基于云服務(wù)的視頻識(shí)別分析技術(shù)研究

周海赟

(南京森林警察學(xué)院，南京 210023)

目前智能手機(jī)市場(chǎng)占有率已經(jīng)超過(guò)了傳統(tǒng)功能機(jī)，有的人甚至保持2-3部手機(jī)分別用于工作和社會(huì)社交不同領(lǐng)域，智能手機(jī)給人民生活帶來(lái)了很多便利。另外伴隨無(wú)線網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的發(fā)展，4G網(wǎng)絡(luò)提高了無(wú)線接入速度和體驗(yàn)，通過(guò)智能手機(jī)上的軟件，并結(jié)合云服務(wù)，可以實(shí)現(xiàn)社交、數(shù)據(jù)等各種功能的交互。“云+移動(dòng)終端”技術(shù)的結(jié)合為我們帶來(lái)了全新的生活體驗(yàn)。

以往證件的真?zhèn)尾樵儯际切枰獙I(yè)人士通過(guò)專業(yè)設(shè)備進(jìn)行查看，比如身份證、學(xué)位證、駕駛證的識(shí)別等。社會(huì)上假證件的數(shù)量不少，如何在法律允許的前提下，利用智能手機(jī)，通過(guò)現(xiàn)有的無(wú)線網(wǎng)絡(luò)技術(shù)，便捷地辨別證件，是值得研究的課題。

1 云服務(wù)和視頻識(shí)別

云服務(wù)是將云計(jì)算技術(shù)在信息服務(wù)和交付商業(yè)領(lǐng)域的擴(kuò)展，與傳統(tǒng)互聯(lián)網(wǎng)業(yè)務(wù)、特別是移動(dòng)互聯(lián)網(wǎng)業(yè)務(wù)相比，業(yè)務(wù)擴(kuò)展更加靈活，交付更加迅速，創(chuàng)新更加靈活，維護(hù)更加簡(jiǎn)便，極大的提高了用戶體驗(yàn)。當(dāng)前云服務(wù)對(duì)象已經(jīng)從商業(yè)企業(yè)向個(gè)人消費(fèi)者擴(kuò)展，服務(wù)內(nèi)容也從海量數(shù)據(jù)儲(chǔ)存、網(wǎng)絡(luò)底層資源共享等向各種個(gè)性化應(yīng)用發(fā)展。云服務(wù)將徹底的改變信息服務(wù)的方式和內(nèi)容。

視頻識(shí)別技術(shù)指的是使用計(jì)算機(jī)從視頻中通過(guò)運(yùn)算和分析，提取視頻中的有用信息的一項(xiàng)技術(shù)。與由人腦接收和分析視頻的整體理解和重點(diǎn)分析過(guò)程不同，視頻數(shù)據(jù)在計(jì)算機(jī)中僅表現(xiàn)為一系列的數(shù)據(jù)數(shù)列，其代表的是幀圖像中像素點(diǎn)的灰度值或彩色值。計(jì)算機(jī)可以很方便地獲得這些數(shù)據(jù)的數(shù)學(xué)意義上的特征，但無(wú)法直接將其轉(zhuǎn)化為符合信息使用者要求的“結(jié)論”。視頻識(shí)別關(guān)鍵技術(shù)就是利用特定算法提煉視頻信號(hào)中所包含的內(nèi)容信息或是特定目標(biāo)物體的運(yùn)動(dòng)信息，以實(shí)現(xiàn)計(jì)算機(jī)對(duì)于視頻的職能理解，使計(jì)算機(jī)在一定程度上替代人的工作。

