常州市平安城市視頻監(jiān)控技術(shù)已經(jīng)從聯(lián)網(wǎng)整合階段，發(fā)展到視頻實戰(zhàn)深度應(yīng)用階段。面對視頻資源整合規(guī)模的持續(xù)擴大、視頻實戰(zhàn)業(yè)務(wù)的廣泛應(yīng)用以及視頻信息化處 理過程中產(chǎn)生的海量結(jié)構(gòu)化數(shù)據(jù)，如何充分利用海量的視頻數(shù)據(jù)，實現(xiàn)視頻數(shù)據(jù)的高效檢索以及基于實戰(zhàn)業(yè)務(wù)構(gòu)建“警務(wù)大數(shù)據(jù)”視頻大數(shù)據(jù)實戰(zhàn)應(yīng)用平臺，成為視 頻深度應(yīng)用亟待解決的問題。常州市公安局在公安信息網(wǎng)建設(shè)了統(tǒng)一開放的視頻云計算軟硬件環(huán)境，通過研究視頻大數(shù)據(jù)應(yīng)用工具模型，將逐步實現(xiàn)視頻信息化、信 息情報化、情報實戰(zhàn)化的視頻大數(shù)據(jù)的最終目標。

　　文/任文植 江蘇省常州市公安局技防支隊

　　鄧玲玲、馬君毅、蔣宗文 東方網(wǎng)力科技股份有限公司

　　項目背景

　　1、常州市視頻監(jiān)控建設(shè)現(xiàn)狀

　　近年來，常州市公安機關(guān)在市委、市政府統(tǒng)一部署下，以構(gòu)建立體化現(xiàn)代化社會治安防控體系為目標，已建成較大規(guī)模的視頻圖像監(jiān)控系統(tǒng)，全市已安裝各類治安監(jiān)控攝像機11萬余臺，其中，公安自建攝像機近2萬臺，社會企事業(yè)單位接入各級公安監(jiān)控中心攝像機6000余臺，基本形成“點上覆蓋、面上成網(wǎng)、外圍成圈、覆蓋城鄉(xiāng)”的立體防控網(wǎng)絡(luò)。視頻指揮、無線移動圖傳、“3.20”車輛抓拍、應(yīng)急處置、移動終端采集、人體特征識別等各類圖像應(yīng)用系統(tǒng)得到廣泛應(yīng)用，已成為公安實戰(zhàn)應(yīng)用戰(zhàn)斗力新的增長點。為切實加強圖像資源的共享應(yīng)用，我市公安機關(guān)積極開展圖像信息資源的聯(lián)網(wǎng)和整合共享工作，在公安實戰(zhàn)中發(fā)揮了巨大作用。

　　2、常州市局對視頻監(jiān)控系統(tǒng)的需求

　　常州市公安局在規(guī)劃中將“三網(wǎng)三平臺”作為一個遠景目標，分別為：1)在互聯(lián)網(wǎng)，建設(shè)社會視頻圖像信息共享平臺。該平臺面向共享，提供公安與社會單位之間自建的視頻監(jiān)控系統(tǒng)的相互共享與應(yīng)用，提升公安機關(guān)服務(wù)人民群眾的能力;2)在圖像專網(wǎng)，建設(shè)視頻實戰(zhàn)應(yīng)用平臺。該平臺面向?qū)崙?zhàn)，具備社會面視頻監(jiān)控資源聯(lián)網(wǎng)整合、全市車輛卡口軌跡數(shù)據(jù)匯聚、全市涉案視頻圖像信息匯聚等功能，向全警提供視頻實戰(zhàn)化應(yīng)用工具集;3)在公安信息網(wǎng)，建設(shè)“警務(wù)大數(shù)據(jù)”視頻大數(shù)據(jù)實戰(zhàn)應(yīng)用平臺。該平臺面向大數(shù)據(jù)，提供車輛大數(shù)據(jù)研判、價值視頻圖像信息庫、大數(shù)據(jù)統(tǒng)計預(yù)測、核心區(qū)關(guān)注等功能。同時，三網(wǎng)三平臺之間通過安全交互平臺相聯(lián)，最終形成一個完整的公安視頻信息大網(wǎng)絡(luò)。

