十五個字全面搞懂視頻監控

發表時間:2018-03-12 10:03

看不到(數字化與網絡化)、存不下(分布式與雲化)、看不清(标清與高清)、看不懂(智能化與大數據)、不放心(視頻信息安全)。隻要您弄清這十五個字的真實含義,就會全面搞懂視頻監控的發展曆史、現狀與未來。

視頻監控系統的早期發展,是從讓更多人“看得到”及接觸到視頻圖像開始的;2000年後,視頻系統開始解決“存不下”、不好用、不好管(圖像)的問題,并由此獲得了快速的應用普及;2010年左右,視頻系統開始攻克“看不清”的難題,圖像清晰度的提高,同時為下一步智能化應用打好了基礎;近兩年,視頻系統的熱點與焦點,是用AI、圖像智能分析等手段處理大數據的圖像,解決用戶“看不懂”的瓶頸,可以預見這一過程将帶來視頻監控市場五到十年的蓬勃發展;與此同時,大數據的廣泛應用也帶來海量圖像信息安全性的問題,解決數據、圖像“不放心”,将是視頻行業未來長期的發展方向。

看不到:數字化與網絡化

模拟監控系統發展到一定水平,受制于硬件難以滿足用戶更高的應用需求,數字化是必由之路。數字監控系統具有同步多路傳輸、抗幹擾性能力強、失真小、可進行非線性檢索與回放等模拟系統無法比拟的優勢。由此,2000年後安防視頻監控系統開始大量地應用數字産品和數字技術,如網絡攝像機(IPC)、網絡錄像機(NVR)和數字視頻錄像機(DVR)等。這些設備和技術從根本上改變了監控系統的形态,提升了系統的功能。

但視頻監控系統數字化的真正标志是系統中的信息流(包括數據、音頻、視頻、控制)從模拟轉變為數字,這從本質上改變了監控系統的信息采集、通信、數據處理和系統控制的方式,從而改變了視頻監控系統的模式和應用。實現了視頻監控系統中各種技術設備之間的集成、融合,并在統一的操作平台上實現系統管理和全部的功能控制。所以說,數字化是視頻監控技術變革的核心,也是網絡化和智能化的前提。

網絡化極大地促進了視頻監控系統由封閉(專用/閉路監控)向開放轉化,系統由固定設置向自由生成的方向發展。如在公共安全視頻監控平台上,可随時、随地建立一個專用的安全防範系統,并可随時地改變和撤消它;開放式系統可将各種社會資源或者其它業務系統整合、配置到系統中來,任務完成後、再釋放回去;利用開放的網絡可以把系統的許多資源(數據、知識、方法、設備)作為安全服務提供給用戶;可以方便地實現與GPS、GIS等系統融合。由此,産生安全防範系統的新模式和新應用,并促進安全服務業的發展和完善。

視頻監控系統網絡化分為二個層面,一是采用網絡技術的系統設計,一是利用公共信息網絡構成系統。前者主要表現為視頻監控系統的結構(系統模式)由集總式向分布式轉變,分布式的設計有利于合理的資源配置和充分的資源共享,使視頻監控系統架構由資源管理體系轉變為資源配置和整合體系。實現系統真正意義上的集成,即:技術融合、數據的融合。

此外,網絡化還是實現互聯網+安防的最佳平台,是安防服務的最佳平台。通過互聯網實現視頻系統與其它社會服務功能的整合,如智慧社區、智慧物流等;促進安防進入智慧城市等領域;通過互聯網提供雲計算、大數據和物聯網的服務;促進個人消費的增長,如行車記錄、雲端攝像機、網絡直播等。

看不清:标清與高清

高清”是視頻監控系統(圖像技術)發展的必然趨勢,視頻監控始終追求得到更豐富的圖像信息,特别是分辨圖像細節的能力,實現真實、透徹的感知。高清系統的圖像分辨能力有很大的提高,已成為視頻監控系統技術水平(檔次)的标志和系統建設的重要目标。

