■文/中星技術(shù)股份有限公司 邱嵩
關(guān)鍵字:SVAC+ 物聯(lián)網(wǎng) 監(jiān)控擴展信息 安防 大數(shù)據(jù)
視頻監(jiān)控是安防系統(tǒng)的重要組成部分,通過視頻采集這種最為直觀的方式收集監(jiān)控場景的豐富信息,可為安防系統(tǒng)應(yīng)用提供堅實的數(shù)據(jù)基礎(chǔ)。各地建設(shè)的視頻監(jiān)控系統(tǒng)規(guī)模越來越大,往往都以新增攝像機數(shù)量來加以宣傳,一方面說明了攝像機在視頻監(jiān)控系統(tǒng)的重要地位,另一方面也反映出部分項目中還是單純考慮攝像機數(shù)量,在利用視頻與其他信息(特別是物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用系統(tǒng)所采集信息)的充分結(jié)合來提升整個安防系統(tǒng)應(yīng)用效能方面的考慮有所欠缺。本文從視頻監(jiān)控系統(tǒng)將視頻數(shù)據(jù)與物聯(lián)網(wǎng)數(shù)據(jù)相結(jié)合,采用SVAC國家標準進行編碼,促進安防大數(shù)據(jù)應(yīng)用方面進行分析和探討。
物聯(lián)網(wǎng)指萬物互聯(lián)的網(wǎng)絡(luò),英文為Internet of Things(IoT)。作為新一代信息技術(shù)的重要組成部分,物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)和物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用近年來得到業(yè)界的廣泛關(guān)注,從智能家居的插座、空調(diào)等智能硬件,到環(huán)境監(jiān)控的溫濕度傳感器,從樓宇大廈的門禁到停車場出入口的道閘,幾乎所有能產(chǎn)生數(shù)據(jù)的傳感器都有了聯(lián)網(wǎng)的需要,各種數(shù)據(jù)聯(lián)網(wǎng)匯聚產(chǎn)生了很多新的應(yīng)用??爝f員送貨上門時,即使收貨人不在家也可以遠程看到視頻,確認身份之后再遠程控制打開家門讓快遞員放下物品后離開鎖門;在城市中穿行的電動自行車裝上“身份證”后,大街小巷的RFID讀卡器能準確記錄電動車的位置和運行軌跡,發(fā)生失竊事故后能迅速定位并遠程控制斷電以便找回……
物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用系統(tǒng)的三大要素,分別是各種傳感器對信息的采集和生產(chǎn)數(shù)據(jù)、數(shù)據(jù)的傳輸以及對數(shù)據(jù)的加工應(yīng)用?,F(xiàn)在的物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用一般都是獨立的系統(tǒng),是自己采集數(shù)據(jù)、獨立傳輸、功能專一的應(yīng)用。比如,環(huán)保數(shù)據(jù)監(jiān)測采集排污揚塵等環(huán)境數(shù)據(jù),獨立傳輸給后臺進行數(shù)據(jù)的呈現(xiàn)、預(yù)警;道路上的RFID讀卡器讀取的電動車信息,只能在地圖上以圖標、文字的方式標識電動車的位置和軌跡。這些單獨的物聯(lián)網(wǎng)信息如果能結(jié)合現(xiàn)場視頻畫面,將能更加直觀和全面地反應(yīng)真實情況。另外,物聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)為了將采集的數(shù)據(jù)傳輸?shù)胶笈_,一般采用移動通信公司提供的4G服務(wù)進行數(shù)據(jù)傳輸,4G通信模塊的安裝成本和每月流量的使用成本較高。如果能利用視頻監(jiān)控系統(tǒng)已經(jīng)建設(shè)好的網(wǎng)絡(luò)傳輸系統(tǒng),則可大大節(jié)省系統(tǒng)的建設(shè)成本和使用成本。
圖1 獨立的物聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)
視頻監(jiān)控系統(tǒng)的攝像機也可被看作是一種物聯(lián)網(wǎng)信息采集裝置,用于采集監(jiān)控現(xiàn)場的實時視頻。視覺是為人類帶來最豐富信息的一種感知途徑。目前,監(jiān)控攝像機已經(jīng)大量升級為高清分辨率,其采集的實時視頻數(shù)據(jù)量大,常采取光纖等方式進行傳輸,可以提供豐富的帶寬,為視頻監(jiān)控系統(tǒng)與其他物聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)的應(yīng)用融合提供了物理層面的基礎(chǔ)。