　　3、已有系統(tǒng)存在的問題

　　隨著公安信息網(wǎng)中視頻業(yè)務(wù)應(yīng)用需求的不斷調(diào)整與增加，目前公安信息網(wǎng)的計算、存儲和應(yīng)用管理能力已無法滿足業(yè)務(wù)要求。需要采用云計算、物聯(lián)網(wǎng)、移動互聯(lián)、智能視頻等技術(shù)升級建設(shè)新的視頻信息，有效解決視頻圖像數(shù)據(jù)采集整合、價值信息提取、數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)化處理及存儲應(yīng)用模式變革等問題，建設(shè)云架構(gòu)下的視頻大數(shù)據(jù)信息綜合應(yīng)用平臺，為公安實戰(zhàn)應(yīng)用提供服務(wù)支撐，成為當前一項重要任務(wù)。

　　要滿足云架構(gòu)下的視頻大數(shù)據(jù)應(yīng)用需求，目前還存在以下亟需解決的問題：1)視頻圖像存儲運算能力需進一步提升：缺少統(tǒng)籌規(guī)劃，不能重復(fù)利用; 2)合理規(guī)劃公安信息網(wǎng)視頻應(yīng)用：未實現(xiàn)與原有視頻專網(wǎng)實戰(zhàn)業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)關(guān)聯(lián);3)探索與專業(yè)警務(wù)系統(tǒng)的關(guān)聯(lián)應(yīng)用：實現(xiàn)相關(guān)業(yè)務(wù)系統(tǒng)的關(guān)聯(lián)查詢;4)視頻圖像實戰(zhàn)應(yīng)用深度不足：數(shù)據(jù)量激增后缺乏對數(shù)據(jù)的有效管理，未發(fā)揮視頻大數(shù)據(jù)的應(yīng)用成效。

　　項目建設(shè)方案

　　1、常規(guī)方案與云中心方案的比較

　　(1)存儲：在視頻云計算中心所面臨的視頻大數(shù)據(jù)系統(tǒng)中，數(shù)據(jù)的存儲管理是一個重要的組成部分。由于視頻內(nèi)容分析獨有的應(yīng)用特性，其運行過程中會輸出多種異構(gòu)數(shù)據(jù)，在視頻的分析、處理、及檢索的過程中，每一類數(shù)據(jù)都具有不同的輸出模式，且針對不同類型的數(shù)據(jù)有著差異性極大的分析模式和用戶訪問規(guī)律，因此傳統(tǒng)的單一數(shù)據(jù)模型無法對視頻大數(shù)據(jù)進行有效的管理。在視頻云框架的建設(shè)中需要針對以上提出的不同數(shù)據(jù)特性，對數(shù)據(jù)進行分類優(yōu)化管理，以最為快速有效的方式滿足終端用戶和各種服務(wù)對數(shù)據(jù)的請求。實現(xiàn)各系統(tǒng)間存儲資源的動態(tài)分配。

　　(2)計算：隨著常州市視頻監(jiān)控系統(tǒng)的不斷發(fā)展，視頻圖像資源的迅猛增長給海量監(jiān)控視頻的內(nèi)容分析、數(shù)據(jù)管理、語義關(guān)聯(lián)和數(shù)據(jù)挖掘等工作帶來了新的挑戰(zhàn)，其系統(tǒng)規(guī)模大、工作負載大、動態(tài)性強、關(guān)聯(lián)關(guān)系錯綜復(fù)雜，因此具體的任務(wù)協(xié)調(diào)和工作負載平衡等具有很大的難度。在這種情況下，需要建立一個有效管理大規(guī)模系統(tǒng)全局能力的機制，進行有效的任務(wù)管理和調(diào)度，構(gòu)建起一個能夠流暢高效運行的大規(guī)模分布式系統(tǒng)。系統(tǒng)的終極目標是及時制止犯罪，實現(xiàn)公共安全，所以需要對數(shù)據(jù)做到實時處理，甚至能建立預(yù)測模型，云計算就是實現(xiàn)這種目標的工具。

