平安城市建設(shè)正在全國各地展開，但是，現(xiàn)在無論是國內(nèi)還是國外都還沒有比較成熟的城市視頻監(jiān)控聯(lián)網(wǎng)管理及應(yīng)用平臺方面的產(chǎn)品，開發(fā)一個適用于城市范圍的視頻監(jiān)控管理和應(yīng)用系統(tǒng)就成為當(dāng)前迫切的工作。 r n
需求分析\r\n當(dāng)前進行“平安城市視頻監(jiān)控系統(tǒng)”建設(shè)的很多城市，對城市視頻監(jiān)控聯(lián)網(wǎng)管理平臺和基于平臺的應(yīng)用系統(tǒng)的需求都非常迫切，然而現(xiàn)在無論是國內(nèi)還是國外，都還沒有比較成熟的城市視頻監(jiān)控聯(lián)網(wǎng)管理及應(yīng)用平臺方面的產(chǎn)品。\r\n以前應(yīng)用于CCTV閉路電視監(jiān)控的應(yīng)用和管理系統(tǒng)大多比較簡單，主要是為了實現(xiàn)單位內(nèi)部或周界的安全防范以及發(fā)生意外事件后的調(diào)查取證，管理的攝像頭的數(shù)量較少，用戶權(quán)限管理較簡單，對視頻圖像的存儲要求也很簡單，基本上是由DVR進行本地存儲，事后按照攝像頭編號和時間進行錄像文件的檢索。而對于一個城市范圍的視頻監(jiān)控系統(tǒng)，其所管理的攝像頭、DVR等監(jiān)控設(shè)備的數(shù)量非常巨大，種類也是非常復(fù)雜，會出現(xiàn)很多不同廠家、不同類型的硬件設(shè)備，而存儲的視頻圖像信息量更是海量級的。除了攝像頭數(shù)量、視頻圖像信息量非常巨大以外，使用這個系統(tǒng)的用戶單位也會很多，會涉及到城市管理的各個方面，如社會治安、城市應(yīng)急指揮、道路交通、消防、城管、環(huán)保、水利三防、安全生產(chǎn)等，因此相應(yīng)的用戶權(quán)限就會非常復(fù)雜。\r\n另一方面，對于一個城市視頻監(jiān)控系統(tǒng)而言，簡單的視頻監(jiān)看、錄像文件回放等應(yīng)用已經(jīng)遠(yuǎn)遠(yuǎn)不能滿足實際的需求，用戶會有很多新的需求，如何滿足這些需求，如何對海量的視頻信息進行有效的開發(fā)利用，將會對城市視頻應(yīng)用系統(tǒng)的智能化水平提出很高的要求。因此開發(fā)一個適用于城市范圍的視頻監(jiān)控管理和應(yīng)用系統(tǒng)，就成為當(dāng)前一個有著重大意義同時也是非常迫切的工作。\r\n目前國內(nèi)和國外技術(shù)發(fā)展?fàn)顩r\r\n國內(nèi)的視頻管理系統(tǒng)以遠(yuǎn)程聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用為主，基本上沒有平臺的概念。少數(shù)國內(nèi)公司推出的管理平臺產(chǎn)品也只是以單個管理中心為核心，無法實現(xiàn)分布式多管理中心的應(yīng)用，因此無法滿足國內(nèi)大中城市多級分布式的管理要求。另外這些產(chǎn)品基本上沒有標(biāo)準(zhǔn)體系的異構(gòu)硬件集成，只能簡單的集成少數(shù)前端視頻監(jiān)控設(shè)備，無法做到大規(guī)模異構(gòu)硬件條件下的視頻資源共享和互聯(lián)互控?？梢哉f，到目前為止還沒有應(yīng)用于整個城市大規(guī)模攝像頭管理和應(yīng)用的成功案例。\r\n而眼觀國外，歐洲和美國很多城市也建立了完善的城市安防監(jiān)控系統(tǒng)，其中倫敦的監(jiān)控系統(tǒng)在“倫敦地鐵爆炸案”中起到了關(guān)鍵作用。