圖2 獨立的視頻監(jiān)控系統(tǒng)
如果視頻監(jiān)控系統(tǒng)采用的是H.264、H.265攝像機,雖然物聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)可以與這些攝像機結(jié)合,并利用視頻監(jiān)控系統(tǒng)已有的光纖網(wǎng)絡(luò)傳輸,但這種情況下視頻數(shù)據(jù)和物聯(lián)網(wǎng)數(shù)據(jù)只是簡單地共享傳輸通路,傳感器數(shù)據(jù)和視頻數(shù)據(jù)分別傳送到服務(wù)器,只能通過時間標志在兩個系統(tǒng)之間查找和調(diào)閱,視頻數(shù)據(jù)和物聯(lián)網(wǎng)數(shù)據(jù)之間無法實現(xiàn)融合關(guān)聯(lián)。
圖3 H.264、H.265攝像機與物聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)的簡單結(jié)合
SVAC國家標準是安防監(jiān)控系統(tǒng)的基礎(chǔ)標準,以“忠實于場景的高保真視音頻編解碼”為核心思想,針對安防監(jiān)控實際需求,解決目前安防監(jiān)控系統(tǒng)中視音頻編解碼標準不統(tǒng)一和在安防監(jiān)控領(lǐng)域采用廣電標準無法滿足安防監(jiān)控特殊需求等問題。2017年3月,SVAC國家標準2.0版《公共安全視頻監(jiān)控數(shù)字視音頻編解碼技術(shù)要求》由國家標準委發(fā)布實施,標準號為GB/T 25724-2017。
圖4 數(shù)據(jù)組包格式
SVAC標準中定義了監(jiān)控專用擴展信息的載體格式,可以支持多種視音頻數(shù)據(jù)之外的數(shù)據(jù)進行統(tǒng)一編碼。
利用SVAC國家標準的這一特點,視頻監(jiān)控系統(tǒng)與物聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)的融合應(yīng)用能更加深入。各類物聯(lián)網(wǎng)裝置將實時感知的物聯(lián)網(wǎng)數(shù)據(jù)通過RS485、LAN等物理接口接入到SVAC攝像機,攝像機通過SVAC監(jiān)控擴展信息方式將這些物聯(lián)網(wǎng)數(shù)據(jù)插入到視頻中一同編碼,實現(xiàn)視頻數(shù)據(jù)和物聯(lián)網(wǎng)數(shù)據(jù)的高度關(guān)聯(lián)與同步,然后傳輸給平臺端進行應(yīng)用。
圖5 SVAC攝像機與物聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)的充分融合
隨著監(jiān)控攝像機處理能力的提升,除了視頻采集之外,越來越多的攝像機能對視頻進行一些智能分析,大大緩解了平臺端集中進行視頻分析帶來的運算壓力。SVAC國家標準定義的監(jiān)控擴展信息支持絕對時間、OSD信息、地理位置、報警事件、視頻智能分析結(jié)果,以及其他外部輸入信息或用戶自定義的視頻結(jié)構(gòu)化描述信息的格式化傳輸,可以有效支持前端智能化,以及強化監(jiān)控前端與監(jiān)控中心智能化應(yīng)用的整合與應(yīng)用。視頻數(shù)據(jù)、物聯(lián)網(wǎng)數(shù)據(jù),再加上智能分析結(jié)果可以統(tǒng)一編碼在SVAC碼流中進行傳輸,平臺端無需解碼視頻即可直接提取物聯(lián)網(wǎng)數(shù)據(jù)和智能分析結(jié)果,這為平臺端將視頻監(jiān)控與物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用在用戶界面上的融合和創(chuàng)新提供了更多的便利。
圖6 SVAC智能攝像機與物聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)的充分融合
