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视频管理及应用平台在平安城市建设中的作用

2008-10-07 10:09:21来源:中国世博国际官网行业网作者:佚名已被 627 人阅读

内容摘要:?当前进行“平安城市视频监控系统”建设的很多城市,对城市视频监控联网管理平台和基于平台的应用系统的需求都非常迫切,然而现
?当前进行“平安城市视频监控系统”建设的很多城市,对城市视频监控联网管理平台和基于平台的应用系统的需求都非常迫切,然而现在无论是国内还是国外,都还没有比较成熟的城市视频监控联网管理及应用平台方面的产品。

  以前应用于CCTV闭路电视监控的应用和管理系统大多比较简单,主要是为了实现单位内部或周界的安全防范以及发生意外事件后的调查取证,管理的摄像头的数量较少,用户权限管理较简单,对视频图像的存储要求也很简单,基本上是由DVR进行本地存储,事后按照摄像头编号和时间进行录像文件的检索。而对于一个城市范围的视频监控系统,其所管理的摄像头、DVR等监控设备的数量非常巨大,种类也是非常复杂,会出现很多不同厂家、不同类型的硬件设备,而存储的视频图像信息量更是海量级的。除了摄像头数量、视频图像信息量非常巨大以外,使用这个系统的用户单位也会很多,会涉及到城市管理的各个方面,如社会治安、城市应急指挥、道路交通、消防、城管、环保、水利三防、安全生产等,因此相应的用户权限就会非常复杂。

  另一方面,对于一个城市视频监控系统而言,简单的视频监看、录像文件回放等应用已经远远不能满足实际的需求,用户会有很多新的需求,如何满足这些需求,如何对海量的视频信息进行有效的开发利用,将会对城市视频应用系统的智能化水平提出很高的要求。因此开发一个适用于城市范围的视频监控管理和应用系统,就成为当前一个有着重大意义同时也是非常迫切的工作。

  目前国内和国外技术发展状况

  国内的视频管理系统以远程联网应用为主,基本上没有平台的概念。少数国内公司推出的管理平台产品也只是以单个管理中心为核心,无法实现分布式多管理中心的应用,因此无法满足国内大中城市多级分布式的管理要求。另外这些产品基本上没有标准体系的异构硬件集成,只能简单的集成少数前端视频监控设备,无法做到大规模异构硬件条件下的视频资源共享和互联互控。可以说,到目前为止还没有应用于整个城市大规模摄像头管理和应用的成功案例。 

  而眼观国外,欧洲和美国很多城市也建立了完善的城市世博国际投注,其中伦敦的监控系统在“伦敦地铁爆炸案”中起到了关键作用。但据调查,目前这些城市世博国际投注并没有实现全市联网,而是由一个个孤立的监控中心组成,因此国外也没有能完全解决城市联网、视频信息能互连互控的管理平台类产品。即使部分有一定联网管理功能的平台产品也只有有限的异构硬件支撑,不支持异构软件集成,并且这些产品以集成多功能为主,视频管理不强,管理的摄像头规模也不大,没有实现整个城市视频资源联网互联互控、信息共享的管理平台的案例。
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  问题的提出 

  要解决一个城市范围视频监控系统的管理和应用,主要面临以下5个方面的问题: 

  异构系统的互联问题 

  城市视频监控系统中,所用到的前端摄像头、编码器、控制器以及报警设备将会面临多种厂家、多种型号的集成问题。例如广州市入围的网络视频服务器和数字硬盘录像机的厂家有10多家,摄像头的厂家有20多家,由于目前没有制定统一的编码标准和PTZ控制协议,因此每个厂家编码设备输出的数字视音频信号、网络通信协议都不相同,每种摄像头的控制指令也不相同。管理平台如何统一显示、存储、转发前端的视音频信息,统一控制前端不同的PTZ设备是一大技术难题。 

  视频图像数据的存储和检索问题 

  城市视频监控系统的视频数据的存储量是非常巨大的,例如广州市视频监控系统的摄像头数量超过20万,而这些摄像头采集的视频信息绝大多数需要进行24小时不间断的存储和备份,因此如何构建高效经济的存储架构并实现对存储信息的快速、准确的检索也是城市视频管理平台要解决的问题。 

  大型分布式访问和权限控制问题 

  目前,国内外的视频监控系统大多是集中式数据库管理模式,即由一个中央数据库负责整个系统的用户、权限、资源的管理。 由于广州、深圳、北京等特大城市最多有四级监控中心(市、区、街道、社区),对公共资源和用户管理数据库的要求也必须是四级分布式,即市、区、街道、社区都必须有自己的资源和用户管理数据库。如何构建大型分布式系统的资源访问和权限控制也是城市视频管理平台要解决的问题。 

