□文/賈洪濤

新一代視頻智能應(yīng)用系統(tǒng)建設(shè)是智慧公安、智慧城市建設(shè)的一個重要組成部分，是平安城市、數(shù)字城市、智慧警務(wù)建設(shè)的升級版本。新一代視頻智能應(yīng)用系統(tǒng)建設(shè)就是借助于物聯(lián)智慧感知端對人、車、物、路、事件進(jìn)行關(guān)聯(lián)分析，經(jīng)過公安城市視頻大腦——基于新一代通信技術(shù)建成的物聯(lián)網(wǎng)、云計算、大數(shù)據(jù)平臺——的綜合研判，對潛在突發(fā)事件做出城市級別的事前預(yù)警、事中指揮、事后研判，可極大地提升城市的防盜、維穩(wěn)、反恐能力，為人民的工作、生活營造更加安全、暢順、高效的工作生活環(huán)境，提升人民的安全感和幸福感。

新一代視頻智能應(yīng)用系統(tǒng)的發(fā)展趨勢

智慧警務(wù)時代，視頻建設(shè)的方向大致會有以下幾個方面：

一是未來基礎(chǔ)信息采集將實現(xiàn)智能化，通過前端智能感知對目標(biāo)進(jìn)行特征提取和分析，以強化邊防基礎(chǔ)設(shè)施、配備智能裝備為主。

二是圍繞實戰(zhàn)推動公共安全視頻監(jiān)控建設(shè)聯(lián)網(wǎng)的應(yīng)用，應(yīng)用往大數(shù)據(jù)匯集應(yīng)用和情報綜合研判靠攏，如巡邏防控、重點部位聯(lián)動防控、重大風(fēng)險聯(lián)動穩(wěn)控、重要領(lǐng)域聯(lián)動管控和應(yīng)急處置等，旨在加強公安派出所基層所隊實戰(zhàn)能力建設(shè)，建立平時和特殊時期的實戰(zhàn)應(yīng)用機制。

三是以各級基礎(chǔ)性平臺建設(shè)為重點，建立各級公共安全視頻圖像信息交換共享平臺，分級有效整合政府、企業(yè)和社會各類視頻圖像資源，逐步對接綜治視聯(lián)網(wǎng)和各級綜治中心，并探索將其接入群眾家中或手機軟件上，通過網(wǎng)格化建設(shè)，更加及時有效發(fā)現(xiàn)、預(yù)警風(fēng)險隱患。

四是推進(jìn)公共安全視頻圖像信息在國家安全、反恐、維穩(wěn)以及安全監(jiān)管、防范治理電信網(wǎng)絡(luò)新型違法犯罪等突出治安問題、防范命案和重特大案事件等領(lǐng)域的應(yīng)用，逐步開展視頻圖像信息在城鄉(xiāng)社會治理、智能交通、服務(wù)民生、生態(tài)建設(shè)與保護(hù)等領(lǐng)域的應(yīng)用，提升各相關(guān)領(lǐng)域精細(xì)化治理水平。

新一代視頻智能應(yīng)用系統(tǒng)的組成

新一代視頻智能應(yīng)用系統(tǒng)以云計算、大數(shù)據(jù)、人工智能等先進(jìn)技術(shù)為基礎(chǔ)，以治安防控、城市管理和雪亮工程社會視頻服務(wù)等業(yè)務(wù)需求為導(dǎo)向，加強基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)，新建或升級改造前端視頻資源采集設(shè)備，新建云基礎(chǔ)設(shè)施和數(shù)據(jù)共享資源，搭建視圖應(yīng)用平臺，支撐未來構(gòu)筑多維實戰(zhàn)化綜合應(yīng)用體系，構(gòu)建全市統(tǒng)一視圖庫，全面挖掘視頻圖像信息的深層價值，支撐提供動態(tài)人像卡口、車輛大數(shù)據(jù)等實戰(zhàn)業(yè)務(wù)功能，全面滿足反恐維穩(wěn)、治安防控、打擊犯罪、網(wǎng)格管理、民生服務(wù)等核心業(yè)務(wù)應(yīng)用需求，形成面向?qū)崙?zhàn)、服務(wù)實戰(zhàn)的視頻聯(lián)網(wǎng)共享應(yīng)用新模式。系統(tǒng)整體組成如下圖所示：

