近年來,隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)和互聯(lián)網(wǎng)的飛速發(fā)展、各種數(shù)據(jù)采集存儲設(shè)備的廣泛使用以及多媒體工具技術(shù)與社交網(wǎng)絡(luò)的普及,從社會資源和互聯(lián)網(wǎng)獲取的數(shù)據(jù)量呈現(xiàn)出爆炸性增長,內(nèi)容涵蓋了文本、圖像、音頻和視頻，質(zhì)量更加精準(zhǔn)細(xì)致，形式更加多樣化,用戶獲取信息的渠道更加豐富，生活更加便捷。

　　在海量數(shù)據(jù)中,視頻因形式直觀內(nèi)容豐富，已成為一種極為重要的數(shù)據(jù)形式。據(jù)統(tǒng)計(jì),在人類各種感知世界的方式中,視覺感知占據(jù)了80%以上。隨著視頻釆集設(shè)備價(jià)格更加低廉,視頻質(zhì)量越來越高,圖像已被廣泛應(yīng)用到社會的各方各面。其中,來自安防系統(tǒng)的監(jiān)控視頻是一個(gè)極為重要的組成部分。如今,視頻攝像頭在生活中已經(jīng)隨處可見,無論是室內(nèi)還是室外,小區(qū)還是商場,各種社會公安安全場所都有監(jiān)控系統(tǒng)在發(fā)揮作用，尤其是在維護(hù)穩(wěn)定、反恐處突、治安防范、偵查破案、服務(wù)群眾等工作實(shí)踐中，視頻監(jiān)控技術(shù)在構(gòu)筑全天候全方位治安防控體系中具有強(qiáng)大的優(yōu)勢。視頻監(jiān)控技術(shù)通過實(shí)時(shí)顯示監(jiān)控區(qū)域現(xiàn)場圖像和回放歷史場景的功能，具有發(fā)現(xiàn)犯罪、預(yù)防犯罪、威懾犯罪和鎖定目標(biāo)、提供線索、固定證據(jù)等重要作用，已經(jīng)成為繼刑偵、技偵、網(wǎng)偵技術(shù)之后的“第四大技術(shù)支柱”。

　　從2004年開始,我國就開始了平安城市的建設(shè),通過以點(diǎn)帶面的監(jiān)控系統(tǒng)建設(shè),實(shí)現(xiàn)攝像機(jī)之間的聯(lián)網(wǎng)和視頻數(shù)據(jù)的共享,為城市安防等提供信息支撐和保障,這要求監(jiān)控系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)化和智能化。

　　技術(shù)方向

　　在智能化的視頻監(jiān)控系統(tǒng)當(dāng)中,除了基本的人工監(jiān)視和數(shù)據(jù)記錄以外,更重要的是對監(jiān)控視頻進(jìn)行智能化的處理,需要對視頻當(dāng)中的人、車和其他重要事物進(jìn)行識別、檢索和行為分析, 并根據(jù)結(jié)果提供適當(dāng)?shù)奶崾?。在對視頻的智能處理當(dāng)中,視頻檢索技術(shù)顯得尤為基礎(chǔ)和重要,面對日益龐大的視頻數(shù)據(jù),想要快速準(zhǔn)確地找到用戶感興趣的內(nèi)容十分困難。

　　視頻檢索主要有兩種方式：

　　基于文本的檢索——通過對視頻進(jìn)行人工標(biāo)注，將圖像信息轉(zhuǎn)換成文本標(biāo)注(相當(dāng)于增加標(biāo)簽)，通過文本檢索的相關(guān)技術(shù)如關(guān)鍵字技術(shù)進(jìn)行檢索，這種方式對視頻信息內(nèi)容進(jìn)行了壓縮，簡化了查詢的流程，提高了檢索速度，減少了檢索的數(shù)據(jù)量和時(shí)間成本，一般對視頻信息內(nèi)容會有語義上的概括，比較適合利用主題查詢的場景。但是人工標(biāo)注耗時(shí)較長，受標(biāo)注者主觀影響較大，用戶有時(shí)并不能準(zhǔn)確描述其所想搜索內(nèi)容的主題，關(guān)鍵字提取困難，而且由于標(biāo)簽難以完全概括視頻內(nèi)容,導(dǎo)致查詢的準(zhǔn)確度并不高,檢索結(jié)果差強(qiáng)人意，這也導(dǎo)致了傳統(tǒng)的基于文本的視頻檢索方式越來越不能滿足用戶需要。

