張杭 蔣元良

【摘 要】隨著城市多平臺視頻監(jiān)控系統(tǒng)的飛速發(fā)展，異構(gòu)視頻監(jiān)控平臺聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)的設(shè)計與實現(xiàn)已經(jīng)勢在必行。針對異構(gòu)視頻監(jiān)控平臺聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)的特點，提出異構(gòu)視頻監(jiān)控平臺聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)的設(shè)計原則，系統(tǒng)總體設(shè)計方案以及主要功能設(shè)計，并提出關(guān)鍵技術(shù)指標(biāo)，為異構(gòu)視頻監(jiān)控平臺聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)的研究做出了積極探索。

【關(guān)鍵詞】異構(gòu)視頻；監(jiān)控平臺；聯(lián)網(wǎng)；系統(tǒng)設(shè)計；關(guān)鍵技術(shù)

近年來，公安部開展了一系列的科技強警示范城市建設(shè)工程，全國各城市都在公共區(qū)域建立了數(shù)目眾多、標(biāo)準(zhǔn)各異的監(jiān)控系統(tǒng)[1-2]。隨著跨區(qū)域經(jīng)濟活動和人員流動的日益頻繁，在各類安全事件處理中，出現(xiàn)了更多跨地市、跨部門、跨行業(yè)協(xié)同響應(yīng)的需求[3-5]。然而，在實際的應(yīng)用過程中，由于各種平安工程監(jiān)控系統(tǒng)產(chǎn)品不兼容，給后期視頻監(jiān)控資源的共享帶來了阻礙。

因此進行異構(gòu)視頻聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)的設(shè)計與實現(xiàn)勢在必行，本文探索綜合應(yīng)用視音頻監(jiān)控、通信、計算機網(wǎng)絡(luò)、系統(tǒng)集成等技術(shù)，在城市、大型場所范圍內(nèi)構(gòu)建的具有信息采集、傳輸、控制、顯示、存儲、處理等功能的能夠?qū)崿F(xiàn)不同設(shè)備及系統(tǒng)間互聯(lián)、互通、互控的綜合網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)，實現(xiàn)平安城市視頻監(jiān)控資源以及社會監(jiān)控資源的共享，解決原有建設(shè)存在的問題，具有重要的現(xiàn)實意義。

1.系統(tǒng)設(shè)計原則

1.1滿足要求、符合標(biāo)準(zhǔn)

按照異構(gòu)視頻監(jiān)控平臺聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)技術(shù)要求，本方案設(shè)計嚴(yán)格按照公安部、省級公安廳有關(guān)文件、技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)、規(guī)范、指導(dǎo)意見進行建設(shè)。在采用成熟技術(shù)和適用裝備的基礎(chǔ)上，充分考慮系統(tǒng)功能與性能的先進性和長遠(yuǎn)發(fā)展，確保系統(tǒng)高效運行，實現(xiàn)視頻資源共享，確保建成后的視頻監(jiān)控系統(tǒng)兼容性強、安全可靠、便于擴展和維護[6-7]。

1.2采用主流平臺，滿足“良好的前端兼容性”要求

滿足異構(gòu)視頻監(jiān)控平臺聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)技術(shù)要求“視頻監(jiān)控平臺兼容業(yè)界主流的前端設(shè)備，能夠很好地保障前端廠家快速接入視頻監(jiān)控平臺，且保證有穩(wěn)定良好的接入質(zhì)量”[8]。本方案采用主流的視頻監(jiān)控聯(lián)網(wǎng)共享平臺，通過聯(lián)網(wǎng)網(wǎng)關(guān)將異構(gòu)視頻平臺接入視頻監(jiān)控聯(lián)網(wǎng)共享平臺，實現(xiàn)視頻資源共享、互聯(lián)互通互控。

1.3滿足先進、可靠、安全、實用、易維護要求

采用了業(yè)界領(lǐng)先的主流產(chǎn)品和業(yè)界領(lǐng)先的技術(shù)，滿足技術(shù)要求關(guān)于“技術(shù)先進性”、“高可靠性”、“高安全性”、“高可用性”、“易維護性”的要求。

2.系統(tǒng)設(shè)計

2.1 系統(tǒng)總體方案設(shè)計

按照系統(tǒng)設(shè)計原則和 《安全防范視頻監(jiān)控聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)信息傳輸、交換、控制技術(shù)要求》（GB/T 28181）、公安部GA/T669.4等標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范，制定異構(gòu)視頻平臺聯(lián)網(wǎng)方案如圖1所示。

