視頻數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)化解析技術(shù)在雪亮工程中的應(yīng)用研究

黃德煌

（廈門(mén)天圖信息科技有限公司， 福建 廈門(mén) 361000）

0 引言

隨著我國(guó)雪亮工程以及各項(xiàng)行業(yè)安防工作的項(xiàng)目規(guī)劃建設(shè)，各種視頻監(jiān)控點(diǎn)位逐漸增加，促進(jìn)全國(guó)公安機(jī)關(guān)各種視頻圖像信息的有效整合，保證信息有效共享機(jī)制的建設(shè)，并且在整合過(guò)程中積累了大量的視頻圖像資料，但是這些積累的資料很大部分都是一些非結(jié)構(gòu)化的數(shù)據(jù)信息，計(jì)算機(jī)系統(tǒng)無(wú)法對(duì)其進(jìn)行有效識(shí)別，所以要想從中獲取有效的信息和線(xiàn)索會(huì)存在較大的難度，因此推進(jìn)雪亮工程中的視頻結(jié)構(gòu)化建設(shè)和實(shí)際應(yīng)用，將原始視頻圖像中需要的目標(biāo)進(jìn)行結(jié)構(gòu)化解析，可以有效提升案件偵查的工作效率，減少人力勞動(dòng)，實(shí)現(xiàn)視頻監(jiān)控實(shí)戰(zhàn)應(yīng)用的全面深化。

1 視頻數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)化解析技術(shù)相關(guān)技術(shù)闡述

1.1 視頻數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)化技術(shù)

視頻數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)化技術(shù)主要是將視頻內(nèi)容按照一定的語(yǔ)義關(guān)系采用一定的分析手段，例如特征提取、對(duì)象識(shí)別、對(duì)象檢測(cè)以及深度學(xué)習(xí)等，將文本信息重新組織成可以被計(jì)算機(jī)和人物識(shí)別的一種技術(shù)手段。

深度學(xué)習(xí)的算法與準(zhǔn)確將視頻中的各種現(xiàn)象和人物等目標(biāo)進(jìn)行結(jié)構(gòu)化描述密不可分。人腦可以將一些非結(jié)構(gòu)化和半結(jié)構(gòu)化的視頻資源進(jìn)行有效分析，這時(shí)根據(jù)科學(xué)家對(duì)人腦的信息處理流程經(jīng)過(guò)一定技術(shù)的模擬操作，將基于神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)下的深度學(xué)習(xí)算法進(jìn)行抽象表達(dá)，然后實(shí)現(xiàn)視頻和圖像結(jié)構(gòu)化解析。深度學(xué)習(xí)主要是應(yīng)用相關(guān)技術(shù)將人腦中用于分析的神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行模擬學(xué)習(xí)，進(jìn)而將一些非結(jié)構(gòu)化和半結(jié)構(gòu)化的視頻資源進(jìn)行科學(xué)解析。其具有可以自動(dòng)學(xué)習(xí)的特點(diǎn)，通過(guò)大量的數(shù)據(jù)信息訓(xùn)練可以提升整體算法的準(zhǔn)確度和效率。并且深度學(xué)習(xí)算法具有極強(qiáng)的泛化能力，即使一些物體處于不同視角或者不同光線(xiàn)時(shí)也能有效的被識(shí)別出來(lái)。其中對(duì)其算法的準(zhǔn)確度和效率影響最大的因素就是訓(xùn)練數(shù)據(jù)的規(guī)模和算法模型的結(jié)構(gòu)。通過(guò)視頻圖像結(jié)構(gòu)解析化技術(shù)，可以將視頻中的數(shù)據(jù)進(jìn)行科學(xué)的挖掘和解析，使視頻向著只能抽取的方向進(jìn)行轉(zhuǎn)變，實(shí)現(xiàn)智能化信息提取的操作，減少人工作業(yè)強(qiáng)度。

1.2 大數(shù)據(jù)技術(shù)

大數(shù)據(jù)技術(shù)主要是將大數(shù)據(jù)中所存在具有極大價(jià)值的信息進(jìn)行挖掘和展現(xiàn)的技術(shù)和方式，其中包括預(yù)處理、信息采集、信息存儲(chǔ)以及可視化等[1]。結(jié)合公安視頻監(jiān)控業(yè)務(wù)的具體需求，在分布式計(jì)算和大數(shù)據(jù)檢索基礎(chǔ)上所設(shè)計(jì)的一項(xiàng)技術(shù)，將一些大量結(jié)構(gòu)化和半結(jié)構(gòu)化的視頻資源進(jìn)行快速分析和檢索，通過(guò)大數(shù)據(jù)極強(qiáng)的關(guān)聯(lián)能力為公安機(jī)關(guān)開(kāi)展視頻圖像信息實(shí)戰(zhàn)中應(yīng)用提供科學(xué)的技術(shù)支持。

