□ 文/許延鑫

視頻圖像解析促進(jìn)安防大數(shù)據(jù)應(yīng)用

□ 文/許延鑫

背景

2016年十二屆全國(guó)人大四次會(huì)議，“國(guó)家大數(shù)據(jù)戰(zhàn)略”被寫(xiě)進(jìn)了“十三五”規(guī)劃綱要（草案），提出要實(shí)施國(guó)家大數(shù)據(jù)戰(zhàn)略，把大數(shù)據(jù)作為基礎(chǔ)性戰(zhàn)略資源，全面實(shí)施促進(jìn)大數(shù)據(jù)發(fā)展行動(dòng)，加快推動(dòng)數(shù)據(jù)資源共享開(kāi)放和開(kāi)發(fā)應(yīng)用，助力產(chǎn)業(yè)轉(zhuǎn)型升級(jí)和社會(huì)治理創(chuàng)新。

另外，公安部發(fā)布的《關(guān)于進(jìn)一步加強(qiáng)公安機(jī)關(guān)視頻監(jiān)控應(yīng)用工作的意見(jiàn)》，也提出了視頻監(jiān)控已經(jīng)成為各項(xiàng)公安工作的重要基礎(chǔ)資源，充分運(yùn)用物聯(lián)網(wǎng)、云計(jì)算等技術(shù)，利用大數(shù)據(jù)優(yōu)勢(shì)，進(jìn)一步加強(qiáng)公安機(jī)關(guān)視頻監(jiān)控應(yīng)用工作，最大限度發(fā)揮視頻監(jiān)控應(yīng)用效能，對(duì)于構(gòu)建立體化社會(huì)治安防控體系，提升公安工作能力與水平具有重要意義。

然而，平安城市視頻監(jiān)控系統(tǒng)作為公安業(yè)務(wù)應(yīng)用的重要數(shù)據(jù)來(lái)源之一，大量的視頻仍屬于非結(jié)構(gòu)化數(shù)據(jù)，不利于開(kāi)展多類(lèi)數(shù)據(jù)的融合處理、分析、預(yù)測(cè)。最近幾年興起的視頻結(jié)構(gòu)化描述技術(shù)，采用目標(biāo)檢測(cè)、特征提取、對(duì)象識(shí)別、深度學(xué)習(xí)等分析手段，將視頻圖像組織成可被計(jì)算機(jī)和人識(shí)別、理解、檢索的文本信息的技術(shù)，將是支撐未來(lái)平安城市安防大數(shù)據(jù)應(yīng)用的核心技術(shù)之一。

解密安防視圖

大數(shù)據(jù)是以容量大、類(lèi)型多、存取速度快、應(yīng)用價(jià)值高為主要特征的數(shù)據(jù)集合，正快速發(fā)展為對(duì)數(shù)量巨大、來(lái)源分散、格式多樣的數(shù)據(jù)進(jìn)行采集、存儲(chǔ)和關(guān)聯(lián)分析，從中發(fā)現(xiàn)新知識(shí)、創(chuàng)造新價(jià)值、提升新能力的新一代信息技術(shù)和服務(wù)業(yè)態(tài)。對(duì)于警務(wù)信息化應(yīng)用來(lái)說(shuō)，大數(shù)據(jù)的應(yīng)用價(jià)值在于對(duì)多類(lèi)型數(shù)據(jù)尋找傳統(tǒng)手段不易發(fā)現(xiàn)的客觀規(guī)律，形成預(yù)測(cè)分析結(jié)果，將公安被動(dòng)工作模式改變?yōu)橹鲃?dòng)工作模式，發(fā)揮“情報(bào)主導(dǎo)警務(wù)”的作用。

如何解密視圖中的“內(nèi)涵”？

平安城市視頻監(jiān)控系統(tǒng)產(chǎn)生的海量的視頻或圖片均為非結(jié)構(gòu)化或半結(jié)構(gòu)化數(shù)據(jù)，這類(lèi)數(shù)據(jù)均不能有效地被計(jì)算機(jī)應(yīng)用于公安基于數(shù)據(jù)開(kāi)展的實(shí)戰(zhàn)業(yè)務(wù)中，因此，如何將視頻或圖片中的內(nèi)容進(jìn)行結(jié)構(gòu)化提取，將是新時(shí)期下平安城市頂層設(shè)計(jì)的核心重點(diǎn)。

