人工智能技術(shù)在通信運(yùn)營商傳統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)視頻監(jiān)控升級(jí)改造中的應(yīng)用研究

羅昌雄

摘 要：近年人工智能技術(shù)在一些產(chǎn)業(yè)應(yīng)用方面已經(jīng)開始發(fā)揮效能，正在推動(dòng)新的一輪科技革命和產(chǎn)業(yè)變革，人工智能賦能安防也已經(jīng)成為行業(yè)的共識(shí)。通信運(yùn)營商在過去網(wǎng)絡(luò)視頻監(jiān)控系統(tǒng)發(fā)展中發(fā)揮了重要作用，如何在新時(shí)期抓住人工智能作為深化發(fā)展的突破口，在高清化、網(wǎng)絡(luò)化的基礎(chǔ)上，加大視頻監(jiān)控系統(tǒng)與用戶業(yè)務(wù)系統(tǒng)的高度融合，向數(shù)字化、智能化、個(gè)性化發(fā)展，文章對(duì)此進(jìn)行了研究。

關(guān)鍵詞：網(wǎng)絡(luò)視頻監(jiān)控；人工智能；升級(jí)改造

《中國安防行業(yè)市場前瞻與投資戰(zhàn)略規(guī)劃分析報(bào)告》顯示，目前我國安防領(lǐng)域的市場規(guī)模逐漸擴(kuò)大，預(yù)計(jì)到2020年將會(huì)達(dá)到萬億級(jí)別，其中視頻監(jiān)控是成為安全防范系統(tǒng)的重要組成部分。2016年安博會(huì)上，人工智能在安防行業(yè)嶄露頭角，在目前IT技術(shù)支撐起來的安防行業(yè)中，AI賦能安防也已經(jīng)成為行業(yè)的共識(shí)，2017年工信部出臺(tái)了《促進(jìn)新一代人工智能產(chǎn)業(yè)發(fā)展三年行動(dòng)計(jì)劃（2018—2020）》，行動(dòng)計(jì)劃從培育智能產(chǎn)品、突破核心基礎(chǔ)、深化發(fā)展智能制造、構(gòu)建支撐體系等幾個(gè)方面，重點(diǎn)闡述了未來3年內(nèi)，我國人工智能重點(diǎn)關(guān)注的領(lǐng)域。在培育智能產(chǎn)品中，安防領(lǐng)域成為重點(diǎn)關(guān)注對(duì)象，無論是視頻圖像身份識(shí)別系統(tǒng)還是智能家居中智能安防產(chǎn)品。人工智能必將是安防視頻監(jiān)控發(fā)展的未來方向。一方面是視頻監(jiān)控自身具備的特點(diǎn)，使其成為人工智能落腳的最佳試驗(yàn)場，另一方面也是視頻監(jiān)控智能化發(fā)展到今天的必然需求。

1 通信運(yùn)營商網(wǎng)絡(luò)視頻監(jiān)控現(xiàn)狀

1.1 發(fā)展現(xiàn)狀

在發(fā)展歷程上，視頻監(jiān)控系統(tǒng)經(jīng)歷了3個(gè)時(shí)代，其中發(fā)展到現(xiàn)在第3代的數(shù)字視頻監(jiān)控系統(tǒng)，監(jiān)控前端一體化及后端小型化，具備系統(tǒng)集成程度高、系統(tǒng)穩(wěn)定性高并能實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程監(jiān)控和管理的功能，主要是融入新發(fā)展的網(wǎng)絡(luò)傳輸技術(shù)、數(shù)字存儲(chǔ)技術(shù)、數(shù)字圖像處理技術(shù)及數(shù)字視頻壓縮解壓縮技術(shù)。

視訊業(yè)務(wù)是通信運(yùn)營商比較看好的一項(xiàng)增值業(yè)務(wù)，各大通信運(yùn)營商紛紛打造自己的視訊平臺(tái)，應(yīng)用于平安城市建設(shè)以及公安、金融、教育、保險(xiǎn)、酒店、石化等行業(yè)應(yīng)用。以中國電信、中國聯(lián)通、中國移動(dòng)為代表的通信運(yùn)營商大力推廣其運(yùn)營級(jí)視頻監(jiān)控服務(wù)，分別以“全球眼”“寬視界”“千里眼”作為運(yùn)營級(jí)視頻監(jiān)控業(yè)務(wù)的推廣品牌，伴隨著4G移動(dòng)網(wǎng)絡(luò)的出現(xiàn)，手機(jī)隨時(shí)隨地查看視頻監(jiān)控的創(chuàng)新應(yīng)用激活了一大批小微企業(yè)、中小型商鋪及家庭用戶[1]。