　　(3)檢索：隨著系統(tǒng)建設(shè)的不斷推進，公安業(yè)務(wù)系統(tǒng)會積累越來越多的視頻圖像資源，如視頻圖像信息庫中的案件信息、結(jié)構(gòu)化視頻文件、結(jié)構(gòu)化圖片文件以及結(jié)構(gòu)化文本信息越來越多;常州市每天記錄2000萬條行車記錄，一個月是6億萬條，如此龐大的數(shù)據(jù)量給傳統(tǒng)的數(shù)據(jù)存儲和結(jié)構(gòu)化分析都帶來了巨大的壓力，導(dǎo)致用戶所關(guān)注的目標車輛的軌跡線索查詢以及各類研判分析也越來越慢;同時系統(tǒng)設(shè)置的報警任務(wù)產(chǎn)生的報警數(shù)據(jù)也越來越多，一方面需要快速檢索到需要處理的報警任務(wù)，另一方面也需要對報警信息進行實時響應(yīng)…這些要求都已逐漸趨向大數(shù)據(jù)應(yīng)用。

　　使用傳統(tǒng)的檢索手段對海量大數(shù)據(jù)檢索速度慢、精確度不高，檢索方式單一，對不同類型數(shù)據(jù)沒有針對性的數(shù)據(jù)檢索方案。當前的數(shù)據(jù)系統(tǒng)中的信息檢索方式無法很好適應(yīng)基于視頻結(jié)構(gòu)化描述技術(shù)的視頻大數(shù)據(jù)應(yīng)用需求。因此，視頻云計算中心針對視頻大數(shù)據(jù)設(shè)計了復(fù)合型檢索機制，以全面滿足系統(tǒng)應(yīng)用需求。實現(xiàn)性能和設(shè)備數(shù)量線性擴展，從而實現(xiàn)千億級數(shù)據(jù)秒級查詢的能力。這種高效檢索能力，給刑偵、交通服務(wù)都帶來了巨大的好處，使得類似套牌車的大數(shù)據(jù)量查詢運算的應(yīng)用變得有可能。

　　(4)數(shù)據(jù)挖掘：隨著實戰(zhàn)應(yīng)用的展開，系統(tǒng)已經(jīng)積累了越來越多的數(shù)據(jù)種類，如案件信息、地點信息、時間信息、報警特征信息、車輛特征信息、人臉特征信息、運動目標特征信息、軌跡信息、用戶信息等，但是對這些相關(guān)信息的關(guān)聯(lián)關(guān)系缺少深度的挖掘應(yīng)用，還沒有從分析數(shù)據(jù)的角度，挖掘現(xiàn)象背后的原因，進而為輔助決策提供數(shù)據(jù)支持。

　　2、云中心方案

　　在公安信息網(wǎng)，常州市局技防支隊已完成“警務(wù)大數(shù)據(jù)”視頻大數(shù)據(jù)實戰(zhàn)應(yīng)用平臺的測試，臨時搭建了大數(shù)據(jù)平臺，測試環(huán)境采用物理機+虛擬機相結(jié)合的方式，取得了良好的效果。同時，經(jīng)過詳細測試發(fā)現(xiàn)，對于大數(shù)據(jù)存儲節(jié)點、計算節(jié)點等對磁盤IO、CPU運行速率以及內(nèi)存大小等強依賴性的服務(wù)，普通虛擬機支撐并不好，只有高性能物理機才能滿足要求，而平臺普通應(yīng)用一般虛擬機即能滿足基本要求。根據(jù)存儲計算和業(yè)務(wù)應(yīng)用的特點，合理規(guī)劃物理機和虛擬機資源，構(gòu)建公安信息網(wǎng)大數(shù)據(jù)軟硬件環(huán)境：