縱向分層：系統(tǒng)總體架構(gòu)分為核心層、邊緣層，核心層在市級構(gòu)建，邊緣層在鎮(zhèn)級構(gòu)建，建立“市為核心、鎮(zhèn)為邊緣”的層次架構(gòu)。各層概要如下：

核心層：實現(xiàn)視頻接入、視頻管理共享與解析、構(gòu)建全市統(tǒng)一視圖庫、視頻大數(shù)據(jù)服務(wù)、綜治/公安/民生應(yīng)用等功能。核心層向上與省級視頻專網(wǎng)互通，實現(xiàn)省市視頻共享和調(diào)閱；向下與鎮(zhèn)級視頻專網(wǎng)互通，實現(xiàn)市鎮(zhèn)視頻共享和跨鎮(zhèn)調(diào)閱能力；橫向提供電子政務(wù)外網(wǎng)、互聯(lián)網(wǎng)的視頻接入，實現(xiàn)委辦局、社會視頻的接入、共享和調(diào)閱能力。

邊緣層：實現(xiàn)視頻接入、視頻管理共享與解析功能。邊緣層向上與市級視頻專網(wǎng)互通，實現(xiàn)市鎮(zhèn)視頻共享和跨鎮(zhèn)調(diào)閱能力；橫向提供電子政務(wù)外網(wǎng)、互聯(lián)網(wǎng)的視頻接入，實現(xiàn)委辦局下屬單位、社會視頻的接入、共享和調(diào)閱能力。

橫向分區(qū)：系統(tǒng)總體物理架構(gòu)按照平臺功能和承載網(wǎng)絡(luò)分為城市視頻專網(wǎng)區(qū)、公安信息網(wǎng)區(qū)、電子政務(wù)外網(wǎng)區(qū)、互聯(lián)網(wǎng)區(qū)四個邏輯區(qū)域。各區(qū)概要如下：

城市視頻專網(wǎng)區(qū)是核心區(qū)，分別連接公安信息網(wǎng)區(qū)、電子政務(wù)外網(wǎng)區(qū)、互聯(lián)網(wǎng)區(qū)，是所有視頻圖像資源的核心匯聚點，按照業(yè)務(wù)需要向其它三個區(qū)域提供視頻數(shù)據(jù)資源服務(wù)，同時，承載綜治業(yè)務(wù)應(yīng)用，以及接入視頻專網(wǎng)的委辦局的視頻調(diào)閱應(yīng)用。

公安信息網(wǎng)區(qū)是公安專用區(qū)，全量同步視頻專網(wǎng)區(qū)提供的數(shù)據(jù)資源，結(jié)合公安網(wǎng)內(nèi)部資源，承載公安的業(yè)務(wù)應(yīng)用，并向公安用戶提供公安內(nèi)部視頻接入和調(diào)閱服務(wù)。

電子政務(wù)外網(wǎng)區(qū)是政務(wù)服務(wù)區(qū)，向各委辦局等電子政務(wù)外網(wǎng)用戶提供基于電子政務(wù)外網(wǎng)的視頻接入和調(diào)閱服務(wù)。

互聯(lián)網(wǎng)區(qū)是民生服務(wù)區(qū)，向社會面提供視頻接入和授權(quán)調(diào)閱服務(wù)，以及政府部門各類用戶的視頻移動應(yīng)用服務(wù)。