1.2 存在問題

已建成的傳統(tǒng)視頻監(jiān)控系統(tǒng)，基本上是通過人員監(jiān)控和錄像視頻圖像來實(shí)現(xiàn)安全防護(hù)，通過人工回放錄像取證的方式效率十分低下，“預(yù)警預(yù)測”的最大訴求無法兌現(xiàn)，并不能主動(dòng)有效地保障安全?；谥悄芑囊曨l分析，需求越來越迫切：一方面實(shí)現(xiàn)過濾冗余信息，在發(fā)生警報(bào)之時(shí)及時(shí)向監(jiān)控人員報(bào)警，以便提高監(jiān)控效率。另一方面視頻監(jiān)控升級(jí)與用戶業(yè)務(wù)、管理系統(tǒng)融合。

2 視頻監(jiān)控人工智能技術(shù)

2.1 人工智能應(yīng)用于安防行業(yè)

隨著安防產(chǎn)業(yè)技術(shù)的日新月異，以往的生態(tài)鏈系統(tǒng)開始逐漸被打破，安防行業(yè)從IT化走向DT化，隨著產(chǎn)品的同質(zhì)化現(xiàn)象凸出，整個(gè)行業(yè)也開始從圍繞著產(chǎn)能向用戶需求轉(zhuǎn)變，當(dāng)前產(chǎn)業(yè)鏈的核心已經(jīng)開始轉(zhuǎn)移，而智能化這是這種跡象的表征。在安防領(lǐng)域，99%以上的數(shù)據(jù)都是非結(jié)構(gòu)化數(shù)據(jù)，這是借助人工智能進(jìn)行視頻挖掘的價(jià)值所在。很多情況下，深度學(xué)習(xí)算法的突破，有利于完成如下工作：目標(biāo)識(shí)別、物體檢測、場景分割、人物和車輛屬性分析等。深度學(xué)習(xí)技術(shù)的突進(jìn)讓安防不再停留在解決用戶安全防范的需求，朝著更寬、更廣的領(lǐng)域延伸，視頻被賦予了更多的價(jià)值[2]。

2.2 人工智能視頻分析的幾種關(guān)鍵技術(shù)

2.2.1 大數(shù)據(jù)

據(jù)IHS Markit最新數(shù)據(jù)顯示，中國在公共和私人領(lǐng)域共裝有1.76億個(gè)監(jiān)控?cái)z像頭，每年產(chǎn)生數(shù)千萬PB的數(shù)據(jù)量。視頻監(jiān)控業(yè)務(wù)正是一個(gè)依靠數(shù)據(jù)說話的典型數(shù)據(jù)依賴型業(yè)務(wù)，大數(shù)據(jù)與視頻圖像監(jiān)控業(yè)務(wù)有著天然的結(jié)合。為網(wǎng)絡(luò)視頻監(jiān)控?cái)?shù)據(jù)提供高效、安全、廉價(jià)的分布式存儲(chǔ)方式和存儲(chǔ)體系，實(shí)現(xiàn)視頻圖像模糊查詢、快速檢索、精準(zhǔn)定位，需要大數(shù)據(jù)技術(shù)支撐。

2.2.2 機(jī)器視覺

機(jī)器視覺能有效地對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行“智能化”存儲(chǔ)、分析以及應(yīng)用，它已經(jīng)成為安防企業(yè)下一步突破“更”智能化的重要幫手。機(jī)器視覺簡單來說就是用機(jī)器代替人眼來做測量和判斷，對(duì)圖像進(jìn)行識(shí)別，因此，機(jī)器視覺在人臉識(shí)別、車牌識(shí)別等方面得到大量運(yùn)用。

2.2.3 深度學(xué)習(xí)

隨著監(jiān)控?cái)z像頭的全面覆蓋及大量視頻數(shù)據(jù)的積累，一些大型項(xiàng)目的終端用戶（如公安、交警），正在迫切尋找新的視頻分析解決方案來重新解讀這些數(shù)據(jù)，獲取新的價(jià)值。深度學(xué)習(xí)算法的出現(xiàn)正好解決了海量數(shù)據(jù)與人力短缺之間的矛盾，有效提高識(shí)別準(zhǔn)確率，不再需要人工的選擇或是創(chuàng)建特征集來描述監(jiān)控目標(biāo)，可直接建立起從數(shù)據(jù)到目標(biāo)模型的映射。