2 目前研究狀況

對(duì)于視頻分析技術(shù)的研究，由于其算法的復(fù)雜度以及目標(biāo)行為的多樣性等原因，發(fā)展一直比較緩慢。相對(duì)而言，在國(guó)外這種能實(shí)現(xiàn)“自動(dòng)報(bào)警，智能監(jiān)控”的技術(shù)的相關(guān)研究具有一定的領(lǐng)先性。目前已有成熟的智能視頻監(jiān)控產(chǎn)品，可以用在監(jiān)控系統(tǒng)中實(shí)現(xiàn)異常狀態(tài)自動(dòng)報(bào)警的功能，具有實(shí)時(shí)報(bào)警、縮短異常事件反應(yīng)時(shí)間、減少損失、增強(qiáng)監(jiān)控系統(tǒng)威懾力等特點(diǎn)。而在國(guó)內(nèi)，由于技術(shù)研發(fā)滯后，市面上絕大多數(shù)較為成熟的智能視頻監(jiān)控產(chǎn)品都屬于國(guó)外的技術(shù)和產(chǎn)品。偶爾有一些國(guó)內(nèi)廠家或研究單位推出自己的智能視頻監(jiān)控產(chǎn)品，雖然也結(jié)合了云技術(shù)，也暫時(shí)還處于初級(jí)階段，技術(shù)并不成熟。

不過(guò)值得指出的是，目前國(guó)外的產(chǎn)品雖然較為成熟，但也并未達(dá)到能令用戶完全滿意的程度。特別是結(jié)合云技術(shù)和智能移動(dòng)終端的技術(shù)，也只具有低級(jí)智能化水平，限于完成一些較為簡(jiǎn)單的行為的自動(dòng)檢測(cè)。

3 基于云的視頻識(shí)別分析

隨著云計(jì)算及大數(shù)據(jù)的推進(jìn)，社會(huì)上大量偽證件的泛濫，便攜式視頻識(shí)別成為了急需解決的課題。采用云技術(shù)，利用智能手機(jī)終端的攝像頭，為此課題提供一套可行解決方案。

3.1 基于云的視頻識(shí)別系統(tǒng)架構(gòu)

通過(guò)智能手機(jī)的攝像頭，可以拍攝照片和視頻，同時(shí)將視頻數(shù)據(jù)并行發(fā)送到云服務(wù)器，匹配云服務(wù)器上的算法庫(kù)，從而獲得驗(yàn)證。

本系統(tǒng)以身份證的識(shí)別為例，身份證的識(shí)別技術(shù)較為成熟，算法庫(kù)也比較容易建立。其他證件識(shí)別的方法類似，只要更新或增加算法庫(kù)就可以實(shí)現(xiàn)。

基于云的視頻識(shí)別系統(tǒng)結(jié)構(gòu)從下到上依次是數(shù)據(jù)采集層、數(shù)據(jù)存儲(chǔ)層、數(shù)據(jù)處理層、應(yīng)用接口層［1］，如圖1所示。

圖1 視頻數(shù)據(jù)云存儲(chǔ)層次構(gòu)成

(1)用戶訪問(wèn)層。用戶訪問(wèn)層是云服務(wù)器系統(tǒng)與手機(jī)終端攝像頭設(shè)備交互的媒介層。該層對(duì)終端監(jiān)控?cái)z像設(shè)備傳送來(lái)的數(shù)據(jù)進(jìn)行獲取操作后，通過(guò)網(wǎng)絡(luò)向數(shù)據(jù)存儲(chǔ)層發(fā)送數(shù)據(jù)，完成數(shù)據(jù)保存過(guò)程。

(2)視頻數(shù)據(jù)存儲(chǔ)層。數(shù)據(jù)存儲(chǔ)層是算法處理的基礎(chǔ)，通過(guò)提供硬件介質(zhì)存儲(chǔ)視頻監(jiān)控?cái)?shù)據(jù)。

(3)視頻數(shù)據(jù)適配層。該層是算法庫(kù)的匹配抽象，在整體架構(gòu)中處于適配接口作用。通過(guò)設(shè)計(jì)，它隱藏了視頻數(shù)據(jù)算法的不同而帶來(lái)的不同，封裝了不同算法與識(shí)別物的對(duì)應(yīng)關(guān)系。

