运营级智能视频监控业务架构与应用

　　引言

　　视频监控系统从最初的模拟闭路电视监控开始，经历了数字化、网络化的发展，正在向分布式、智能化的方向迈进。以英国为例，全国范围内已经安装摄像机420多万台，平均每14人1台，一个人一天之中可能出现在多达300个摄像机前。海量的监控图像需要视频监控系统智能地选择压缩、存储、检索和使用内容。

　　从上世纪90年代中期开始，以卡耐基梅隆大学（CMU）和麻省理工学院（MIT）为代表的多家美国高校所参与的，由美国国防高级研究项目署设立的视觉监控重大项目VSAM（VisualSurveillAnceandMonitoring），以及其它科研机构的研究成果，使得智能视觉分析取得了快速发展。经过科研人员40多年的不懈努力，计算机视觉已经进入突破式发展阶段。得益于计算机视觉的最新研究成果，智能视频监控开始得到产业化应用。

　　当前除了CMU和MIT，奥地利Graz理工大学的嵌入式智能摄像机研究组，IBM的S3（SmartSurveillanceSystem）项目组，INTEL的IRISNET（Internet-scaleResource-intensiveSensorNetworkService）项目组等，分别在分布式智能监控系统的不同领域处于领先地位。ObjectVideo、Hisign、3VR等公司率先实现了智能视频监控的工业应用。在我国，中科院自动化所、清华大学电子工程系和自动化系等处于研究的前列。

　　现在的智能视频监控大部分应用都是以运动检测、背景建模算法为基础，一般只能处理较为简单、遮挡重叠较少的场景，对于较为复杂的场景效果不佳。各种环境干扰，如：强光、震动、阴影、雨、雪等，虽然算法可以有一定滤除，但是仍然存在误报、漏报问题。基于模式分类、识别算法的物体检测计算较为复杂，一般只能针对具有较稳定特征的物体，如：合作型（固定范围）人脸检测统计等，无法及时有效处理多类物体联合检测需求。

　　运营级智能视频监控基础

　　监控的智能维度化

　　作为以安保作用为主的监控系统，如图1所示的三个纬度监控需求会一直存在，但重点将从事后取证向事中控制和事前预警转移，以尽可能降低损失。显而易见，智能视频监控在整个监控体系中的占比将会越来越大，地位越来越重要。

 　　智能视频监控架构

　　国内电信运营商纷纷针对自己的主流运营级视频监控平台进行智能视频监控业务架构，架构思路类似，重点基本都放在了平台去耦合与模块兼容性方面。以中国移动为例，其在千里眼平台的基础上增加了独立的智能视频管理平台。该平台具备配置管理、策略管理功能，可适配不同厂家的前置分析模块和后置分析单元，并实现与千里眼平台的对接，逻辑架构如图2所示。

　　该架构的主要特点如下：

　　●从逻辑上和物理上与千里眼平台分开，降低系统之间耦合程度；

　　●降低接口规范的复杂性，有利于千里眼平台的建设；

　　●实现对智能视频监控平台的独立管理，可根据实际需求考虑该平台的建设；

　　●实现智能分析产品的模块化管理，可同时对接不同厂家的前置和后置产品。

　　与物联网融合

　　视频感知

　　众所周知，物联网的三大要素是感知、连接和应用，最核心的是感知，亦即是最前端的传感器部分。一般概念上，传感器包括诸如RFID、各类感应探头、数据采集装置等，而具备智能视频分析功能的视频采集设备，即摄像头，实质上也是一种更直观和智能的传感器，它可以通过智能视频分析技术来感知视频场景内的目标及其行为。随着智能视频分析与自动识别技术的发展，视频感知将成为最重要的感知技术，成为物联网信息感知层最重要的技术之一。

　　现有成熟的主要应用包括：

　　●分析运动目标（人和物）的行为，防范周界入侵；

　　●检测、捕捉和识别人脸，感知人的身份；

　　●感知人的流动，用于客流统计和分析、公共场所逗留人数预警；

　　●感知人或者物的消失、出现，用于财产保全、可疑遗留物识别；

　　●感知和捕捉运动中的车牌，用于卡口、电子警察、非法占道车辆的车牌捕捉；

　　●感知人群聚集状态、烟雾等各类信息。

　　基于物联网的智能视频监控业务拓展

　　到目前为止，绝大部分对智能视频监控的理解和应用都还仅限于运动目标检测（周界入侵防范），少量应用涉及到目标识别和视频优化，应用还未得到突破，怎样的业务才有助于拓展智能视频监控技术应用的蓝海呢？站在物联网的立场来看这个问题，就很容易得到答案--物联网各类传感器所能感知的数据和信息，合适的时候，都可以利用它们来拓展安防行业对应的业务方向。除了上面已经提到过的，次声压、泛红外、震动、加速度等各类感知技术，都可应用于安防监控应用中。用物联网的技术解决安防需求，有利于推出适用于各行业的物联网安防解决方案。所有需要用到这些信息的应用领域，都有可能成为与物联网融合的智能视频监控的用武之地，特别有利于运营级智能视频监控应用领域的开拓，统一管理、配合的多摄像头在物联网技术的穿针引线、轻灵点拨下，可以组合出很多以前从未想过的应用，详见后文典型应用描述。智能视频监控技术，点亮了视频监控行业的应用前景，也为物联网技术带来了新的活力。它在传统的视频监控和物联网之间搭建了一个畅通的桥梁，借助物联网思路和技术为安防产业的发展提供了一个有力的支撑。