新一代視頻智能應(yīng)用系統(tǒng)的架構(gòu)設(shè)計

傳統(tǒng)視頻監(jiān)控系統(tǒng)存在的問題

上一代系統(tǒng)是以視頻監(jiān)控為目標(biāo)的，主要解決看得見的問題，其核心技術(shù)是以視頻的錄制和存儲為核心的技術(shù)，隨著監(jiān)控攝像頭建立的數(shù)量增加，導(dǎo)致后臺存儲投資巨大，平時利用率低下，投入產(chǎn)出不成比例。同時，以視頻回放為主的檢索手段，使用不便、費人費眼、勞動強度非常大，高強度的人海作業(yè)模式不僅容易錯失目標(biāo)信息，更談不上與刑偵、技偵、網(wǎng)偵實現(xiàn)信息共享，無法形成科技合力。

新一代智慧智慧應(yīng)用對感知層的創(chuàng)新要求

新一代智慧應(yīng)用對感知層的設(shè)計和建設(shè)需要綜合考慮以下幾個方面的問題：

● 選擇什么樣的智能攝像前端的問題；

● 現(xiàn)有高清攝像頭的升級改造問題；

● 選點和環(huán)境問題；

● 規(guī)模和密度問題；

● 網(wǎng)絡(luò)傳輸和存儲問題；

● 成本問題。

實踐證明，智慧感知層必須達(dá)到一定的密度和規(guī)模，視頻人工智能系統(tǒng)的整體規(guī)模效益才能真正顯現(xiàn)出來。然而，隨著規(guī)模和密度的提升，必然帶來網(wǎng)絡(luò)帶寬、視頻存儲、大數(shù)據(jù)存儲提升，進(jìn)而使系統(tǒng)建設(shè)成本大幅提高。如何在滿足公安實戰(zhàn)的前提下，盡量降低對網(wǎng)絡(luò)帶寬、數(shù)據(jù)存儲的壓力，降低系統(tǒng)建設(shè)的成本，是感知層建設(shè)創(chuàng)新的關(guān)鍵點。

新一代全息智能感知前端的創(chuàng)新特點

近年來，市場上新推出不少新一代智能攝像頭，這些攝像頭前端自帶一定的智能化處理能力。然而，不同行業(yè)、不同單位對智慧感知的信息種類需求不同。

人臉 人形 行為 車輛 手機銀行 √道路交通 √停車場 √學(xué)校、醫(yī)院 √ √機場、車站 √公安 √ √ √ √ √

例如，對于銀行業(yè)和金融業(yè)，主要需求是人臉，通過人臉比對確認(rèn)交易者的真實身份；對于交警、路政、停車場、高速收費等部門，主要需求是車輛和車牌信息；對于學(xué)校、幼兒園、醫(yī)院等場所主要需求是人臉信息，預(yù)防不法人員和不當(dāng)行為的發(fā)生；對于機場、車站、碼頭、酒店住宿主要需求是人臉信息，主要用于確定人證身份一致。

而對于公安行業(yè)則各類信息都需要，最好還能把各類信息勾連起來，形成信息鏈、線索鏈，任何一種信息對于案件的事前預(yù)防和事后偵破都是有價值的線索信息。

針對公安行業(yè)的需求，安軟科技新推出的多功能智能前端具有視頻錄制、人形采集、人臉采集、車輛采集、手機MAC地址采集、時空采集六大功能，同時還支持本地視頻加密存儲、遠(yuǎn)程回放、光纖/4G傳輸、太陽能電池供電等功能。

該智能前端采集的視頻流以H.264/H.265格式，平常可保存在智能前端，不向后臺傳輸，后臺也不需要NVR存儲空間，當(dāng)需要回放錄像時可以在后臺遠(yuǎn)程調(diào)用攝像頭上保存的視頻文件進(jìn)行回放。

該智能設(shè)備平時僅當(dāng)有人員、車輛出現(xiàn)時，將摳取出來的人臉、人形、車輛信息向后臺傳送，大大減少了網(wǎng)絡(luò)傳輸量和后臺數(shù)據(jù)存儲量。數(shù)據(jù)傳輸和后臺存儲的數(shù)據(jù)量大約只相當(dāng)于原始視頻的1/50--1/20。