　　(1)采用云計算一體機與物理服務(wù)器混合云的部署策略，遵循開放架構(gòu)標準：系統(tǒng)所需虛擬機部分采用融合刀片服務(wù)器、分布式存儲及網(wǎng)絡(luò)交換機為一體，無需外置存儲等設(shè)備，并預(yù)集成分布式存儲引擎、虛擬化平臺及云管理軟件，資源可按需調(diào)配、線性擴展;“警務(wù)大數(shù)據(jù)”視頻大數(shù)據(jù)實戰(zhàn)應(yīng)用平臺部分采用高密度服務(wù)器物理部署?；谠撇僮飨到y(tǒng)和內(nèi)含的管理軟件，公安視頻大數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)可實現(xiàn)平滑對接與平穩(wěn)升級，并可針對公安視頻應(yīng)用大數(shù)據(jù)優(yōu)化配置，大幅提升運行效率。

　　(2)部署“警務(wù)大數(shù)據(jù)”視頻大數(shù)據(jù)實戰(zhàn)應(yīng)用平臺軟件：系統(tǒng)由視頻專網(wǎng)視頻實戰(zhàn)應(yīng)用平臺案事件、人、車結(jié)構(gòu)化信息匯聚到公安內(nèi)網(wǎng)，并從公安內(nèi)網(wǎng)八大資源庫、警綜、違法犯罪人員信息庫等警務(wù)系統(tǒng)抽取案事件信息、人員信息、車輛信息，構(gòu)建底層三大數(shù)據(jù)倉庫。在數(shù)據(jù)匯聚整合基礎(chǔ)上，建設(shè)車輛大數(shù)據(jù)研判系統(tǒng)、視頻分析處理工具系統(tǒng)、價值視頻圖像信息庫、大數(shù)據(jù)統(tǒng)計預(yù)測系統(tǒng)、大數(shù)據(jù)視頻偵查工具實現(xiàn)“警務(wù)大數(shù)據(jù)”視頻大數(shù)據(jù)應(yīng)用項目需求，項目總體架構(gòu)圖如下：

圖 平臺總體架構(gòu)圖

　　主要功能和性能指標

　　常州市公安局視頻圖像專網(wǎng)視頻實戰(zhàn)應(yīng)用平臺已實現(xiàn)全市各類視頻聯(lián)網(wǎng)2.2萬臺，并積累了大量的視頻圖像信息，亟需在公安信息網(wǎng)建立基于大數(shù)據(jù)的視頻信息應(yīng)用平臺，通過合理規(guī)劃，與視頻專網(wǎng)中視頻、圖像信息進行平滑對接，建設(shè)基于視頻圖像數(shù)據(jù)的應(yīng)用工具集以及數(shù)據(jù)挖掘算法模型，以實現(xiàn)所有關(guān)聯(lián)數(shù)據(jù)的搜索查詢。充分利用好公安大數(shù)據(jù)基礎(chǔ)，探討和研究公安大數(shù)據(jù)應(yīng)用方向，真正使公安信息化走向大數(shù)據(jù)應(yīng)用和數(shù)據(jù)挖掘，最終服務(wù)于治安防控和案件偵破。

　　1、主要功能

　　1)車輛大數(shù)據(jù)研判系統(tǒng)

　　在公安內(nèi)網(wǎng)建設(shè)一套車輛大數(shù)據(jù)研判系統(tǒng)。該系統(tǒng)以車輛數(shù)據(jù)為基礎(chǔ)(包括卡口和GPS車輛數(shù)據(jù))，通過云中心車輛二次識別系統(tǒng)分析的車輛大數(shù)據(jù)信息，研究車輛特征、車輛時空軌跡挖掘嫌疑車輛信息，最終對嫌疑車輛、警情產(chǎn)生預(yù)測預(yù)警模型。

