近兩年層出不窮的“大”概念,諸如“大集成”、“大融合”、“大安防”、“大數據”等等,讓人眼花繚亂、目不暇接,這也讓安防工程師們都有些頭大。
不過靜下心來細細思量,尋找各種概念背后的根源,不難發現似乎都與“聯網”有關,我們也稱之為“大聯網”。
實際上“大聯網”概念最初來源于平安城市項目。經過前幾輪的鋪墊,全國主要城市的視頻安防基礎設施建設任務已經基本完成。隨著視頻圖像系統聯網國家標準的逐步完善,以及《全國公安機關視頻圖像信息整合與共享工作任務書》(以下簡稱《任務書》)的發布,新一輪的圖像聯網系統整合工作正在鋪開,完成后將實現全國公安機關視頻圖像聯網調度和資源共享,進一步提高我國社會治安防控水平。“大聯網”最初表示的是聯網的設備規模、種類和地理范圍。但隨著不斷涌現的新業務和新應用,它的內涵也在不斷地豐富和延伸,同時它的影響力也將注定不僅僅局限于公安行業。
從視頻監控技術的發展來看“大聯網”
我們通常將視頻監控技術的發展劃分為模擬、數字、網絡、高清智能等階段,也就是我們常說的“數字化、網絡化、高清智能化”。但實際上,安防監控的網絡化進程到今天也遠未停止,我們現在所講的“高清、智能”,實際上只是網絡化的其中一種表現形式。而今天,視頻監控技術網絡化的最新表現形式,就是“大聯網”。
回顧網絡化的初期,聯網僅是一種傳輸手段。通過網絡,將地理位置分散的分布式編碼/存儲設備(DVR)與監控中心聯系在一起,解決了如何將分散的用戶與信息(視頻、錄像)聯 系起來的問題。這時視頻監控網絡所起的作用,好比視覺神經的延伸,極大拓展了我們的視覺范圍。
隨著網絡攝像機為代表的高清視頻監控產品登上歷史舞臺,主流的監控視頻分辨率從標清跨越到高清,視頻監控網絡中傳輸和存儲的數據量呈幾何級增長,直接推動視頻監控網絡的規模和范圍逐步擴大,這一過程也直接或間接地推動了安防系統之間的融合。從而奠定了視頻監控系統在安防系統中的核心地位,形成以視頻監控為中心的安防系統集成模式。
借助于視頻監控網絡,報警、門禁、對講、出入口控制等等傳統安防系統與視頻監控系統結合為一個整體,促成諸多新型應用的誕生。這時視頻監控網絡的作用猶如神經系統,拓展了我們的視覺、聽覺、觸覺等等綜合感知手段,并且能夠完成一些簡單的聯動控制和管理。
目前,智能視頻分析應用日漸成熟,通過與高清視頻監控的緊密結合,極大提高了分析的精度和準確度,這使得視頻監控系統具備了初步的自主思維能力。當這樣的思維能力與視頻監控網絡所具備的各種感知手段相遇,便產生了諸多奇妙的化學反應—各種層出不窮的新應用。這些新應用的一個共同特點,就是能讓人的大腦從繁重的初級處理任務(看視頻)中解脫出來,讓系統運行更加智能和高效。這時視頻監控網絡的作用,已經不僅是對我們感知手 段的拓展,而是具備認知和思維能力的“大腦”(至少是在朝著這個方向努力)。
如今,視頻監控的各種應用已經離不開聯網,甚至應用的成效直接取決于聯網的廣度與深度。所謂廣度,就是指聯網的地理范圍、聯網設備的數量和種類,這是聯網的量變;而深度則是 指,聯網系統中應用的豐富程度、視頻監控應用與業務應用之間結合的緊密程度,這是聯網的質變。量變引起質變,反過來講,質的變化也要依賴于量的積累。
因此,對于“大聯網”而言,真正意義不在于聯網本身,也不在于其規模和范圍,而在于大聯網所承載的深度應用。
“大聯網”的深度應用—智能可視化管理iVM