  多级多中心管理体系问题 

  城市监控系统不同于普通CCTV闭路监控系统的一个重要方面是,城市监控系统会有多级监控中心,而绝大多数的视频业务都是在本地(例如街道级监控中心)完成。因此这就需要所有监控中心的功能要做到局部完备,即各监控中心不依赖非本监控中心的系统就能独立完成对所管辖摄像头和用户的所有注册、使用、管理和控制等功能,也就是说每个监控中心都可以成为一个完全独立的管理中心,在连接到上级的网络出现故障或是上级管理中心不能提供服务时,本地管理中心可以独立完成业务。 

  重负荷多点对多点视频流承载和管理 

  城市视频监控中所使用的前端DVR或DVS大都是嵌入式设备,其处理能力有限,只允许一定数目的视频流连接。当需要连接超出其容许连接数的时候,必须使用视频分发服务器来倍增和发布视频流。前端设备的视频分发是城市联网监控系统的瓶颈之一。如何解决多路用户并发访问时发生的网络拥塞,也是本系统要考虑的问题之一。 

  城市监控管理平台解决方案 

  作为微软和金鹏合资公司的“金微公司”,以“视频综合管理平台和高端视频图像分析及智能应用技术”为主要研究方向,重点研制开发应用于城市视频监控联网管理和应用的“城市(区域)视频监控联网管理及应用平台”(以下简称城市监控管理平台)。目前,该产品已经开发完成,并准备在广州市的一个区进行试点应用,试点应用的摄像头规模超过1200个,是一个对区、街道和社区三级十几个监控中心进行管理和应用的大型视频监控管理和应用平台。该平台在该区试点成功后,会争取在整个广州市进行部署,成为成功管理全市十几万个摄像头的特大型城市视频监控联网管理及应用平台。 
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  金微公司研制的“城市监控管理平台”能很好的解决上面提到的5项问题。该平台具体包括视频资源联网管理系统、视频图像分析和智能应用系统、视频支持服务系统。

·视频资源联网管理系统:包括统一的名字和检索服务软件、权限管理服务软件、时钟同步服务软件等;

·视频图像分析及智能应用系统:包括监控客户端软件、媒体服务器软件、视频智能应用软件、GIS应用软件、预案管理及视频联动应用软件;

·视频支持服务系统:媒体转换服务器、媒体转发服务器、媒体存储服务器、电视墙服务器等。 

  视频资源联网管理系统 

  金微“城市监控管理平台”中的视频资源联网管理系统是基于微软数据库和目录服务产品开发的多级用户权限管理和设备资源目录及检索服务系统,能够与Windows操作系统无缝融合。其主要功能包括:全网统一的视频资源管理和名字服务;全网统一的用户和权限管理;对不同视音频格式的统一播放和上电视墙显示;对不同前端PTZ设备的统一控制;视频图像分布式存储和重点图像远程分级备份;提供开放的标准接口,能够有效兼容其他厂家的视频监控设备和应用软件;采用先进的数据同步和时钟同步设计,保证全网的数据同步和时钟同步;采用微软的数据库和目录服务产品,可扩展性好,并采用相关技术保证数据库的性能。 

  下面将重点对视频图像分布式存储、视频资源的管理以及用户权限管理进行具体说明。 

  后端存储模式 

  在城市视频监控系统中,对视频图像的存储有两种基本模式:后端存储和前端存储。后端存储又可以分为单中心集中存储模式和分层多中心分布存储模式。 

  单中心集中存储模式是采用一个集中的存储中心,所有视频图像数据都传送到该中心通过网络存储服务器负责存储,该方式优点是存储图像集中,图像数据安全性高,管理方便,对管理平台的要求最低。缺点是网络压力大,存储设备投入高 

  分层多中心分布模式采用多个存储中心,每个存储中心都设置相应的网络存储服务器,根据前端图像的重要性进行分级存储,最重要的存放在最上级中心。该方案对网络带宽的压力比前一种方式小,图像数据安全性高,但存储设备的投入依然较大(因为所有图像数据都是网络存储),对管理平台的要求较高,管理比单中心模式复杂。 

  前端存储模式 

  前端存储模式分为前端分散存储和前端分布存储、重点图像后端备份。 

  前端分散存储是指所有视频图像都通过前端接入点的DVR进行分散存储,该方案优点是投入少,对网络压力最小,缺点是管理复杂,重要图像数据没有安全保证。 

  前端分布存储、重点图像后端备份模式是指所有视频图像都通过前端接入点的DVR进行分散存储,但对重点图像进行分布式的备份。该模式是目前城市监控系统中最优选的一种方案,它的投入相对较小,对网络压力也相对较小,重点图像数据安全性有保证,但是对管理平台的要求较高,金微的“城市监控管理平台”采用的就是该种方案。 