　　基于內(nèi)容的檢索——用戶希望的是有形式更為豐富的輸入,如不僅限于關(guān)鍵字等,可以利用圖例、草圖、語音描述等等來作為搜索輸入條件。而檢索的內(nèi)容也不限于視頻的主題,而可能是視頻中某一個(gè)場景的故事,某個(gè)鏡頭是否發(fā)生了某種事件等等。因此，綜合利用數(shù)字圖像處理、模式識別、圖像理解和機(jī)器學(xué)習(xí)等多種技術(shù),通過對視頻內(nèi)容進(jìn)行語義上的理解，結(jié)合視頻的前后時(shí)段信息，組合用戶的各種檢索條件實(shí)現(xiàn)快速檢索，已經(jīng)成為目前視頻檢索領(lǐng)域研究和發(fā)展的重點(diǎn)。

　　在監(jiān)控視頻系統(tǒng)中,用戶往往希望能夠精確判斷出視頻里是否有某個(gè)人物,同時(shí)能夠精確地定位到該人物所在的視頻片段。例如在小區(qū)中,如果老人走失,就可以根據(jù)老人的照片在小區(qū)周邊的監(jiān)控視頻中根據(jù)服飾特征進(jìn)行檢索,及時(shí)獲取老人走失的時(shí)間和最后位置,能夠給找到老人帶來極大幫助。在目前公安視頻聯(lián)網(wǎng)共享平臺的基礎(chǔ)上，引入智能視頻應(yīng)用相關(guān)技術(shù)，將自動提取視頻特征與人工標(biāo)識相結(jié)合，關(guān)聯(lián)現(xiàn)有信息綜合資源庫，與刑偵、技偵、網(wǎng)安、情報(bào)等部門信息結(jié)合起來，進(jìn)行大數(shù)據(jù)處理，建設(shè)高效實(shí)用的圖偵平臺，提升視頻監(jiān)控圖像在增加識別、智能化感知、主動預(yù)警等方面的應(yīng)用水平，已經(jīng)成為公安實(shí)戰(zhàn)應(yīng)用平臺的發(fā)展趨勢。安防平臺的核心和基礎(chǔ)是運(yùn)用大數(shù)據(jù)和信息技術(shù)，建立基礎(chǔ)數(shù)據(jù)平臺，達(dá)到資源共享和信息共用，才能實(shí)現(xiàn)跨區(qū)域跨部門的信息分析，為科學(xué)決策提供依據(jù)。

　　技術(shù)路線

　　面向內(nèi)容的視頻檢索技術(shù)

　　從組成來看，視頻是一系列圖像的一個(gè)特定排列，每一幅圖像稱為幀，幀是視頻的基本視覺單位。攝像機(jī)一次拍攝所形成的幀序列，通常作為視頻編輯的基本單位。場景也叫做片段，是由多個(gè)語義相關(guān)的鏡頭組成。關(guān)鍵幀是由目標(biāo)引申出來的某一幀或多幀圖像。視頻檢索是在單個(gè)或多個(gè)視頻里面尋找用戶感興趣的內(nèi)容并進(jìn)行定位，找到特定人物所在的視頻、人物在對應(yīng)視頻中的位置(如幀信息和時(shí)間等)或?qū)?yīng)的圖像序列。

　　基本框架及相關(guān)技術(shù)：在基于內(nèi)容的視頻檢索中，由于視頻往往長度較大，內(nèi)容分布存在重復(fù)和分散的情況，因此在檢索當(dāng)中往往會先對視頻進(jìn)行處理，通過關(guān)鍵傾定位、鏡頭分割和場景分割等等進(jìn)行切分，然后提取不同層次的內(nèi)容，如視覺特征、語義特征等等，再存儲特征到數(shù)據(jù)庫中，最后根據(jù)用戶的查詢輸入直接和數(shù)據(jù)庫中的特征進(jìn)行比對，得到結(jié)果以后再獲取相應(yīng)的視頻信息返回檢索結(jié)果給用戶。整個(gè)過程覆蓋了多方面技術(shù)，如在視頻處理模塊涉及：關(guān)鍵帖提取、鏡頭邊緣檢測、場景分類、視頻優(yōu)化等。在特征處理模塊涉及：內(nèi)容分類、目標(biāo)檢測、目標(biāo)跟蹤、目標(biāo)匹配、行為分析、數(shù)據(jù)管理等。在用戶查詢模塊涉及：檢索方法、反饋方法等。