《任務書》中明確:“努力建立和完善視頻圖像信息深度應用機制,推動跨區域、跨 部門、跨警種的視頻監控系統有效整合和視頻圖像信息共享,進一步加強公安機關視頻圖像信息資源的綜合開發利用,拓展和深化視頻圖像信息在公安業務的應用,積極探索警務工作新機制,不斷提升公安機關核心戰斗力,為深入推進公安機關科技強警工作,預防打擊違法犯罪、維護社會穩定提供有力的科技支撐。”這為“大聯網”寫下了深刻注腳,從中我們可以清晰地看到,大聯網的真正目標還是在于“建立和完善視頻圖像信息深度應用機制”,“拓展和深化業務應用”。這一思想不但對公安部門的視頻監控系統建設具有指導作用,對于視頻監控在其它行業的深度應用也同樣具有指導意義。
這說明視頻監控的基本發展趨勢就是讓其參與到用戶的業務中,從“幕后 ”(安全防范)走 到“臺前”(業務管理),緊緊圍繞“安全”和“業務”兩類需求,對以視頻為主的各種信息 進行深度挖掘,形成有效的可視化業務情報來對業務決策進行支撐。歸納起來就是—基于智能可視化的手段,實現視頻監控的深度應用“智能可視化管理”(iVM)
從本質上講,視頻監控系統是一種被動式的安防手段,但伴隨著網絡化的推進,人們逐漸意識到,借助于網絡視頻監控系統,輔以適當的應用(如視頻智能分析),可以變被動為主動,實現主動安防。另外,視頻監控系統在滿足安防需求的同時,也能參與到用戶的業務中,成為一種管理業務的輔助手段。例如,商場的安防監控攝像頭經過適當的改造,可用來統計客 流量,為用戶提供業務決策所需的信息。商場攝像頭每天記錄下的視頻就是一種非結構化數據,這些數據在以運動圖像的形式被人腦所接收和理解之前毫無意義,也不能對商場 的 業 務形成支撐。如果我們采用人流量統計分析算法對這些數據加以處理,得到進出商場的人數,這就完成了從非結構化數據(視頻)到結構化信息(人數)的轉換;如果我們開發出某種應用(App)在這些結構化信息上加入時間和空間的屬性,形成諸如每天營業時間各出入口的 人流量曲線,并與營業額、節假日安排、促銷活動等信息進一步交叉比對,找出其中的關聯和規律甚至做出某種形式的預測,這就進一步完成了從“信息”到“情報”的轉換。商場的 管理者基于這些“情報”就能為做出相應的決策。這就是說,只有“情報”才能真正對業務形成支撐。
因此,要使視頻監控從被動安防跨越到主動安防乃至業務管理的手段,必須具備能夠將非結構化“數據”轉換為結構化“信息”再進一步轉化為“情報”的能力。這構成iVM的基本業務框架。
傳統的視頻監控系統只能完成數據(視頻)的采集、傳輸和存儲,不能完成信息和情報的轉換(這一過程是通過人腦來完成的),無法直接對業務形成支撐。從這個業務框架中可以看到,在“大聯網”時代,具備iVM能力的視頻監控系統應該包含數據、信息、情報和業務四個層次。其中數據層就是視頻監控基礎設施,主要負責視頻數據的采集、編碼、傳輸、存儲、控制、顯示以及管理等功能。傳統的視頻監控系統僅包含這一層。
信息層包含各種視頻服務,主要負責信息的挖掘、過濾、組裝等功能。
最典型的視頻服務,就是視頻智能分析(VCA),它的主要作用就是將視頻數據中隱藏的信息轉化為語義級信息,并以結構化的方式提供給其它服務或上層應用。
情報層包含各種視頻應用,主要負責對信息進行進一步加工處理以及展現。情報層面向業務,其中的視頻應用緊密圍繞業務需求服務于用戶業務。
