大數(shù)據(jù)時(shí)代和智能視頻分析技術(shù)

隨著網(wǎng)絡(luò)信息化時(shí)代的日益普遍，移動(dòng)互聯(lián)、社交網(wǎng)絡(luò)、電子商務(wù)大大拓展了互聯(lián)網(wǎng)的疆界和應(yīng)用領(lǐng)域。在過(guò)去的十幾年間，安防行業(yè)也是蓬勃發(fā)展，大量監(jiān)控設(shè)備投入使用，使得監(jiān)控不僅僅是政府在主導(dǎo)使用，更是進(jìn)入千家萬(wàn)戶。監(jiān)控設(shè)備也從模擬向數(shù)字化轉(zhuǎn)化為主，數(shù)字化以后實(shí)現(xiàn)了遠(yuǎn)程視頻實(shí)時(shí)監(jiān)控。近幾年，隨著高清視頻監(jiān)控的逐步推廣和普及，視頻監(jiān)控市場(chǎng)已經(jīng)朝著“看得清，看得明”方向發(fā)展。同時(shí)隨著政府和企業(yè)對(duì)平安城市建設(shè)、社會(huì)監(jiān)控建設(shè)的持續(xù)投入，視頻探頭成千上萬(wàn)，錄像視頻數(shù)據(jù)更是可以用海量來(lái)形容。我們正處在一個(gè)數(shù)據(jù)爆炸性增長(zhǎng)的"大數(shù)據(jù)"時(shí)代，大數(shù)據(jù)對(duì)社會(huì)經(jīng)濟(jì)、政治、文化，人們生活等方面產(chǎn)生深遠(yuǎn)的影響，大數(shù)據(jù)時(shí)代對(duì)人類的數(shù)據(jù)駕馭能力提出了新的挑戰(zhàn)與機(jī)遇。

一、大數(shù)據(jù)時(shí)代產(chǎn)生的背景

近幾年，大數(shù)據(jù)一詞越來(lái)越多地被提及與使用，涉及到各行業(yè)，人們用它來(lái)描述和定義信息爆炸時(shí)代產(chǎn)生的海量數(shù)據(jù)，它已經(jīng)在《紐約時(shí)報(bào)》、《華爾街時(shí)報(bào)》的專欄封面出現(xiàn)過(guò)，也出現(xiàn)在了中國(guó)三大運(yùn)營(yíng)商相關(guān)報(bào)告中，同時(shí)也引起中國(guó)安防行業(yè)相關(guān)的企業(yè)、大眾和行業(yè)媒體的高度關(guān)注，眾多的企業(yè)和媒體頻繁提到大數(shù)據(jù)，也標(biāo)志著大數(shù)據(jù)時(shí)代確實(shí)已經(jīng)到來(lái)。正如《紐約時(shí)報(bào)》2012年2月的一篇專欄中所稱，“大數(shù)據(jù)”時(shí)代已經(jīng)降臨，在商業(yè)、經(jīng)濟(jì)及其他領(lǐng)域中，更多的決策制定將日益基于數(shù)據(jù)和分析，而并非基于經(jīng)驗(yàn)和直覺(jué)。哈佛大學(xué)社會(huì)學(xué)教授加里·金說(shuō)：“這是一場(chǎng)革命，龐大的數(shù)據(jù)資源使得各個(gè)領(lǐng)域開(kāi)始了量化進(jìn)程，無(wú)論學(xué)術(shù)界、商界還是政府，所有領(lǐng)域都將開(kāi)始這種進(jìn)程?！?

二、大數(shù)據(jù)時(shí)代的智能視頻分析技術(shù)

在大數(shù)據(jù)時(shí)代，人們對(duì)智能視頻分析技術(shù)越來(lái)越看重。智能視頻分析依賴于視頻算法對(duì)視頻內(nèi)容進(jìn)行分析，通過(guò)提取視頻中關(guān)鍵信息，進(jìn)行標(biāo)記或者相關(guān)處理，并形成相應(yīng)事件和告警的監(jiān)控方式，人們可以通過(guò)各種屬性描述進(jìn)行快速檢索。如果把攝像機(jī)看作人的眼睛，而智能視頻監(jiān)控系統(tǒng)可以理解為人的大腦。智能視頻技術(shù)借助處理器的強(qiáng)大計(jì)算功能，對(duì)視頻畫(huà)面中的海量數(shù)據(jù)進(jìn)行高速分析，獲取人們需要的信息。