但據(jù)調(diào)查，目前這些城市安防監(jiān)控系統(tǒng)并沒有實現(xiàn)全市聯(lián)網(wǎng)，而是由一個個孤立的監(jiān)控中心組成，因此國外也沒有能完全解決城市聯(lián)網(wǎng)、視頻信息能互連互控的管理平臺類產(chǎn)品。即使部分有一定聯(lián)網(wǎng)管理功能的平臺產(chǎn)品也只有有限的異構(gòu)硬件支撐，不支持異構(gòu)軟件集成，并且這些產(chǎn)品以集成多功能為主，視頻管理不強，管理的攝像頭規(guī)模也不大，沒有實現(xiàn)整個城市視頻資源聯(lián)網(wǎng)互聯(lián)互控、信息共享的管理平臺的案例。\r\n問題的提出\r\n要解決一個城市范圍視頻監(jiān)控系統(tǒng)的管理和應(yīng)用，主要面臨以下5個方面的問題：\r\n異構(gòu)系統(tǒng)的互聯(lián)問題\r\n城市視頻監(jiān)控系統(tǒng)中，所用到的前端攝像頭、編碼器、控制器以及報警設(shè)備將會面臨多種廠家、多種型號的集成問題。例如廣州市入圍的網(wǎng)絡(luò)視頻服務(wù)器和數(shù)字硬盤錄像機的廠家有10多家，攝像頭的廠家有20多家，由于目前沒有制定統(tǒng)一的編碼標(biāo)準(zhǔn)和PTZ控制協(xié)議，因此每個廠家編碼設(shè)備輸出的數(shù)字視音頻信號、網(wǎng)絡(luò)通信協(xié)議都不相同，每種攝像頭的控制指令也不相同。管理平臺如何統(tǒng)一顯示、存儲、轉(zhuǎn)發(fā)前端的視音頻信息，統(tǒng)一控制前端不同的PTZ設(shè)備是一大技術(shù)難題。\r\n視頻圖像數(shù)據(jù)的存儲和檢索問題\r\n城市視頻監(jiān)控系統(tǒng)的視頻數(shù)據(jù)的存儲量是非常巨大的，例如廣州市視頻監(jiān)控系統(tǒng)的攝像頭數(shù)量超過20萬，而這些攝像頭采集的視頻信息絕大多數(shù)需要進行24小時不間斷的存儲和備份，因此如何構(gòu)建高效經(jīng)濟的存儲架構(gòu)并實現(xiàn)對存儲信息的快速、準(zhǔn)確的檢索也是城市視頻管理平臺要解決的問題。\r\n大型分布式訪問和權(quán)限控制問題\r\n目前，國內(nèi)外的視頻監(jiān)控系統(tǒng)大多是集中式數(shù)據(jù)庫管理模式，即由一個中央數(shù)據(jù)庫負(fù)責(zé)整個系統(tǒng)的用戶、權(quán)限、資源的管理。 由于廣州、深圳、北京等特大城市最多有四級監(jiān)控中心（市、區(qū)、街道、社區(qū)），對公共資源和用戶管理數(shù)據(jù)庫的要求也必須是四級分布式，即市、區(qū)、街道、社區(qū)都必須有自己的資源和用戶管理數(shù)據(jù)庫。如何構(gòu)建大型分布式系統(tǒng)的資源訪問和權(quán)限控制也是城市視頻管理平臺要解決的問題。\r\n多級多中心管理體系問題\r\n城市監(jiān)控系統(tǒng)不同于普通CCTV閉路監(jiān)控系統(tǒng)的一個重要方面是，城市監(jiān)控系統(tǒng)會有多級監(jiān)控中心，而絕大多數(shù)的視頻業(yè)務(wù)都是在本地（例如街道級監(jiān)控中心）完成。因此這就需要所有監(jiān)控中心的功能要做到局部完備，即各監(jiān)控中心不依賴非本監(jiān)控中心的系統(tǒng)就能獨立完成對所管轄攝像頭和用戶的所有注冊、使用、管理和控制等功能，也就是說每個監(jiān)控中心都可以成為一個完全獨立的管理中心，在連接到上級的網(wǎng)絡(luò)出現(xiàn)故障或是上級管理中心不能提供服務(wù)時，本地管理中心可以獨立完成業(yè)務(wù)。\r\n重負(fù)荷多點對多點視頻流承載和管理\r\n城市視頻監(jiān)控中所使用的前端DVR或DVS大都是嵌入式設(shè)備，其處理能力有限，只允許一定數(shù)目的視頻流連接。