　　視頻結(jié)構(gòu)化模型

　　為了實(shí)現(xiàn)計(jì)算機(jī)智能化處理視頻，需要對視頻及其內(nèi)容建立數(shù)據(jù)模型。視頻的數(shù)據(jù)模型描述了視頻的分割信息和內(nèi)容信息，是對視頻中記錄的客觀事物及其聯(lián)系的一種數(shù)據(jù)表示。視頻數(shù)據(jù)模型應(yīng)該滿足：多層次——視頻是連續(xù)的圖像表示，在不同層次上的劃分具有不同的含義表達(dá)，因此視頻數(shù)據(jù)模型應(yīng)該能在多層次上對視頻流進(jìn)行抽象表達(dá)。時(shí)空性——視頻具有時(shí)空兩種特性，其記錄的客觀事物也應(yīng)具有時(shí)空特性。獨(dú)立性——獨(dú)立性是視頻模型的基本要求，在進(jìn)行數(shù)據(jù)庫存儲時(shí),獨(dú)立的數(shù)據(jù)模型才可能實(shí)現(xiàn)共享和重用。模型索引——視頻數(shù)據(jù)模型應(yīng)有特定的索引以滿足檢索要求?，F(xiàn)有的視頻數(shù)據(jù)模型從處理內(nèi)容上可以分為兩類：一、視覺內(nèi)容模型，通過記錄視頻的時(shí)空信息、圖像視覺特征等進(jìn)行表示,包括時(shí)間線模型、顏色紋理模型、代數(shù)模型等;二、語義內(nèi)容模型，通過對視頻中的客觀事物進(jìn)行語義關(guān)系表達(dá)來對視頻進(jìn)行表示，提供語義查詢的接口，包括對象模型、事件模型等。例如人物結(jié)構(gòu)化表示模型，它是面向?qū)ο蟮囊曨l模型，其建立過程是提取基本視覺特征，并進(jìn)一步組合和語義化，實(shí)現(xiàn)高層語義表達(dá)。在檢索當(dāng)中,重要的一環(huán)是如何對人物結(jié)構(gòu)化表示模型進(jìn)行匹配，這種匹配主要是計(jì)算人物結(jié)構(gòu)化表示模型當(dāng)中的視覺特征的差異程度來實(shí)現(xiàn)。

　　Hadoop大數(shù)據(jù)計(jì)算

　　從形式上看，數(shù)據(jù)可以分為結(jié)構(gòu)化數(shù)據(jù)和非結(jié)構(gòu)化數(shù)據(jù)。大數(shù)據(jù)時(shí)代，絕大部分?jǐn)?shù)據(jù)是非結(jié)構(gòu)化的圖像和視頻數(shù)據(jù)，大數(shù)據(jù)在一定程度上就是意味著視頻大數(shù)據(jù)。視頻大數(shù)據(jù)具有5V的特點(diǎn)：Volume(海量)、Variety(多樣)、Velocity(高速處理)、Veracity(可信)、Value(有價(jià)值)。Hadoop是為解決大數(shù)據(jù)存儲的重要解決方案，它是一個(gè)能夠處理海量數(shù)據(jù)的分布式軟件框架，由多個(gè)元素組成，最基本的是HDFS文件系統(tǒng)和MapReduce處理引擎。Hadoop具有高可靠性、高擴(kuò)展性、高效性、高容錯(cuò)性和低成本等優(yōu)點(diǎn)。HDFS文件系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)了文件的創(chuàng)建、刪除、移動和重命名等操作，它由提供元數(shù)據(jù)服務(wù)的NameNode和提供存儲塊服務(wù)的DataNode兩大節(jié)點(diǎn)組成。MapReduce是針對大數(shù)據(jù)集的并行計(jì)算模型，基于HDFS分布式文件系統(tǒng)實(shí)現(xiàn),主要包括Map(映射)階段和Reduce(收集)階段。

　　應(yīng)用契機(jī)

　　為增強(qiáng)打防管控的系統(tǒng)性、整體性和協(xié)同性，切實(shí)發(fā)揮治安防控的整體效能，2015年初，中辦國辦先后印發(fā)了《關(guān)于加強(qiáng)社會治安防控體系建設(shè)的意見》,國家發(fā)改委、中央綜治辦、公安部等9部委聯(lián)合印發(fā)了《關(guān)于加強(qiáng)公共安全視頻監(jiān)控建設(shè)聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用工作的若干意見》,要求進(jìn)一步加大視頻監(jiān)控網(wǎng)建設(shè)力度，擴(kuò)大視頻監(jiān)控覆蓋范圍，加強(qiáng)視頻圖像領(lǐng)域的關(guān)鍵技術(shù)攻關(guān),針對提升視頻圖像信息應(yīng)用效能等方面提出了明確要求。通過聯(lián)網(wǎng)整合各類視頻監(jiān)控資源的公安實(shí)戰(zhàn)平臺，實(shí)現(xiàn)對人流、車流、物流的軌跡掌控和相關(guān)事件的動態(tài)管理，進(jìn)一步拓寬城市管理和社會治理的渠道，對各級政府部門進(jìn)一步提高社會管理和公共服務(wù)水平，提升大數(shù)據(jù)條件下打防管控能力，全面構(gòu)建城市立體化社會治安防控體系提供重要技術(shù)支撐。目前公安實(shí)戰(zhàn)應(yīng)用平臺的建設(shè)重心主要包括：前置智能分析和結(jié)構(gòu)化數(shù)據(jù)上傳、構(gòu)建圖像信息數(shù)據(jù)庫、強(qiáng)化視頻偵查/態(tài)勢分析/指揮調(diào)度等業(yè)務(wù)，其中第一點(diǎn)尤為重要。

