如何構架運營商智能視頻分析平臺

中國電信股份有限公司上海分公司　曾　瑩

如何構架運營商智能視頻分析平臺

中國電信股份有限公司上海分公司曾瑩

在高速發(fā)展的互聯(lián)網(wǎng)時代，視頻監(jiān)控系統(tǒng)得到蓬勃發(fā)展，越來越多的海量視頻數(shù)據(jù)出現(xiàn)，為智能視頻應用提出了需求，特別是運營商如何把握這次契機，構架一個云化的智能視頻分析平臺，如何在保證兼容性的情況下，進行能力的開發(fā)，本文通過對全球眼（視頻監(jiān)控）平臺現(xiàn)狀分析入手，提出了構架云化智能視頻平臺的方案，為后續(xù)智能視頻業(yè)務的發(fā)展提供了基礎。

智能視頻監(jiān)控；云化；構架；運營商

隨著網(wǎng)絡的不斷發(fā)展，智慧城市的視頻監(jiān)控業(yè)務得到了極大的發(fā)展，因而產(chǎn)生了大量的視頻數(shù)據(jù)，對于海量的數(shù)據(jù)，我們如何將奇有效利用，光靠人員投入來觀看視頻，無法形成有效的分析結果，而電信已經(jīng)幫助我們的客戶建立了監(jiān)控網(wǎng)絡，如何讓這些平臺發(fā)揮更大的作用，我們需要將現(xiàn)有的平臺加入智能分析的模塊，以滿足用戶更多的需求。針對整個視頻監(jiān)控產(chǎn)業(yè)的技術發(fā)展，我們不難發(fā)現(xiàn)以下趨勢：

1.標準化

針對之前廠商的各自私有化的協(xié)議的情況，不同的行業(yè)都出現(xiàn)相關的視頻監(jiān)控技術規(guī)范，以確保平臺的云化及接入智能化，如公安系統(tǒng)的《安全防范視頻監(jiān)控聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)信息傳輸、交換、控制技術要求》GB/T 28181-2011，《安全防范視頻監(jiān)控數(shù)字視音頻編解碼（SVAC）制技術要求》GB/T 25724-2010等，還有ONVIF（Open Network Video Interface Forum，開放型網(wǎng)絡視頻接口論壇）所發(fā)布的國際標準。

2.平臺云化

隨著海量視頻數(shù)據(jù)處理的需求，以及云計算技術的發(fā)展，通過云平臺計算資源的實現(xiàn)動態(tài)彈性視頻轉碼和分發(fā)、基于分布式云存儲實現(xiàn)海量視頻數(shù)據(jù)的存儲、對外提供開放接口成為運營級平臺的發(fā)展趨勢。

3.智能化、高清化

智能監(jiān)控前后端智能化、視頻大數(shù)據(jù)成為重要趨勢；系統(tǒng)分辨率從CIF、D1格式向百萬高清發(fā)展，現(xiàn)在已經(jīng)發(fā)展到4K高清，這些都為智能視頻分析奠定了基礎。

4.融合化

視頻監(jiān)控和傳感器網(wǎng)絡的疊加應用是一種典型應用，將視頻與數(shù)據(jù)兩種感知形勢或現(xiàn)場或利用人工輔助實現(xiàn)結合，開創(chuàng)更多、更新的行業(yè)應用模式。

一、視頻監(jiān)控面臨的問題與挑戰(zhàn)

鑒于上述新趨勢，作為電信運營商必須思考如何利用自身的網(wǎng)絡等優(yōu)勢，打造一個視頻智能分析平臺呢？接下來看看我們現(xiàn)有全球眼（視頻監(jiān)控）平臺面臨的問題與挑戰(zhàn)：

