看不到(數(shù)字化與網(wǎng)絡化)、存不下(分布式與云化)、看不清(標清與高清)、看不懂(智能化與大數(shù)據(jù))、不放心(視頻信息安全)。只要您弄清這十五個字的真實含義,就會全面搞懂視頻監(jiān)控的發(fā)展歷史、現(xiàn)狀與未來。
視頻監(jiān)控系統(tǒng)的早期發(fā)展,是從讓更多人“看得到”及接觸到視頻圖像開始的;2000年后,視頻系統(tǒng)開始解決“存不下”、不好用、不好管(圖像)的問題,并由此獲得了快速的應用普及;2010年左右,視頻系統(tǒng)開始攻克“看不清”的難題,圖像清晰度的提高,同時為下一步智能化應用打好了基礎;近兩年,視頻系統(tǒng)的熱點與焦點,是用AI、圖像智能分析等手段處理大數(shù)據(jù)的圖像,解決用戶“看不懂”的瓶頸,可以預見這一過程將帶來視頻監(jiān)控市場五到十年的蓬勃發(fā)展;與此同時,大數(shù)據(jù)的廣泛應用也帶來海量圖像信息安全性的問題,解決數(shù)據(jù)、圖像“不放心”,將是視頻行業(yè)未來長期的發(fā)展方向。
看不到:數(shù)字化與網(wǎng)絡化
模擬監(jiān)控系統(tǒng)發(fā)展到一定水平,受制于硬件難以滿足用戶更高的應用需求,數(shù)字化是必由之路。數(shù)字監(jiān)控系統(tǒng)具有同步多路傳輸、抗干擾性能力強、失真小、可進行非線性檢索與回放等模擬系統(tǒng)無法比擬的優(yōu)勢。由此,2000年后安防視頻監(jiān)控系統(tǒng)開始大量地應用數(shù)字產(chǎn)品和數(shù)字技術,如網(wǎng)絡攝像機(IPC)、網(wǎng)絡錄像機(NVR)和數(shù)字視頻錄像機(DVR)等。這些設備和技術從根本上改變了監(jiān)控系統(tǒng)的形態(tài),提升了系統(tǒng)的功能。
但視頻監(jiān)控系統(tǒng)數(shù)字化的真正標志是系統(tǒng)中的信息流(包括數(shù)據(jù)、音頻、視頻、控制)從模擬轉(zhuǎn)變?yōu)閿?shù)字,這從本質(zhì)上改變了監(jiān)控系統(tǒng)的信息采集、通信、數(shù)據(jù)處理和系統(tǒng)控制的方式,從而改變了視頻監(jiān)控系統(tǒng)的模式和應用。實現(xiàn)了視頻監(jiān)控系統(tǒng)中各種技術設備之間的集成、融合,并在統(tǒng)一的操作平臺上實現(xiàn)系統(tǒng)管理和全部的功能控制。所以說,數(shù)字化是視頻監(jiān)控技術變革的核心,也是網(wǎng)絡化和智能化的前提。
網(wǎng)絡化極大地促進了視頻監(jiān)控系統(tǒng)由封閉(專用/閉路監(jiān)控)向開放轉(zhuǎn)化,系統(tǒng)由固定設置向自由生成的方向發(fā)展。如在公共安全視頻監(jiān)控平臺上,可隨時、隨地建立一個專用的安全防范系統(tǒng),并可隨時地改變和撤消它;開放式系統(tǒng)可將各種社會資源或者其它業(yè)務系統(tǒng)整合、配置到系統(tǒng)中來,任務完成后、再釋放回去;利用開放的網(wǎng)絡可以把系統(tǒng)的許多資源(數(shù)據(jù)、知識、方法、設備)作為安全服務提供給用戶;可以方便地實現(xiàn)與GPS、GIS等系統(tǒng)融合。由此,產(chǎn)生安全防范系統(tǒng)的新模式和新應用,并促進安全服務業(yè)的發(fā)展和完善。
視頻監(jiān)控系統(tǒng)網(wǎng)絡化分為二個層面,一是采用網(wǎng)絡技術的系統(tǒng)設計,一是利用公共信息網(wǎng)絡構成系統(tǒng)。前者主要表現(xiàn)為視頻監(jiān)控系統(tǒng)的結(jié)構(系統(tǒng)模式)由集總式向分布式轉(zhuǎn)變,分布式的設計有利于合理的資源配置和充分的資源共享,使視頻監(jiān)控系統(tǒng)架構由資源管理體系轉(zhuǎn)變?yōu)橘Y源配置和整合體系。實現(xiàn)系統(tǒng)真正意義上的集成,即:技術融合、數(shù)據(jù)的融合。
看不清:標清與高清