當(dāng)需要連接超出其容許連接數(shù)的時候，必須使用視頻分發(fā)服務(wù)器來倍增和發(fā)布視頻流。前端設(shè)備的視頻分發(fā)是城市聯(lián)網(wǎng)監(jiān)控系統(tǒng)的瓶頸之一。如何解決多路用戶并發(fā)訪問時發(fā)生的網(wǎng)絡(luò)擁塞，也是本系統(tǒng)要考慮的問題之一。\r\n城市監(jiān)控管理平臺解決方案\r\n作為微軟和金鵬合資公司的“金微公司”，以“視頻綜合管理平臺和高端視頻圖像分析及智能應(yīng)用技術(shù)”為主要研究方向，重點研制開發(fā)應(yīng)用于城市視頻監(jiān)控聯(lián)網(wǎng)管理和應(yīng)用的“城市（區(qū)域）視頻監(jiān)控聯(lián)網(wǎng)管理及應(yīng)用平臺”（以下簡稱城市監(jiān)控管理平臺）。目前，該產(chǎn)品已經(jīng)開發(fā)完成，并準(zhǔn)備在廣州市的一個區(qū)進行試點應(yīng)用，試點應(yīng)用的攝像頭規(guī)模超過1200個，是一個對區(qū)、街道和社區(qū)三級十幾個監(jiān)控中心進行管理和應(yīng)用的大型視頻監(jiān)控管理和應(yīng)用平臺。該平臺在該區(qū)試點成功后，會爭取在整個廣州市進行部署，成為成功管理全市十幾萬個攝像頭的特大型城市視頻監(jiān)控聯(lián)網(wǎng)管理及應(yīng)用平臺。\r\n金微公司研制的“城市監(jiān)控管理平臺”能很好的解決上面提到的5項問題。該平臺具體包括視頻資源聯(lián)網(wǎng)管理系統(tǒng)、視頻圖像分析和智能應(yīng)用系統(tǒng)、視頻支持服務(wù)系統(tǒng)。\r\n·視頻資源聯(lián)網(wǎng)管理系統(tǒng)：包括統(tǒng)一的名字和檢索服務(wù)軟件、權(quán)限管理服務(wù)軟件、時鐘同步服務(wù)軟件等；\r\n·視頻圖像分析及智能應(yīng)用系統(tǒng)：包括監(jiān)控客戶端軟件、媒體服務(wù)器軟件、視頻智能應(yīng)用軟件、GIS應(yīng)用軟件、預(yù)案管理及視頻聯(lián)動應(yīng)用軟件；\r\n·視頻支持服務(wù)系統(tǒng)：媒體轉(zhuǎn)換服務(wù)器、媒體轉(zhuǎn)發(fā)服務(wù)器、媒體存儲服務(wù)器、電視墻服務(wù)器等。\r\n視頻資源聯(lián)網(wǎng)管理系統(tǒng)\r\n金微“城市監(jiān)控管理平臺”中的視頻資源聯(lián)網(wǎng)管理系統(tǒng)是基于微軟數(shù)據(jù)庫和目錄服務(wù)產(chǎn)品開發(fā)的多級用戶權(quán)限管理和設(shè)備資源目錄及檢索服務(wù)系統(tǒng)，能夠與Windows操作系統(tǒng)無縫融合。其主要功能包括：全網(wǎng)統(tǒng)一的視頻資源管理和名字服務(wù)；全網(wǎng)統(tǒng)一的用戶和權(quán)限管理；對不同視音頻格式的統(tǒng)一播放和上電視墻顯示；對不同前端PTZ設(shè)備的統(tǒng)一控制；視頻圖像分布式存儲和重點圖像遠(yuǎn)程分級備份；提供開放的標(biāo)準(zhǔn)接口，能夠有效兼容其他廠家的視頻監(jiān)控設(shè)備和應(yīng)用軟件；采用先進的數(shù)據(jù)同步和時鐘同步設(shè)計，保證全網(wǎng)的數(shù)據(jù)同步和時鐘同步；采用微軟的數(shù)據(jù)庫和目錄服務(wù)產(chǎn)品，可擴展性好，并采用相關(guān)技術(shù)保證數(shù)據(jù)庫的性能。\r\n下面將重點對視頻圖像分布式存儲、視頻資源的管理以及用戶權(quán)限管理進行具體說明。