常州市平安城市視頻監(jiān)控技術已經從聯(lián)網整合階段。發(fā)展到視頻實戰(zhàn)深度應用階段。常州市公安局根據本地的視頻實戰(zhàn)應用需求，建設了基于云計算的視頻實戰(zhàn)應用平臺。面對視頻資源整合規(guī)模的持續(xù)擴大、視頻實戰(zhàn)業(yè)務的廣泛應用以及視頻信息化處理過程中產生的海量結構化數據，如何充分利用海量的視頻數據，實現(xiàn)海量視頻數據的高效檢索以及基于實戰(zhàn)需求構建警務視頻大數據應用平臺，成為視頻深度應用亟待解決的問題。建設統(tǒng)一開放的視頻云計算平臺，并在視頻云計算架構基礎上，實現(xiàn)視頻信息化、信息情報化、情報實戰(zhàn)化是視頻大數據實戰(zhàn)應用的關鍵。

一、項目背景

隨著公安信息化建設進程的不斷加快，全國各地都在掀起“平安城市”、“智慧城市”和“科技強警”等一系列大型安防系統(tǒng)建設。全國各地隨著“平安城市”的推動，建設了越來越多的視頻監(jiān)控攝像頭。但是如何將這些視頻資源整合好、利用好、管理好、應用好，發(fā)揮視頻實戰(zhàn)的最大效用，是視頻實戰(zhàn)應用下一步發(fā)展面臨的問題。

二、項目建設方案

（一）視頻聯(lián)網建設

經過近兩年的努力，技防支隊已經整合聯(lián)網全市視頻監(jiān)控21122臺，其中公安自建視頻監(jiān)控14377路，實現(xiàn)“可看、可調、可控”，形成“控點、封線、成圈、鎖城”的立體視頻監(jiān)控網絡。

常州市局從前期公安機關實戰(zhàn)應用需求出發(fā)，根據江蘇省公安廳《江蘇公安警務大數據工程視頻圖像信息應用平臺主要建設內容》指導規(guī)范要求，制定數據采集規(guī)劃，加大公安內部視頻資源整合同時，進一步強化社會數據的采集和共享，擴大視頻數據整合共享的覆蓋面。

整個視頻聯(lián)網平臺縱向按照市局、分局、派出所三級分布式聯(lián)網架構模式建設，實現(xiàn)了資源的匯聚整合、按需獲取和資源共享的目標。橫向構建基于“三個平臺、兩個邊界”的視頻資源匯聚體系，實現(xiàn)社會資源由社會視頻網絡向公安視頻專網匯聚，公安視頻專網向公安信息網匯聚，在公安信息網內實現(xiàn)公安警務數據信息與視頻圖像信息的關聯(lián)串并，并最終實現(xiàn)在視頻云實戰(zhàn)應用平臺進行信息的綜合分析和實戰(zhàn)應用。

（二）視頻云中心建設

常州市局在視頻專網和公安內網建設了一個視頻云中心。該云中心部署了高性能小型機服務器集群，實現(xiàn)了物理設備的虛擬化管理和應用。通過建設開放的視頻云平臺，實現(xiàn)各類文件的統(tǒng)一存儲。同時保證系統(tǒng)彈性可擴展，支持多種智能分析算法的接入；對外提供統(tǒng)一的、專業(yè)的視頻存儲、分析服務，支持多個警種業(yè)務系統(tǒng)進行服務調用，服務于各警種業(yè)務應用。

該云中心架構設計采用在視頻專網和公安內網分別建設數據匯聚云和數據應用云中心的方式，既支持集中式部署，也支持分布式方案，物理服務器可以根據現(xiàn)場情況靈活配置。總的物理架構圖如1所示：

圖1常州云平臺建設圖

（三）視頻智能分析工具建設

在視頻云中心建設了視頻大數據實戰(zhàn)應用平臺，針對公安工作實戰(zhàn)應用需要，采用視頻快速編輯處理、圖像信息結構化描述、海量視頻信息快速處理、視頻行為智能分析、云計算和視頻圖像大數據處理等智能化工具和技術。開展非結構化數據的結構化信息提取，并與公安其他信息系統(tǒng)關聯(lián)對接，開展視頻圖像大數據分析實踐。逐步探索豐富視頻圖像大數據的應用模型，提升視頻圖像應用水平，為公安實戰(zhàn)提供視頻應用支撐。

1、視頻轉碼

平臺通過集成轉碼工具，可以顯示社會面采集的視頻、圖片，在導入系統(tǒng)時統(tǒng)一轉化為標準格式視圖，在平臺中統(tǒng)一播放，為之后的視頻結構化分析提供前期必要的視頻準備工作。視頻編碼的歸一化是一切視頻結構化分析和應用的基礎，只有盡可能多地兼容多種視頻格式，才能實現(xiàn)視頻信息的深度應用。目前視頻云平臺支持視頻、音頻以及圖片三種文件形式的轉碼，其中支持80多種的視頻格式，并且兼容的范圍在持續(xù)增長。