“高清”是視頻監(jiān)控系統(tǒng)(圖像技術)發(fā)展的必然趨勢,視頻監(jiān)控始終追求得到更豐富的圖像信息,特別是分辨圖像細節(jié)的能力,實現(xiàn)真實、透徹的感知。高清系統(tǒng)的圖像分辨能力有很大的提高,已成為視頻監(jiān)控系統(tǒng)技術水平(檔次)的標志和系統(tǒng)建設的重要目標。
高清攝像機有三大類。一是高分辨率攝像機,也稱模擬高清,它是在掃描格式(制式)不變的前提下,通過提高水平分辨率實現(xiàn)高清的攝像機;另一類是大像素攝像機,是指攝像器件像素數(shù)量大的攝像機,如200萬、500萬,甚至更高。通常它們輸出標清視頻信號,與標清系統(tǒng)保持完全的互換性。在電子變焦(攝取局部圖像)時,仍有很高的分辨率(由于像素多);960V、4K攝像機以圖像格式表示自己的高分辨率,也屬于大像素攝像機;有些大像素攝像機,圖像幀率較低,則屬數(shù)碼相機(民用級)的范疇;最后一類是高清電視攝像機,是廣播電視高清的概念。高清是相比標清,圖像分辨率在水平、垂直兩方向上加倍;圖像為16:9,因此與標清電視不同,兩者不再兼容,不可互換。
在通常實時監(jiān)控環(huán)境下(適當?shù)挠^看距離、動態(tài)圖像),高清與標清圖像的觀察效果差別不大。高清系統(tǒng)的優(yōu)勢是觀察局部圖像和提取圖像細節(jié)信息時(將局部圖像擴展至全屏),仍具有很高分辨率;圖像個體識別時,高分辨率是重要的條件,如電子警察或卡口系統(tǒng)在進行號牌識別時,可得到較高識別率;但圖像行為分析對圖像幀率穩(wěn)定性要求較高,而對圖像分辨率要求不高。因此,高清系統(tǒng)設計要明確規(guī)定高清的型式,系統(tǒng)評價時,不僅要評測攝像機,還要綜合分析系統(tǒng)的各個環(huán)節(jié)(傳、存、顯、變換、處理),判定系統(tǒng)最后實現(xiàn)的效果。
存不下:分布式與云化
傳統(tǒng)的視頻監(jiān)控系統(tǒng)是專用、封閉的體系,既不便于系統(tǒng)外部資源的整合和配置,也不便于實現(xiàn)技術的融合和組網(wǎng)應用。開放,既是網(wǎng)絡化系統(tǒng)的基本特征,也是公共服務系統(tǒng)的基本要求。
開放的視頻監(jiān)控系統(tǒng)是分布式結(jié)構,可方便的從局域擴展到廣域,實現(xiàn)組網(wǎng)應用;適于云計算、物聯(lián)網(wǎng)和大數(shù)據(jù)的應用,是公共安全網(wǎng)的理想平臺和安全服務的最佳平臺。
分布式結(jié)構是視頻監(jiān)控系統(tǒng)發(fā)展的必然趨勢,它可以做到視頻資源的合理分布和配置,解決分散的資源與集中控制,分部門(職能)的管理與統(tǒng)一協(xié)調(diào)之間的關系,實現(xiàn)最充分的共享。
所謂“云化”是指越來越多的視頻監(jiān)控系統(tǒng)采用“云架構”或“云平臺”。云計算是一種全新的資源配置觀念和方式,它通過虛擬化技術將分散、分布的資源整合為一個巨大、共享的資源庫(計算能力),使得用戶可以低成本的獲得巨大計算能力或者資源配置(分布式存儲)。
視頻監(jiān)控系統(tǒng)采用云架構是對傳統(tǒng)監(jiān)控系統(tǒng)革命性的顛覆。通常,傳統(tǒng)系統(tǒng)是“中心——前端”結(jié)構,即使是分布式系統(tǒng),也會有一個中心節(jié)點,匯集所有前端設備傳送的信息(數(shù)據(jù)),對系統(tǒng)和前端設備進行管理和控制;云系統(tǒng)是“云+端”結(jié)構,強大系統(tǒng)資源(交換、存貯、變換及工具)是“云”,前端設備是“端”,如攝像機;監(jiān)控中心也是“端”,盡管它擁有大量的顯示設備。
顯然,”云”是最開放的架構,具有無限擴展、自主升級的能力,與端配合,可不斷創(chuàng)造新功能和新服務。而且云系統(tǒng)的構建可以通過購買服務來實現(xiàn)。
看不懂:智能化與大數(shù)據(jù)