2.2系統(tǒng)功能設(shè)計

對現(xiàn)有異構(gòu)視頻監(jiān)控應(yīng)用場景進行需求分析，總結(jié)現(xiàn)有的異構(gòu)視頻監(jiān)控系統(tǒng)提供的各類功能的基礎(chǔ)上，設(shè)計異構(gòu)視頻監(jiān)控平臺聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)主要有如下功能：

（1）實時圖像點播：包括視頻采集、傳輸交換、控制和顯示四個主要環(huán)節(jié)，實時圖像通過UDP承載，在管理員的控制下，將攝像頭的圖像實時在視頻監(jiān)控客戶端和解碼器后的電視上播放出來。

（2）遠(yuǎn)程控制：視頻監(jiān)控客戶端軟件選擇一個具有控制功能的攝像頭后，可以進行遠(yuǎn)程控制。首先系統(tǒng)會判斷用戶對攝像頭是否有控制權(quán)限，如果沒有，視頻管理服務(wù)器會拒絕用戶的控制請求，并在視頻監(jiān)控客戶端上提示出來。

（3）歷史圖像檢索和回放：視頻管理服務(wù)器上的數(shù)據(jù)庫中記錄了設(shè)備、通道、時間、報警同圖像存儲物理位置的對應(yīng)關(guān)系，通過設(shè)備、通道號和時間段（可選），或通過報警信息，用戶可以檢索到已經(jīng)錄制的歷史圖像列表，雙擊即可播放。

（4）遠(yuǎn)程控制：在監(jiān)控客戶端上可以用圖形化方式顯示存儲計劃執(zhí)行情況，正常錄制、沒有錄制、無需錄制等各種信息通過不同的顏色以柱狀圖的方式顯示出來，對正常錄制的部分雙擊即可播放。

（5）報警管理：當(dāng)應(yīng)急指揮系統(tǒng)啟動布防時，一旦編碼器檢測到告警檢測裝置的開關(guān)量輸入，系統(tǒng)將通過圖像輸出、視頻、音頻以及GIS地圖等方式報警聯(lián)動。

（6）人機交互界面：視頻監(jiān)控客戶端支持圖形化的配置界面，所有的增刪改查操作全部可以通過圖形化的操作完成，所見即所得。系統(tǒng)對設(shè)備、監(jiān)控關(guān)系、報警、巡檢結(jié)果等提供報表功能，整網(wǎng)設(shè)備運行情況一幕了然。

（7）分層分級管理功能：對于所有網(wǎng)絡(luò)、視頻資源進行分層分級的管理原則，管理本轄區(qū)內(nèi)的各項資源；同時，上級能夠?qū)ο录壍馁Y源進行調(diào)度。

（8）輪切業(yè)務(wù)：基于實時監(jiān)控，對多路實況進行輪流查看的業(yè)務(wù)。

（9）多畫面業(yè)務(wù)：視頻監(jiān)控客戶端上，可以實現(xiàn)多畫面的顯示，多個畫面之間的操作相互獨立，比如：可以顯示多路實況，可以顯示多路回放，也可以部分畫面顯示實況、部分畫面顯示回放。

（10）視頻存儲管理功能：本系統(tǒng)支持對分布式異構(gòu)視頻資源的備份存儲功能，實現(xiàn)統(tǒng)一的存儲配置管理。

（11）共享功能：對于本部門所轄的視頻資源可根據(jù)共享策略，在公安信息網(wǎng)中進行全警種的視頻資源共享；對于與其他單位交換過來的視頻資源可根據(jù)共享策略共享公安視頻專網(wǎng)中的視頻資源。

（12）運行監(jiān)控功能：對于所有的視頻資源、鏈路、設(shè)備等能進行全面的跨網(wǎng)監(jiān)控管理。

3.關(guān)鍵技術(shù)指標(biāo)

（1）圖像質(zhì)量：聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)內(nèi)視音頻信息的顯示、存儲、播放應(yīng)具有原始完整性，即在色彩還原性、圖像輪廓還原性（灰度級）、事件后繼性等方面均應(yīng)與現(xiàn)場場景保持最大相似性，最終顯示圖像應(yīng)不低于四級圖像質(zhì)量。