2、視頻濃縮

目前進行視頻偵查作戰(zhàn)，主要還是依賴“人海戰(zhàn)術”。這種方式由于投入資源巨大，目前只能應用于重特大案件中，無法應用于一般性案件。隨著視頻資源質量的提高，以及人像、機動車等識別技術的成熟，可以通過自動識別、自動比對以及自動預警的方式來提高視頻資料的利用效率，減輕人工工作壓力。通過平臺的濃縮處理工具可以快速實現(xiàn)視頻中運動目標的動靜分離，1個小時的視頻可以通過壓縮處理成幾分鐘的只包含運動目標的視頻，且運動物體可以根據需要在同一時間集中播放，大大縮短民警查看視頻的時間。

3、摘要分析

系統(tǒng)采用模式識別、圖像分析比對等技術，自動對視頻圖像進行分析，提取結構化信息描述，生成多種類型的索引：包括運動目標索引、車輛索引以及人臉索引。生成的索引能夠在時間軸上進行標記，支持人工標注發(fā)現(xiàn)的線索信息，截取視頻片段，并作標記，以便案件進一步分析研判使用。

4、視頻增強

通過研究視頻圖像增強技術，不僅可以對實時視頻，也可以對歷史視頻中的模糊現(xiàn)象進行清晰化處理。改善由于環(huán)境因素（霧天、奇偶場等）導致的圖像模糊現(xiàn)象。靈活的參數設置方案，實現(xiàn)畫面質量即調即所得。

5、模糊圖片處理

警用圖像處理系統(tǒng)主要包括常規(guī)功能、高級功能、特殊功能和序列圖像處理功能。常規(guī)功能主要涵蓋圖像幾何變換、圖像濾波、圖像特征、圖像運算、圖像增強和圖像轉換形態(tài)學操作等圖像的基本操作功能。高級功能主要包括超分辨率、模糊處理、圖像復原、圖像融合、噪聲處理和顏色處理。特殊功能包括人像重建、去霧、色彩分離、移行和奇偶場。序列圖像處理主要包括穩(wěn)定化、超分辨率、多幀平均、多幀融合、手工配準和低照度增強。

6、人臉識別比對

通過模式識別技術，快速提取視頻中運動目標的人臉，與公安的高危人員庫進行比對識別，一旦發(fā)現(xiàn)嫌疑人員，系統(tǒng)自動產生報警，起到了提前預防和防范的目的。

（四）視頻大數據分析建設

該平臺經過兩年的建設和運行已經積累了大量的業(yè)務應用數據。如何從這些海量數據中提取到關鍵線索，實現(xiàn)數據挖掘，從數據預測模型中及早發(fā)現(xiàn)可疑事件，進一步提高社會治安穩(wěn)定性，是常州市公安局對視頻未來應用成效的提前預見。

常州市公安局技防支隊更是從視頻大數據的角度出發(fā)，在全國率先提出在公安內網基于云計算架構，構建視頻大數據信息服務平臺的理念。充分利用好視頻大數據基礎，探討和研究視頻大數據應用方向，真正使公安信息化走向大數據應用和數據挖掘，最終服務于治安防控和案件偵破。

在建設方面，基于已建設好的視頻云中心，重點打造基于云中心的視頻大數據實戰(zhàn)應用平臺。該平臺合理規(guī)劃內外網數據，在公安內網實現(xiàn)數據匯聚。一方面，匯聚視頻專網已采集的數據，包括2000萬卡口和電警、接近20000車輛GPS數據，5000個視圖庫產生的視頻圖像數據，聯(lián)網平臺的視頻以及點位數據等的匯聚；另一方面，公安內網匯聚的數據除了以上卡口、電警、GPS車輛通行數據外，還要對接公安內網有關案事件、人員、車輛信息業(yè)務系統(tǒng)，最終實現(xiàn)內網存儲的數據的查詢檢索以及關聯(lián)分析。

在業(yè)務規(guī)劃方面，在公安內網進行視頻圖像數據資源整合匯聚，建設三大庫。第一，建設車輛軌跡信息庫，包括專網匯聚過網閘的卡口、電警、GPS車輛通行信息和特征信息；第二，建設價值視頻圖像信息庫，匯聚專網視頻實戰(zhàn)應用平臺視圖庫過網閘傳輸的價值視頻圖像資源和內網視頻圖像處理工具產生的價值視圖；第三，建設案事件關聯(lián)信息庫，對接內網的案事件、人員、車輛相關的警務系統(tǒng)，關聯(lián)相關案事件、人員、車輛信息。同時建立以車輛數據為基礎的大數據研判系統(tǒng)（包括卡口和GPS車輛數據），通過研究車輛特征、車輛時空軌跡挖掘嫌疑車輛信息，最終對嫌疑車輛產生預測預警模型。

三、平臺優(yōu)勢介紹

該視頻云實戰(zhàn)應用平臺是先進技術在實戰(zhàn)應用中的集中展現(xiàn)，系統(tǒng)中采用的行業(yè)領先技術，主要包括如下九種。

（一）云存儲技術

視頻云存儲采用分布式文件系統(tǒng)、分布式數據庫實現(xiàn)統(tǒng)一的存儲架構，保證了系統(tǒng)的擴展性、可用性和性能。同時結合公安的業(yè)務應用，為視頻應用定制一套適用于視頻應用的存儲系統(tǒng)。視頻云存儲的優(yōu)勢在于視頻資源的有效管理和訪問，同時支持海量小文件的高效存儲。