在成本方面，前端建設(shè)的成本主要分為攝像頭的產(chǎn)品成本和挖溝立桿布線的工程成本兩部分。以往傳統(tǒng)的視頻監(jiān)控系統(tǒng)平均每路4、5萬的建設(shè)成本，有的甚至高達(dá)10萬/路，不少成本體現(xiàn)在工程和維護(hù)成本上。

視頻智能應(yīng)用系統(tǒng)對智能前端規(guī)模和密度的要求也帶來系統(tǒng)建設(shè)整體成本高的問題，如何降低系統(tǒng)整體建設(shè)的成本，找到替代方案是視頻智能應(yīng)用系統(tǒng)建設(shè)落地的關(guān)鍵問題之一。

多功能智能前端可以在三個方面降低系統(tǒng)建設(shè)的整體成本：①產(chǎn)品采用集成化設(shè)計，可降低前端產(chǎn)品本身的成本；②采用本地視頻文件存儲，不僅降低了傳輸成本，后臺不需要NVR系統(tǒng)，可降低后臺視頻文件存儲；③采用4G傳輸可降低挖溝布線的工程成本。

現(xiàn)有的一類視頻智能化感知改造方式

現(xiàn)行的做法主要有兩種：一種是在高清攝像頭旁邊加一個“改造單元盒”，使原有的高清攝像頭升級為智能攝像頭，如下圖所示：

另一種是在監(jiān)控中心通過“邊緣計算服務(wù)器”處理采集回來的視頻流，提取視頻流中的人、臉、車等高價值信息，并進(jìn)行結(jié)構(gòu)化處理。如下圖所示：

前者需要大量的戶外改造工程，一旦在某些攝像頭邊加了盒子就固定下來了，后續(xù)很難再調(diào)整。后者不需要額外的戶外改造工程，并且可以根據(jù)案發(fā)地點分布的變化，通過后臺軟件配置不斷動態(tài)調(diào)整前端智慧賦能的點位布局。這種方式特別適合對現(xiàn)有一類視頻的升級改造和社會視頻資源的共享接入。

現(xiàn)有的社會視頻共享與智能感知改造方式

在實際案件偵破中往往需要從多個攝像頭中提取作案嫌疑人的作案現(xiàn)場、來去軌跡、落腳地點的整個行蹤軌跡。密度和規(guī)模不夠，往往會使偵破線索中斷。落腳點是實施抓捕破案的重要一環(huán)，不能鎖定作案嫌疑人的落腳點，最終就無法抓人破案。因此，視頻圖像的采集面必須達(dá)到一定的密度和規(guī)模，視頻智能應(yīng)用系統(tǒng)的整體規(guī)模效益才能真正顯現(xiàn)出來。

一般情況下，城市主要干道、廣場、公共空間、重點場所的視頻監(jiān)控點由公安建設(shè)，而社區(qū)、城中村、大型商超、商業(yè)中心、樓宇內(nèi)部、零散小商鋪、企事業(yè)單位內(nèi)部的視頻監(jiān)控都由企事業(yè)單位自己建設(shè)。案件發(fā)生的現(xiàn)場以及嫌疑人的落腳點往往在社區(qū)、城中村、商業(yè)區(qū)域。單純的依靠公安自建前端是無法滿足對全社會安全管理要求的。必須以開放的心態(tài)，開展警民共建、共享、共治、共贏，積極地將各類社會機構(gòu)建設(shè)的視頻逐步納入公安專網(wǎng)采集的對象，通過“借眼”、“借知”，在滿足社會單位自用的情況下，同時將視頻中的人、車、物信息采集到公安視頻專網(wǎng)，才能更好的滿足公安圖偵的需要。