目前,使用上述方式可以支持WIFI探針、電子圍欄、交通卡、汽車電子標簽、門禁卡、身份證、電動車防盜、銀行卡、環(huán)境傳感器等多種物聯(lián)網(wǎng)設(shè)備接入。但在實現(xiàn)過程中,我們面臨的一個重大挑戰(zhàn)是物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用系統(tǒng)的標準化程度不高,物聯(lián)網(wǎng)設(shè)備種類繁多,接入?yún)f(xié)議各不相同。為了降低接入難度,綜合多種物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用細分領(lǐng)域的特點和需求,本文提出一套通用物聯(lián)網(wǎng)擴展信息接入?yún)f(xié)議,以SDK的方式提供了物聯(lián)網(wǎng)設(shè)備的快速接入方式。這個接入?yún)f(xié)議支持RS485和LAN兩種接入方式,兼顧多種物聯(lián)網(wǎng)設(shè)備的應(yīng)用特點,既有協(xié)議標準的統(tǒng)一性,又保持了足夠的靈活性,可以對未來更多種類的物聯(lián)網(wǎng)設(shè)備接入提供支持。
表1 物聯(lián)網(wǎng)信息傳輸協(xié)議格式
為了方便物聯(lián)網(wǎng)設(shè)備廠商進行接入開發(fā),物聯(lián)網(wǎng)設(shè)備廠商除了可以依照接入?yún)f(xié)議的要求自行開發(fā)之外,也可以直接調(diào)用通用物聯(lián)網(wǎng)擴展信息接入SDK。接入SDK的主要函數(shù)包括:
函數(shù)名稱:Open ExtInfo Device
功能描述:打開485/網(wǎng)絡(luò)設(shè)備
函數(shù)名稱:ExtInfo Device Input General Data
功能描述:485/網(wǎng)絡(luò)設(shè)備輸入通用數(shù)據(jù)
函數(shù)名稱:Close ExtInfo Device
功能描述:關(guān)閉485/網(wǎng)絡(luò)設(shè)備
函數(shù)名稱:Get ExtInfo PackLib Version
函數(shù)功能:獲取擴展信息數(shù)據(jù)組包庫版本號
圖7 SVAC+物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用系統(tǒng)
在平臺端,通用物聯(lián)網(wǎng)擴展信息解析SDK可在不進行視頻解碼的情況下,高效率地將SVAC碼流中的監(jiān)控擴展信息加以解析,并將其中的物聯(lián)網(wǎng)數(shù)據(jù)提取出來,用于物聯(lián)網(wǎng)數(shù)據(jù)的應(yīng)用開發(fā)。例如,可以配合平臺端的檢索算法和大數(shù)據(jù)應(yīng)用,實現(xiàn)對任意物聯(lián)網(wǎng)設(shè)備的視頻檢索,增強實戰(zhàn)效果。
以一個“基于SVAC的多軌大數(shù)據(jù)分析”的綜合應(yīng)用實例來說,在應(yīng)用中,基于SVAC專用擴展信息,接入WIFI探針、電子圍欄、電子標簽、交通卡等物聯(lián)網(wǎng)感知數(shù)據(jù)實現(xiàn)視頻物聯(lián)網(wǎng)標識,并同步使用人工智能算法實現(xiàn)關(guān)聯(lián)視頻的人像、車輛等結(jié)構(gòu)化描述,構(gòu)建多軌大數(shù)據(jù)分析模型獲得人像-車輛-探針-圍欄-標簽-卡證之間關(guān)聯(lián)匹配關(guān)系,實現(xiàn)多軌融合、關(guān)聯(lián),為業(yè)務(wù)提供精準的用戶畫像多軌主數(shù)據(jù)服務(wù)。其中,重點業(yè)務(wù)之一是?;囕v/特種車輛監(jiān)管應(yīng)用,即通過衛(wèi)星定位技術(shù)、卡口抓拍技術(shù)、RFID識別或電子車牌等技術(shù)的綜合應(yīng)用,掌握某一地區(qū)?;囕v、特種車輛的實時位置與行駛軌跡、行駛速度,并與車輛的應(yīng)到位置、應(yīng)駛路徑進行實時比對,發(fā)現(xiàn)異常情況并及時觸發(fā)相應(yīng)處置預(yù)案,聯(lián)合相關(guān)部門進行研判和應(yīng)急處置。
SVAC國家標準是針對安防應(yīng)用的業(yè)務(wù)需求特點專門制定的視頻編碼標準,與H.264、H.265等通用視頻編碼標準相比,SVAC標準除了在視頻編碼上支持同等的高清分辨率、高質(zhì)量編碼之外,還通過支持更強的安全性和靈活的監(jiān)控擴展信息,為安防應(yīng)用日益增長的融合需求提供了很好的支持。基于SVAC國家標準,安防系統(tǒng)可以在視頻采集之外,集成物聯(lián)網(wǎng)、人工智能、信息安全和地理時空融合,不僅解決了不同來源、不同種類信息的傳輸和應(yīng)用接口問題,也為多數(shù)據(jù)源的大數(shù)據(jù)碰撞分析提供了精確到視頻幀的關(guān)聯(lián)關(guān)系,SVAC+物聯(lián)網(wǎng)可為基于視頻動態(tài)感知、實時預(yù)警分析決策和大數(shù)據(jù)融合可視化應(yīng)用提供強大支撐。