業務層包含各種業務應用,或者可以是業務本身。在不同的行業中,其業務應用也會千差萬別。在iVM的業務框架中,越接近業務,其個性化的行業特征就越明顯。因此iVM的概念自誕生之初就被賦予了鮮明的行業特色,而這恰是“深度應用”的靈魂。
從這個框架中可以看到,“大聯網”重點關注的是數據層,即視頻監控基礎設施的建設,如果缺少這個基礎,其承載的深度應用就無異于空中樓閣;但如果“大聯網”缺少iV M作為上層建筑,那只能形同爛尾,徒有框架而無實質。
“大聯網”和“大數據”
讓我們用一種特殊的視角再次回顧視頻監控技術的發展階段,可以得到這樣一個關系式:MBGBTBPB。許多安防工程師看到它都會會心一笑。
因為,數年前我們還在用MB和GB為單位來計算視頻存儲容量,但如今我們已經開始頻繁地用到TB乃至PB為單位了。而可以預見的是,在不久的將來,EB(1EB=1024PB)可能也會出現在我們的各種概算表中。
“大聯網”給我們出了一個難題—如何用好如此龐大的數據量?能不能解決好這個問題,關系到深度應用是否能夠實現。具體來說,就是數據量本身不是問題,問題是用什么樣的方法來從海量數據中高效地挖掘有用的信息并對業務形成有效支撐。在維克托·邁爾—舍恩伯格所著的《大數據時代》一書中提出了大數據時代處理數據理念上的三大轉變:要全體不要抽樣,要效率不要絕對精確,要相關不要因果。這三大理念,恰好對應iVM 業務框架的三個層次。
首先,在數據層要全體不要抽樣。一方面,要求數據來源盡可能全面,包含盡可能多的攝像頭,這就需要通過大聯網來擴大接入的終端數量以及共享的范圍,并倚仗云存儲系統的海量容量和高效的數據吞吐能力。另一方面,數據層要具備足夠的信息密度,例如視頻監控走向高清化,從1.0MP(Mega Pixel,百萬像素)到2.0MP再到4K,實際上就是在追求單一攝像頭的信息密度不斷提升,從而提供更多、更豐富的細節。在傳統的視頻監控應用模式下,通過監控中心內有限的人手去盯少量的監控圖像,這樣的抽樣不可能實現深度應用。
其次,在信息層要效率不要絕對精確。數據是7×24小時不間斷產生的,所有的信息挖掘必須實時完成,在一些規模化的應用中(如城市級的視頻監控系統),輔以云計算平臺的海量數據處理能力,能夠為智能視頻分析(VCA)的處理效率提供堅實的保障。需要注意的是,在信息層并不追求絕對精確。一定程度上的漏識別、誤識別是允許的,也是提高處理效率的必須。在商場的人數統計中,存在5%甚至以上的誤差,并不會對最后的業務決策產生多大的影響。
最后,在情報層要相關不要因果。我們只需要知道“是什么”,而不需要知道“為什么”。在做出業務決策時,決策者更加希望能夠預知未來。商場只需知道客流量和時間、空間之間的關聯,而不需要知道因果。通過它們的關聯關系,能幫助商場知道下一次客流高峰會在什么時間、什么地點到來就足夠了。
由此可見,運用好“大數據”的理念是實現iVM的關鍵。
結束語
隨著視頻監控走入各行各業,基于視頻的應用在向著行業縱深發展。以業務應用為核心的iVM為這一趨勢勾畫了藍圖。
在大聯網時代,視頻監控技術的高清化、智能化、標準化以及行業化并非孤立事件,視頻監控與大數據、云計算的聯姻也絕非偶然,它們的出現和發展,使得iVM已經不僅僅是一種概念,其內涵也逐漸豐滿。同時我們從中可以看到視頻監控技術在未來發展的走向。其中唯一的不確定性在于行業需求的多樣性。然而這樣的不確定性,也為iVM的行業化提供了更大的發揮空間。因此,在大聯網時代,誰能夠掌握行業的差異化需求,誰就掌握了通向安 防行業未來的金鑰匙。