高清攝像機有三大類。一是高分辨率攝像機,也稱模拟高清,它是在掃描格式(制式)不變的前提下,通過提高水平分辨率實現高清的攝像機;另一類是大像素攝像機,是指攝像器件像素數量大的攝像機,如200萬、500萬,甚至更高。通常它們輸出标清視頻信号,與标清系統保持完全的互換性。在電子變焦(攝取局部圖像)時,仍有很高的分辨率(由于像素多);960V、4K攝像機以圖像格式表示自己的高分辨率,也屬于大像素攝像機;有些大像素攝像機,圖像幀率較低,則屬數碼相機(民用級)的範疇;最後一類是高清電視攝像機,是廣播電視高清的概念。高清是相比标清,圖像分辨率在水平、垂直兩方向上加倍;圖像為16:9,因此與标清電視不同,兩者不再兼容,不可互換。

在通常實時監控環境下(适當的觀看距離、動态圖像),高清與标清圖像的觀察效果差别不大。高清系統的優勢是觀察局部圖像和提取圖像細節信息時(将局部圖像擴展至全屏),仍具有很高分辨率;圖像個體識别時,高分辨率是重要的條件,如電子警察或卡口系統在進行号牌識别時,可得到較高識别率;但圖像行為分析對圖像幀率穩定性要求較高,而對圖像分辨率要求不高。因此,高清系統設計要明确規定高清的型式,系統評價時,不僅要評測攝像機,還要綜合分析系統的各個環節(傳、存、顯、變換、處理),判定系統最後實現的效果。

存不下:分布式與雲化

傳統的視頻監控系統是專用、封閉的體系,既不便于系統外部資源的整合和配置,也不便于實現技術的融合和組網應用。開放,既是網絡化系統的基本特征,也是公共服務系統的基本要求。

開放的視頻監控系統是分布式結構,可方便的從局域擴展到廣域,實現組網應用;适于雲計算、物聯網和大數據的應用,是公共安全網的理想平台和安全服務的最佳平台。

分布式結構是視頻監控系統發展的必然趨勢,它可以做到視頻資源的合理分布和配置,解決分散的資源與集中控制,分部門(職能)的管理與統一協調之間的關系,實現最充分的共享。

所謂“雲化”是指越來越多的視頻監控系統采用“雲架構”或“雲平台”。雲計算是一種全新的資源配置觀念和方式,它通過虛拟化技術将分散、分布的資源整合為一個巨大、共享的資源庫(計算能力),使得用戶可以低成本的獲得巨大計算能力或者資源配置(分布式存儲)。

視頻監控系統采用雲架構是對傳統監控系統革命性的颠覆。通常,傳統系統是“中心——前端”結構,即使是分布式系統,也會有一個中心節點,彙集所有前端設備傳送的信息(數據),對系統和前端設備進行管理和控制;雲系統是“雲+端”結構,強大系統資源(交換、存貯、變換及工具)是“雲”,前端設備是“端”,如攝像機;監控中心也是“端”,盡管它擁有大量的顯示設備。

顯然,”雲”是最開放的架構,具有無限擴展、自主升級的能力,與端配合,可不斷創造新功能和新服務。而且雲系統的構建可以通過購買服務來實現。

看不懂:智能化與大數據

智能化的視頻監控系統要求采用人性化的設計,模仿人的思維方式進行智能的分析和判斷。人工智能技術可以應用于視頻監控的方方面面,實現系統功能的自主性;提高操作的精準性和效率;提高決策系統、專家系統的戰略水平。人工智能視頻監控系統應用的前提是圖像信息的自動解釋,因此圖像信息的自動解釋是安防智能化的基本标志。通過機器學習(深度學習),視頻監控系統具有與人類智能相似的反應,完成需要人類智能才能勝任的複雜動作(功能)。