智能化的視頻監(jiān)控系統(tǒng)要求采用人性化的設計,模仿人的思維方式進行智能的分析和判斷。人工智能技術可以應用于視頻監(jiān)控的方方面面,實現(xiàn)系統(tǒng)功能的自主性;提高操作的精準性和效率;提高決策系統(tǒng)、專家系統(tǒng)的戰(zhàn)略水平。人工智能視頻監(jiān)控系統(tǒng)應用的前提是圖像信息的自動解釋,因此圖像信息的自動解釋是安防智能化的基本標志。通過機器學習,視頻監(jiān)控系統(tǒng)具有與人類智能相似的反應,完成需要人類智能才能勝任的復雜動作(功能)。
智能化還表現(xiàn)于系統(tǒng)運行管理和功能設置,視頻監(jiān)控系統(tǒng)將成為具有環(huán)境(網(wǎng)絡、氣候、應用)自適應、故障(系統(tǒng)、設備)自診斷;圖像質(zhì)量、數(shù)據(jù)完整、安全性自動監(jiān)測等功能,是界面友好的人性化系統(tǒng)。
智能化是一個與時俱進的概念,在不同的時期和不同的技術條件下有不同的含義,視頻監(jiān)控系統(tǒng)的智能化可以理解為:實現(xiàn)真實的探測與感知,實現(xiàn)圖像信息和各種特征的自動識別;系統(tǒng)狀態(tài)、功能參數(shù)自主、優(yōu)化的調(diào)節(jié);系統(tǒng)聯(lián)動機構和相關系統(tǒng)之間準確、協(xié)調(diào)的互動。
所謂“大數(shù)據(jù)”一般分為三類:交易數(shù)據(jù)、交互數(shù)據(jù)和傳感數(shù)據(jù)。視頻監(jiān)控系統(tǒng)所采集、存儲與處理的圖像信息,主要指的是傳感數(shù)據(jù)。
近年來,視頻圖像大數(shù)據(jù)應用日益廣泛。由于采集數(shù)據(jù)能力(感知手段)的增強,視頻系統(tǒng)可以輕易地獲得巨量的數(shù)據(jù);存貯能力的增強又可以將巨量的數(shù)據(jù)保存起來。傳統(tǒng)觀念認為,其中沒有價值的數(shù)據(jù)是垃圾,而在大量的垃圾中尋找有用數(shù)據(jù)又變得困難。新觀念則看到巨量數(shù)據(jù)所具有的潛在價值。即所謂的“數(shù)據(jù)挖掘”。這就是大數(shù)據(jù)的由來。它既說明了數(shù)據(jù)的價值,又指出了獲得價值的方法——“挖掘”。
視頻圖像大數(shù)據(jù)作為一種產(chǎn)業(yè)資源,實現(xiàn)盈利的關鍵,就在于提高對數(shù)據(jù)的“挖掘能力”,通過加工實現(xiàn)數(shù)據(jù)的“增值”。大數(shù)據(jù)與云計算就像一枚硬幣的正反面。大數(shù)據(jù)無法用單臺計算機進行處理,必須采用分布式架構,對海量數(shù)據(jù)進行分布式數(shù)據(jù)挖掘,必須依托云計算的分布式處理、分布式數(shù)據(jù)庫和云存儲、虛擬化技術。隨著云時代的來臨,大數(shù)據(jù)越來越受關注。大數(shù)據(jù)可視為大量非結(jié)構化數(shù)據(jù)和半結(jié)構化數(shù)據(jù),分析這些數(shù)據(jù)會花費過多時間和金錢。把大數(shù)據(jù)與云計算聯(lián)系到一起,可有效地處理大量的、以往時間內(nèi)的數(shù)據(jù)。
不放心:視頻圖像信息安全
信息安全是指信息系統(tǒng)受到保護,不受偶然的或者惡意的原因而遭到破壞、更改、泄露,系統(tǒng)連續(xù)可靠正常地運行,信息服務不中斷,最終實現(xiàn)業(yè)務連續(xù)性。信息安全主要包括以下六方面的內(nèi)容,即需保證信息的保密性、真實性(信息來源)、完整性、可用性、不可抵賴性(證據(jù))、可控性(控制傳播的能力)。
影響視頻監(jiān)控系統(tǒng)信息安全的因素主要有四類:視頻監(jiān)控系統(tǒng)包含的產(chǎn)品與技術、操作(如糾正運行缺陷、備份能力等)、隱私與取證、管理。其中,后兩點要素較為關鍵。
隱私,什么圖像信息屬隱私,什么部位不能裝設備,什么圖像只能存、不能看。系統(tǒng)設計時,要有明確、清楚的界定。證據(jù),不同的用戶可能會有不同的理解,但證據(jù)必須是原始和固定的。因此作為證據(jù)圖像的生成一定要保證它的原始性與連續(xù)性。同時,證據(jù)只能由執(zhí)法業(yè)務部門使用。視頻圖像由誰來看、控、管;圖像存在哪、存貯質(zhì)量、時間及使用等問題,都需要制度和系統(tǒng)模式來保證。