分布式計(jì)算。視頻資源經(jīng)過(guò)結(jié)構(gòu)化解析之后會(huì)形成大量的半結(jié)構(gòu)化和結(jié)構(gòu)化的價(jià)值數(shù)據(jù)，如果想要對(duì)其進(jìn)行快速檢索，需要極強(qiáng)的計(jì)算能力，對(duì)時(shí)間和經(jīng)濟(jì)成本的要求極大。分布式計(jì)算主要是將一些需要極大計(jì)算能力的信息分成幾個(gè)小部分，然后講這些部分分配給較多的計(jì)算機(jī)進(jìn)行分析和處理，然后進(jìn)行有效整合得出結(jié)果，在節(jié)約總體成本之外還有效的提升信息處理效率。主要的過(guò)程如圖一所示。

圖一：分布式計(jì)算過(guò)程

1.3 云存儲(chǔ)技術(shù)

云儲(chǔ)存技術(shù)主要是應(yīng)用儲(chǔ)存虛擬化技術(shù)將一些大量不同類(lèi)型存儲(chǔ)設(shè)備通過(guò)各種應(yīng)用軟件進(jìn)行整合協(xié)同工作、提供對(duì)外一些數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)的技術(shù)系統(tǒng)，同時(shí)也可以將云儲(chǔ)存理解為一種具有極大容量?jī)?chǔ)存設(shè)備的云計(jì)算系統(tǒng)。其主要將業(yè)務(wù)需要進(jìn)行思路設(shè)計(jì)研究，然后將一些虛擬化和集群化等技術(shù)進(jìn)行圖片云儲(chǔ)存的規(guī)劃，這樣可以將網(wǎng)絡(luò)中大量信息進(jìn)行集合處理，進(jìn)而向外界不斷提供高質(zhì)量、高性能以及高可靠性的業(yè)務(wù)訪(fǎng)問(wèn)服務(wù)。

2 視頻數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)化解析技術(shù)在雪亮工程中的應(yīng)用

2.1 活動(dòng)目標(biāo)結(jié)構(gòu)化檢索應(yīng)用

活動(dòng)目標(biāo)主要包含的內(nèi)容有人和車(chē)的分析結(jié)果，可以在雪亮工程項(xiàng)目建設(shè)過(guò)程中提供一些模糊的檢索，例如人體的穿衣顏色、性別以及車(chē)輛的顏色和車(chē)配號(hào)碼等。同時(shí)還可以將檢索條件進(jìn)行固定，進(jìn)而縮小檢索范圍，一般都是以固定的監(jiān)控點(diǎn)或者固定的時(shí)間段進(jìn)行檢索。其中固定監(jiān)控點(diǎn)支持樹(shù)形選擇地點(diǎn)以及地圖選擇地點(diǎn)兩種，通過(guò)視頻結(jié)構(gòu)化解析技術(shù)可以自動(dòng)對(duì)監(jiān)控點(diǎn)內(nèi)的視頻資源進(jìn)行即系，并且可以以幾十倍的加速能力對(duì)視頻加以解析，使相關(guān)部門(mén)掌握信息的工作效率明顯提升。

2.2 人目標(biāo)結(jié)構(gòu)化檢索應(yīng)用

在對(duì)人目標(biāo)結(jié)構(gòu)檢索進(jìn)行應(yīng)用時(shí)，可以根據(jù)各種情況進(jìn)行檢索，然后分析人物是否為具體的需求目標(biāo)，例如實(shí)踐斷、監(jiān)控點(diǎn)、人物目標(biāo)穿衣的顏色、所行走的方向、身高和體重外觀、行走的速度、性別、是否戴眼鏡、帽子或者其他飾品、上身穿著類(lèi)型、下身穿著類(lèi)型，同時(shí)還包括人物的發(fā)型及顏色、是否身上背有包裹、手上是否拿著東西以及年齡段的判斷等，這些項(xiàng)目都可以成為主要的檢索目標(biāo)，另外還能夠?qū)θ梭w顏色和性別進(jìn)行專(zhuān)項(xiàng)模糊檢索，進(jìn)而能夠更加了解目標(biāo)人物的主要特點(diǎn)，然后以公安機(jī)關(guān)目標(biāo)人物進(jìn)行對(duì)比，提升偵查效率。