智能化還表現于系統運行管理和功能設置,視頻監控系統将成為具有環境(網絡、氣候、應用)自适應、故障(系統、設備)自診斷;圖像質量、數據完整、安全性自動監測等功能,是界面友好的人性化系統。

智能化是一個與時俱進的概念,在不同的時期和不同的技術條件下有不同的含義,視頻監控系統的智能化可以理解為:實現真實的探測與感知,實現圖像信息和各種特征的自動識别;系統狀态、功能參數自主、優化的調節;系統聯動機構和相關系統之間準确、協調的互動。

所謂“大數據”一般分為三類:交易數據、交互數據和傳感數據。視頻監控系統所采集、存儲與處理的圖像信息,主要指的是傳感數據。

近年來,視頻圖像大數據應用日益廣泛。由于采集數據能力(感知手段)的增強,視頻系統可以輕易地獲得巨量的數據;存貯能力的增強又可以将巨量的數據保存起來。傳統觀念認為,其中沒有價值的數據是垃圾,而在大量的垃圾中尋找有用數據又變得困難。新觀念則看到巨量數據所具有的潛在價值。即所謂的“數據挖掘”。這就是大數據的由來。它既說明了數據的價值,又指出了獲得價值的方法——“挖掘”。

視頻圖像大數據作為一種産業資源,實現盈利的關鍵,就在于提高對數據的“挖掘能力”,通過加工實現數據的“增值”。大數據與雲計算就像一枚硬币的正反面。大數據無法用單台計算機進行處理,必須采用分布式架構,對海量數據進行分布式數據挖掘,必須依托雲計算的分布式處理、分布式數據庫和雲存儲、虛拟化技術。随着雲時代的來臨,大數據越來越受關注。大數據可視為大量非結構化數據和半結構化數據,分析這些數據會花費過多時間和金錢。把大數據與雲計算聯系到一起,可有效地處理大量的、以往時間内的數據。

不放心:視頻圖像信息安全

信息安全是指信息系統受到保護,不受偶然的或者惡意的原因而遭到破壞、更改、洩露,系統連續可靠正常地運行,信息服務不中斷,最終實現業務連續性。信息安全主要包括以下六方面的内容,即需保證信息的保密性、真實性(信息來源)、完整性、可用性、不可抵賴性(證據)、可控性(控制傳播的能力)。

影響視頻監控系統信息安全的因素主要有四類:視頻監控系統包含的産品與技術、操作(如糾正運行缺陷、備份能力等)、隐私與取證、管理。其中,後兩點要素較為關鍵。

隐私,什麼圖像信息屬隐私,什麼部位不能裝設備,什麼圖像隻能存、不能看。系統設計時,要有明确、清楚的界定。證據,不同的用戶可能會有不同的理解,但證據必須是原始和固定的。因此作為證據圖像的生成一定要保證它的原始性與連續性。同時,證據隻能由執法業務部門使用。視頻圖像由誰來看、控、管;圖像存在哪、存貯質量、時間及使用等問題,都需要制度和系統模式來保證。

視頻監控系統管理包括使用政策法規、技術标準、人員培訓等方面内容。一般來說平安城市建設、視頻組網應用等大型社會化工程相關文件由國務院部委發布,如《關于加強公共安全視頻監控建設聯網應用工作的若幹意見》、《關于加強中小學幼兒園安全風險防控體系建設的意見》等。這些文件經常會反映出中央對公共安全的新思維,如編織全方位、立體化公共安全網;構建安全風險防控體系;加強社會治理創新;用大數據等高新技術破解社會治理難題等都是由這些文件首先提出或傳達的。此外,還有各個應用領域視頻監控系統建設規範性文件,公共交通、銀行、文博、學校(幼兒園)、醫院等行業部門制訂的對業内視頻監控系統建設的指導文件。這些文件的制訂,通常都會與公安部門合作進行或征求公安部門的意見。