)化描述、數(shù)據(jù)挖掘與數(shù)據(jù)融合等方面的專業(yè)技術(shù)，實(shí)現(xiàn)視頻數(shù)據(jù)與公安信息化數(shù)據(jù)的有效關(guān)聯(lián)和綜合深度智能化應(yīng)用。

3.2 案例分析

筆者用自己的車輛做了一個(gè)應(yīng)用實(shí)例：在大數(shù)據(jù)分析平臺(tái)系統(tǒng)中輸入自己的車牌號(hào)并選擇起止時(shí)間，最終系統(tǒng)輸出了此時(shí)間段內(nèi)該車輛的拍攝錄像(見(jiàn)圖3)、活動(dòng)熱點(diǎn)、過(guò)車統(tǒng)計(jì)(見(jiàn)圖 4)等信息。通過(guò)清晰的圖像和詳細(xì)的信息，違法犯罪、不文明行為將無(wú)所遁形。由此可見(jiàn)，視頻大數(shù)據(jù)分析平臺(tái)已經(jīng)具備智能、全方位識(shí)別物體信息的能力，在城市管理及公安領(lǐng)域上起到了不容忽視的作用。

圖3 車輛錄像截圖Fig.3 A screenshot of automobiles

圖4 車輛統(tǒng)計(jì)信息Fig.4 Vehicle driving statistics

4 視頻大數(shù)據(jù)的現(xiàn)狀及未來(lái)

4.1 視頻大數(shù)據(jù)的現(xiàn)狀

雖然現(xiàn)在的智能視頻分析得到廣泛的應(yīng)用，但是，視頻分析技術(shù)還沒(méi)有完全成熟，目前還屬于技術(shù)應(yīng)用的初級(jí)階段，存在很多問(wèn)題，這些問(wèn)題可能也是限制智能視頻分析應(yīng)用快速發(fā)展主要的因素。

①受環(huán)境干擾大：視頻分析技術(shù)最大的一個(gè)問(wèn)題就是受環(huán)境和視頻質(zhì)量的干擾太大，會(huì)使應(yīng)用系統(tǒng)無(wú)法進(jìn)行正常工作甚至失效。②安裝調(diào)試復(fù)雜：智能分析應(yīng)用產(chǎn)品幾乎都需要按每一個(gè)應(yīng)用場(chǎng)景進(jìn)行不同的參數(shù)調(diào)試，而非專業(yè)人員無(wú)法調(diào)試出理想效果。③誤報(bào)率和漏報(bào)率：尚未達(dá)到理想效果。

4.2 視頻大數(shù)據(jù)未來(lái)的發(fā)展方向

從目前存在的問(wèn)題推斷，視頻大數(shù)據(jù)未來(lái)可能會(huì)朝著更加準(zhǔn)確、智能、高效化的方向發(fā)展。①?gòu)脑搭^增加可判斷信息。針對(duì)同一目標(biāo)，采用多種角度的攝像分析計(jì)算，通過(guò)多維度信息跟進(jìn)，準(zhǔn)確判斷物體之間的距離、深度、高度等信息，能夠提高整體算法的準(zhǔn)確性。②能夠根據(jù)不同的復(fù)雜環(huán)境進(jìn)行自動(dòng)學(xué)習(xí)和過(guò)濾，能夠?qū)⒁曨l中一些干擾目標(biāo)進(jìn)行自動(dòng)過(guò)濾。從而達(dá)到提高準(zhǔn)確率，降低調(diào)試復(fù)雜度的目的。

5 結(jié) 語(yǔ)

現(xiàn)今視頻大數(shù)據(jù)在許多領(lǐng)域已經(jīng)有了較為成熟的應(yīng)用，在打擊犯罪、治安防范、社會(huì)管理、服務(wù)民生等方面發(fā)揮著越來(lái)越積極的作用。雖然目前還存在著環(huán)境干擾和準(zhǔn)確率等方面的問(wèn)題，但是隨著視頻大數(shù)據(jù)技術(shù)的發(fā)展，進(jìn)一步提升其智能化及準(zhǔn)確率，未來(lái)必將得到更加成熟及廣泛的應(yīng)用。