淺析視頻結(jié)構(gòu)化在安防行業(yè)的應(yīng)用

□ 文 /張巖

隨著AI技術(shù)在安防行業(yè)的落地，基于視頻圖像分析的人工智能技術(shù)的發(fā)展變得逐漸成熟，包括人臉識(shí)別，車輛識(shí)別，人體識(shí)別等技術(shù)逐漸被應(yīng)用在安防行業(yè)中的各個(gè)領(lǐng)域，視頻結(jié)構(gòu)化技術(shù)也不例外，近兩年也猶如雨后春筍般在安防行業(yè)應(yīng)運(yùn)而生，尤其是公安系統(tǒng)應(yīng)用中發(fā)揮了重要的作用。

視頻結(jié)構(gòu)化在安防行業(yè)應(yīng)用的必要性

視頻監(jiān)控是安防行業(yè)的核心，無數(shù)的前端感知設(shè)備采集了大量的視頻資源。如果沒有視頻結(jié)構(gòu)化技術(shù)，會(huì)面臨哪些應(yīng)用上的問題呢?

第一，視頻監(jiān)控視頻調(diào)閱耗時(shí)耗力，以人工方式進(jìn)行檢索，效率低下。主要表現(xiàn)在：首先，實(shí)時(shí)視頻監(jiān)控任務(wù)大部分仍由人工完成，既沒有足夠多的屏幕供觀看，也不可能安排足夠多的人員24小時(shí)盯著屏幕；其次，需要對(duì)所有的視頻錄像進(jìn)行逐秒瀏覽才能發(fā)現(xiàn)重點(diǎn)圖像，這無疑工作量巨大，甚至猶如大海撈針；其三，即使找到了重點(diǎn)圖像，人工抓拍，并且要記錄下對(duì)應(yīng)的原始視頻圖像的時(shí)間點(diǎn)等也是工作量很大，效率很低。由于工作人員長(zhǎng)時(shí)間觀看視頻錄像，容易產(chǎn)生視覺疲勞，還有可能漏掉重要圖像和線索。

第二，按照公安機(jī)關(guān)對(duì)視頻監(jiān)控系統(tǒng)建設(shè)的相關(guān)規(guī)定，一般要求視頻監(jiān)控系統(tǒng)具備至少30天連續(xù)視頻圖像存儲(chǔ)能力，并能自動(dòng)循環(huán)覆蓋存儲(chǔ)。實(shí)際工作中，只有在查處大要案事件時(shí)才會(huì)調(diào)閱視頻監(jiān)控資源，查找嫌疑人或可疑物品，并隨案保存相應(yīng)視頻資料。多數(shù)視頻圖像沒有經(jīng)過信息梳理、采集、保存使用，有價(jià)值的視頻圖像信息存在被覆蓋、被流失、被放棄等問題，造成大量有價(jià)信息淹沒于數(shù)據(jù)海洋中，成為數(shù)據(jù)垃圾，嚴(yán)重降低了視頻監(jiān)控系統(tǒng)的建設(shè)成效。

第三，現(xiàn)有視頻監(jiān)控系統(tǒng)存在著缺乏深度應(yīng)用模式、視頻數(shù)據(jù)智慧化程度不高等突出問題。隨著智能化技術(shù)普及使用，市場(chǎng)漸漸不再滿足于現(xiàn)有的智能化技術(shù)種類，如何通過對(duì)視頻內(nèi)容的分析和處理，快速準(zhǔn)確地發(fā)現(xiàn)有效線索，充分發(fā)揮視頻資源的作用是當(dāng)前迫切需要解決的問題。

因此，從以上幾個(gè)方面來看，為了解決警力不足、效率偏低、應(yīng)用不深入等問題，安防行業(yè)需要新一代智能視頻分析技術(shù)，視頻結(jié)構(gòu)化技術(shù)的產(chǎn)生能夠很好的解決以上問題，可以在安防行業(yè)應(yīng)用的廣度、深度上實(shí)現(xiàn)突破。

視頻結(jié)構(gòu)化在安防行業(yè)的應(yīng)用

當(dāng)前，許多國內(nèi)監(jiān)控企業(yè)正在全面開展視頻結(jié)構(gòu)化技術(shù)研究和產(chǎn)品開發(fā)，建立完全自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)的技術(shù)體系。天地偉業(yè)作為全球領(lǐng)先的智能安防解決方案提供商，通過發(fā)揮自身在人工智能和視頻圖像處理等方面的技術(shù)優(yōu)勢(shì)，推出一系列的視頻結(jié)構(gòu)化產(chǎn)品，其中包括基于AI嵌入式芯片的“天智”系列4K視頻結(jié)構(gòu)化相機(jī)和“天眼”系列900萬像素的車輛結(jié)構(gòu)化相機(jī)，以及X86架構(gòu)的視頻結(jié)構(gòu)化分析服務(wù)器和視頻結(jié)構(gòu)化平臺(tái)軟件等產(chǎn)品和解決方案，可以實(shí)現(xiàn)同時(shí)提取視頻中機(jī)動(dòng)車、非機(jī)動(dòng)車和行人的特征信息。車輛特征信息包括車牌、車型、車款、車身顏色、年檢標(biāo)、遮陽板、紙巾盒、掛件、擺件、不系安全帶、開車打電話、特種車輛等細(xì)分特征。非機(jī)動(dòng)車特征信息包括：非機(jī)動(dòng)車分類、姿態(tài)、車身顏色、乘客性別、頭部特征、附屬物品、上身顏色、上身款式、目標(biāo)方向、目標(biāo)速度等。行人特征信息包括：性別、年齡段、上身顏色、上身紋理、下身顏色、下身類別、頭部特征、附屬物品、目標(biāo)方向、目標(biāo)速度等。解決對(duì)人、車、非機(jī)動(dòng)車等目標(biāo)的特征識(shí)別和快速檢索，以實(shí)現(xiàn)預(yù)警、布控、研判等多種應(yīng)用，提高辦案效率。

