公安機關視頻圖像信息整合與共享平臺的開發與應用

郭會茹，牛立全

(天津公安警官職業學院計算機教研部，天津 300382)

隨著信息技術的發展和普及，報警和視頻監控系統已經應用于人們的生產和生活中的各個領域，如重點單位、公共復雜場所、居民社區以及道路、路口等。這對公安機關維護社會治安秩序和社會穩定提供了一定的技術保障。然而，由于缺乏統一的管理，這些資源普遍存在數據信息相對獨立、圖像質量參差不齊、存儲和播放格式不統一等問題，尤其是當案件涉及長時間、大區域時，相關視頻圖像數據量大、格式豐富，影響了公安機關的辦案效率，造成巨大的資源浪費。

公安機關視頻圖像信息整合與共享平臺的開發與應用，能夠打通社會視頻資源與公安系統視頻資源、公安系統內部各部門、各警種視頻監控系統之間的信息壁壘，實現互聯互通互控。實現視頻圖像信息高度共享，提高視頻圖像信息的使用效率，可以為公安情報研判、警情聯動、作戰指揮等各方面工作提供強有力的技術支持。

1 關鍵技術

視頻監控系統到目前為止經歷了四個發展過程：一是模擬視頻監控系統；二是數字視頻監控系統；三是網絡視頻監控系統；四是基于網絡的智能視頻監控系統。長期以來，由于缺乏統一的規劃和管理，沒有統一的技術標準，當前的視頻監控系統中存在各種模式、制式，且各個視頻監控系統相互獨立，形成信息壁壘，無法實現互聯互通。研究行之有效的通信協議、信令、視頻流轉換技術，是視頻圖像信息整合與共享平臺建設的關鍵。

1.1 SIP協議

SIP是通信領域公認的標準協議，符合ISO模型，獨立于底層網絡傳輸協議和媒體，與Internet有很好的兼容性，且容易擴充。SIP消息數據和格式與Web消息數據是同類型，所以要使其支持新業務，只需利用它已經定義的頭域，進行簡單必要的擴充。

SIP是一個應用層的控制協議，能夠在IP網絡上實現多媒體通信。它可以創建、修改和終結會話進程，也可以發起會話，或邀請成員加入已經存在的會話進程。它的各成員之間通過單播、組播或兩者結合的方式實現交互，具有靈活性、可擴展性、可重用性、互操作性。因此，SIP適合智能化監控、分布式部署和IP視頻監控系統大規模聯網。

1.2 GB/T 28181-2011標準

GB/T 28181-2011標準即《安全防范視頻監控聯網系統信息傳輸、交換、控制技術要求》，使不同產品、不同廠商之間的互聯互通成為可能，它遏制了不同廠商和不同區域各自為政的建設局面，使各地視頻監控系統聯網建設有了統一的標準，使視頻監控產品向著專業化和社會化發展，極大地推動了安全防范行業的發展；同時還可以作為標準，為視頻監控系統的合格評定、產品檢驗提供了依據。

1.3 控制信令與媒體流分離機制

在通訊系統中將控制流與音視頻流分離，控制流由SIP服務器集中管理，音視頻流則以分布式形式通過網絡處理交換分發至媒體服務器。這樣就減少了處理媒體流的性能壓力，從而可以無限制擴展監控系統的規模。

2 共享平臺硬件架構

根據視頻圖像信息的共享需求、承載網絡、系統安全等級的不同，公安機關視頻圖像信息整合與共享平臺總體架構分成公安信息網共享平臺和公安視頻專網共享平臺。其中，公安信息網共享平臺部署在公安信息網上，實現視頻圖像信息的跨部門、跨警種海量共享以及授權許可范圍內的單點登錄多系統全景共享。公安視頻專網共享平臺用來整合公安自建視頻圖像資源和在公共網絡上傳輸的標準和非標準社會視頻圖像資源。公安視頻專網平臺采用三層網絡體系結構，包括市級平臺、區縣級平臺和派出所管轄區。公安信息網共享平臺與公安視頻專網共享平臺通過公安三所設計開發的安全接入平臺實現對接，從而使兩個共享平臺整合在一起，實現視頻圖像資源在授權許可范圍內的互聯互通互控。系統總體架構如圖1所示。

2.1 與標準系統間的互聯

遵循國標GB/T 28181-2011進行建設的視頻監控系統平臺為標準系統。前端監控攝像機和后端視頻服務器等系統設備都是符合國標的產品，所以標準系統間的互聯不需要轉碼和信令轉換，只需要對上下級兩個互聯系統的系統類型、SIP端口、IP地址、用戶編碼等信息進行相應配置即可完成對接(圖2)。

2.2 與非標準系統間的互聯

非標準視頻監控系統聯入標準視頻監控系統時需要進行轉碼和信令轉換，這一轉換工作是由轉換網關來完成的。非標準視頻監控系統(下級)由網關向標準視頻監控系統(上級)網關發起注冊，通過上級網關認證后可以進行系統之間的有效通訊。根據轉換的信息數據類型，轉換網關在邏輯上分為控制協議網關和媒體網關(圖3)。