　　2)視頻分析處理工具系統(tǒng)

　　該視頻分析處理工具系統(tǒng)在云存儲、云計算的整體云框架基礎(chǔ)上，開發(fā)高效便捷的視頻圖像處理工具集，以提高視頻圖像資源的調(diào)閱、查看效率，實現(xiàn)對案件相關(guān)視頻圖像的查詢、下載、導(dǎo)入、濃縮、處理、檢索等業(yè)務(wù)職能，實現(xiàn)視頻處理分析工具的高效化、便捷化，進而推動視頻偵查工作向廣度和深度應(yīng)用發(fā)展。

　　3)價值視頻圖像信息庫

　　視圖庫用戶在公安用戶在統(tǒng)一授權(quán)(通過PKI的授權(quán))下，可以查詢權(quán)限瀏覽范圍內(nèi)的案事件信息、視頻、圖片和視圖結(jié)構(gòu)化信息/線索。針對圖像研判功能的操作結(jié)果(原始視圖、線索信息)進行分類存儲到相應(yīng)視圖庫中。價值視圖庫按照公安部標準設(shè)計，同時充分考慮與公安內(nèi)網(wǎng)的其他系統(tǒng)的對接，保持松耦合設(shè)計?？梢詫σ晥D信息庫中的案事件、人員、車輛的結(jié)構(gòu)化信息以及線索信息基于視頻云檢索技術(shù)，實現(xiàn)深度匹配檢索，主要輸入一個關(guān)鍵字，既可將與該關(guān)鍵字相關(guān)的人、車、物以及案事件信息快速檢索出來。

　　4)大數(shù)據(jù)統(tǒng)計預(yù)測系統(tǒng)

　　大數(shù)據(jù)的核心價值體現(xiàn)在預(yù)測功能，本系統(tǒng)基于車輛卡口信息，可分析出套牌車輛、盜搶車輛、卡口實時流量、視圖庫歷史數(shù)據(jù)、外地來常異常車輛等，并對大數(shù)據(jù)平臺服務(wù)器運行狀態(tài)進行實時統(tǒng)計監(jiān)測，對用戶模塊使用情況進行大數(shù)據(jù)分析。

　　5)大數(shù)據(jù)視頻偵查工具

　　包括簡單圖片處理、高級圖像處理、圖片編輯、人臉識別等功能模塊。實現(xiàn)視頻偵查工具的簡單化、集中化，提高一線民警偵查破案效率。

　　6)常州核心區(qū)關(guān)注功能

　　對常州市核心區(qū)的視頻監(jiān)控點位、卡口點位進行全天候布防，可實時瀏覽市政府周邊視頻畫面，對出入政治核心區(qū)的車輛、人員進行大數(shù)據(jù)分析，預(yù)判出潛在的警情信息，實現(xiàn)市政府周邊警情的實時監(jiān)測與動態(tài)管控。

　　2、性能指標

　　1)查詢速度

　　在十億級數(shù)據(jù)庫中，不限制查詢時間范圍，進行精確查詢和模糊查詢，均秒級返回結(jié)果。

　　2)研判分析響應(yīng)時間

　　在十億數(shù)據(jù)中分析1天和30天的通行記錄，軌跡分析、跟車分析、頻次分析、套牌 分析、落腳點分析、首次入城、晝伏夜出、碰撞分析和頻繁過車等為10秒內(nèi)返回結(jié)果。