1.平臺協(xié)議私有

目前全球眼（視頻監(jiān)控）平臺協(xié)議專用，前端設備按接入平臺定制不同的軟件版本。

2.廠商支撐能力較弱

針對新功能的定制開發(fā)能力均有待提高，中興則由于業(yè)務戰(zhàn)略調整已明確不承接新的改造開發(fā)需求。

3.智能化應用缺少規(guī)模推廣能力

智能監(jiān)控離提供給客戶系統(tǒng)的解決方案仍有一定距離。

4.大容量高清視頻存儲有瓶頸

當前全球眼（視頻監(jiān)控）存儲系統(tǒng)主要采用前端存儲，視頻數(shù)據(jù)分散存儲，故障點多等問題凸顯。

5.平臺隔離有限

全球眼（視頻監(jiān)控）目前僅實現(xiàn)了訪問隔離，難以滿足用戶的網(wǎng)絡隔離、計算隔離、存儲隔離等需求。

為了更好的提升我們產(chǎn)品以及系統(tǒng)能力，我們需要對現(xiàn)有的平臺做以下的能力提升：

（1）支持GB/T28181和ONVIF標準。

（2）支持高清監(jiān)控。

（3）支持前后端智能。

（4）支持視頻大數(shù)據(jù)。

（5）支持與傳感器網(wǎng)絡融合。

（6）支持視頻云存儲。

（7）支持LSN分布式和系統(tǒng)云化部署。

（8）支持民用互聯(lián)網(wǎng)視頻監(jiān)控業(yè)務。

二、建立智能監(jiān)控視頻分析平臺

為了業(yè)務的整體發(fā)展，充分考慮視頻監(jiān)控發(fā)展的整體趨勢，我們必須規(guī)劃一套適合運營商整體發(fā)展思路的智能云視頻監(jiān)控分析的平臺，并逐步完善。經(jīng)過反復技術討論，結合當前先進的云計算技術，以及運營商的LSN、云資源池，我們初步考慮將平臺規(guī)劃如圖1所示：

圖1　

首先，按照云計算三層架構重新規(guī)劃，在原有的基礎能力層的基礎上新增了資源層、應用服務層；

其次是基礎能力層，基于微軟IOT架構進行重新設計，融合視頻監(jiān)控能力模塊、數(shù)據(jù)調度能力模塊、智能算法能力模塊，并實現(xiàn)在資源層的云化部署；

再次是應用服務層，它包括應用層和服務層，其中基礎應用工具中的視頻轉碼支持微信客戶端、CDN分發(fā)等；

最后是實現(xiàn)雙重能力開放，在基礎能力層（PAAS）提供對外提供能力調用開發(fā)接口，在應用服務層（SAAS）對外提供服務調用開發(fā)接口，進一步提高系統(tǒng)的開放性，也可以更好實現(xiàn)能力復用，提升系統(tǒng)利用率。

在基礎能力平臺中的數(shù)據(jù)處理單元中主要考慮以下模塊：

· 前端數(shù)據(jù)接收模塊（DAG）

這個模塊主要負責與前端信息采集設備RTU/PU進行數(shù)據(jù)互交，完成采集數(shù)據(jù)/圖片的入庫存儲、數(shù)據(jù)協(xié)議轉換、數(shù)據(jù)預處理及控制信息發(fā)送功能；

· 數(shù)據(jù)應用模塊（DAU）

數(shù)據(jù)應用模塊包括業(yè)務應用服務和數(shù)據(jù)組織和交換，數(shù)據(jù)組織和交換用于系統(tǒng)數(shù)據(jù)的組織和發(fā)布，支持以下數(shù)據(jù)應用功能：

√ 實時記錄信息；

√ 顯示設備的網(wǎng)絡的連接/未連接狀態(tài)；

√ 進行數(shù)據(jù)統(tǒng)計（日統(tǒng)計，星期統(tǒng)計），柱狀圖顯示；

√ 數(shù)據(jù)應用模塊可進行單一或組合方式的精確或模糊查詢和統(tǒng)計，并能對各類信息進行顯示；

√ 對記錄進行備份；

√ 根據(jù)實際需求進行硬盤空間管理，由系統(tǒng)自動對過期數(shù)據(jù)格式化，硬盤自動循環(huán)使用；

· 數(shù)據(jù)存儲中心（CBD）

數(shù)據(jù)中心主要負責業(yè)務數(shù)據(jù)以及圖片/視頻文件的存儲和管理，包括數(shù)據(jù)庫服務器和存儲服務器，圖片/視頻數(shù)據(jù)保留到存儲服務器，信息數(shù)據(jù)保存到數(shù)據(jù)庫服務器，數(shù)據(jù)庫保存前端的數(shù)據(jù)信息以及圖片位置信息，提供管理與應用模塊的數(shù)據(jù)列表，包括用戶列表、設備列表、記錄列表等。

