公共安全行業(yè)視頻監(jiān)控應(yīng)用建設(shè)發(fā)展現(xiàn)狀和趨勢

吳斌 中國電信股份有限公司上海分公司

前言

在這14 年的發(fā)展歷程中，視頻監(jiān)控應(yīng)用早已突破了報警監(jiān)控體系，成為平安城市建設(shè)的主體應(yīng)用。視頻監(jiān)控系統(tǒng)也從最早的模擬系統(tǒng)，到半網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)，再到全網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)。而近年來越來越成熟的網(wǎng)絡(luò)視頻監(jiān)控系統(tǒng)在不斷向應(yīng)用化，智能化方向發(fā)展。

1 網(wǎng)絡(luò)視頻監(jiān)控的現(xiàn)狀

1.1 信息采集多維化、立體化

全方位的多維化、立體化信息采集體系是公共安全行業(yè)視頻監(jiān)控應(yīng)用的感知體系，是構(gòu)建立體化、現(xiàn)代化治安防控體系的基石。公安行業(yè)視頻監(jiān)控應(yīng)用建設(shè)的信息采集正由單一的視頻采集轉(zhuǎn)變?yōu)槎嗑S度的立體化的信息采集。首先，同一信息采集點(diǎn)會將視頻、WiFi、電磁、RFID、聲音等能夠采集的信息都采集到系統(tǒng)中，做到多種信息采集無死角，這是多手段信息偵查融合的基礎(chǔ)；其次，信息采集點(diǎn)要高中低空相結(jié)合，做到遠(yuǎn)近高低全部交叉覆蓋；最后要移動單兵、車輛和無人機(jī)采集相補(bǔ)充，固定移動相結(jié)合；這種多維度立體化信息采集方式，既達(dá)到了多手段融合互補(bǔ)，又做到了集約化建設(shè)節(jié)省投資，還可以固定移動相結(jié)合、平戰(zhàn)結(jié)合，可以更加有效的立起有效多維度立體化信息防控體系。

1.2 視頻圖像智能化

從2017 年開始，隨著芯片技術(shù)，算法技術(shù)，編解碼技術(shù)的提升，各地開始了網(wǎng)絡(luò)視頻監(jiān)控的智能化之路。傳統(tǒng)的視頻流這種非結(jié)構(gòu)化的數(shù)據(jù)要用以前只能人工觀看，找出相關(guān)信息，這種工作模式已經(jīng)不能滿足公安辦案的需求。如南京周克華案時有兩百多人，日夜看相關(guān)視頻以求發(fā)現(xiàn)周克華的線索。如何能夠把視頻流信息提取出來，存儲到可以自動處理的人、車、物、時間、事件以及數(shù)據(jù)間關(guān)系的地方，這就是視頻大數(shù)據(jù)，好用的視頻大數(shù)據(jù)都是動態(tài)大數(shù)據(jù)。動態(tài)大數(shù)據(jù)利用流處理的技術(shù)，采用管道架構(gòu)實(shí)時處理“天眼”看到的每一個人、車和事件等，將看到的情況、背景信息和報警信息，先比對碰撞分析研判，最后將結(jié)果發(fā)送給關(guān)注該信息的警員。視頻大數(shù)據(jù)可以分析間接的人與人、物與物、人與物間等的關(guān)系，以及其可視，不易抵賴，具有八大資源都無法具有的功能和信息量，視頻圖像信息大數(shù)據(jù)正方興未艾的發(fā)展。

視頻智能化的建設(shè)也分為兩個階段：

第一個階段是后端對視頻流分析，提取結(jié)構(gòu)化數(shù)據(jù)。這個階段主要是在智能化的起步期階段。因?yàn)闀r間原因部分重要點(diǎn)位剛剛完成建設(shè)或者建設(shè)的年限沒有到期，無法進(jìn)行更換。這種方式對資源的消耗很大，但是對于系統(tǒng)的架構(gòu)和變化最小。

第二個階段是在新建點(diǎn)位時，考慮智能分析前移，前端安裝智能攝像機(jī)，可以進(jìn)行抓拍，結(jié)構(gòu)化數(shù)據(jù)提取等。攝像機(jī)往后端傳送圖片和視頻。這種方式能夠很大地節(jié)省后端資源，提升效率，減少機(jī)房空間占用等。在這個過程中需要考慮和原有系統(tǒng)的兼容性。當(dāng)這個系統(tǒng)建設(shè)完畢后，視頻系統(tǒng)和圖片系統(tǒng)并存。隨著時間的推移逐步會將普通攝像機(jī)替換成為智能攝像機(jī)。