　　3)流量統(tǒng)計數(shù)據(jù)生成時間

　　在十億數(shù)據(jù)中統(tǒng)計1天、7天、30天、90天和1年的數(shù)據(jù)，均10秒內(nèi)返回。

　　應(yīng)用成效分析

　　經(jīng)過合理的統(tǒng)籌規(guī)劃建設(shè)，在常州市公安局技防支隊建設(shè)了一套統(tǒng)一的視頻云大數(shù)據(jù)建設(shè)解決方案：1)首先物理層采用了大數(shù)據(jù)一體機與物理機相結(jié)合的混合云架構(gòu)，針對視頻大數(shù)據(jù)的特殊性，針對性的提出了云存儲、云計算和云檢索方案，解決了視頻圖像存儲運算難的問題;2)面對公安信息網(wǎng)與視頻專網(wǎng)無法連通的問題，通過此次對公安信息網(wǎng)視頻大數(shù)據(jù)應(yīng)用的規(guī)劃，打通了與視頻專網(wǎng)視頻圖像數(shù)據(jù)資源的關(guān)聯(lián)，使得數(shù)據(jù)真正實現(xiàn)了在專網(wǎng)匯聚內(nèi)網(wǎng)實戰(zhàn)應(yīng)用的模式;3)打通了與圖像專網(wǎng)的數(shù)據(jù)關(guān)聯(lián)的同時，此次大數(shù)據(jù)應(yīng)用規(guī)劃時也考慮了與公安信息網(wǎng)內(nèi)各警種專業(yè)業(yè)務(wù)系統(tǒng)如警綜、車駕管等八大庫的對接，實現(xiàn)數(shù)了據(jù)的關(guān)聯(lián)查詢;4) 在實現(xiàn)了內(nèi)外網(wǎng)數(shù)據(jù)關(guān)聯(lián)以及內(nèi)網(wǎng)專業(yè)警務(wù)系統(tǒng)的對接后，在公安信息網(wǎng)針對匯聚的一系列視頻相關(guān)大數(shù)據(jù)，探索研究基于大數(shù)據(jù)的實戰(zhàn)技戰(zhàn)法模型，開發(fā)了豐富的平臺功能，以滿足用戶對視頻大數(shù)據(jù)的不同應(yīng)用需求。

　　具體來說，目前該“警務(wù)大數(shù)據(jù)”視頻大數(shù)據(jù)實戰(zhàn)應(yīng)用平臺經(jīng)過近10個月的籌劃建設(shè)，目前已經(jīng)基本完成平臺框架和核心功能的部署上線使用，已在常州市局公安信息網(wǎng)對全警開放試用，已接入前端攝像機2萬路以上，視圖庫月案件數(shù)500余起，車輛日通行記錄2000萬條左右。尤其，該視頻大數(shù)據(jù)平臺通過先進的車輛二次識別技術(shù)，日推送套牌嫌疑車輛100多條，經(jīng)人工判定日產(chǎn)生真實套牌車 10-20輛推送至指揮中心，真正用視頻大數(shù)據(jù)技術(shù)解決用戶關(guān)心的核心需求，為接下來的案件偵破和研判提供了線索依據(jù)。

　　結(jié)論與展望

　　日益龐大的數(shù)據(jù)量和繁雜的業(yè)務(wù)需求對系統(tǒng)架構(gòu)提出了更高標準的要求，傳統(tǒng)的數(shù)據(jù)存儲以及計算方式，已遠不能滿足海量異構(gòu)信息的存儲、計算和檢索需要。迫切需要建設(shè)一套統(tǒng)一開放的云架構(gòu)，在統(tǒng)一的云架構(gòu)框架下實現(xiàn)海量數(shù)據(jù)存儲、查詢和應(yīng)用的云計算服務(wù)，同時又要針對視頻監(jiān)控行業(yè)大數(shù)據(jù)的特殊性，在統(tǒng)一的云平臺下提出專業(yè)的視頻大數(shù)據(jù)解決方案。因此常州市公安局開創(chuàng)的對視頻大數(shù)據(jù)分析的探索之路也是時代發(fā)展所需，實戰(zhàn)綜合利用所慮，意義深遠。