淺析高清視頻與智能化技術(shù)的關(guān)系

前言

隨著高清視頻分辨率的不斷提升，它將提供越來越清晰的數(shù)據(jù)，進(jìn)一步促進(jìn)智能化技術(shù)的發(fā)展。同時(shí)，智能化技術(shù)的不斷發(fā)展應(yīng)用也將推動(dòng)高清視頻進(jìn)一步走向?qū)嵱没?，為高?strong>視頻監(jiān)控系統(tǒng)的推廣提供有力的支撐。

在高鐵視頻監(jiān)控系統(tǒng)的應(yīng)用過程中，用戶對(duì)于圖像分辨率的要求也在不斷提升，對(duì)于高清視頻的需求也與日俱增?？傮w需求分為兩類，一類是安全相關(guān)的應(yīng)用，另外一類是服務(wù)相關(guān)的應(yīng)用。在安全相關(guān)的應(yīng)用中，鐵路有關(guān)部門對(duì)于客運(yùn)站內(nèi)通緝犯的追蹤，站內(nèi)刑事案件的預(yù)防，以及黃牛黨的活動(dòng)都給予了特別關(guān)注。例如，客運(yùn)站中發(fā)生的一些刑事案件當(dāng)中需要調(diào)取視頻錄像查看犯罪嫌疑人的體貌特征，但目前架設(shè)的一些模擬攝像機(jī)卻無法提供有效的圖像細(xì)節(jié)。另外，還有一些關(guān)鍵出入口需要視頻能夠提供足夠清晰的面部特征，而現(xiàn)有的模擬視頻在兼顧場(chǎng)景的情況下是無法做到這一點(diǎn)的。

在服務(wù)相關(guān)的應(yīng)用中，最典型的應(yīng)用就是售票排隊(duì)控制，用戶希望視頻能覆蓋較大的場(chǎng)景從而實(shí)現(xiàn)對(duì)購(gòu)票旅客人數(shù)的動(dòng)態(tài)監(jiān)控，以便在人員密集時(shí)增設(shè)售票窗口，同時(shí)又希望視頻能夠提供售票員與旅客在購(gòu)票過程中的一些細(xì)節(jié)，這樣結(jié)合語(yǔ)音更加便于處理一些糾紛事件。目前，鐵道部有關(guān)部門已經(jīng)啟動(dòng)高清視頻的應(yīng)用試驗(yàn)，在某些客運(yùn)站率先已經(jīng)測(cè)試和驗(yàn)證了不同廠商的高清視頻產(chǎn)品和技術(shù)，試驗(yàn)結(jié)果也正在進(jìn)一步評(píng)測(cè)中。在最新發(fā)布的《鐵路綜合視頻監(jiān)控系統(tǒng)技術(shù)條件》中，已經(jīng)明確了高清視頻的定義和技術(shù)條件，為進(jìn)一步的應(yīng)用奠定了技術(shù)基礎(chǔ)。

 高清視頻監(jiān)控應(yīng)用對(duì)高鐵帶來的問題

高清視頻監(jiān)控系統(tǒng)帶來高畫質(zhì)清晰度的同時(shí)也帶來了一系列現(xiàn)實(shí)的問題，原因在于：雖然前端攝像設(shè)備能夠滿足高清，然而前端的“高清”并不代表整個(gè)視頻監(jiān)控系統(tǒng)的“高清”，由于前端視頻信息量的倍增，必將對(duì)視頻編碼、傳輸、存儲(chǔ)系統(tǒng)帶來更大的變革影響。因?yàn)楦咔逡曨l監(jiān)控系統(tǒng)是一個(gè)系統(tǒng)解決方案，不是一個(gè)高清攝像機(jī)就可以代表的。同時(shí)還會(huì)帶來整個(gè)產(chǎn)業(yè)鏈中對(duì)計(jì)算、傳輸、交換、存儲(chǔ)的需求增長(zhǎng)和技術(shù)變革。而真正的高清監(jiān)控系統(tǒng)，應(yīng)該從整個(gè)監(jiān)控系統(tǒng)考慮高清，包括前端視頻源的采集、視頻信號(hào)的編碼壓縮、視頻信號(hào)的傳輸、視頻的瀏覽、錄像文件的回放等環(huán)節(jié)全面支持高清監(jiān)控。

對(duì)用戶而言，高清只有在包含了前端、平臺(tái)、存儲(chǔ)、瀏覽、顯示等各個(gè)環(huán)節(jié)時(shí)才有意義。在高鐵視頻監(jiān)控系統(tǒng)向高清方向遷移的過程中，也面臨著類似的問題。視頻分辨率越大、清晰度越高，意味著在進(jìn)行數(shù)據(jù)傳輸?shù)臅r(shí)候碼流也會(huì)越大，從而增加了網(wǎng)絡(luò)帶寬的壓力。同時(shí)，數(shù)據(jù)流量的倍增，增大了數(shù)據(jù)存儲(chǔ)量，以720P為例，其25幀/秒的錄像碼流為500K-3Mbps之間，每小時(shí)的存儲(chǔ)空間約1G-2G，存儲(chǔ)壓力無論是從成本來說還是從空間來說都是巨大的。此外，高清視頻對(duì)中心控制、管理軟件和硬件性能的要求也成倍增長(zhǎng)，對(duì)于記錄視頻圖像的管理和事后分析的工作量也同樣如此，這些問題都是高清視頻監(jiān)控系統(tǒng)在高鐵進(jìn)行推廣應(yīng)用中所必須面解決的問題。

