大數(shù)據(jù)技術(shù)在視頻監(jiān)控中的應(yīng)用

胡宏民 高淼 陳沖

（1.河南省煙草公司漯河市公司 河南省漯河市 462000 2.河南中煙工業(yè)有限責(zé)任公司 河南省鄭州市 450016）

近年來，隨著社會(huì)經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，很多科學(xué)技術(shù)也在不斷進(jìn)步，大數(shù)據(jù)技術(shù)就是其中一種。當(dāng)今社會(huì)是數(shù)字化社會(huì)，人們的日常生活已經(jīng)離不開各種數(shù)據(jù)的支撐[1]。隨著人們所需要的數(shù)據(jù)數(shù)量不斷上升以及對(duì)分析數(shù)據(jù)方面速度要求不斷提升，大數(shù)據(jù)技術(shù)應(yīng)運(yùn)而生，出現(xiàn)在人們的生活中。就目前來看，大數(shù)據(jù)技術(shù)在很多領(lǐng)域都得到了廣泛應(yīng)用，比如信息采集領(lǐng)域、信息管理領(lǐng)域等，視頻監(jiān)控領(lǐng)域中也是其中之一。因此，目前要想視頻監(jiān)控能夠得到更好的發(fā)展，就必須要更好地應(yīng)用大數(shù)據(jù)技術(shù)，保障視頻監(jiān)控發(fā)展擁有強(qiáng)大支撐。

1 大數(shù)據(jù)與大數(shù)據(jù)技術(shù)概述

大數(shù)據(jù)是一種需要運(yùn)用新型處理方式進(jìn)行處理后才能夠擁有更高價(jià)值的信息資產(chǎn)。大數(shù)據(jù)本身無法通過單個(gè)計(jì)算機(jī)進(jìn)行處理，而是需要通過分布式架構(gòu)進(jìn)行處理，同時(shí)需要依托于分布式數(shù)據(jù)庫、云存儲(chǔ)技術(shù)、虛擬化技術(shù)以及云計(jì)算技術(shù)等。大數(shù)據(jù)技術(shù)就是以信息技術(shù)為支撐對(duì)數(shù)據(jù)信息進(jìn)行處理的技術(shù)[2]。相較于以往的數(shù)據(jù)處理技術(shù)，大數(shù)據(jù)技術(shù)能夠處理傳統(tǒng)技術(shù)難以處理的數(shù)據(jù)，尤其是對(duì)于海量數(shù)據(jù)的處理，大數(shù)據(jù)技術(shù)優(yōu)勢(shì)更為明顯。從目前所有信息技術(shù)來看，大數(shù)據(jù)技術(shù)是其中最為高效便捷的技術(shù)，在很多方面都有應(yīng)用，比如信息收集采集方面、信息存儲(chǔ)方面、信息分析處理方面等。大數(shù)據(jù)技術(shù)相較于一般性技術(shù)，能夠更加快捷有效地進(jìn)行信息提取，并且能夠?qū)π畔⑦M(jìn)行高效處理。對(duì)于我國視頻監(jiān)控來說，還存在著不少問題，因此應(yīng)用大數(shù)據(jù)技術(shù)對(duì)于視頻監(jiān)控發(fā)展來說有著十分重要的意義。