通過“邊緣計算服務(wù)器”不僅可解決一類視頻的智能化升級，也可解決社會視頻資源的共享和接入，如下圖所示：

這種方式下，社會視頻的原始視頻文件任然存儲在企業(yè)自建的監(jiān)控系統(tǒng)中，僅當(dāng)有人員、車輛出現(xiàn)時，邊緣計算服務(wù)器進(jìn)行抽幀，將大圖傳給公安視頻專網(wǎng)，再由視頻專網(wǎng)的結(jié)構(gòu)化處理單元進(jìn)行摳圖和屬性標(biāo)注。這種方式大大減少了社會視頻共享的網(wǎng)絡(luò)傳輸量和后臺數(shù)據(jù)存儲量，可實現(xiàn)大規(guī)模的社會視頻共享和接入。

新一代視頻智能應(yīng)用體系架構(gòu)的創(chuàng)新設(shè)計

綜上所述，新一代視頻智能應(yīng)用系統(tǒng)的前端，可以采用下圖所示的多類型方式組合，靈活建設(shè)，可使系統(tǒng)整體的投資大幅下降。

上圖中說明了五種類型前端的不同接入方式：

對公安在干道、廣場、公共場所、重點部位等已建的一類攝像頭，可從前端采集視頻碼流接入視頻專網(wǎng)的邊緣預(yù)處理服務(wù)，通過邊緣預(yù)處理服務(wù)器進(jìn)行解碼、抽幀將視頻碼流轉(zhuǎn)換為圖片信息，再由后續(xù)的結(jié)構(gòu)化處理單元進(jìn)行結(jié)構(gòu)化處理。

對已經(jīng)建成內(nèi)部視頻監(jiān)控系統(tǒng)的社區(qū)、學(xué)校、大型商超等企事業(yè)單位，可采用邊緣計算技術(shù)將大圖信息傳入公安視頻網(wǎng)。這種情況下不需要將視頻碼流傳入公安視頻網(wǎng)存儲，僅當(dāng)有人員、車輛等活動目標(biāo)才將大圖摳出傳入公安視頻網(wǎng)進(jìn)行結(jié)構(gòu)化解析。

對新建的智能感知前端，可采用端存儲、端摳圖技術(shù)，將視頻中的人員、人臉、車輛、車牌等高價值信息動態(tài)提取并建立勾稽關(guān)系。這種情況下不需要將視頻碼流傳入公安視頻網(wǎng)存儲，僅當(dāng)有人員、車輛等活動目標(biāo)才將大圖、小圖傳入公安視頻網(wǎng)進(jìn)行結(jié)構(gòu)化解析。

而對零散小店鋪、小租戶可采用廉價智能抓拍機只將人臉、人形、車輛等小圖傳入公安視頻網(wǎng)。

對于目前無法進(jìn)行聯(lián)網(wǎng)的離線社會視頻資源，可以采用文件拷貝方式，將涉案視頻拷貝回公安視頻網(wǎng)，進(jìn)行結(jié)構(gòu)化處理。

總之，在視頻智能應(yīng)用系統(tǒng)前端的建設(shè)方面需要不斷打破傳統(tǒng)的思維模式，不斷創(chuàng)新才能滿足系統(tǒng)在功能、規(guī)模、成本等多方面的要求。

新一代系統(tǒng)各類數(shù)據(jù)的存儲方式

對原始視頻流的存儲

隨著視頻智能化、結(jié)構(gòu)化的加工處理，原始視頻中的高價值信息已經(jīng)被提取出來。對原始視頻流的存儲不必全部采用云存儲、集中存儲，可以適度結(jié)合端存儲、邊緣存儲、分級存儲等方式分散存儲壓力，降低系統(tǒng)的整體成本和網(wǎng)絡(luò)消耗。只要在技術(shù)上打通視頻播放的通路，滿足在需要的時候能夠調(diào)用、回放原始視頻即可。