現(xiàn)在智能視頻分析技術(shù)已經(jīng)逐漸被人們所接受，但是在智能視頻分析技術(shù)出現(xiàn)之前，海量視頻的分析一直是困擾人們的一個(gè)難題，比如人們?nèi)绻恍⌒膶①F重物品遺留在出租車或公交車上該怎么辦?很多人認(rèn)為有了監(jiān)控?cái)z像機(jī)，事情會(huì)好辦很多，可事實(shí)如此么?對(duì)于相關(guān)辦案人員來(lái)說(shuō)，查詢海量的視頻監(jiān)控信息是件苦不堪言的差事，大有茫茫大海撈針之焦慮與糾結(jié)。

2012年，南京發(fā)生了“1.6”搶劫案件。在案件偵破過(guò)程中，南京警方從全市1萬(wàn)多個(gè)攝像頭共提取了近2000T的視頻數(shù)據(jù)，為了處理這些視頻，調(diào)動(dòng)1500多名公安干警查閱搜索視頻線索，共耗時(shí)一個(gè)多月。面對(duì)如此多的監(jiān)控?cái)?shù)據(jù)，去尋找到證據(jù)和線索，無(wú)異于大海撈針，但目前的現(xiàn)實(shí)情況通常是被迫使用人海戰(zhàn)術(shù)進(jìn)行查看。一個(gè)案件的審看需要更為廣泛的查看相關(guān)的攝像機(jī)視頻，所審看的視頻量時(shí)常達(dá)到數(shù)百上千小時(shí)。在目前的人工查看模式下，傳統(tǒng)的方法需要從頭到尾順序播放，往往需要數(shù)倍于原始視頻的時(shí)間才能審看完成，因此需要大量人員連續(xù)加班數(shù)周進(jìn)行視頻的審看。為了規(guī)避遺漏和誤差，很多刑偵隊(duì)采用加大人力投入的方法。但是經(jīng)過(guò)實(shí)踐證明，這種方法吃力不討好，仍然解決不了根本的問(wèn)題。既影響了破案進(jìn)度和效率，又使得工作人員疲憊不堪。如果有智能視頻分析技術(shù)對(duì)視頻中運(yùn)動(dòng)的物體等進(jìn)行檢索和排除，就能大大的提高辦案效率。

智能視頻分析技術(shù)在安防領(lǐng)域的重要作用是毋庸置疑的，其可以從海量信息中迅速搜索到需要的信息。對(duì)于重大刑事案件而言，可以協(xié)助警方盡快破案，節(jié)省了公安干警的辦案時(shí)間。

另外，利用智能視頻分析系統(tǒng)可以進(jìn)行事前預(yù)警防范。比如人臉識(shí)別比對(duì)系統(tǒng)，公安機(jī)關(guān)通過(guò)搭建人臉識(shí)別比對(duì)系統(tǒng)，建立人臉捕捉數(shù)據(jù)庫(kù)，將人臉信息歸檔，并與個(gè)人身份建立關(guān)系，在實(shí)際運(yùn)用過(guò)程中采用人臉?biāo)阉?、黑名單布防、陌生人識(shí)別等多項(xiàng)智能分析技術(shù)，大大提高視頻監(jiān)控的防范功效，可以讓犯罪分子無(wú)可遁形。由于和智能視頻分析相關(guān)的高清產(chǎn)品并未得到真正的普及，社會(huì)上的高清監(jiān)控布局點(diǎn)也并不完善，目前還只是針對(duì)某些行業(yè)進(jìn)行使用，還遠(yuǎn)遠(yuǎn)未達(dá)到全面普及。只有大批量的使用高清攝像機(jī)，增大捕獲到清晰、正面人臉的可能性，才能有更好的實(shí)戰(zhàn)效果。此外，還需要公安和企業(yè)加強(qiáng)合作，加大監(jiān)控點(diǎn)的部署密度。由于大量監(jiān)控點(diǎn)的部署會(huì)帶來(lái)海量視頻，需要重視智能視頻分析技術(shù)的應(yīng)用，合理利用技術(shù)，人機(jī)配合，發(fā)揮技術(shù)的長(zhǎng)處，從而有效輔助偵辦人員。