2 我國視頻監(jiān)控領(lǐng)域中存在的問題

一個(gè)完善的視頻監(jiān)控系統(tǒng)能夠保障我國安全建設(shè)的進(jìn)行。但是從目前實(shí)際情況來看，在我國視頻監(jiān)控系統(tǒng)中還存在著很多問題需要解決，首先，我國視頻監(jiān)控范圍較小。由于我國在視頻監(jiān)控建設(shè)方面存在一定的不足，所以我國視頻監(jiān)控并沒有實(shí)現(xiàn)大面積覆蓋，在很多地區(qū)沒有建設(shè)相應(yīng)的視頻監(jiān)控設(shè)施，從而導(dǎo)致很多地區(qū)存在監(jiān)控范圍的空白，這對(duì)于一些地區(qū)的安全形成了負(fù)面影響。同時(shí)，視頻監(jiān)控能夠緩解我國警力人員不足的問題，但是由于我國視頻監(jiān)控范圍較小，因此對(duì)在這一方面的幫助較小[3]。其次，監(jiān)控設(shè)備質(zhì)量存在問題。視頻監(jiān)控設(shè)備本身的質(zhì)量會(huì)對(duì)監(jiān)控范圍以及視頻監(jiān)控使用壽命產(chǎn)生影響。視頻監(jiān)控設(shè)備會(huì)受到多方面因素的影響，比如天氣、溫度等，這些影響因素會(huì)對(duì)視頻監(jiān)控設(shè)備的清晰度等產(chǎn)生影響。目前我國視頻監(jiān)控領(lǐng)域中所使用的視頻監(jiān)控設(shè)備存在有一定的質(zhì)量問題，很多視頻監(jiān)控設(shè)備無法長(zhǎng)時(shí)間工作，同時(shí)清晰度也較低，大大影響了其本身作用的發(fā)揮。再次，視頻監(jiān)控分布不合理。目前我國對(duì)于視頻監(jiān)控設(shè)備的安裝并沒有經(jīng)過科學(xué)合理的分析，難以保障視頻監(jiān)控設(shè)備位置的合理性。最后，視頻監(jiān)控信息無法實(shí)現(xiàn)上傳，導(dǎo)致很多緊急事件在第一時(shí)間并沒有被處理，從而導(dǎo)致人們的利益受到損害。

3 視頻監(jiān)控?cái)?shù)據(jù)特點(diǎn)

在視頻監(jiān)控領(lǐng)域中，其數(shù)據(jù)主要具有四個(gè)方面的特點(diǎn)：

圖1：預(yù)處理組成部分

（1）信息數(shù)據(jù)量巨大。隨著社會(huì)的發(fā)展，我國視頻監(jiān)控圖像逐漸向高清化發(fā)展，而高清化發(fā)展使得監(jiān)控點(diǎn)數(shù)據(jù)量呈現(xiàn)出指數(shù)級(jí)增長(zhǎng)，比如單個(gè)1080p 的監(jiān)控點(diǎn)一個(gè)月內(nèi)就能夠產(chǎn)生2T 以上的數(shù)據(jù)量[4]。同時(shí)在各個(gè)平臺(tái)實(shí)現(xiàn)互聯(lián)之后，一個(gè)中等城市中就存在有幾十萬監(jiān)控?cái)z像頭，從這里能夠看出視頻監(jiān)控的數(shù)據(jù)量的巨大，因此需要相應(yīng)的技術(shù)進(jìn)行處理。

（2）數(shù)據(jù)類型眾多。在視頻監(jiān)控領(lǐng)域中，視頻的編碼格式有很多種，主要包括H.264、MPEG、MJPEG 等編碼方式。當(dāng)前，隨著各種互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)進(jìn)入到視頻監(jiān)控業(yè)務(wù)中，出現(xiàn)了更多類型的數(shù)據(jù)，比如傳感器中產(chǎn)生的數(shù)據(jù)、CT 系統(tǒng)產(chǎn)生的數(shù)據(jù)、IT 產(chǎn)生的數(shù)據(jù)等多種類型的數(shù)據(jù)。

（3）數(shù)據(jù)處理速度慢。視頻監(jiān)控信息數(shù)據(jù)一般會(huì)隨著時(shí)間而快速增長(zhǎng)，并且會(huì)按照持續(xù)順序進(jìn)行發(fā)展，形成海量信息數(shù)據(jù)。此時(shí)，在傳統(tǒng)串行計(jì)算模式中，即便是使用TB 等級(jí)對(duì)視頻進(jìn)行搜索和分析，也往往需要幾個(gè)小時(shí)時(shí)間，難以滿足當(dāng)前需求。第四，價(jià)值密度低。在視頻監(jiān)控業(yè)務(wù)中，數(shù)據(jù)本身的價(jià)值密度和其總量大小成反比，即信息數(shù)據(jù)量越大，信息數(shù)據(jù)本身價(jià)值密度就會(huì)越低。比如，在視頻監(jiān)控?cái)?shù)據(jù)中，長(zhǎng)達(dá)一天的信息數(shù)據(jù)量中有可能有價(jià)值的信息數(shù)據(jù)只有幾分鐘甚至更少。