　　視頻作為基礎(chǔ)資源，提供了大量的圖像信息，但存在如下問題：1)民警主要關(guān)注的是圖像中的人、車、物、事件等基礎(chǔ)情報(bào)信息，而實(shí)際上監(jiān)控圖像資源中包含大量冗余的數(shù)據(jù)信息。目前缺少自動提取與挖掘關(guān)鍵信息的手段。2)視頻圖像占存儲空間大，監(jiān)控視頻數(shù)據(jù)通常只存儲一個(gè)月，關(guān)鍵信息無法得到長時(shí)間保存。前置智能分析技術(shù)可以提供基于人車目標(biāo)的特征提取，實(shí)現(xiàn)基于事件的信息挖掘，將結(jié)構(gòu)化數(shù)據(jù)寫入H.264或H.265視頻流中回傳到中心平臺，將圖像信息轉(zhuǎn)換成有價(jià)值數(shù)據(jù)，形成視頻線索，協(xié)助民警快速辦案。

　　星卡口技術(shù)是前置智能分析的最佳應(yīng)用

　　針對城市道路監(jiān)控系統(tǒng)前端攝像機(jī)的泛卡口技術(shù)，是面向城市治安防控和交通管理的融合型應(yīng)用。在滿足常規(guī)道路監(jiān)控系統(tǒng)對道路斷面全覆蓋的視頻監(jiān)控需求以及全天候的高清錄像需求的同時(shí)，實(shí)現(xiàn)了全畫面視頻檢測、視頻跟蹤、車牌識別等多種技術(shù)應(yīng)用，讓道路監(jiān)控?cái)z像機(jī)，不僅采集視頻，還可以檢測抓拍車輛通行軌跡、自動識別提取車輛特征屬性(車牌號碼、車牌顏色、車身顏色等)。以天地偉業(yè)推出的星卡口系列智能道路監(jiān)控?cái)z像機(jī)為例，具備如下特點(diǎn)：

　　• 具備視頻監(jiān)控、卡口功能，一機(jī)多用，支持H.265、H.264 HP/MP/BP、M-JPEG編碼，適用場景廣泛，

　　• 采用星光級CMOS傳感器，超低照度，無需專用的補(bǔ)光燈可得到清晰的抓拍效果，降低了系統(tǒng)建設(shè)成本

　　• 相比標(biāo)準(zhǔn)卡口視野更廣，無需正對車道即可有較高的抓拍率和識別率，安裝方式同監(jiān)控相機(jī)立桿，布點(diǎn)方便，施工成本低

　　• 支持結(jié)構(gòu)化語義，支持智能識別功能：內(nèi)置車牌識別功能、車牌顏色識別功能、車身顏色識別功能、車型識別功能、車流量統(tǒng)計(jì);支持機(jī)非人抓拍

　　• 抓拍率：白天三車道(從近到遠(yuǎn))分別為90%/90%/80%，夜間三車道(從近到遠(yuǎn))分別為90%/80%/80%

　　• 識別率：白天為90%，夜間為80%

　　星卡口技術(shù)解決了傳統(tǒng)的視頻監(jiān)控系統(tǒng)中，針對海量視頻錄像，投入大量人力進(jìn)行人工查證的問題，實(shí)現(xiàn)了事后查證到事前防控的轉(zhuǎn)變。它適用于城市道路、主干道、次干道、支路等城市道路環(huán)境，主要用于次干道及支路的道路路面監(jiān)控。建議單臺泛卡口攝像機(jī)覆蓋視場不大于3條車道及以下道路斷面。一般有路燈情況時(shí)使用自帶補(bǔ)光燈即可實(shí)現(xiàn)夜間車輛的檢測。例如：雙向4車道道路斷面/兩臺泛卡口抓拍單元