在基礎能力平臺中的智能分析能力模塊，我們主要考慮以下單元：

· IVM（智能分析管理單元）

IVM可實現(xiàn)虛擬IVU的動態(tài)裝卸與算法License管控、IVU算法實現(xiàn)對外接口的標準化，具體實現(xiàn)中心智能圖像識別單元（IVU）管理、前端智能識別單元（PIV）管理、用戶應用策略管理、與視頻監(jiān)控中心管理單元（CMS）接口。

· IVU（智能分析算法單元）

IVU可實現(xiàn)基于視頻感知技術的嵌入式智能視頻服務，裝入智能算法的軟件模塊，完成視頻索引和智能分析功能。可實現(xiàn)從輸入的視頻或圖片中識別所需信息，并輸出識別結果給IVM，IVU可識別信息包括事件觸發(fā)類信息及數(shù)據(jù)獲取類信息。實現(xiàn)數(shù)據(jù)摘要、結構化分析等。

· AS（應用數(shù)據(jù)分析系統(tǒng)）

接收平臺傳出的數(shù)據(jù)，可配置數(shù)據(jù)分析算法和策略，如超門限等，實現(xiàn)對數(shù)據(jù)的分析，并在需要時向CMS返回報警信息，由各類智能分析管理模塊、WEB業(yè)務報表分析服務、智能預警分析服務組成，具體第三方DA系統(tǒng)需利用客戶現(xiàn)有系統(tǒng)改進或按需為客戶構建，提供客戶基于WEB方式的報表處理系統(tǒng)，提供行業(yè)應用相關報表應用、預警報警聯(lián)動服務（短信、郵件）等。

在應用服務層平臺中，我首先考慮以下的基礎服務工具：

· 視頻播放工具：

提供視頻播放功能，具備視頻剪輯、視頻截屏、暫停、快進、慢放等功能。在視頻播放時支持快速標注功能，標注后的視頻可以一鍵上傳至平臺保存，兼容主流廠家多種視頻格式。

· 視頻轉碼工具：

支持標準格式的轉碼（h264、mpeg4、mp4、3G/4Gp）、支持私有格式的轉碼（MP4（?？担AV（大華）、H264（大華）、H264（漢邦）、mbf（東方網(wǎng)力），統(tǒng)一轉換成AVI格式文件；支持RTSP協(xié)議轉換為HLS，以支持CDN、微信客戶端等。

· 視頻搜索摘要工具：

采用分布式結構，從監(jiān)控網(wǎng)絡獲取視頻錄像文件（支持IPC、DVR、NVR等視頻采集與存儲設備信號）后，系統(tǒng)調度層對后端的智能濃縮與檢索服務器進行管理，向服務器單元分配任務，并指定錄像文件的存儲路徑。后臺的智能濃縮與檢索服務器在完成任務后，將生成的濃縮錄像文件與快照信息存儲進調度層指定的地址，供客戶端調看任務的結果。

鑒于目前接觸的行業(yè)客戶需求，在應用服務層提供以下幾類典型的應用：

· 智能識別應用類：

√ 客流分析

√ 車輛違章

√ 視頻大數(shù)據(jù)

· 內部應用類

√ 營業(yè)廳客流

√ 機房監(jiān)控

√ 傳感數(shù)據(jù)融合類

√ 智能小區(qū)

√ 智能停車場

在資源層，我們計劃提供視頻云存儲模塊（接口），如圖2所示。

圖2　

云存儲系統(tǒng)主要包括管理平臺MSMP、元數(shù)據(jù)節(jié)點MDN、數(shù)據(jù)節(jié)點DN、網(wǎng)管系統(tǒng)和客戶端，前端視頻流存入數(shù)據(jù)單元有兩種方式：