4 大數(shù)據(jù)技術(shù)對(duì)數(shù)據(jù)的處理流程

大數(shù)據(jù)技術(shù)不同于一般性技術(shù)，其對(duì)于數(shù)據(jù)的處理首先會(huì)將所有數(shù)據(jù)進(jìn)行分類，之后再根據(jù)不同數(shù)據(jù)形式采用相對(duì)應(yīng)的處理方式。一般情況下，大數(shù)據(jù)對(duì)數(shù)據(jù)的處理會(huì)經(jīng)過以下幾個(gè)階段。

4.1 數(shù)據(jù)感知和數(shù)據(jù)獲取

科學(xué)技術(shù)的發(fā)展使得數(shù)據(jù)感知以及數(shù)據(jù)獲取渠道更加多樣化，比如手機(jī)、傳感器等都可以感知數(shù)據(jù)和獲取數(shù)據(jù)[5]。但是通過這些渠道所獲得的信息往往都是非結(jié)構(gòu)化數(shù)據(jù)，其具有價(jià)值低、難以處理等特點(diǎn)。比如通過日志、探針以及ICMP 消息等所獲取數(shù)據(jù)一般都需要進(jìn)行處理。

4.2 數(shù)據(jù)預(yù)處理

大數(shù)據(jù)相較于一般性數(shù)據(jù)來說，擁有自身獨(dú)有的特點(diǎn)，即復(fù)雜和多樣，因此處理起來更為困難。在數(shù)據(jù)處理過程中，大數(shù)據(jù)技術(shù)會(huì)通過清晰、去噪等方式對(duì)所獲得的數(shù)據(jù)進(jìn)行處理，去除其中的無價(jià)值信息，留下有價(jià)值、對(duì)結(jié)果更加有用的數(shù)據(jù)，并將這些數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)變?yōu)楸憬莼瘮?shù)據(jù)，便于進(jìn)行下一步的操作。一般情況下，在預(yù)處理過程中會(huì)通過數(shù)據(jù)過濾器將數(shù)據(jù)中的雜質(zhì)去除，留下有意義的數(shù)據(jù)。一般來說，預(yù)處理包含有四個(gè)部分，具體如圖1所示。

4.3 數(shù)據(jù)分析

在大數(shù)據(jù)技術(shù)中，數(shù)據(jù)分析是其中的關(guān)鍵和核心，這一階段主要是對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行挖掘，找到數(shù)據(jù)價(jià)值。在數(shù)據(jù)分析階段，可以通過人工智能以及BI 技術(shù)等對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行分析，促使數(shù)據(jù)能夠更加合理和科學(xué)，從而為人們的決策提供支撐。

5 大數(shù)據(jù)技術(shù)在視頻監(jiān)控中的運(yùn)用

5.1 大數(shù)據(jù)挖掘技術(shù)的運(yùn)用

長(zhǎng)期以來，我國視頻監(jiān)控體系中存儲(chǔ)的信息主要是簡(jiǎn)單的圖像，同時(shí)技術(shù)層面創(chuàng)新性不足，導(dǎo)致很多信息數(shù)據(jù)并不能夠直接使用在實(shí)際工作中。近年來，隨著大數(shù)據(jù)技術(shù)在視頻監(jiān)控領(lǐng)域的引用，這一情況得到了一定程度的緩解。就目前來看，大數(shù)據(jù)挖掘技術(shù)在視頻監(jiān)控領(lǐng)域中的運(yùn)用已經(jīng)進(jìn)入到了較為成熟的階段，比如當(dāng)前的汽車車牌識(shí)別技術(shù)、人臉識(shí)別技術(shù)、視頻檢測(cè)技術(shù)等[6]。事實(shí)上，大數(shù)據(jù)挖掘技術(shù)就是一種對(duì)海量數(shù)據(jù)進(jìn)行挖掘，從中找出有價(jià)值的數(shù)據(jù)，同時(shí)對(duì)數(shù)據(jù)中存在的規(guī)律進(jìn)行總結(jié)以及對(duì)未來數(shù)據(jù)進(jìn)行預(yù)期以及量化處理的技術(shù)。在視頻監(jiān)控中存在著大量的數(shù)據(jù)，但是其中真正有價(jià)值的數(shù)據(jù)或者人們所需要的數(shù)據(jù)僅僅只是其中的極小部分。因此，這就需要通過大數(shù)據(jù)挖掘技術(shù)對(duì)視頻監(jiān)控?cái)?shù)據(jù)進(jìn)行處理，將這些靜態(tài)數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)變?yōu)槟軌虬l(fā)揮出預(yù)先警告的動(dòng)態(tài)性數(shù)據(jù)，這樣就可以為人們提供數(shù)據(jù)支撐，促使人們能夠快速識(shí)別并做出正確的判斷。