(4)視頻應(yīng)用接口層。該層可調(diào)用云服務(wù)具體算法庫(kù)的數(shù)據(jù)處理接口，它具有多樣性和靈活性的特點(diǎn)，是實(shí)現(xiàn)各種用戶需求的關(guān)鍵。在不同應(yīng)用環(huán)境中，視頻應(yīng)用接口層的表現(xiàn)形式可以是不同的?；诓煌膽?yīng)用需求和開發(fā)環(huán)境，視頻應(yīng)用接口層可以表現(xiàn)為視WEBSERVICE形式。

(5)視頻數(shù)據(jù)處理層。該層是本系統(tǒng)的核心，通過(guò)不同算法演算后反饋的結(jié)果在該層產(chǎn)生。身份證的識(shí)別庫(kù)就為歸屬于此層，身份證的識(shí)別算法主要通過(guò)文字區(qū)域的定位、字符的分割、身份證中文字符的識(shí)別等來(lái)實(shí)現(xiàn)［2］。

3.2 基于云的視頻識(shí)別分析系統(tǒng)設(shè)計(jì)

基于云的視頻識(shí)別分析系統(tǒng)架構(gòu)，提出整體系統(tǒng)架構(gòu)的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)及軟件系統(tǒng)設(shè)計(jì)層次。圖2為基于云的視頻識(shí)別分析系統(tǒng)拓?fù)鋱D。

圖2 基于云的視頻識(shí)別分析系統(tǒng)拓?fù)鋱D

3.3 智能手機(jī)終端軟件設(shè)計(jì)

智能手機(jī)終端(APP)軟件，需要充分調(diào)用本機(jī)攝像頭，同時(shí)與服務(wù)器進(jìn)行實(shí)時(shí)交互，可將反饋結(jié)果友好地顯示在界面上。目前市面上常用的手機(jī)操作系統(tǒng)主要是安卓和蘋果系統(tǒng)。安卓系統(tǒng)一般采用Java開發(fā)，而蘋果系統(tǒng)一般采用Object C++開發(fā)。本次研究中，以安卓系統(tǒng)的程序開發(fā)為例。

安卓系統(tǒng)的程序開發(fā)，主要基于4大組件:Activity、Service、Content Provider、Broadcast Receiver。例中，主要通過(guò)界面打開攝像頭并獲取視頻數(shù)據(jù)，從而提交給服務(wù)器，所以主要在Activity上進(jìn)行設(shè)計(jì)。安卓系統(tǒng)視頻識(shí)別具體流程如圖3所示。首先啟動(dòng)畫面的Activity，然后調(diào)用手機(jī)攝像頭，獲取視頻數(shù)據(jù)，通過(guò)調(diào)用云服務(wù)接口將數(shù)據(jù)發(fā)送到云服務(wù)進(jìn)行算法識(shí)別處理，短暫等待后將反饋結(jié)果顯示在手機(jī)界面上。

圖3 安卓系統(tǒng)視頻識(shí)別流程圖

4 結(jié)語(yǔ)

云服務(wù)和智能手機(jī)的快速發(fā)展，為各個(gè)行業(yè)的信息化建設(shè)帶來(lái)了新的機(jī)遇。在大數(shù)據(jù)時(shí)代下，可充分利用云服務(wù)的算法支撐，通過(guò)云技術(shù)和智能終端技術(shù)對(duì)各種證件進(jìn)行識(shí)別。雖然云服務(wù)技術(shù)和智能手機(jī)技術(shù)目前還有眾多問(wèn)題需要解決，但是相信隨著技術(shù)的不斷發(fā)展，將來(lái)的應(yīng)用也會(huì)越來(lái)越成熟。

［1］徐步東，田曉艷.基于云存儲(chǔ)的高考視頻監(jiān)控?cái)?shù)據(jù)管理技術(shù)［J］.山東理工大學(xué)學(xué)報(bào)(自然科學(xué)版)，2013(3):28-31.

［2］嚴(yán)曲.身份證識(shí)別系統(tǒng)的原理及算法研究［D］.長(zhǎng)沙:中南大學(xué)，2005:10-20.