視頻集成技術演進與創新實踐

 

1、視頻管理平臺的演進

 

1.視頻管理平臺的前世此生

　　從第一臺模擬監控主機出現，視頻管理平臺即告誕生。最初的管理平臺功能極爲簡單，以嵌入式的主板控制模擬矩陣和鍵盤，完成基本的模擬監控功能，實現單機監控。使用磁帶錄像，線性搜索錄像內容和回放。此時的平臺定義爲M1，平臺就是矩陣設備。

　　隨着計算機技術的發展和PC價格的降低，PC爲控制主機的視頻管理平臺出現。這爲視頻系統聯網提供了便利。這個階段計算機網絡互聯還沒有成熟，最初的模擬視頻聯網系統採用RS232通道廣播聯網信令，在規模和速率方面都受到很大限制，信令丟失和錯誤時有發生。這時候，視頻管理平臺幾乎等於「監控主機」，一些外圍的應用在監控主機的基礎上進行開發，例如基於PC進行視頻操做的多媒體軟件等，但這些系統還不能成爲真正意義上的管理平臺。此時的平臺定義爲M2，平臺就是獨立出來的控制主機。

　　進入2000年後，計算機網絡互聯成本急劇降低，大量工業產品都支持網絡互聯。傳統視頻監控技術也引入了新元素，利用計算機網絡對互聯信令進行傳輸，在保證信令可靠傳輸的基礎上，聯網規模也達到新的高度。這個時期，不但計算機網絡技術普遍應用在監控行業，數字化視頻也逐步進入業界，傳統的模擬錄像機被硬盤錄像機取代。視頻編碼標準也從MPEG2到MPEG4，一直演進到最普遍持久使用的H.264而基本固定下來。數字化設備從PCI板卡到編碼器，演進到直接前端數字化、編碼、壓縮的IPC，能夠說監控行業最革命、最充滿活力的時代，都在計算機網絡化以後開始，一切互聯網元素都在積極引入安防行業。視頻管理平臺，從真正意義上說，是從這個時候才展露頭角，並逐步大放異彩，也就是說整個安防行業充分計算機網絡化以後才凸顯了視頻管理平臺系統核心的地位。此時的平臺定義爲M3，功能逐漸從管理模擬監控系統轉向管理數字系統爲主，兼顧模擬系統。

 

2.安防管理的集成化

　　因爲視頻平臺的飛速發展，視頻技術在安防行業中地位變得舉足輕重，視頻管理平臺逐漸成爲安防管理的核心。

　　因爲涉及公衆、我的安全保障，安防行業一貫是高新尖技術的實踐基地。在視頻系統計算機化、電腦化以後，不管是模擬仍是數字系統，單純的監控圖像已經再也不知足用戶需求。對圖像以外的安防因素如門禁、樓宇控制、應急廣播、周界防範等一系列相關係統都有迫切的聯網控制要求。視頻管理平臺除了接入各廠家本身的設備以後，還要接入市面上大量其餘廠家的視頻設備，以完成聯動功能。對視頻設備的接入還不能稱爲集成平臺，這時候它只完成了圖像監控的內容，尚未將其餘安防因素歸入其中。

　　安防集成平臺就是在這樣的形勢下應運而生。它除了基本的圖像監控，還能夠聯動外圍門禁、周界等系統，在一個平臺上操做全部安防元素，爲快速反應爭取時間。安防集成平臺仍是侷限於基於系統、設備的系統集成應用範疇。此時的平臺定義爲M4，功能以監控系統爲主，兼顧外圍安防系統。

 

3.基於內容的安防應用時代

　　安防集成平臺所構建的系統，爲咱們帶來海量的視頻信息。可是如何抓取、篩選、留存視頻圖像攜帶的關鍵信息，利用這些信息爲安全服務，指揮集成平臺所附屬的子系統完成相應工做，變被動監控爲主動監控，則成爲當今最流行和重要的課題。

　　爲了抓取海量視頻所攜帶的信息，要創建視頻分析引擎、車輛抓拍系統、卡口系統等信息獲取子系統。它們輸出的數據，則構建視頻信息庫進行存儲，與其餘警用數據互聯，實時、過後對海量數據進行關聯性分析，變被動監控爲主動安保。

　　這些數據摘錄、數據挖掘系統，並不是一個廠家、一個部門、一個研究所能夠完成。而是多來源、多處理方式、集思廣益的開放型互聯網模式。任何有益於破案、偵查、防範的手段都將被利用，這些手段、方式、來源有可能集中了幾十家研究單位的成果，所以數據管理、關聯以及應用的管理都成爲最新、最高端的技術問題。此時的平臺定義爲M5，是基於圖像信息庫的綜合信息處理平臺。

 

2、視頻集成技術中聚合與離散

　　視頻管理平臺M5已經上升到安防集成平臺的核心位置，它歸入了大量外圍系統，提供功能豐富、一鍵操做的工做界面，在實戰中起到很大輔助做用。從這個角度說，平臺須要大量聚合。

　　但隨着接入系統愈來愈多，平臺歸入大量其它廠家的協議、軟件模塊，不一樣廠家的成果堆積在一個平臺裏，勢必形成臃腫、複雜並隱藏崩潰。在一個平臺上歸入太多集成功能，是平臺的優點，也可能成爲崩潰的故障點。從這個角度來講，平臺發展更亟需解決的問題是隔離風險，離散操做。