5.2 云存儲(chǔ)技術(shù)的運(yùn)用

對(duì)于視頻監(jiān)控業(yè)務(wù)來說，大容量以及高并發(fā)的視頻監(jiān)控存儲(chǔ)系統(tǒng)是其中的關(guān)鍵。就目前來看，我國的視頻監(jiān)控技術(shù)還沒有完全滿足視頻監(jiān)控業(yè)務(wù)中對(duì)于存儲(chǔ)機(jī)制完備、存儲(chǔ)時(shí)間標(biāo)準(zhǔn)、存儲(chǔ)空間標(biāo)準(zhǔn)以及時(shí)間和空間使用性等方面的要求。所以，當(dāng)前我國視頻監(jiān)控中需要融合云存儲(chǔ)技術(shù)，以此來滿足視頻監(jiān)控系統(tǒng)的要求。之所以要運(yùn)用云存儲(chǔ)技術(shù)，這是因?yàn)樵拼鎯?chǔ)技術(shù)本身具有高并發(fā)、大容量的特點(diǎn)，能夠很好滿足我國視頻監(jiān)控系統(tǒng)的要求。換言之，在建立視頻監(jiān)控存儲(chǔ)系統(tǒng)的過程中需要和云存儲(chǔ)技術(shù)相融合，促使視頻監(jiān)控中前端攝像機(jī)能夠在進(jìn)行影像存儲(chǔ)過程中就產(chǎn)生相對(duì)應(yīng)的結(jié)構(gòu)性信息，再通過云存儲(chǔ)技術(shù)將前端攝像機(jī)所產(chǎn)生的海量影像數(shù)據(jù)和結(jié)構(gòu)性數(shù)據(jù)進(jìn)行存儲(chǔ)。在這樣的視頻監(jiān)控下，相關(guān)工作人員就可以根據(jù)結(jié)構(gòu)性數(shù)據(jù)信息提取出自己所需要的信息，從而進(jìn)一步對(duì)信息進(jìn)行分析。

5.3 視頻圖像信息庫的運(yùn)用

從上述內(nèi)容可知，在視頻監(jiān)控中運(yùn)用大數(shù)據(jù)技術(shù)，需要對(duì)數(shù)據(jù)信息進(jìn)行挖掘、存儲(chǔ)，這就需要建立完善的視頻圖像信息數(shù)據(jù)庫，只有這樣才能夠?yàn)槭占降臄?shù)據(jù)信息提供一個(gè)良好的存儲(chǔ)空間。在傳統(tǒng)的視頻數(shù)據(jù)中，往往只能夠進(jìn)行簡(jiǎn)單的存儲(chǔ)服務(wù)和點(diǎn)播服務(wù)，而視頻圖像信息庫除了能夠提供存儲(chǔ)和點(diǎn)播的服務(wù)以外，還具有自動(dòng)生成數(shù)據(jù)信息檢索、以關(guān)鍵字為基礎(chǔ)進(jìn)行查詢、截取視頻圖像中關(guān)鍵部分、視頻圖像共享、數(shù)據(jù)自動(dòng)分析等功能。同時(shí)，視頻圖像信息數(shù)據(jù)庫能夠和公安機(jī)關(guān)的智能化平臺(tái)進(jìn)行連接，實(shí)現(xiàn)出警、警情處理等方面的智能化[7]。就目前來看，在我國很多城市中已經(jīng)應(yīng)用了視頻圖像信息數(shù)據(jù)庫，實(shí)現(xiàn)了對(duì)所有經(jīng)過車輛、人口等信息的全面普查，同時(shí)將所獲得的信息存儲(chǔ)到視頻圖像信息數(shù)據(jù)庫中，通過和公安機(jī)關(guān)系統(tǒng)的連接，幫助公安機(jī)關(guān)從這些信息中發(fā)現(xiàn)有價(jià)值的信息。例如公安機(jī)關(guān)在追捕嫌犯過程中，就可以通過調(diào)取視頻圖像信息數(shù)據(jù)庫中的信息數(shù)據(jù)及時(shí)發(fā)現(xiàn)嫌犯所處的位置或者嫌犯所乘坐車輛的車牌號(hào)碼。