經(jīng)過視頻結(jié)構(gòu)化處理后，可以達(dá)到如下目的：首先是視頻查找速度得到極大的提升。視頻結(jié)構(gòu)化之后，從百萬級(jí)的目標(biāo)庫中（對(duì)應(yīng)數(shù)百到一千小時(shí)的高清視頻）查找某張截圖上的行人嫌疑目標(biāo)，數(shù)秒即可完成，在結(jié)構(gòu)化基礎(chǔ)上進(jìn)行檢索查詢，可以解決快速目標(biāo)查找問題。

其次，結(jié)構(gòu)化視頻數(shù)據(jù)的存儲(chǔ)占比可以極大的降低。經(jīng)過結(jié)構(gòu)化后的視頻，存儲(chǔ)人的結(jié)構(gòu)化檢索信息和目標(biāo)數(shù)據(jù)不到視頻數(shù)據(jù)量的2%；對(duì)于車輛，不到1%； 而對(duì)于行為的則降得更多。存儲(chǔ)容量極大地降低，可以解決視頻長(zhǎng)期占用存儲(chǔ)空間的問題。

最后，視頻結(jié)構(gòu)化可以盤活視頻數(shù)據(jù)，可作為數(shù)據(jù)挖掘基礎(chǔ)，視頻經(jīng)過結(jié)構(gòu)化處理后，存入相應(yīng)的結(jié)構(gòu)化數(shù)據(jù)庫和結(jié)構(gòu)化視頻圖像資源服務(wù)器，對(duì)各類的結(jié)構(gòu)化數(shù)據(jù)庫可以進(jìn)行深度的數(shù)據(jù)挖掘，充分發(fā)揮大數(shù)據(jù)作用，提升視頻數(shù)據(jù)的應(yīng)用價(jià)值，提高視頻數(shù)據(jù)的分析和預(yù)測(cè)功能。

除了公安行業(yè)，視頻結(jié)構(gòu)化技術(shù)的應(yīng)用場(chǎng)景也可以在智能交通展開。目前電警卡口在圖偵上的應(yīng)用需求和頻率早就超越了交警，因?yàn)榘讣径家c車輛發(fā)生聯(lián)系，這能找出很多的線索。而卡口電警對(duì)于車輛的抓拍角度是相對(duì)固定的，能夠開發(fā)出相應(yīng)的車輛特征識(shí)別技術(shù)，電警卡口屬于業(yè)務(wù)需求和技術(shù)實(shí)現(xiàn)的一個(gè)很好的匹配點(diǎn)。這就是視頻結(jié)構(gòu)化的應(yīng)用儲(chǔ)備，國內(nèi)有部分廠家已經(jīng)開發(fā)出的攝像機(jī)能突破平面圖像特征的局限，得到更精準(zhǔn)的三維系信息，如人體數(shù)量，高度，物體長(zhǎng)度等。為此，人們對(duì)于監(jiān)控視頻中有價(jià)值的信息挖掘不僅只是局限于當(dāng)前車輛、人的基本信息，在應(yīng)用市場(chǎng)的不斷推動(dòng)下，可以不斷對(duì)視頻結(jié)構(gòu)化提取的關(guān)鍵信息進(jìn)行有效補(bǔ)充，為最終的大數(shù)據(jù)平臺(tái)提供更有價(jià)值的數(shù)據(jù)入口。海量監(jiān)控視頻中蘊(yùn)含著巨大的能量，把數(shù)據(jù)挖掘出來，視頻結(jié)構(gòu)化技術(shù)及其產(chǎn)品不僅讓視頻大數(shù)據(jù)成為可能，更是為深度的行業(yè)應(yīng)用提供源源不斷的動(dòng)力。