對結(jié)構(gòu)化數(shù)據(jù)的存儲

結(jié)構(gòu)化數(shù)據(jù)是從原始視頻中提取出來的人形、人臉、車輛、車牌等高價值數(shù)據(jù)，這些數(shù)據(jù)由大圖、小圖、結(jié)構(gòu)化屬性數(shù)據(jù)、特征碼數(shù)據(jù)組成。其中一張大圖200K-500K，相對較大。其他三種數(shù)據(jù)占用空間較小，但使用頻度非常高，圖片的搜索、比對、顯示主要用這三種數(shù)據(jù)。因此，一般小圖、數(shù)據(jù)化數(shù)據(jù)、特征碼數(shù)據(jù)都要集中上報到云端存儲，而大圖可視情況既可以存儲在云端，也可存儲在分局一級。

新一代系統(tǒng)數(shù)據(jù)的關(guān)聯(lián)

公安智慧應(yīng)用中數(shù)據(jù)的關(guān)聯(lián)有兩層含義：

結(jié)構(gòu)化的人形、人臉、車輛、車牌之間的關(guān)聯(lián)。

目前，大多數(shù)同一個前端采集的同一個人的人形和人臉信息也是分離的不關(guān)聯(lián)的，不同的前端采集的同一個人就更是分離的不關(guān)聯(lián)的了。

結(jié)構(gòu)化數(shù)據(jù)與公安信息網(wǎng)中的人員、車倆、案件等業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)的關(guān)聯(lián)。

數(shù)據(jù)的關(guān)聯(lián)在公安業(yè)務(wù)中有至關(guān)重要的價值，把原本分散、分離的信息勾連起來形成信息鏈、線索鏈，對于案件的事前預(yù)防和事后偵破都是有價值的線索信息。

在前端可以通過新一代智能攝像頭的前端智能處理實現(xiàn)同一攝像頭下的“臉-形-車-物”的關(guān)聯(lián)。在后臺通過大數(shù)據(jù)分析可以實現(xiàn)“人-臉-形-車-物-蹤-住-案”信息的深度挖掘，實現(xiàn)布控設(shè)防精準(zhǔn)推送、目標(biāo)軌跡全域檢索，最終實現(xiàn)各類防控手段的一體化聯(lián)動功能，形成科技合力。

新一代視頻智能應(yīng)用系統(tǒng)總門戶

智能化視頻大數(shù)據(jù)實戰(zhàn)應(yīng)用平臺建成后，再加上市局、各分局原有的視頻應(yīng)用系統(tǒng)，例如：視頻監(jiān)控平臺、路網(wǎng)偵控平臺、人臉比對平臺，運維管理平臺等。這些平臺相互獨立，重復(fù)登錄，使用不便，有必要對這些平臺加以整合，實現(xiàn)平臺間的互聯(lián)互通、信息共享，并提供統(tǒng)一的登錄操作應(yīng)用門戶。

新一代視頻應(yīng)用總門戶如上圖所示，整體分為前端采集層、原有的條狀應(yīng)用系統(tǒng)層、視圖大數(shù)據(jù)庫層、智慧實戰(zhàn)應(yīng)用層。

原有的條狀應(yīng)用層針對不同的警種開發(fā)，除了提供通用的播放、下載、搜索等功能外，還提供一些特色應(yīng)用功能，應(yīng)予以保留，不能作廢。智慧實戰(zhàn)應(yīng)用層建立在視圖庫基礎(chǔ)上，通常多數(shù)應(yīng)用功能只需訪問視圖庫，只有需要回放視頻或下載視頻時需要調(diào)用原有的條狀應(yīng)用系統(tǒng)的視頻播放接口。

總之，新一代系統(tǒng)是以智慧感知為核心的技術(shù)，它通過人工智能技術(shù)可以從視頻中自動識別提取人車物等高價值目標(biāo)，大量減少無用信息和冗余信息，可以減少視頻信息存儲量，大大節(jié)約存儲開銷，可把節(jié)約下來的存儲開銷用于新建和擴(kuò)建前端上，提高前端的密度和覆蓋面，是一種全新的視頻應(yīng)用架構(gòu)。