 　　从去年开始，国内电信运营商就准备在个别省公司进行与物联网融合的智能视频监控领域的尝试，主要侧重于平台智能方面，包括平台智能架构与智能视频监控能力开放。在平台智能架构方面，尝试对物联网的传感器数据通道进行统一定义，利用物联网平台传送各类感知数据，在运营级视频监控平台对物联网平台数据、报警进行视频联动，实现物联网和视频监控的有效融合。通过对物联网业务的开拓，推动运营商智能管道角色和地位的建立。

　　基于云计算架构

　　开放式平台大背景

　　融合将是未来安防行业发展的趋势，这不仅包括产品、品牌、渠道的融合，甚至也包括与异构系统（如：物联网）等资源的强强组合。构建开放式的视频监控平台，在该平台上实现不同厂家设备、不同应用系统的互联互通，最终实现统一管理、统一调度将是整个行业未来发展的方向。开放式平台的出现也标志着安防行业从局域安防走向全域安防，安防与ICT的联系和融合更加紧密，安防行业走进了“大联网、大集成、大融合”的开放式时代。

　　在开放式平台的大背景下，运营级视频监控平台呈现出以下明显的发展趋势：

　　开放式平台构架

　　端到端纵向完全整合不符合经济发展的专业化、规模化规律，在任何成熟的产业中，其业务提供都是分层的，越靠近底层，标准化、规模化的优势越明显，越靠近上层，专业化、个性化特点越鲜明，相应的增值能力也越强。运营级视频监控平台采用分层开放架构，提供统一的标准化平台级增值业务接口，对上层业务屏蔽底层监控设备管理和业务调度细节，对智能视频监控也不例外。

　　基础平台与增值平台构架分离

　　安防一方面要支撑越来越多、越来越复杂的业务应用特性，另一方面要提供更大的容量、更稳定的性能、更强大的功能。稳定性和多样性有时是互相矛盾的，解决的办法就是运营级视频监控平台走向分化，分化成面向基本视频业务的基础平台和面向增值视频业务的增值平台。智能视频监控，就是一种典型的增值视频业务。

　　虚拟化部署

　　随着云计算技术的不断成熟、商业化渗透与应用的逐渐增多，运营商正在尝试建立统一的云计算平台，从网络、存储、计算等多方面进行虚拟化部署。对运营级视频监控业务而言，可以考虑对不同类型网元进行分类虚拟化考虑。信令类网元由于数量少、处理能力要求不高、安全性要求高，可暂不采用虚拟机方式，而依然采用成熟的物理服务器方式运行和冗余备份机制；媒体类网元由于数量多，处理能力要求高、安全性要求低，可以采用虚拟化方式部署，实现能力动态分配和加载。

　　运营级视频监控平台动辄监控成百上千，甚至上万个摄像头，是否能自动、有效地从海量信息中识别出关键目标物体，建立图像与事件之间的映射关系，提高监控效率，及时、及早预警，对于避免视频监控系统沦为纯粹的事后取证工具，充分发挥社会安保作用，提高视频监控业务运营效率与效益，具有切实的意义。因此，运营商有意，也正在基于其既有的运营级视频监控标准体系，设计新的智能视频监控增值业务架构与功能，包括智能视频监控业务能力开放。

　　相较于前端智能方式架构而言，运营商更关注后端方式，后者对于其庞大的存量视频监控资源应用与价值升级，具有更现实的意义。视频智能分析本身需要的运算量极大，服务器性能要求极高，且其所面向的需要进行视频智能分析的摄像头数目众多，而安全性要求却正好较低，完全可以类同运营级视频监控平台的媒体类网元，采用虚拟化方式部署，实现能力动态分配和加载。这样，运营级智能视频监控的性能，完全可以由未来的云计算虚拟化平台进行保证。

　　结束语

　　智能化、数字化、网络化是视频监控发展的必然趋势，运营级智能视频监控的出现正是这一趋势的直接体现。它比普通视频监控具备更加强大的图像处理能力，可以为用户提供更多更高级的智能视频分析功能和业务应用，极大地提高视频监控系统自身的能力，拓展应用范围，使视频监控资源能够发挥更大的作用。

　　为了推动智能视频监控产业的发展，达到多方共赢效果，需要将监控设备硬件供应商、智能视频分析软件供应商、分销商、经销商和系统集成商所有这些参与者合理地组织起来，使他们能够充分发挥各自的优势，不断创造出满足最终用户需求的全面解决方案。作为电信领域的集大成者，正处在往综合信息服务提供商战略转型中的各大电信运营商，更应该牢牢把握物联网和云计算赋予的时代机会。

　　作者为深圳中兴力维技术有限公司行业市场总监