\r\n后端存儲模式\r\n在城市視頻監(jiān)控系統(tǒng)中，對視頻圖像的存儲有兩種基本模式：后端存儲和前端存儲。后端存儲又可以分為單中心集中存儲模式和分層多中心分布存儲模式。\r\n單中心集中存儲模式是采用一個集中的存儲中心，所有視頻圖像數(shù)據(jù)都傳送到該中心通過網(wǎng)絡(luò)存儲服務(wù)器負(fù)責(zé)存儲，該方式優(yōu)點是存儲圖像集中，圖像數(shù)據(jù)安全性高，管理方便，對管理平臺的要求最低。缺點是網(wǎng)絡(luò)壓力大，存儲設(shè)備投入高\r\n分層多中心分布模式采用多個存儲中心，每個存儲中心都設(shè)置相應(yīng)的網(wǎng)絡(luò)存儲服務(wù)器，根據(jù)前端圖像的重要性進行分級存儲，最重要的存放在最上級中心。該方案對網(wǎng)絡(luò)帶寬的壓力比前一種方式小，圖像數(shù)據(jù)安全性高，但存儲設(shè)備的投入依然較大（因為所有圖像數(shù)據(jù)都是網(wǎng)絡(luò)存儲），對管理平臺的要求較高，管理比單中心模式復(fù)雜。\r\n前端存儲模式\r\n前端存儲模式分為前端分散存儲和前端分布存儲、重點圖像后端備份。\r\n前端分散存儲是指所有視頻圖像都通過前端接入點的DVR進行分散存儲，該方案優(yōu)點是投入少，對網(wǎng)絡(luò)壓力最小，缺點是管理復(fù)雜，重要圖像數(shù)據(jù)沒有安全保證。\r\n前端分布存儲、重點圖像后端備份模式是指所有視頻圖像都通過前端接入點的DVR進行分散存儲，但對重點圖像進行分布式的備份。該模式是目前城市監(jiān)控系統(tǒng)中最優(yōu)選的一種方案，它的投入相對較小，對網(wǎng)絡(luò)壓力也相對較小，重點圖像數(shù)據(jù)安全性有保證，但是對管理平臺的要求較高，金微的“城市監(jiān)控管理平臺”采用的就是該種方案。\r\n視頻資源和權(quán)限管理\r\n對于一個管理10萬級攝像頭資源的監(jiān)控平臺，實現(xiàn)對資源的快速檢索是非常重要的問題。金微“城市監(jiān)控管理平臺”在設(shè)計中采用先進的“名字服務(wù)”方法，能有效實現(xiàn)對所有資源的統(tǒng)一命名和快速檢索?；緦崿F(xiàn)方案是，為每一個攝像頭定義一個獨立的名字和屬性，屬性包括與攝像頭相關(guān)的編碼設(shè)備、控制設(shè)備、存儲備份設(shè)備、媒體轉(zhuǎn)發(fā)設(shè)備的信息。系統(tǒng)對該攝像頭的顯示和檢索可以使用三種方式：按名字進行搜索（支持模糊搜索）、按資源目錄進行查找以及按GIS地理信息進行搜索。所有搜索最終會定位到資源的名稱，通過資源名稱定位到該資源的相關(guān)信息，系統(tǒng)可以利用這些信息實現(xiàn)全市聯(lián)網(wǎng)的視頻瀏覽、錄像、存儲備份、PTZ控制、視頻分發(fā)以及其他管理應(yīng)用功能。\r\n用戶權(quán)限管理對城市監(jiān)控系統(tǒng)來說，也是一個非常重要的功能，如何管理好不同部門、不同單位、不同角色的大量用戶，如何實現(xiàn)對各用戶的權(quán)限分配、權(quán)限鑒定以及權(quán)限更改，如何防止多個用戶同時訪問同一個視頻資源時的權(quán)限搶占都是管理平臺要解決的問題。\r\n金微“城市監(jiān)控管理平臺”在設(shè)計采用了“基于對象和角色的用戶權(quán)限管理方案”， 為不同的用戶設(shè)定不同的角色，不同角色的用戶具有不同的權(quán)限，同時對于特定用戶還能不拘于角色單獨分配權(quán)限，對用戶的權(quán)限的控制粒度可以細(xì)化到對設(shè)備的具體操作動作。另一方面，該“城市監(jiān)控管理平臺”還支持針從資源對象到用戶的逆向權(quán)限設(shè)置，可以大大方便管理員的權(quán)限管理工作。