　　星卡口系列智能監(jiān)控抓拍攝像機(jī)在滿足日常視頻監(jiān)控需求的基礎(chǔ)上，通過實(shí)時(shí)智能識別、軌跡跟蹤，準(zhǔn)確記錄過往車輛經(jīng)過的信息，清晰辨別車身、車牌號、車型等特征，包括機(jī)動車經(jīng)過的地點(diǎn)、行駛方向、經(jīng)過時(shí)間、號牌號碼、號牌顏色、車輛類型等內(nèi)容。同時(shí)自動對車輛牌照進(jìn)行識別，包括車牌號碼、車牌顏色和車型等，通過對運(yùn)動車輛的運(yùn)行軌跡分析、視頻跟蹤，達(dá)到準(zhǔn)確抓拍。車牌識別支持大角度識別，在斜視角度下能提高識別準(zhǔn)確率，并具備視頻測速功能。傳統(tǒng)的車牌識別，車牌字符能夠正確分割的前提是車牌圖像能夠水平，以至于水平投影和垂直投影能夠正常進(jìn)行，泛卡口產(chǎn)品通過智能車牌角度檢測、傾斜矯正和圖像旋轉(zhuǎn)等高科技手段，達(dá)到準(zhǔn)確識別出車牌信息的效果。此外，該產(chǎn)品具備非機(jī)動車、行人的檢測功能，記錄信息更全面，這些實(shí)時(shí)記錄的信息，直接傳到公安實(shí)戰(zhàn)應(yīng)用平臺，實(shí)現(xiàn)視頻結(jié)構(gòu)化數(shù)據(jù)存儲，減少了人工查詢海量視頻錄像的壓力，能夠快速檢索特征信息，定位到指定時(shí)間段的視頻，提高了公安、交警查辦案件的效率。

　　展望

　　現(xiàn)有視頻監(jiān)控網(wǎng)絡(luò)存在著缺乏深度應(yīng)用的模式。其應(yīng)用的瓶頸是視頻信息如何高效提取，如何同其他信息系統(tǒng)進(jìn)行標(biāo)準(zhǔn)數(shù)據(jù)交換、互聯(lián)互通及語義互操作。解決這一問題的核心技術(shù)即是視頻結(jié)構(gòu)化描述，通過視頻結(jié)構(gòu)化分析技術(shù)和大數(shù)據(jù)、云計(jì)算等技術(shù)，實(shí)現(xiàn)以機(jī)器自動處理為主的視頻信息處理和分析，快速提取實(shí)時(shí)監(jiān)控視頻或監(jiān)控錄像中的視頻信息，使得安防平臺能夠?qū)ΡO(jiān)控區(qū)域的錄像文件進(jìn)行特征分析(如人、車、物、顏色、大小、方向、時(shí)間、地點(diǎn)等)，使原來需要數(shù)小時(shí)查看的文件，以十幾倍的速度快速瀏覽查看。不僅在公安實(shí)戰(zhàn)系統(tǒng)，視頻結(jié)構(gòu)化在其他領(lǐng)域應(yīng)用也可大顯身手，比如社會民生服務(wù)應(yīng)用：例如路況態(tài)勢發(fā)布、安監(jiān)監(jiān)測、應(yīng)急調(diào)度、大型活動預(yù)案指揮等。路況態(tài)勢主要實(shí)現(xiàn)了對各轄區(qū)當(dāng)前路況狀態(tài)的統(tǒng)計(jì)、不同轄區(qū)路況在地圖上的分布顯;能夠選擇不同統(tǒng)計(jì)方式、統(tǒng)計(jì)時(shí)間進(jìn)行轄區(qū)、路段擁堵數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)、擁堵趨勢顯示，包括擁堵高發(fā)區(qū)域、擁堵高發(fā)路段、區(qū)域擁堵高峰時(shí)段、路段擁堵高峰時(shí)段;安監(jiān)監(jiān)測是對每個(gè)油、氣、危、化重點(diǎn)存儲、運(yùn)輸?shù)攸c(diǎn)和車輛路線的監(jiān)控，可有效進(jìn)行提前告警，消除安全隱患，及時(shí)處理，為應(yīng)急決策提供可靠依據(jù);大型活動特勤管理一般用于協(xié)助其他單位在舉行大型活動時(shí)的交通組織、建立特殊運(yùn)輸通道(如消防、超限、危險(xiǎn)品車輛運(yùn)輸?shù)?、要人來訪時(shí)的車隊(duì)開道和沿途交通組織以及突發(fā)事件的交通組織等。此外還可以進(jìn)行車輛尾號限行管理和通行證管理。