智能的應(yīng)用：一定程度節(jié)約存儲(chǔ)成本

 智能分析技術(shù)的出現(xiàn)能夠從一定程度上解決高清視頻監(jiān)控系統(tǒng)所面臨的問題，在高清視頻監(jiān)控系統(tǒng)中，因?yàn)橛辛烁哔|(zhì)量的視頻源，智能視頻分析才有基礎(chǔ)。另外，很多智能技術(shù)應(yīng)用只有在高清視頻的基礎(chǔ)之上才有實(shí)用性，如人臉識(shí)別等應(yīng)用。高清視頻技術(shù)可以給我們帶來高清晰的包含豐富完整信息的高質(zhì)量視頻源，沒有高質(zhì)量的視頻源，視頻智能分析就會(huì)因?yàn)橐曨l分辨率的問題影響準(zhǔn)確率，也會(huì)因?yàn)閳?chǎng)景問題而損失信息量。

首先，可以利用智能視頻分析技術(shù)進(jìn)一步提取有效信息進(jìn)行高精度編碼，減少帶寬無效信息的占用。例如，可以對(duì)視頻場(chǎng)景進(jìn)行紋理分割，再進(jìn)一步地將視頻信息轉(zhuǎn)化為語(yǔ)義信息，將圖像編碼轉(zhuǎn)化為對(duì)圖像的理解，這樣將一個(gè)場(chǎng)景可以表達(dá)為建筑、道路和目標(biāo)等對(duì)象的組合，從而精簡(jiǎn)了信息量。

其次，在視頻的時(shí)間軸上，利用動(dòng)態(tài)偵測(cè)、事件檢測(cè)、行為分析等智能化分析技術(shù)，還可以對(duì)視頻進(jìn)行有選擇性的動(dòng)態(tài)存儲(chǔ)和告警事件存儲(chǔ)，從而可以濾除大量的冗余視頻信息占用存儲(chǔ)空間。目前，該模式廣泛應(yīng)用于鐵路綜合視頻監(jiān)控系統(tǒng)，即只有場(chǎng)景出現(xiàn)用戶定制化的異常事件時(shí)才進(jìn)行片段存儲(chǔ)，這樣大大節(jié)約了存儲(chǔ)設(shè)備的成本。

再次，在視頻的空間范圍內(nèi)，用戶可以只對(duì)感興趣區(qū)域進(jìn)行存儲(chǔ)和處理，同樣可以大大減少視頻分辨率增大所帶來的問題。例如，視頻場(chǎng)景包含了一些天空等無關(guān)區(qū)域，可以通過標(biāo)識(shí)將此區(qū)域不做存儲(chǔ)，這樣每一幀圖像都能夠節(jié)約一定的存儲(chǔ)空間。

最后，利用視頻內(nèi)容分析和視頻搜索等智能化技術(shù)，我們可以快速地定位事件視頻，實(shí)現(xiàn)標(biāo)簽化的視頻數(shù)據(jù)管理和數(shù)據(jù)查詢，從而提升整個(gè)視頻監(jiān)控系統(tǒng)的數(shù)據(jù)管理效率。反過來說，如果沒有視頻智能分析，高清視頻監(jiān)控系統(tǒng)就僅僅停留在“看”的初級(jí)階段，而沒有上升到“用”的高級(jí)階段。

從實(shí)現(xiàn)方式上來說，前端化和后端化的智能化應(yīng)用都是非常有意義的。在前端應(yīng)用方面，智能化算法嵌入到高清攝像機(jī)中可以實(shí)現(xiàn)視頻數(shù)據(jù)的實(shí)時(shí)分析并靈活決定視頻流的傳送和存儲(chǔ)策略，從而可以節(jié)約大量冗余視頻信息所消耗的資源。在后端應(yīng)用方面，智能化技術(shù)應(yīng)用到后端，結(jié)合云計(jì)算和云存儲(chǔ)技術(shù)，可以實(shí)現(xiàn)整個(gè)高清監(jiān)控系統(tǒng)的智能檢索和智能存儲(chǔ)。

因此，高清視頻和智能化技術(shù)是相互促進(jìn)和互為發(fā)展基礎(chǔ)的，從本質(zhì)上來講，高清視頻只是提供了數(shù)據(jù)的內(nèi)容，智能化技術(shù)則是對(duì)內(nèi)容的第一次使用和消費(fèi)，同時(shí)產(chǎn)生二次數(shù)據(jù)和內(nèi)容。高清視頻監(jiān)控系統(tǒng)中更為廣闊的應(yīng)用一定是在此基礎(chǔ)上的進(jìn)一步數(shù)據(jù)挖掘，通過深層次的信息挖掘，必將在各個(gè)行業(yè)產(chǎn)生豐富多彩的應(yīng)用解決方案。