將海量視頻或圖片由計(jì)算機(jī)完成有價(jià)值內(nèi)容信息的識(shí)別與讀取，通常采用的技術(shù)是視頻結(jié)構(gòu)化描述技術(shù)。關(guān)于視頻結(jié)構(gòu)化描述技術(shù)，業(yè)界內(nèi)比較容易讓人理解的定義是：視頻結(jié)構(gòu)化描述，是對(duì)視頻內(nèi)容采用目標(biāo)檢測(cè)、特征提取、對(duì)象識(shí)別、深度學(xué)習(xí)等分析手段，組織成可被計(jì)算機(jī)和人識(shí)別、理解、檢索的文本信息的技術(shù)。

圖1.視頻結(jié)構(gòu)化描述對(duì)象模型

?？低暯Y(jié)構(gòu)化分析系統(tǒng)，利用專(zhuān)業(yè)的圖形處理器（GPU），采用目標(biāo)檢測(cè)、特征提取、對(duì)象識(shí)別、深度學(xué)習(xí)等分析手段，實(shí)現(xiàn)了視頻或圖片內(nèi)容的智能化信息分析，讓視頻或圖片內(nèi)容從人工識(shí)別，進(jìn)步到由計(jì)算機(jī)提取，為視頻監(jiān)控領(lǐng)域帶來(lái)的業(yè)務(wù)變革，實(shí)現(xiàn)視頻監(jiān)控網(wǎng)絡(luò)情報(bào)化、智慧化，讓人從觀看視頻圖片的勞動(dòng)中解脫出來(lái)，從而有精力進(jìn)行高效、準(zhǔn)確的研判與決策。

如何從海量數(shù)據(jù)中快速檢索目標(biāo)？

經(jīng)過(guò)結(jié)構(gòu)化分析系統(tǒng)描述處理后，勢(shì)必會(huì)得到海量的結(jié)構(gòu)化信息，因此，采用大數(shù)據(jù)檢索技術(shù)從海量結(jié)構(gòu)化數(shù)據(jù)中快速檢索需要查找的目標(biāo)。

大數(shù)據(jù)檢索是針對(duì)大數(shù)據(jù)搜索業(yè)務(wù)需求而打造的一套搜索引擎，具有專(zhuān)業(yè)精準(zhǔn)、高擴(kuò)展性和高通用性的特點(diǎn)。全文檢索作為大數(shù)據(jù)檢索技術(shù)的實(shí)現(xiàn)與應(yīng)用，能夠快速生成海量文件對(duì)應(yīng)的索引數(shù)據(jù)，同時(shí)對(duì)搜索引擎配置管理進(jìn)行了人性化的定制，使全文檢索集群的管理、監(jiān)控與擴(kuò)展都變得十分簡(jiǎn)單，極大提高了系統(tǒng)的維護(hù)性與可用性。

?？低暣髷?shù)據(jù)檢索技術(shù)，運(yùn)用特定的運(yùn)算方式，整合了Solr、ZooKeeper、ActiveMQ技術(shù)，滿足用戶(hù)對(duì)結(jié)構(gòu)化數(shù)據(jù)實(shí)時(shí)、快速、準(zhǔn)確的查詢(xún)，關(guān)鍵性能主要體現(xiàn)在Solr集群上，全文檢索提供Solr節(jié)點(diǎn)的動(dòng)態(tài)橫向擴(kuò)展能力，以提高信息的索引及檢索性能。

圖2.大數(shù)據(jù)檢索技術(shù)示意圖

揭秘解析中心

視頻圖像解析中心，是利用視頻結(jié)構(gòu)化描述技術(shù)、大數(shù)據(jù)檢索技術(shù)等技術(shù)，實(shí)現(xiàn)對(duì)視頻圖像資源的分布式存儲(chǔ)，計(jì)算能力滿足視頻圖像信息結(jié)構(gòu)化分析、視頻圖像信息快速檢索、大數(shù)據(jù)比對(duì)碰撞等服務(wù)需求，構(gòu)建視頻圖像信息結(jié)構(gòu)化描述數(shù)據(jù)庫(kù)，構(gòu)筑以人、車(chē)、物為重點(diǎn)關(guān)注目標(biāo)的視頻圖像信息線索、案事件、關(guān)聯(lián)研判等多類(lèi)專(zhuān)題業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)庫(kù)，為公安業(yè)務(wù)工作提供視頻圖像信息、特征信息等結(jié)構(gòu)化數(shù)據(jù)支撐。