　　所以如何解決集成平臺的聚合與離散，是目前視頻管理平臺面臨的挑戰。本文以具體例子來講明解決此問題的一個思路。

 

3、視頻管理平臺改造的實踐

　　咱們將視頻聯網系統、車輛抓拍/卡口系統、視頻質量診斷系統、視頻處理/分析系統、公安信息資源庫等基礎系統，定義爲業務支撐系統，這些系統通常由多個供應商提供，即便是相同功能的系統在同一個用戶也可能有多套，環境的複雜性和系統的異構化給業務應用帶來了難度，用戶很難在一個系統裏面實現他們須要的功能，每每須要從一個系統導出信息或文件，再到另外一個系統進行操做。系統間的信息也是彼此獨立，不能共享，形成了一個一個的「信息孤島」，上層應用須要逐個的去集成這些業務支撐系統，集成的難度加大，業務支撐系統數據發生變化後也很容易形成信息的不一致。

　　另外一方面，隨着視頻相關基礎系統的建設及視頻聯網標準的推動，視頻的調閱和聯網問題逐步獲得解決，你們開始重視視頻資源在實戰中的應用，近年來視頻分析系統、圖像偵查系統獲得愈來愈多的關注和使用，基於視頻、卡口，以及公安信息資源庫的實戰應用如雨後春筍般涌現，但功能堆砌越多，接口越容易混雜不清，複雜的關聯性會形成上層應用牽一髮而動全身，乃至錯誤在模塊之間蔓延。

　　爲此咱們提出M5PLUS圖像綜合應用集成平臺（如下簡稱M5PLUS）以實踐解決這些問題，以下圖所示：

 

 

　　M5PLUS由兩座「金字塔」構成，左邊的「金字塔」提供業務支撐系統和基礎服務的訪問接口，分別爲集成接口集和應用接口集，集成接口集完成了對異構化業務支撐系統的抽象化封裝，使上層應用無需考慮基礎系統的差別化，好比集成接口集可支持多家廠商的視頻監控系統，上層應用不須要針對各家的SDK分別進行開發，根據集成接口集便可開發出兼容各類業務支撐系統的獨立應用程序，大大減小了開發量。此外基礎服務模塊還提供了統一的身份認證、日誌及資源管理等服務，由應用接口集將基礎服務和集成接口集進行二次封裝，經過應用接口集開發的應用程序將是受控的應用程序，應用程序能使用哪些服務接口，應用程序中的用戶能使用哪些功能和資源都已經由基礎服務進行了統一的管理，基於應用接口開發的應用程序可大大減小基礎信息開發的成本，如用戶角色管理、權限管理、日誌管理、圖像資源管理等等。

　　而右邊的「金字塔」提供了一個相似蘋果公司AppStore和iOS系統的應用倉庫和界面集成框架，界面集成框架自己也是基於應用接口集開發而來，界面集成框架提供了界面框架接口，使用該接口可開發出能在此框架上運行的功能豐富的應用App，固然這些應用App也可基於應用接口集使用基礎服務和業務支撐系統的服務和功能。界面集成框架提供了基礎信息供應用共享，如用戶身份信息，還提供了應用與應用間進行事件交互的機制，如電子地圖應用和視頻調閱應用的交互。應用經過AppStore的管理界面上傳至AppStore，供用戶安裝和使用，AppStore還提供了不少其餘的管理功能，如用戶使用習慣分析等。應用App在界面集成框架中可完成安裝、更新、卸載等一系列功能。應用App支持嵌入式窗體程序、獨立窗體程序、Web程序等程序類型。界面集成框架使用WPF開發，支持動畫和一機多屏顯示等技術，很是方便的將客戶所需的業務功能在同一個系統中進行操做。

 

 

 

4、技術創新及優勢

　　視頻管理平臺集成技術發展到現階段也不只僅須要集成視頻監控系統，還須要集成視頻相關的其它業務系統，經過M5PLUS除了可以集成並實現視頻監控業務外，還能實現更廣義的圖像綜合管理集成功能，經過對此技術進行擴展，不難想象能夠實現廣義的安防集成平臺，即物理安防集成信息系統（PSIM）。

　　M5PLUS可將用戶須要的業務功能以應用App的形式在統一的界面上呈現及交互，整個系統是個可擴展，並能持續發展的平臺，在多級架構的用戶羣體內使用，如公安部門，可造成一個不斷完善的業務應用生態圈。

　　除界面外，系統的底層，如基礎服務和集成接口層，也是可擴展的，經過標準接口的定義和插件化的設計，很容易支持各個廠商或品牌的設備和系統，而不影響上層應用的開發，可提升業務應用的重用性，減小重複勞動，避免重複建設。

 

5、總結

 

　　由上文可見，安防行業的視頻管理平臺從基礎設備到綜合應用平臺，經歷了以下演進過程：

　　M1（矩陣）->M2（獨立監控主機）->M3（數字視頻平臺）->M4（安防監控平臺）->M5（基於圖像庫的綜合應用）。

本文對愈來愈龐雜的M5平臺進行了匯聚子系統和離散功能點的建模和實踐，創建M5PLUS模型解決平臺的封裝與簡潔化問題，具備較好操做性。