2.3 車(chē)目標(biāo)條件檢索應(yīng)用

車(chē)輛檢索主要是根據(jù)車(chē)輛本身的具體條件進(jìn)行檢索工作的實(shí)施。其中包括時(shí)間、監(jiān)控點(diǎn)、車(chē)輛品牌及類(lèi)型、車(chē)輛外觀顏色及大小、車(chē)輛行駛的方向和速度，還包括車(chē)牌的顏色和類(lèi)型，或者看車(chē)內(nèi)司機(jī)是否在打電話(huà)、是否打開(kāi)遮陽(yáng)板、是否懸掛一些危險(xiǎn)物品標(biāo)志以及司機(jī)是否正確系安全帶等，另外可以將車(chē)身的顏色和車(chē)牌號(hào)碼進(jìn)行模糊減速，然后將視頻監(jiān)控的車(chē)輛與公安機(jī)關(guān)目標(biāo)車(chē)輛進(jìn)行快速對(duì)比，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)偵查工作的效率性。

2.4 以人搜人應(yīng)用

主要是通過(guò)視頻結(jié)構(gòu)化解析技術(shù)的建設(shè)，將原始用戶(hù)視頻查看視頻的方式進(jìn)行科學(xué)改革，將人為操作轉(zhuǎn)變?yōu)闄C(jī)器提取，并且利用多維度的檢索方式以人搜人的功能應(yīng)用，實(shí)現(xiàn)案件中重要線(xiàn)索的快速提取，提升案件偵查工作效率，有效減少人工成本。在此應(yīng)用中可以選擇一張或者多張的人體圖像或者照片進(jìn)行以人搜人、以圖搜圖。

第一：?jiǎn)螐垐D片或照片以圖搜圖。這種工作方式支持從搜索結(jié)果中選擇有關(guān)的圖片進(jìn)行以圖搜圖，并且可以從本體圖片中選擇一張作為檢索條件進(jìn)行以人搜人。

第二：多張圖片或照片進(jìn)行以圖搜圖。這種方式的結(jié)果主要是將單張搜圖的結(jié)果進(jìn)行結(jié)合，進(jìn)而得出總體結(jié)果。通常該方式的檢索結(jié)果會(huì)以網(wǎng)格化的方式進(jìn)行展示，主要的內(nèi)容包括以圖搜圖過(guò)程中的目標(biāo)圖片檢索結(jié)果，以及目標(biāo)所出現(xiàn)的時(shí)間或者地點(diǎn)等，并將檢索條件的匹配程度進(jìn)行展示。

2.5 軌跡回放應(yīng)用

一般在檢索結(jié)果中會(huì)選取存放在暫存架的圖片并且需要其支持在地圖上現(xiàn)實(shí)軌跡等功能，并且需要將圖片顯示的相應(yīng)時(shí)間點(diǎn)和運(yùn)動(dòng)軌跡進(jìn)行檢索，與目標(biāo)需要進(jìn)行對(duì)比，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)檢索目標(biāo)行動(dòng)軌跡的目的，這樣可以有效的跟進(jìn)目標(biāo)，快速預(yù)判目標(biāo)下一地點(diǎn)的存留情況，提升偵查和抓捕的效率。

3 結(jié)論

根據(jù)國(guó)家科技發(fā)現(xiàn)的現(xiàn)狀，雪亮工程建設(shè)應(yīng)當(dāng)積極引進(jìn)關(guān)鍵的高科技技術(shù)，將建設(shè)起點(diǎn)定位提升，以視頻數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)化解析技術(shù)的應(yīng)用為基本建設(shè)目標(biāo)，進(jìn)而引領(lǐng)工程項(xiàng)目建設(shè)的總體規(guī)劃、設(shè)計(jì)和工作實(shí)施，在建設(shè)過(guò)程中，不斷要保持“眼亮”，更要將“心亮”的實(shí)際涵義表現(xiàn)出來(lái)，讓這些高科技應(yīng)用真正成為一雙充滿(mǎn)智慧和思想的“雪亮”的眼睛，進(jìn)而保證城市建設(shè)的穩(wěn)定。在目前視頻數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)化解析技術(shù)發(fā)展中，其具有較大的建設(shè)和應(yīng)用前景，因此加強(qiáng)該技術(shù)在實(shí)際實(shí)踐中的應(yīng)用是未來(lái)時(shí)代發(fā)展的必然趨勢(shì)，也是國(guó)家建設(shè)的重點(diǎn)內(nèi)容。