  视频资源和权限管理 

  对于一个管理10万级摄像头资源的监控平台,实现对资源的快速检索是非常重要的问题。金微“城市监控管理平台”在设计中采用先进的“名字服务”方法,能有效实现对所有资源的统一命名和快速检索。基本实现方案是,为每一个摄像头定义一个独立的名字和属性,属性包括与摄像头相关的编码设备、控制设备、存储备份设备、媒体转发设备的信息。系统对该摄像头的显示和检索可以使用三种方式:按名字进行搜索(支持模糊搜索)、按资源目录进行查找以及按GIS地理信息进行搜索。所有搜索最终会定位到资源的名称,通过资源名称定位到该资源的相关信息,系统可以利用这些信息实现全市联网的视频浏览、录像、存储备份、PTZ控制、视频分发以及其他管理应用功能。 

  用户权限管理对城市监控系统来说,也是一个非常重要的功能,如何管理好不同部门、不同单位、不同角色的大量用户,如何实现对各用户的权限分配、权限鉴定以及权限更改,如何防止多个用户同时访问同一个视频资源时的权限抢占都是管理平台要解决的问题。 

  金微“城市监控管理平台”在设计采用了“基于对象和角色的用户权限管理方案”, 为不同的用户设定不同的角色,不同角色的用户具有不同的权限,同时对于特定用户还能不拘于角色单独分配权限,对用户的权限的控制粒度可以细化到对设备的具体操作动作。另一方面,该“城市监控管理平台”还支持针从资源对象到用户的逆向权限设置,可以大大方便管理员的权限管理工作。 $Page_Split$

  城市视频图像分析及智能应用系统 

  城市级视频监控系统由于安装的摄像头数量极其庞大,摄像头所采集的海量视频信息只有采取视频智能分析的方式来开发应用才能实现高效、经济的管理,才能最大程度的发挥这些摄像头的效益。该“城市监控管理平台”除了具有强大的联网管理功能以外,还要提供很多先进的视频智能分析应用功能,具体包括:

·聚集:通过分析检测区域内的前景目标密度和分布来判断是否发生了聚集事件,可有效解决在城市发生紧急情况时的报警响应和预案处理;

·定向运动检测:定向运动检测通过用户设定的运动方向来检测目标的运动,可有效解决在特定区域出现非法运动目标时(如单行线)的报警响应和预案处理;

·人脸检测:人脸检测用于检测监视画面中出现的人脸位置,可应用于在特定区域(如火车站)人流统计以及对逃犯的追踪;

·摄像头无效:摄像头无效用来检测摄像头是否被遮盖、移动和失去聚焦。可以有效防止罪犯对摄像头的破坏或遮盖;

·滞留(徘徊)检测:当检测区域内的目标滞留(运动太慢或者根本没有运动)时间超过预定义时间量时发生滞留报警,可以预定义一个坐着的人不会产生滞留报警,可用于特定区域特殊行为(如银行大厅)的报警和追踪;

·物体跨越区域:目标跨越区域用来检测一个目标是否跨越用户设定的虚拟区域,跨越区域检测可以设置成检测跨越区域的某一边或者同时跨越区域的两个边,可以应用于对特殊单位(如监狱)的越界防范;

·物体检测:物体检测用于判断检测区域中是否存在前景中的某一个目标,当前景中的目标在任一帧图像中检测到的时候都产生报警,可以用于公安部门追踪特定目标(如特殊车辆);

·物体遗留:物体遗留用来检测前景中的目标遗留超过了设置的时间间隔,可以用于防范对危险物品的报警;

·移动太快:移动太快用来检测目标运动是否超过预定义的阀值,可以用于交警对车辆超速的报警处理;

·盗窃:盗窃检测用于检测背景中的目标是否被移走。可以用于特殊单位(如文物部门)对重点目标的保护;

·开始运动:开始运动用来检测背景目标开始运动。可以用于公安部门对特定目标的跟踪;

·运动停止:运动停止用来检测特定目标停止运动。可以用于公安部门对特定目标的跟踪;

·人数统计:人数统计通过一个顶置摄像头完成,可以检测进门和出门的人数;

·智能运动检测:智能运动检测可以检测设定区域中的变化,可以忽略摄像机振动带来的连续运动带来的图像变化,可以忽略雨、雪和其他噪点;

·烟雾检测:烟雾检测可以用于检测室内外场景中出现的烟雾。 

  除此之外,该平台还提供基于预案模式的视频应用,基于GIS地理信息系统的视频应用,与各种报警业务联动应用,模拟视频和数字视频互控等多种丰富的功能。
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