1.3 視頻圖像聯(lián)網(wǎng)化

公安建設(shè)的網(wǎng)絡(luò)視頻監(jiān)控系統(tǒng)數(shù)量大概只能占到整體的10%或者更少，更多的是單位，企業(yè)，政府等自建系統(tǒng)，從公安維穩(wěn)的角度來說很多重要的點(diǎn)位都需要接入到公安的網(wǎng)絡(luò)中。2015 年中央九部委聯(lián)合出臺了996 號文件，其中規(guī)定了各地政府需要加強(qiáng)公安安全視頻監(jiān)控建設(shè)聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用，到2020 年基本實(shí)現(xiàn)“全域覆蓋、全網(wǎng)共享、全程可控”的目標(biāo)。

整個聯(lián)網(wǎng)過程大體分為三個階段：第一個階段主要是模擬，高清視頻接入，用作時候調(diào)查取證，達(dá)到補(bǔ)缺補(bǔ)盲的作用。第二個階段重點(diǎn)在視頻專網(wǎng)、公安內(nèi)網(wǎng)以及互聯(lián)網(wǎng)視頻的互聯(lián)，重點(diǎn)關(guān)注局部的視頻智能應(yīng)用以及全面的遠(yuǎn)程監(jiān)控能力。第三個階段重點(diǎn)發(fā)力業(yè)務(wù)實(shí)戰(zhàn)平臺應(yīng)用的建設(shè)，未來向著智慧城市的方向發(fā)展演進(jìn)，更關(guān)注視頻數(shù)據(jù)的信息化、智能化以及大數(shù)據(jù)化。目前各地根據(jù)信息化水平的不同基本處于第二個或第三個階段。

2 網(wǎng)絡(luò)視頻監(jiān)控的未來發(fā)展趨勢

2.1 基礎(chǔ)設(shè)施全面云化和國產(chǎn)化

隨著近年來，云技術(shù)的普及以及視覺處理技術(shù)的飛速發(fā)展，視頻處理的基礎(chǔ)設(shè)施正在全面的云化。傳統(tǒng)視頻項(xiàng)目建設(shè)都是采用某個廠商專有設(shè)備搭建，這種方式越來越不能滿足公安機(jī)關(guān)的應(yīng)用需求。2017 年以來，機(jī)器學(xué)習(xí)技術(shù)飛速發(fā)展，特別是AlphaGo 多次戰(zhàn)勝圍棋大師后，視頻處理技術(shù)膨脹式發(fā)展，人臉識別、車臉識別快速到了實(shí)用化的水平，同時各家專業(yè)算法公司也你追我趕各有秋千，但傳統(tǒng)的安防技術(shù)公司的水平相對落后很多。公安機(jī)關(guān)使用的識別算法若能提高一個百分點(diǎn)，辦案中走訪摸排所花費(fèi)的時間就可以節(jié)省幾倍或幾十倍，因而公安機(jī)關(guān)總是在想方設(shè)法使用最好的算法，以及多算法混合交叉使用。

2018 年以來，互聯(lián)網(wǎng)公司阿里和騰訊的云業(yè)務(wù)都在安防市場上有所發(fā)力，而傳統(tǒng)安防廠商打出”云存儲““云計算”“Cloud AI”等和云相關(guān)的概念?；ヂ?lián)網(wǎng)廠商的云化系統(tǒng)具有優(yōu)勢，但是對安防的理解和應(yīng)用有限。而傳統(tǒng)安防廠商長期扎根于行業(yè)中，對客戶需求理解，業(yè)務(wù)應(yīng)用要強(qiáng)于互聯(lián)網(wǎng)公司。但是在云化技術(shù)上有所欠缺。

在基礎(chǔ)硬件方面，今年中美貿(mào)易戰(zhàn)對視頻監(jiān)控敲響了警鐘，美國對華為，曙光等公司的制裁動作再一次讓國人認(rèn)識到了美國對于科技的統(tǒng)治力。公共安全行業(yè)是一個關(guān)于國家安全穩(wěn)定的重要行業(yè)，其所用設(shè)備應(yīng)當(dāng)具備良好地自主可控能力。目前華為，曙光等硬件供應(yīng)商的國產(chǎn)化之路已經(jīng)初具雛形，部分地區(qū)如北京和上海已經(jīng)開始嘗試使用國產(chǎn)基礎(chǔ)硬件。