\r\n城市視頻圖像分析及智能應(yīng)用系統(tǒng)\r\n城市級視頻監(jiān)控系統(tǒng)由于安裝的攝像頭數(shù)量極其龐大，攝像頭所采集的海量視頻信息只有采取視頻智能分析的方式來開發(fā)應(yīng)用才能實現(xiàn)高效、經(jīng)濟的管理，才能最大程度的發(fā)揮這些攝像頭的效益。該“城市監(jiān)控管理平臺”除了具有強大的聯(lián)網(wǎng)管理功能以外，還要提供很多先進的視頻智能分析應(yīng)用功能，具體包括：\r\n·聚集：通過分析檢測區(qū)域內(nèi)的前景目標(biāo)密度和分布來判斷是否發(fā)生了聚集事件，可有效解決在城市發(fā)生緊急情況時（如群毆事件、法輪功事件等）的報警響應(yīng)和預(yù)案處理；\r\n·定向運動檢測：定向運動檢測通過用戶設(shè)定的運動方向來檢測目標(biāo)的運動，可有效解決在特定區(qū)域出現(xiàn)非法運動目標(biāo)時（如單行線）的報警響應(yīng)和預(yù)案處理；\r\n·人臉檢測：人臉檢測用于檢測監(jiān)視畫面中出現(xiàn)的人臉位置，可應(yīng)用于在特定區(qū)域（如火車站）人流統(tǒng)計以及對逃犯的追蹤；\r\n·攝像頭無效：攝像頭無效用來檢測攝像頭是否被遮蓋、移動和失去聚焦?？梢杂行Х乐棺锓笇z像頭的破壞或遮蓋；\r\n·滯留（徘徊）檢測：當(dāng)檢測區(qū)域內(nèi)的目標(biāo)滯留（運動太慢或者根本沒有運動）時間超過預(yù)定義時間量時發(fā)生滯留報警，可以預(yù)定義一個坐著的人不會產(chǎn)生滯留報警，可用于特定區(qū)域特殊行為（如銀行大廳）的報警和追蹤；\r\n·物體跨越區(qū)域：目標(biāo)跨越區(qū)域用來檢測一個目標(biāo)是否跨越用戶設(shè)定的虛擬區(qū)域，跨越區(qū)域檢測可以設(shè)置成檢測跨越區(qū)域的某一邊或者同時跨越區(qū)域的兩個邊，可以應(yīng)用于對特殊單位（如監(jiān)獄）的越界防范；\r\n·物體檢測：物體檢測用于判斷檢測區(qū)域中是否存在前景中的某一個目標(biāo)，當(dāng)前景中的目標(biāo)在任一幀圖像中檢測到的時候都產(chǎn)生報警，可以用于公安部門追蹤特定目標(biāo)（如特殊車輛）；\r\n·物體遺留：物體遺留用來檢測前景中的目標(biāo)遺留超過了設(shè)置的時間間隔，可以用于防范對危險物品的報警；\r\n·移動太快：移動太快用來檢測目標(biāo)運動是否超過預(yù)定義的閥值，可以用于交警對車輛超速的報警處理；\r\n·盜竊：盜竊檢測用于檢測背景中的目標(biāo)是否被移走?？梢杂糜谔厥鈫挝唬ㄈ缥奈锊块T）對重點目標(biāo)的保護；\r\n·開始運動：開始運動用來檢測背景目標(biāo)開始運動?？梢杂糜诠膊块T對特定目標(biāo)的跟蹤；\r\n·運動停止：運動停止用來檢測特定目標(biāo)停止運動。可以用于公安部門對特定目標(biāo)的跟蹤；\r\n·人數(shù)統(tǒng)計：人數(shù)統(tǒng)計通過一個頂置攝像頭完成，可以檢測進門和出門的人數(shù)；\r\n·智能運動檢測：智能運動檢測可以檢測設(shè)定區(qū)域中的變化，可以忽略攝像機振動帶來的連續(xù)運動帶來的圖像變化，可以忽略雨、雪和其他噪點；\r\n·煙霧檢測：煙霧檢測可以用于檢測室內(nèi)外場景中出現(xiàn)的煙霧。\r\n 除此之外，該平臺還提供基于預(yù)案模式的視頻應(yīng)用，基于GIS地理信息系統(tǒng)的視頻應(yīng)用，與各種報警業(yè)務(wù)聯(lián)動應(yīng)用，模擬視頻和數(shù)字視頻互控等多種豐富的功能。\r\n
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