建設(shè)視頻圖像解析中心的重要意義

在大數(shù)據(jù)時(shí)代，安防大數(shù)據(jù)應(yīng)用建設(shè)是提高視頻監(jiān)控投資效能的有效措施，是實(shí)現(xiàn)“情報(bào)主導(dǎo)警務(wù)”模式建設(shè)的必然要求，是公安信息化建設(shè)的必然發(fā)展趨勢(shì)。安防大數(shù)據(jù)應(yīng)用時(shí)代即將來(lái)臨，視頻圖像解析中心作為基礎(chǔ)的結(jié)構(gòu)化數(shù)據(jù)“生產(chǎn)加工工廠”，利用視頻結(jié)構(gòu)化描述技術(shù)、智能圖像分析技術(shù)、大數(shù)據(jù)檢索技術(shù)等先進(jìn)技術(shù)，對(duì)海量視頻或圖片中的人、車(chē)、活動(dòng)目標(biāo)進(jìn)行結(jié)構(gòu)化數(shù)據(jù)提取，將海量非結(jié)構(gòu)化視頻、半結(jié)構(gòu)化圖片轉(zhuǎn)化成有價(jià)值的結(jié)構(gòu)化信息，實(shí)現(xiàn)解密安防視頻大數(shù)據(jù)的“基因”（基因，即視頻或圖片中目標(biāo)的描述信息），以提升視頻圖像解析能力為核心，進(jìn)一步構(gòu)建實(shí)戰(zhàn)應(yīng)用系統(tǒng)，完善視頻監(jiān)控綜合應(yīng)用體系，將是公安機(jī)關(guān)實(shí)現(xiàn)安防大數(shù)據(jù)應(yīng)用建設(shè)的重要基礎(chǔ)。

圖3.視頻圖像解析中心聯(lián)網(wǎng)結(jié)構(gòu)圖

視頻圖像解析中心的聯(lián)網(wǎng)結(jié)構(gòu)

視頻圖像解析中心系統(tǒng)，依托于公安機(jī)關(guān)視頻圖像信息整合與共享工作，以公安視頻專(zhuān)網(wǎng)和公安信息網(wǎng)為承載網(wǎng)，以公安視頻圖像信息共享平臺(tái)和聯(lián)網(wǎng)平臺(tái)為基礎(chǔ)，系統(tǒng)設(shè)計(jì)以“雙網(wǎng)雙中心、上下多層級(jí)”為核心架構(gòu)，從“視圖內(nèi)容解析、解析數(shù)據(jù)存儲(chǔ)、解析數(shù)據(jù)分析、解析中心管理”四個(gè)方面進(jìn)行級(jí)聯(lián)設(shè)計(jì)。視頻圖像解析中心系統(tǒng)主要由解析類(lèi)系統(tǒng)、存儲(chǔ)類(lèi)系統(tǒng)、分析類(lèi)系統(tǒng)和管理類(lèi)系統(tǒng)組成，面向用戶(hù)提供“端到端”的系統(tǒng)級(jí)解決方案。

視圖內(nèi)容解析采用云分析模式，實(shí)現(xiàn)安防視頻中的人、車(chē)、活動(dòng)目標(biāo)的信息提??；解析數(shù)據(jù)存儲(chǔ)采用級(jí)聯(lián)架構(gòu)，實(shí)現(xiàn)視頻、圖像、信息向上傳遞；解析數(shù)據(jù)分析采用大數(shù)據(jù)分析技術(shù)，實(shí)現(xiàn)視頻圖像信息的分析、檢索、挖掘、比對(duì)、碰撞等服務(wù)；解析中心管理采用統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn)、統(tǒng)一接口、統(tǒng)一權(quán)限、統(tǒng)一服務(wù)，為公安業(yè)務(wù)工作提供視頻圖像信息、特征信息、碰撞信息等。

視頻圖像解析中心對(duì)用戶(hù)的價(jià)值

建設(shè)視頻圖像解析中心系統(tǒng)，從用戶(hù)角度來(lái)看，可以獲得以下收益：

1）滿足公安視頻業(yè)務(wù)應(yīng)用的技術(shù)支撐

隨著視頻資源迅速增長(zhǎng)，海量視頻資源的低應(yīng)用效能正在制約視頻業(yè)務(wù)應(yīng)用的發(fā)展，然而視頻圖像解析中心提供專(zhuān)用監(jiān)控視頻圖像解析服務(wù)，提取結(jié)構(gòu)化信息，使得公安機(jī)關(guān)在事件預(yù)警、偵破案件等各方面的能力和水平發(fā)生質(zhì)的飛躍。

2）革新視頻偵查人海戰(zhàn)術(shù)的有效手段

視頻圖像解析中心通過(guò)計(jì)算機(jī)實(shí)現(xiàn)基于視頻圖像資源的快速檢索、比對(duì)碰撞、戰(zhàn)法分析等業(yè)務(wù)功能，從而大大提高視頻偵查的效率以緩解警力資源嚴(yán)重不足的現(xiàn)狀。