2.2.4 云邊結(jié)合

當(dāng)前云計(jì)算是一種集中式中心化的云，但隨著IT基礎(chǔ)設(shè)施逐漸云化，大視頻、物聯(lián)網(wǎng)逐漸興起，集中式中心化云將不能適應(yīng)低延遲、大帶寬等要求，這時(shí)候就需要向“中心化”的云發(fā)展。云邊結(jié)合是將智能算法前置，通過邊緣計(jì)算，將人臉識(shí)別等應(yīng)用的抓圖的壓力分?jǐn)偟角岸?，解放中心的?jì)算資源。

2.3 應(yīng)用分類

從廣義角度來說，目前智能視頻分析技術(shù)主要包括視頻分析、視頻識(shí)別以及視頻改善3類。其中視頻分析類實(shí)現(xiàn)目標(biāo)移動(dòng)方向檢測、周界入侵檢測、目標(biāo)運(yùn)動(dòng)、車流量統(tǒng)計(jì)、人流量等功能；視頻識(shí)別類包括人臉識(shí)別、步態(tài)識(shí)別和車牌識(shí)別，其主要的技術(shù)是在大量視頻流圖像找出局部中的一些畫面的共同特性；視頻改善類可以針對(duì)或者是對(duì)振動(dòng)的圖像進(jìn)行一部分的優(yōu)化處理，以達(dá)到增強(qiáng)視頻可監(jiān)控性能，包括：車輛牌照識(shí)別影像消模糊處理、紅外夜視圖像的增強(qiáng)處理、圖像光變與陰影抑制處理等[3]。

3 人工智能視頻分析系統(tǒng)架構(gòu)設(shè)計(jì)

人工智能視頻分析系統(tǒng)的架構(gòu)設(shè)計(jì)主要分為3層架構(gòu)：前端設(shè)備接入層、視頻媒體處理層和用戶表示層。前端接入層主要負(fù)責(zé)來進(jìn)行前端的視頻信息、報(bào)警信息獲取，通過智能分析單元及編碼單元進(jìn)行信息處理，接入業(yè)務(wù)中心，構(gòu)成單元有：視頻采集單元、智能分析單元、編碼單元、報(bào)警單元等。第二層媒體處理層由中心業(yè)務(wù)平臺(tái)、媒體處理分發(fā)平臺(tái)和網(wǎng)絡(luò)存儲(chǔ)單元構(gòu)成，負(fù)責(zé)視頻業(yè)務(wù)處理控制、視頻音頻的傳送與存儲(chǔ)，以及系統(tǒng)管理。第三層中心業(yè)務(wù)平臺(tái)作為整個(gè)人工智能視頻分析監(jiān)控的核心，實(shí)現(xiàn)用戶前端設(shè)備的接入認(rèn)證、設(shè)備的綜合管理、流媒體分發(fā)轉(zhuǎn)發(fā)及業(yè)務(wù)的控制等功能，網(wǎng)絡(luò)媒體數(shù)據(jù)的數(shù)字化錄像、存儲(chǔ)、檢索、回放和管理由網(wǎng)絡(luò)存儲(chǔ)單元實(shí)現(xiàn)[4]，如圖1所示。

說明：CAM，攝像頭；IVAS，智能網(wǎng)絡(luò)視頻分析服務(wù)器；VMS，視頻分析管理服務(wù)器；EMS，電子地圖系統(tǒng)；ISCA，人工智能視頻監(jiān)控客戶端應(yīng)用；ISCC，人工智能視頻監(jiān)控客戶端；NVRS，網(wǎng)絡(luò)視頻存儲(chǔ)服務(wù)器；SDU，信號(hào)及數(shù)據(jù)管理服務(wù)單元；DBS，數(shù)據(jù)庫服務(wù)器。

圖1 人工智能視頻分析系統(tǒng)架構(gòu)示意

4 通信運(yùn)營商傳統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)視頻監(jiān)控升級(jí)策略與發(fā)展方向