（2）攝像機容量：設(shè)計全網(wǎng)可管理視頻攝像機數(shù)量可以達到50萬路以上。

（3）用戶容量：設(shè)計全網(wǎng)可管理用戶數(shù)可達10萬個以上。

（4）媒體解碼標(biāo)準(zhǔn)：視頻編碼標(biāo)準(zhǔn)采用H.264標(biāo)準(zhǔn)。

（5）異構(gòu)視頻平臺互聯(lián)通信協(xié)議：采用SIP協(xié)議，詳細(xì)要求符合《安全防范視頻監(jiān)控聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)信息傳輸、交換、控制技術(shù)要求》（GB/T 28181）標(biāo)準(zhǔn)。

（6）媒體實時傳輸協(xié)議（RTP）與實時傳輸控制協(xié)議（RTCP）遵守以下國際規(guī)范：

RFC1889：RTP： A Transport Protocol for Real-Time Applications。

RFC1890：RTP： Profile for Audio and Video Conferences with Minimal Control。

RFC3550：RTP： A Transport Protocol for Real-Time Applications。

RFC3551：RTP Profile for Audio and Video Conferences with Minimal Control。

RFC3984：RTP Payload Format for H.264 Video。

（7）封包格式：1、媒體數(shù)據(jù)包傳輸采用UDP協(xié)議；

2、RTP包頭：padding =0；extension =0； payload type =96；

3、H264分割包的包頭約定：nal_unit_type=28；

（FU-A， Fragmentation unit）；

4、其它包分割參數(shù)填寫約定按RFC3984規(guī)定。

（8）可靠性：核心的管理控制服務(wù)器采用雙機熱備，管理軟件應(yīng)能保證當(dāng)某一子系統(tǒng)、子網(wǎng)絡(luò)發(fā)生故障時，不影響其他子系統(tǒng)、子網(wǎng)絡(luò)的運行。

4.結(jié)語

本文探索異構(gòu)視頻監(jiān)控平臺聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)設(shè)計，綜合應(yīng)用視音頻監(jiān)控、通信、計算機網(wǎng)絡(luò)、系統(tǒng)集成等技術(shù)，提出系統(tǒng)設(shè)計原則，設(shè)計異構(gòu)視頻監(jiān)控平臺聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)設(shè)計方案以及主要功能，提出該系統(tǒng)設(shè)計的關(guān)鍵技術(shù)指標(biāo)，實現(xiàn)異構(gòu)視頻平臺媒體數(shù)據(jù)流的實時格式轉(zhuǎn)換和轉(zhuǎn)發(fā)。利用該系統(tǒng)，可對需要防范和監(jiān)控的目標(biāo)實施有效的視音頻轉(zhuǎn)換處置，并可為城市應(yīng)急體系建設(shè)提供相應(yīng)的圖像聲音信息平臺，為保障城市和人類安全提供可靠技術(shù)手段，具有強大的社會效益。

參考文獻：

[1]西剎子.天下安防—智能網(wǎng)絡(luò)視頻監(jiān)控技術(shù)詳解與實踐[M].北京：清華大學(xué)，2010：4.

[2] 楚瀛.智能視頻監(jiān)控中的多特征融合問題研究[D].武漢：華中科技大學(xué)，2012.

[3] Lucas，B.and Kanade，T.An iterative image registration technique with an application to stereo vision[C].In Proceedings of the International Joint Conference on Artificial Intelligence，2009：674-679.

[4] 張劍.基于內(nèi)容的智能視頻關(guān)鍵監(jiān)控技術(shù)及在公共安防中的應(yīng)用研究[D].杭州：浙江大學(xué)，2012.

[5] 劉學(xué)軍，徐鵬編著.交通地理信息系統(tǒng)[M].北京：科學(xué)出版社，2006.

[6] Anderson C，et al.Change detection and tracking using pyramid transformation technique[J].SPIE-Intelligent Robots and Computer Vision，2010，579：72-78.

[7] 宋波濤.智能視頻監(jiān)控系統(tǒng)的設(shè)計與實現(xiàn)[D].吉林：吉林大學(xué)，2009.

[8] J.Steffens，E.Elagin，and H.Neven，Person spotter-fast and robust system for human detection，tracking and recongnition[C].in Proc.IEEE Int.Conf. Automatic Face and Gesture Recognition，2011：516-521.

作者簡介：

張杭，女，碩士，湖南大學(xué)信息科學(xué)與技術(shù)學(xué)院。 研究方向：計算機通信技術(shù)

蔣元良，男，本科，湖南廣遠(yuǎn)視通網(wǎng)絡(luò)技術(shù)有限公司 。研究方向：計算機通信技術(shù)