3）提高視頻監(jiān)控系統(tǒng)投資效益的推手

從投資效益上考慮，構(gòu)建視頻圖像解析中心將海量非結(jié)構(gòu)化視頻、半結(jié)構(gòu)化圖片轉(zhuǎn)化成有價(jià)值的結(jié)構(gòu)化信息，提高海量視頻資源的應(yīng)用效能，有利于真正發(fā)揮出這些投資的效益。

4）符合國(guó)家政策和戰(zhàn)略規(guī)劃發(fā)展方向

視頻圖像解析中心對(duì)視頻圖像進(jìn)行結(jié)構(gòu)化解析，解析人、地、事、物、組織等要素，將視頻結(jié)構(gòu)化內(nèi)容應(yīng)用于公安業(yè)務(wù)，有助于公安機(jī)關(guān)“情報(bào)主導(dǎo)警務(wù)”模式的發(fā)展，也符合國(guó)家政策和戰(zhàn)略規(guī)劃的發(fā)展方向。

發(fā)展方向

在大數(shù)據(jù)時(shí)代，利用視頻結(jié)構(gòu)化描述技術(shù)實(shí)現(xiàn)“全城”視頻圖像結(jié)構(gòu)化數(shù)據(jù)提取，將是公安機(jī)關(guān)實(shí)現(xiàn)安防大數(shù)據(jù)應(yīng)用的重要基礎(chǔ)建設(shè)。

圖4.這是一座可“結(jié)構(gòu)化”城市的設(shè)計(jì)模型

打造全城視圖結(jié)構(gòu)化，讓視頻充滿智慧，構(gòu)建可“結(jié)構(gòu)化”的平安城市，采用“終端提取+云端解析”的系統(tǒng)建設(shè)模型，即：對(duì)于計(jì)算能力要求較低的分析，如車(chē)牌識(shí)別、行為檢測(cè)等，通過(guò)前端攝像機(jī)實(shí)現(xiàn)實(shí)時(shí)采集現(xiàn)場(chǎng)畫(huà)面時(shí)，也對(duì)畫(huà)面中的關(guān)注目標(biāo)的特征進(jìn)行結(jié)構(gòu)化描述；對(duì)于 那些需要耗費(fèi)大量處理和內(nèi)存資源的分析來(lái)說(shuō)，則將相關(guān)的視頻、圖片和前端描述數(shù)據(jù)通過(guò)后端結(jié)構(gòu)化系統(tǒng)進(jìn)行集中式的分析處理。

視頻圖像解析中心作為視圖結(jié)構(gòu)化數(shù)據(jù)的“生產(chǎn)加工工廠”，源源不斷的為各警種業(yè)務(wù)系統(tǒng)輸出人、車(chē)、物等關(guān)注目標(biāo)的結(jié)構(gòu)化數(shù)據(jù)，完全符合“云端解析”模型的作用，視頻圖像解析中心必將會(huì)是建設(shè)可“結(jié)構(gòu)化”的平安城市的核心組成部分。

結(jié)束語(yǔ)

在大數(shù)據(jù)時(shí)代，安防大數(shù)據(jù)應(yīng)用是必然的發(fā)展趨勢(shì)。應(yīng)充分考慮為未來(lái)公安機(jī)關(guān)大數(shù)據(jù)應(yīng)用奠定好基礎(chǔ)，即視頻圖像結(jié)構(gòu)化數(shù)據(jù)，充分利用視頻圖像解析中心生產(chǎn)結(jié)構(gòu)化數(shù)據(jù)的能力實(shí)現(xiàn)公安機(jī)關(guān)大數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)應(yīng)用。視頻圖像解析中心系統(tǒng)，以“解密安防視圖內(nèi)涵、多種信息分類(lèi)存儲(chǔ)、解析數(shù)據(jù)級(jí)聯(lián)共享、百億數(shù)據(jù)秒級(jí)檢索、對(duì)外標(biāo)準(zhǔn)服務(wù)接口”為特點(diǎn)，為視頻監(jiān)控領(lǐng)域帶來(lái)的業(yè)務(wù)變革，實(shí)現(xiàn)視頻監(jiān)控網(wǎng)絡(luò)情報(bào)化、智慧化，讓人從觀看視頻圖片的勞動(dòng)中解脫出來(lái)，從而有精力進(jìn)行高效、準(zhǔn)確的研判與決策。

作者單位：杭州?？低曄到y(tǒng)技術(shù)有限公司公安事業(yè)部