目前智能視頻分析技術(shù)已經(jīng)逐漸的趨于成熟，這和安防企業(yè)的努力和貢獻(xiàn)是分不開(kāi)的，他們是智能視頻分析的先行者，比如杭州海康威視數(shù)字技術(shù)股份有限公司，這些企業(yè)的智能視頻分析技術(shù)的發(fā)展或許可以成為榜樣，帶動(dòng)業(yè)內(nèi)企業(yè)研發(fā)的腳步，真正為海量視頻分析和檢索帶來(lái)革命性的變化。

三、大數(shù)據(jù)時(shí)代的?？低曋悄芤曨l分析

杭州?？低晹?shù)字技術(shù)股份有限公司匯集了大量?jī)?yōu)秀的研發(fā)智能應(yīng)用的開(kāi)發(fā)人員，經(jīng)過(guò)這幾年的技術(shù)積累和創(chuàng)新，在智能視頻分析技術(shù)上取得了卓越的成績(jī)，智能產(chǎn)品貼合市場(chǎng)需求，研發(fā)了十幾款基于智能視頻分析技術(shù)的產(chǎn)品，符合普通大眾對(duì)于智能視頻分析的期望，并在公安、司法、交通、教育、金融等主流行業(yè)應(yīng)用，獲得了用戶的認(rèn)可。

目前智能視頻分析技術(shù)主要針對(duì)實(shí)時(shí)的視頻圖像進(jìn)行分析，起到提前預(yù)警的作用，這方面的應(yīng)用已經(jīng)逐漸趨于成熟。隨著大數(shù)據(jù)時(shí)代的到來(lái)，帶來(lái)海量的數(shù)據(jù)存儲(chǔ)，如何更好的挖掘、利用、分析這些數(shù)據(jù)是安防企業(yè)重點(diǎn)思考的方向。智能視頻數(shù)據(jù)挖掘的應(yīng)用主要是面向公安刑偵的事后視頻分析、管理和實(shí)戰(zhàn)應(yīng)用。因?yàn)橐粋€(gè)案件的發(fā)生，有時(shí)會(huì)伴隨著大量的視頻錄像線索，與案件相關(guān)的大量刑偵監(jiān)控視頻基本采用Windows文件目錄管理的原始方式，需要通過(guò)其他類型的記錄文件(如記事本，WORD，EXCEL等)來(lái)記錄視頻內(nèi)的重點(diǎn)內(nèi)容(如人物，時(shí)間，地點(diǎn)等)，這就造成調(diào)取關(guān)鍵視頻困難、視頻管理效率低下，甚至造成重要視頻的丟失。在查找之前的線索時(shí)，要在繁雜的資料庫(kù)中檢索到該視頻并通過(guò)特定廠商的DVR播放器定位到對(duì)應(yīng)時(shí)間點(diǎn)查看，這樣就造成線索與對(duì)應(yīng)的視頻資料的映射關(guān)系的混亂和檢索困難。案件發(fā)生后刑偵工作有一定的時(shí)效性，需要快速行動(dòng)。大量的數(shù)據(jù)信息和需要快速定位之間就形成了矛盾。因此，如何提高快速有效的視頻錄像檢索方式，將成為視頻監(jiān)控行業(yè)發(fā)展的趨勢(shì)。

在目前視頻數(shù)據(jù)巨大，且又存在以上這些困局的時(shí)候，我們就開(kāi)始思考如何使用智能視頻分析的技術(shù)手段來(lái)進(jìn)行深入的視頻數(shù)據(jù)挖掘，對(duì)海量的視頻數(shù)據(jù)進(jìn)行分析和管理，有效提高人們對(duì)視頻數(shù)據(jù)的利用，帶來(lái)更大的價(jià)值。

?？低曊谥τ诖祟悜?yīng)用的研發(fā)，并開(kāi)發(fā)出視頻檢索系統(tǒng)，系統(tǒng)采用?？低曌灾餮邪l(fā)的高效智能分析算法技術(shù)，保證分析信息的全面和準(zhǔn)確，同時(shí)系統(tǒng)采用集群化計(jì)算方式，可提供幾十上百倍實(shí)時(shí)以上的快速分析能力，并可根據(jù)應(yīng)用需要進(jìn)行線性擴(kuò)展，提高計(jì)算能力。