（二）云計算技術

視頻實戰(zhàn)平臺運行在視頻云計算平臺之上，實現(xiàn)了資源虛擬化技術、網格化計算技術、虛擬化存儲技術、分布式媒體接入與轉發(fā)技術在視頻實戰(zhàn)中的應用等。

（三）云檢索技術

視頻云檢索為視頻應用系統(tǒng)提供了多種檢索方式，并將檢索結果融合后輸出檢索結果。通過提供高效的檢索引擎，實現(xiàn)查詢檢索的快速準確。根據不同文件類型支持多種檢索方式，同時提供類似互聯(lián)網的全文檢索，實現(xiàn)所查即所得，支撐基于實戰(zhàn)應用模型的數據挖掘。

（四）POSA技術

通過視頻中間件架構將卡口接入、PGIS接入、告警接入，與公安其他應用系統(tǒng)的接入模塊封裝為接入組件，提高了系統(tǒng)的整體穩(wěn)定性。

（五）卡口多級聯(lián)網技術

通過統(tǒng)一接口方式對接前端各個廠家前端卡口設備或者前端卡口平臺，實現(xiàn)卡口數據聯(lián)網應用；同時平臺卡口系統(tǒng)之間支持多級聯(lián)網應用，實現(xiàn)全網卡口設備統(tǒng)一管理、卡口數據統(tǒng)一調用和查詢；還可實現(xiàn)一點布控撤控，全網響應。

（六）虛擬卡口技術

通過視頻智能識別分析技術，對治安監(jiān)控攝像頭視頻流進行車牌分析和車輛速度分析，從而達到治安監(jiān)控攝像頭的卡口虛擬化應用，增加治安卡口車輛軌跡數據完整性，為研判工作提供更可靠完整的車輛軌跡數據。

（七）圖像識別技術

通過圖像智能分析技術，對卡口圖像進行二次識別和特征提取，以提高前端卡口對車牌號碼、車牌顏色和車身顏色的識別率；同時卡口圖像二次識別技術能夠對車輛特征進行提取，包括車標、駕駛員臉部、擋風玻璃貼標、遮陽板等特征提取，為研判工作提供更豐富的基礎數據。

（八）視頻摘要技術

視頻索引技術包括運動目標索引、車輛索引、人臉索引和自定義索引。視頻摘要技術包括疊加型視頻摘要和剪切型視頻摘要，以及基于特征的檢索方式，包括字典檢索、規(guī)則檢索、圖片檢索、人臉檢索和文本檢索。

（九）視頻智能識別技術

通過自動化和智能化手段對視頻圖像內容進行“行為識別”、“行為檢測”、“行為分析”、“事件檢測”，以滿足視頻綜合應用的監(jiān)測、預警、防控能力，減輕監(jiān)控操作人員監(jiān)視負擔等業(yè)務需求。

四、技術展望

未來，視頻云中心根據警務大數據的采集要求，還將逐步實現(xiàn)對多個不同系統(tǒng)平臺圖像資源的接入。這些圖像資源包括：圖像監(jiān)控系統(tǒng)、聯(lián)網匯聚監(jiān)控資源等視頻圖像信息聯(lián)網平臺圖像資源；標注案件視頻片段、圖像處理工具以及視頻摘要工具處理等產生的再生視頻信息；自動抓拍設備、車輛識別分析系統(tǒng)等道路監(jiān)控系統(tǒng)圖像資源；移動監(jiān)控圖像、移動卡口圖像以及無線圖傳系統(tǒng)等移動監(jiān)控系統(tǒng)的圖像資源；視頻會議系統(tǒng)、其它應急指揮系統(tǒng)等視頻指揮系統(tǒng)圖像資源；應急處突圖像、案件勘察圖像以及手持終端等人工采集圖像資源。未來還將逐步接入網站圖像、微博圖像以及微信圖像等互聯(lián)網圖像信息。巨大的數據量，就形成了公安視頻警務大數據。基于科學的實戰(zhàn)應用模型，進行數據挖掘和深度應用，是智慧警務建設的重要任務之一。

結語

日益龐大的數據量和繁雜的業(yè)務需求對系統(tǒng)架構提出了更高標準的要求，傳統(tǒng)的數據存儲以及計算方式，已遠不能滿足海量異構信息的存儲、計算和檢索需要，迫切需要建設一套統(tǒng)一開放的云架構，在統(tǒng)一的云架構框架下實現(xiàn)海量數據存儲、查詢和應用的云計算服務，同時又要針對視頻監(jiān)控行業(yè)大數據的特殊性，在統(tǒng)一的云平臺下提出專業(yè)的視頻大數據解決方案。因此常州市公安局開創(chuàng)的對視頻大數據分析的探索之路也是時代發(fā)展所需、實戰(zhàn)綜合利用所慮，意義深遠。

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