√ 一種為PU直接存入數(shù)據(jù)單元，此方式要求數(shù)據(jù)單元內嵌流媒體接收模塊；

√ 另一種為PU視頻流先經(jīng)過NRU，NRU上會安裝一個存儲模塊，經(jīng)此存儲模塊存入數(shù)據(jù)單元。

同時在資源層采用云資源調度模塊，通過計算平臺云，多個智能分析應用可以共享計算平臺云內的計算資源，通過分布式計算的能力提高應用性能，同時通過云平臺上應用規(guī)模擴展的能力，動態(tài)的在多個分析應用之間調配計算能力；將實時轉碼、分發(fā)服務的應用構建在云基礎設施平臺上，監(jiān)控用戶對于實時轉碼、分發(fā)服務器的請求數(shù)量，通過云平臺計算資源的自動的擴展和收縮，動態(tài)的調整視頻服務器的數(shù)量。此外，平臺管理模塊集中部署在電信GSN資源上；VTDU、NRU能力模塊部署在LSN或其他分布式云資源池內，采用MPLS-VPN或LSN方式，確保各模塊間IP三層可達。

另外從運營整體需求，把視頻診斷子系統(tǒng)也納入考慮，利用視頻質量診斷系統(tǒng)，實現(xiàn)設備資源的綜合管理與運維，通過配置巡檢計劃，定期對監(jiān)控資源進行信息采集，實現(xiàn)信息的展現(xiàn)與異常報警；通過以事件管理為中心的管理功能和流程，提高管理人員對設備的實時監(jiān)控運維能力。

三、總結

網(wǎng)絡帶寬的高速發(fā)展為視頻、特別是高清視頻的分發(fā)奠定了基礎，海量的高清視頻數(shù)據(jù)為智能視頻分析提出了要求，云計算技術的發(fā)展為動態(tài)分配資源，實現(xiàn)智能視頻分析平臺化提供了有效的手段，運營商具有自身的網(wǎng)絡優(yōu)勢，云資源優(yōu)勢，這些都為我們建設智能視頻監(jiān)控分析平臺提供了保障，考慮到客戶的設備的多樣化，我們在平臺建設中更多的參照視頻相關的標準，如國標、ONVIF等，同時支持支持720p、1080P、4K高清視頻流，而作為基礎網(wǎng)絡的提供者，我們力爭將視頻分發(fā)的QoS、動態(tài)計算資源分配等做得最好，結合專業(yè)的視頻廠商，逐步實現(xiàn)網(wǎng)絡智能化、業(yè)務生態(tài)化、運營智慧化。

接下來我們基于這個智能視頻監(jiān)控分析平臺與傳感器網(wǎng)絡來會展開進一步的融合，目前融合應用大致分為兩種：

1、在視頻監(jiān)督傳感器應用模式中，視頻與傳感器數(shù)據(jù)在現(xiàn)場的前端設備中實現(xiàn)結合，視頻與數(shù)據(jù)被忠實地記錄在一起，使查證工作直觀準確。

這一應用可以在客流分析等場景得到很好的應用。

2、在視頻輔助傳感器應用模式中，視頻與傳感器的作用通過遠端人的操作聯(lián)系起來，系統(tǒng)為人延伸了視覺與測量工具的使用范圍，并自動向操作者返回測量數(shù)據(jù)。

這一應用可以在遠程指揮，網(wǎng)格化管理等方面進行應用。

未來的視頻應用，也許不再僅限于單純的視頻監(jiān)控，很有可能與VR/AR相結合，將現(xiàn)實世界與虛擬世界相連，我們將通過智能分析平臺帶您走人虛擬世界，真正去還原某時某地的真實場景，讓我們的生活也充滿智慧。

［1］安全防范視頻監(jiān)控聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)信息傳輸、交換、控制技術要求.（GB/T28181-2011）.

［2］李麗婷.視頻監(jiān)控管理平臺現(xiàn)狀及發(fā)展趨勢分析［J］.中國安防，2014，06：110-112.

［3］SVAC產(chǎn)品標準與產(chǎn)品介紹［J］.中國公共安全，2014，16：178-180.

曾瑩（1977-），女，研究生，工程師，現(xiàn)供職于中國電信股份有限公司上海分公司新興業(yè)務運營管理部，產(chǎn)品經(jīng)理。長期從事產(chǎn)品開發(fā)及運營，特別是針對移動互聯(lián)網(wǎng)、網(wǎng)絡安全、物聯(lián)網(wǎng)、云計算、視頻監(jiān)控等領域進行研究，對新技術、新應用有獨特的見解，研究方向：物聯(lián)網(wǎng)應用。