4.1 實(shí)施策略

通信運(yùn)營商與AI企業(yè)進(jìn)行合作，對(duì)現(xiàn)有大量的傳統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)視頻監(jiān)控進(jìn)行升級(jí)改造是一種有效的途徑。AI公司擁有算法核心技術(shù)，可為通信運(yùn)營商節(jié)省研發(fā)人力資源與時(shí)間，通過合作實(shí)現(xiàn)共贏。不僅如此，AI企業(yè)的入局也提升通信運(yùn)營商在安防行業(yè)的競爭力，無論是在芯片、算法、產(chǎn)品化，還是解決方案方面。不管是哪一類公司，對(duì)傳統(tǒng)安防廠商來說，既有合作，更存在著競爭。AI企業(yè)入局為安防行業(yè)帶來了智能化的技術(shù)與信息，讓安防行業(yè)智能化的進(jìn)程縮短了很長的時(shí)間，同時(shí)在技術(shù)層面少走了很多的彎路。在安防智能化之路上，傳統(tǒng)的安防巨頭正在逐步補(bǔ)齊在算法與算力上的短板，布局“人工智能”領(lǐng)域。目前代表性的AI企業(yè)中，以商湯科技、曠視、云從科技等為首的AI初創(chuàng)公司帶給安防行業(yè)最主要的影響打破了以往視頻監(jiān)控智能化發(fā)展已經(jīng)觸及的應(yīng)用天花板，正在逐步實(shí)現(xiàn)公安行業(yè)一直對(duì)視頻監(jiān)控夢(mèng)寐以求的“事前預(yù)警事中控制”的訴求。隨著視頻結(jié)構(gòu)化、人臉識(shí)別、視頻智能分析等技術(shù)加快落地安防行業(yè)?，F(xiàn)在的安防應(yīng)用不僅是事后的事件追溯，還可以利用人工智能技術(shù)進(jìn)行快速的分析、檢索。使得安防從原來的被動(dòng)防御發(fā)展到了主動(dòng)防御，整個(gè)應(yīng)用模式發(fā)生了深刻的變化[5]。

4.2 升級(jí)后的應(yīng)用場景設(shè)計(jì)

4.2.1 零售連鎖

應(yīng)用于購物中心、連鎖品牌店、通信營業(yè)廳、超市等線下零售場景。幫助企業(yè)統(tǒng)計(jì)消費(fèi)者人數(shù)、把握消費(fèi)者屬性、了解消費(fèi)行為，為企業(yè)經(jīng)營管理者決策提供大數(shù)據(jù)支持。

4.2.2 平安小區(qū)/校園

對(duì)小區(qū)邊界及住宅周邊進(jìn)行智能監(jiān)控，檢測入侵、盜搶、翻墻等異常行為并自動(dòng)報(bào)警，第一時(shí)間發(fā)現(xiàn)危險(xiǎn)情況，保障小區(qū)/校園安全。

4.2.3 街景園區(qū)

應(yīng)用于街道、園區(qū)、景區(qū)等室外場景。實(shí)現(xiàn)人群實(shí)時(shí)監(jiān)控、人流密度預(yù)警、行人熱點(diǎn)分布統(tǒng)計(jì)、行走路徑識(shí)別，防范安全隱患，提升安保效率，優(yōu)化場地設(shè)施布局。

4.2.4 智慧工業(yè)

對(duì)進(jìn)入工地的人員進(jìn)行安全帽佩戴檢測，識(shí)別未佩戴安全帽的人員，確保安全生產(chǎn)；對(duì)工業(yè)生產(chǎn)線上的不合規(guī)操作、線路故障、殘次品、儀表盤等事件進(jìn)行識(shí)別警報(bào)，提升生產(chǎn)效率[6]。

5 結(jié)語

在過去的視頻監(jiān)控發(fā)展過程中，三大運(yùn)營商都與時(shí)俱進(jìn)，伴隨著圖像處理、網(wǎng)絡(luò)傳輸、存儲(chǔ)、編解碼等各項(xiàng)技術(shù)的日趨成熟，為用戶提供高清、流暢的監(jiān)控畫面以及多樣化的存儲(chǔ)方式。在最為鼎盛的時(shí)期，三大運(yùn)營商為視頻監(jiān)控這個(gè)產(chǎn)業(yè)貢獻(xiàn)了覆蓋面積廣且業(yè)務(wù)模式成熟的運(yùn)營級(jí)視頻監(jiān)控應(yīng)用，但近年關(guān)于運(yùn)營商視頻監(jiān)控服務(wù)的相關(guān)報(bào)道越來越少。如今人工智能AI時(shí)代的到來，以安防廠商領(lǐng)導(dǎo)的視頻監(jiān)控市場更是演變?yōu)榧夹g(shù)引導(dǎo)型產(chǎn)業(yè)，從原有的安防體系中延伸出更廣泛的人工智能視頻的應(yīng)用。通信運(yùn)營商可以抓住人工智能AI技術(shù)發(fā)展趨勢(shì)，借助運(yùn)營級(jí)視頻監(jiān)控的服務(wù)模式在現(xiàn)有的產(chǎn)業(yè)鏈中運(yùn)營的優(yōu)勢(shì)，以及也擁有相當(dāng)規(guī)模的政、企、商鋪和家庭用戶量基礎(chǔ)，通過升級(jí)改造，為擁有不同需求的用戶提供更多可選的監(jiān)控服務(wù)方案，全面提升自身的市場競爭力。

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