5.4 數(shù)據(jù)加密安全技術(shù)的運(yùn)用

數(shù)據(jù)安全加密在視頻領(lǐng)域中是十分重要，能夠保障信息數(shù)據(jù)安全。在2016年10月21日早晨，大量美國境內(nèi)用戶發(fā)現(xiàn)很多網(wǎng)站無法實(shí)現(xiàn)登陸，包括Twitter、Tumblr、Facebook、CNN 等[8]。在出現(xiàn)該問題之后，上述網(wǎng)站的服務(wù)提供商Dynamic Network Service公司進(jìn)行了調(diào)查，發(fā)現(xiàn)之所以會(huì)出現(xiàn)這樣的情況主要是因?yàn)槲覈贾萆a(chǎn)商雄邁科技所生產(chǎn)的網(wǎng)絡(luò)攝像設(shè)備出現(xiàn)了問題，這些網(wǎng)絡(luò)攝像設(shè)備擁有統(tǒng)一的密碼，同時(shí)不能夠進(jìn)行修改。該事件對(duì)雄邁科技在國際上的聲譽(yù)造成了巨大沖擊，最終導(dǎo)致雄邁科技公司近四百萬臺(tái)產(chǎn)品被召回。因此，在視頻監(jiān)控中需要有數(shù)據(jù)安全加密技術(shù)作為支撐和保障。從目前來看，在視頻監(jiān)控?cái)?shù)據(jù)中，最常見的數(shù)據(jù)安全保護(hù)技術(shù)主要包括數(shù)據(jù)遷移技術(shù)、雙擊容錯(cuò)技術(shù)、nas 技術(shù)、san 技術(shù)等。要想防止視頻在進(jìn)行傳輸?shù)倪^程中被盜竊，可以使用鏈路加密技術(shù)進(jìn)行保護(hù)。如果要想對(duì)視頻進(jìn)行加密，則可以在對(duì)視頻信息進(jìn)行存儲(chǔ)時(shí)，使用SCB2、3DES 等進(jìn)行加密處理，保障數(shù)據(jù)加密的完好性。

6 結(jié)語

隨著大數(shù)據(jù)技術(shù)的不斷發(fā)展，大數(shù)據(jù)技術(shù)在視頻監(jiān)控中的運(yùn)用將會(huì)更加廣泛。同時(shí)，從目前實(shí)際情況來看，大數(shù)據(jù)技術(shù)在視頻監(jiān)控領(lǐng)域中已經(jīng)體現(xiàn)出其本身的優(yōu)勢(shì)。但是需要注意的是，大數(shù)據(jù)技術(shù)應(yīng)用于視頻監(jiān)控領(lǐng)域的發(fā)展過程中還需要重視對(duì)大數(shù)據(jù)技術(shù)進(jìn)行更加深入的挖掘和探索，促使視頻監(jiān)控能夠領(lǐng)域能夠和大數(shù)據(jù)技術(shù)實(shí)現(xiàn)更好的融合發(fā)展，為我國社會(huì)安防行業(yè)的發(fā)展打下良好的基礎(chǔ)，同時(shí)也為其指明未來發(fā)展的方向，從而促進(jìn)我國社會(huì)更好地實(shí)現(xiàn)和諧發(fā)展。