本系統(tǒng)在視頻資料錄入的同時(shí)，自動(dòng)對(duì)視頻中的目標(biāo)信息進(jìn)行格式歸一化與智能預(yù)處理分析，對(duì)視頻進(jìn)行快速處理，提取視頻中目標(biāo)的相關(guān)信息作為智能元數(shù)據(jù)保存至數(shù)據(jù)庫(kù)中。之后的相關(guān)操作，如智能審看、智能檢索等等就不用再做復(fù)雜的解碼以及智能分析的工作，而是直接從智能元數(shù)據(jù)中提取，大大的提高了工作效率。系統(tǒng)可以與?？低暪矊?shí)戰(zhàn)平臺(tái)實(shí)現(xiàn)無(wú)縫對(duì)接，實(shí)施案件管理等功能，更加有效、有針對(duì)性的去關(guān)注和分析某些重要視頻，獲取有價(jià)值的信息，對(duì)接之后可實(shí)現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)傳輸，使得傳輸速度更快，節(jié)省存儲(chǔ)資源。

根據(jù)智能元數(shù)據(jù)信息，可對(duì)目標(biāo)及目標(biāo)細(xì)化特征等視頻內(nèi)容級(jí)別進(jìn)行篩選，如顏色、人/車分類等。用戶還可根據(jù)案情的需要自定義設(shè)置不同的周界防范規(guī)則，通過(guò)在數(shù)據(jù)庫(kù)中對(duì)元數(shù)據(jù)進(jìn)行檢索提取觸發(fā)規(guī)則的目標(biāo)信息，達(dá)到快速檢索的目的，極大地提高了效率。

比如上文提到的2012年南京“1.6”搶劫案件，在辦案的過(guò)程中需要對(duì)案發(fā)地點(diǎn)的出現(xiàn)的人，分析他們的行為，如果是異常的行為，則分析他們的身體特征，比如人臉部特征;如果是異常的車，則分析輛的信息，比如車牌、車顏色、車型等等，這對(duì)案件的偵破起著至關(guān)重要的作用。如果在案件發(fā)生后采用?？低曇曨l檢索系統(tǒng)，根據(jù)目標(biāo)的行為特征檢測(cè)、人臉部特征檢測(cè)和車輛信息檢測(cè)很好地將案發(fā)地點(diǎn)出現(xiàn)的人和車等信息解析出來(lái)，供警察進(jìn)行分析。具體的使用方法是：首先將全市1萬(wàn)多個(gè)攝像頭共提取的2000T視頻數(shù)據(jù)，按照自定義的方式放入服務(wù)器中，根據(jù)目標(biāo)行為分析、人臉特征檢測(cè)和車輛信息識(shí)別進(jìn)行分類預(yù)處理，最后有系統(tǒng)給出結(jié)果。

整個(gè)系統(tǒng)有如下功能：(1)目標(biāo)行為分析，視頻錄像導(dǎo)入服務(wù)器后，系統(tǒng)自動(dòng)獲取視頻內(nèi)部的事件及目標(biāo)的關(guān)鍵信息，并根據(jù)這些信息生成視頻內(nèi)容及索引。刑偵人員可以通過(guò)查看目標(biāo)圖例，就可在幾分鐘內(nèi)，查看數(shù)個(gè)小時(shí)視頻中包含的所有目標(biāo)，并確定其行為，完成對(duì)視頻中信息的甄選。如下圖所示，

在查看的過(guò)程中總會(huì)有一些不需要關(guān)注的無(wú)效信息，如何將這些無(wú)效的信息過(guò)濾掉或者快速的跳過(guò)這些視頻是值得考慮的事情，系統(tǒng)采用智能濃縮播放功能，它能根據(jù)用戶的意愿自動(dòng)控制播放速度，將涉案視頻中真正有用的證據(jù)、線索內(nèi)容進(jìn)行慢速的播放，用戶不關(guān)注的內(nèi)容采用快進(jìn)播放的方式進(jìn)行瀏覽。這種方式極大節(jié)約了審看人員的瀏覽時(shí)間，加快了視頻內(nèi)容的審看速度。