2.3 公安信息網共享平臺與公安視頻專網共享平臺的互聯

公安信息網共享平臺與公安視頻專網共享平臺的互聯互通需要通過安全接入平臺實現。安全接入平臺基于松耦合可伸縮的分布式架構，實現功能分離和協議開放。在安全性上采用不同的策略，實現視頻控制信令雙向傳輸及媒體流數據單向傳輸，為視頻接入提供了一條安全、高效的接入通道，保證了視頻信息的安全、可靠傳輸。安全接入平臺的網絡隔離設備是網閘，它有效地剝離了所有網絡協議，實現了純數據擺渡，使基于網絡協議的攻擊成為不可能。公安信息網和公安視頻專網的網絡物理連接分別終止于各自的數據交換服務器，在公安信息網和公安視頻專網之間沒有任何網絡連接，為公安信息內網提供了可靠的邊界保護。

3 共享平臺軟件設計

3.1 面向服務架構(SOA)

基于SOA架構的視頻監控系統共享平臺從下到上可以分為四個部分，分別是數據庫層、數據訪問層、應用層、表示層。數據庫層保證數據的可管理性和一致性；數據訪問層能夠為數據提供標準的訪問和控制接口，降低異構系統之間的耦合度，實現不同系統之間的互聯互通。應用層基于標準SIP，保證了平臺的可擴展性，有助于共享平臺的升級和擴容。表示層是根據用戶的實際需求而開發和設計的，是整個系統功能的真正體現，它以友好的界面、簡潔的操作，使平臺使用者更好地使用視頻監控資源指導警務活動。

3.2 軟件業務流程

共享平臺實現單點登陸多系統全景共享。用戶通過PKI或手機驗證碼登陸系統后，在相應的授權許可范圍內使用共享平臺。公安普通用戶使用共享平臺流程圖如圖4所示。

4 共享平臺應用功能

4.1 基本功能

共享平臺的基本功能主要包括平臺的認證機制、視頻瀏覽、云臺控制、視頻檢索回放、輪巡瀏覽等。

4.1.1 認證

用戶通過PKI或已注冊手機驗證碼登錄共享平臺，必須通過身份認證和授權才能使用共享平臺提供的各項功能服務。在Web界面時，5分鐘內無操作會被自動視為用戶退出，再次使用系統就需要重新登陸。

4.1.2 視頻預覽

視頻預覽依據就近原則可以分為取流、解碼和控制三個流程。取流操作可以通過兩種方法獲得：一是從前端視頻監控設備直接獲取；二是流媒體轉發。在共享平臺終端進行解碼顯示，可以實現全屏和多屏切換、專拍錄像、圖像質量調整、語音對講等功能。

4.1.3 云臺控制

對云臺的控制主要包含兩個部分，即客戶端控件和云臺代理服務。客戶端控件向云臺代理服務提出控制信令的請求，云臺代理服務響應這些請求，并根據用戶的權限級別實現對云臺的控制。云臺的操控權自動分配給優先級高的用戶。

4.1.4 視頻檢索回放

在客戶端可以按照檢索要素進行查詢、檢索歷史圖像文件并回放，檢索要素可以是時間、事件、通道或指定設備。按樹狀結構排列監控點位，可以進行分級檢索。

4.2 智能視頻分析功能

智能視頻分析是指使用計算機實時分析視頻圖像，通過規則過濾，遇到違反設定規則的事件進行報警和存儲。智能視頻分析改變了原有的視頻監控使用模式，提高了視頻圖像資源的使用效能，是未來視頻監控系統的發展方向。

4.2.1 視頻智能化檢索

將檢索已保存的所有視頻圖像，按照時間段、幀變化提取視頻中的對象并進行實時轉換，建立視頻摘要，顯示更多的事件。根據用戶需求自定義規則，僅保留有用信息，實現視頻濃縮檢索播放功能。通過對濃縮視頻播放參數的設置，對非重要視頻與關鍵視頻采用不同的回放速度。

4.2.2 智能周界檢測

智能周界檢測技術使計算機能夠從視頻圖像資源中識別、分辨出關鍵目標物體并分析其行為。采用運動目標的檢測、分類、跟蹤技術將視頻圖像轉變為事件參數，從而實時檢測各種突發事件。共享平臺可以調取需要監視的數字視頻，通過分析發現可疑事件進行報警,并形成報警記錄。

4.2.3 人臉智能分析

系統實現了人臉抓拍、人臉對比識別、人臉檢索功能。當抓拍到的人臉圖像與黑名單數據庫中的人臉圖像的相識度達到設定閾值時，系統觸發報警。通過檢索人臉照片，查找對應人的個人信息。在系統中輸入人臉照片，設置相似度、時間段等檢索參數，就能將符合檢索參數的人員信息從系統中檢索出來。

4.2.4 車輛智能分析

結合警用PGIS系統，選擇時間段、車輛類型或車牌照等統計條件，查詢出符合統計條件的途經卡扣視頻、道路視頻，形成行車軌跡。輸入路口的名稱和時間，可以獲得設定時間內該路口的過車視頻信息。通過分析路口和道路周邊的視頻監控信息，能夠找到車輛之間的關聯關系。

4.3 系統管理

對系統的及時、正確管理，是系統安全可靠運行的保障。系統管理主要包括角色管理、權限管理、字典管理、系統參數、日志管理等。

5 結語

視頻圖像信息共享平臺的開發與應用有效地整合了社會和公安系統各區域、各部門、各警種之間的視頻圖像資源，拓展了視頻圖像偵查在公安警務活動中應用的廣度和深度，為公安機關打擊違法犯罪、維護社會穩定提供了強有力的技術保障。在此基礎上，強化智能視頻圖像分析和視頻圖像高清化，推進視頻圖像偵查技術與PGIS等其他功能系統的綜合應用是未來的發展方向。