總之，當(dāng)智能的視頻結(jié)構(gòu)化技術(shù)與安防行業(yè)結(jié)合， 憑借視頻內(nèi)容信息處理和網(wǎng)絡(luò)化共享應(yīng)用兩大特點(diǎn)，視頻結(jié)構(gòu)化技術(shù)可全面實(shí)現(xiàn)監(jiān)控視頻信息的情報(bào)化、視頻監(jiān)控網(wǎng)絡(luò)的智慧化，并強(qiáng)化警務(wù)視頻應(yīng)用的普適性。最終實(shí)現(xiàn)以機(jī)器自動(dòng)處理為主的視頻信息處理和分析，并且通過技術(shù)手段轉(zhuǎn)化為安防工作可用的情報(bào)；實(shí)現(xiàn)監(jiān)控網(wǎng)絡(luò)之間、端與端之間，甚至警種之間的信息共享和主動(dòng)互操作，實(shí)現(xiàn)主動(dòng)監(jiān)控、自動(dòng)聯(lián)網(wǎng)分析等功能。

視頻結(jié)構(gòu)化技術(shù)面臨的問題和前景

作為一項(xiàng)視頻處理的核心技術(shù)，算法對(duì)環(huán)境比較敏感，受環(huán)境干擾大，光線、雜物、惡劣天氣、晃動(dòng)都會(huì)影響實(shí)際效果。實(shí)現(xiàn)高效精準(zhǔn)的視頻結(jié)構(gòu)化描述技術(shù)成為今后一段時(shí)間各個(gè)算法研究機(jī)構(gòu)努力的方向。隨著計(jì)算機(jī)視覺前沿技術(shù)的日益成熟，深度學(xué)習(xí)、高性能計(jì)算、海量訓(xùn)練數(shù)據(jù)、多維信息結(jié)合、大數(shù)據(jù)挖掘分析、目標(biāo)跟蹤、現(xiàn)有算法的優(yōu)化都將有力快速推動(dòng)視頻結(jié)構(gòu)化分析技術(shù)、算法效果的逐步提升。能夠根據(jù)不同的復(fù)雜環(huán)境進(jìn)行自動(dòng)學(xué)習(xí)和過濾，能夠?qū)⒁曨l中的一些干擾目標(biāo)進(jìn)行自動(dòng)過濾，能夠?qū)⒁曨l中的一些干擾目標(biāo)進(jìn)行自動(dòng)過濾，從而達(dá)到提高準(zhǔn)確率。

從應(yīng)用前景看，視頻監(jiān)控技術(shù)所擁有的市場(chǎng)潛力為視頻結(jié)構(gòu)化描述提供了廣闊的應(yīng)用前景。全面開展視頻結(jié)構(gòu)化描述技術(shù)研究和產(chǎn)品開發(fā)，建立完全自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)的技術(shù)體系，不但對(duì)我國安防行業(yè)的健康發(fā)展極為重要，也可以大力帶動(dòng)相關(guān)芯片制造、軟硬件產(chǎn)品開發(fā)等一大批民族產(chǎn)業(yè)的發(fā)展。

在大數(shù)據(jù)時(shí)代，利用視頻結(jié)構(gòu)化描述技術(shù)實(shí)現(xiàn)視頻圖像結(jié)構(gòu)化數(shù)據(jù)提取，將是公安機(jī)關(guān)實(shí)現(xiàn)安防大數(shù)據(jù)應(yīng)用的重要基礎(chǔ)建設(shè)。視頻結(jié)構(gòu)化描述技術(shù)緊緊抓住視頻內(nèi)容信息處理和網(wǎng)絡(luò)化共享應(yīng)用的主線，力爭(zhēng)經(jīng)過若干年的技術(shù)攻關(guān)和系統(tǒng)建設(shè)，全面實(shí)現(xiàn)監(jiān)控視頻信息的情報(bào)化、視頻監(jiān)控網(wǎng)絡(luò)的智慧化，強(qiáng)化警務(wù)視頻應(yīng)用的普適性；全方位拓展視頻在警務(wù)工作中的應(yīng)用模式，大幅度提高技術(shù)的易用性，實(shí)現(xiàn)以業(yè)務(wù)民警為中心的隨時(shí)隨地的靈活、簡(jiǎn)單、多樣的視頻按需服務(wù)應(yīng)用。從海量視頻到結(jié)構(gòu)化技術(shù)提取關(guān)鍵信息數(shù)據(jù)，再到大數(shù)據(jù)平臺(tái)及其行業(yè)應(yīng)用，這個(gè)是監(jiān)控企業(yè)的產(chǎn)品發(fā)展主線，也代表了新時(shí)期下關(guān)乎于安防創(chuàng)新的新思路。未來，視頻結(jié)構(gòu)化技術(shù)還需要構(gòu)建自身的標(biāo)準(zhǔn)化發(fā)展體系，不斷突破與創(chuàng)新，將智能安防推向更高的發(fā)展層次。

實(shí)際上，中國有AVS標(biāo)準(zhǔn)，視頻的所有產(chǎn)品都可以納入該體系下，在該體系下進(jìn)行視頻的去偽存真，進(jìn)行視頻的二次分析合并，挖掘，進(jìn)行實(shí)時(shí)和事后的智能分析，結(jié)合行業(yè)管理，將視頻應(yīng)用深入到行業(yè)的各種應(yīng)用。不論是垂直行業(yè)，還是平安城市，未來視頻都是最直觀的資源，它將類似于企業(yè)的數(shù)據(jù)，因而針對(duì)視頻的深度應(yīng)用將是未來安防發(fā)展的必然。