受限于客戶龐大的現(xiàn)網(wǎng)系統(tǒng)，現(xiàn)在尚還沒有較好地方法能夠完成傳統(tǒng)系統(tǒng)到云化系統(tǒng)的平滑過渡。未來的云化和國產(chǎn)化會分為三個階段：

第一個階段是基于監(jiān)控系統(tǒng)需求的云華技術(shù)成熟。視頻監(jiān)控的流量巨大，傳統(tǒng)的一朵云的方式在實(shí)際工程中很難落地，需要依據(jù)客戶需求，按照分布式架構(gòu)處理，算力靈活調(diào)配，資源共享。另外云化技術(shù)要考慮到目前現(xiàn)網(wǎng)架構(gòu)的兼容性和可過渡性。

第二個階段是國產(chǎn)硬件基礎(chǔ)平臺成熟后，算法廠商需要將硬件和軟件進(jìn)行解耦，目前很多廠家都做的是一體機(jī)的模式，一體機(jī)相比于算法+普通服務(wù)器的方式可以提升使用效率，但是不夠靈活，資源固化嚴(yán)重，不可靈活調(diào)度，錯峰使用?；赬86 的通用GPU 服務(wù)器和CPU 服務(wù)器和算法廠商的適配基本沒有問題，國產(chǎn)自主的服務(wù)器成熟后還需要大量地進(jìn)行兼容性測試和調(diào)優(yōu)，把軟件的生態(tài)構(gòu)建起來。這也需要一個較長的過程。

2.2 圖像高清化，協(xié)議標(biāo)準(zhǔn)化

編解碼技術(shù)的提升，視頻傳輸?shù)膸捲诓粩嘞陆担?080P 系統(tǒng)已經(jīng)成為標(biāo)配，市面上4 百萬，5 百萬，6 百萬和8 百萬像素的設(shè)備已經(jīng)逐漸替代2百萬像素的攝像機(jī)。以前1080PH.264協(xié)議需要4Mbps帶寬，現(xiàn)在使用H.265 或者優(yōu)化過的H.265 協(xié)議甚至可以達(dá)到1-1.5Mbps。目前已上海公安的建設(shè)為例，街面上新建的點(diǎn)位8 百萬攝像機(jī)的數(shù)量已經(jīng)超過2 百萬攝像機(jī)。高清的視頻能夠帶來更好的用戶體驗(yàn)，能夠提升智能分析的準(zhǔn)確率，有利于各種價值信息，犯罪細(xì)節(jié)的獲取。但是這是一個逐步的過程，以8 百萬像素（4K）為例，使用4K 系統(tǒng)從前端的攝像機(jī)，傳輸?shù)膸?，存儲空間，解析的資源，解碼設(shè)備，顯示設(shè)備等全部需要配套。

為了全面應(yīng)用高清系統(tǒng)，帶寬的降低就顯得尤為重要，所以未來關(guān)于公安部標(biāo)準(zhǔn)的28181 協(xié)議必將把新的壓縮協(xié)議放到標(biāo)準(zhǔn)中。攝像機(jī)提升了后續(xù)的系統(tǒng)會慢慢匹配，最終達(dá)到一個高清的系統(tǒng)。

2.3 基于5G 技術(shù)的多樣化應(yīng)用

2019 年是5G 技術(shù)的應(yīng)用元年，以前受限于帶寬情況，無線傳輸?shù)膚ifi，微波，4G 都有很大的局限性。5G 的高帶寬，大連接，低時延會讓監(jiān)控系統(tǒng)的部署更加靈活，尤其是遇到重大賽事時。未來甚至可以通過5G 的技術(shù)將攝像機(jī)不同組件進(jìn)行分離，例如將鏡頭，機(jī)芯放在需要監(jiān)控的點(diǎn)位上，芯片算法放在附近的位置，一個芯片可以跑多個算法帶動多個攝像機(jī)。智能化的能力可以進(jìn)一步前移。

3 總結(jié)

縱觀監(jiān)控的發(fā)展歷程，展望監(jiān)控的未來。視頻監(jiān)控系統(tǒng)會在公共安全領(lǐng)域扮演最重要的角色。隨著技術(shù)的發(fā)展，更新，視頻監(jiān)控系統(tǒng)能夠更好地服務(wù)于我們，幫助我們構(gòu)建一個安全，穩(wěn)定的和諧社會。