共享、智能、大數(shù)據(jù)將成為新時期安防新業(yè)態(tài)的典型特征，“人工智能+安防，正在變被動防御為主動預(yù)警，在公共安全領(lǐng)域?qū)崿F(xiàn)可視化、網(wǎng)絡(luò)化、智能化管理。隨著人工智能產(chǎn)業(yè)化的加快落地，民用安防產(chǎn)品將得到快速發(fā)展，至2022年，安防行業(yè)市場規(guī)模將達(dá)到近萬億。

  安防，一個既古老又現(xiàn)代的行業(yè)，與人們的工作、生活息息相關(guān)。視頻監(jiān)控作為現(xiàn)代安防系統(tǒng)中最重要的一個子系統(tǒng)，占據(jù)整個安防行業(yè)市場份額的半壁江山，其市場增速快，技術(shù)變革日新月異。本文從時間維度展示了中國安防視頻監(jiān)控技術(shù)的發(fā)展歷史，為讀者剖析該領(lǐng)域的發(fā)展脈絡(luò)以及背后的技術(shù)、市場推動力。

  自70年代末視頻監(jiān)控進(jìn)入中國市場以來，經(jīng)過40余年的發(fā)展，中國的視頻監(jiān)控經(jīng)歷了引進(jìn)、模仿、消化吸收、自主創(chuàng)新的發(fā)展歷程。從引進(jìn)國外產(chǎn)品和技術(shù)到如今引領(lǐng)全球視頻監(jiān)控的發(fā)展方向，國內(nèi)視頻監(jiān)控技術(shù)經(jīng)歷了四個不同的發(fā)展階段：模擬監(jiān)控、模數(shù)結(jié)合監(jiān)控、網(wǎng)絡(luò)監(jiān)控以及智能監(jiān)控。

安防視頻監(jiān)控技術(shù)發(fā)展歷史

第一階段—模擬監(jiān)控：

  視頻監(jiān)控起源于CCTV(模擬閉路電視)，最早的視頻監(jiān)控由攝像機(jī)通過視頻線點(diǎn)對點(diǎn)連到監(jiān)視器，這一時期的監(jiān)控典型特征是：“監(jiān)視基本靠瞅”、“控制基本靠手”、“存儲基本沒有”，還不能稱之為一個完整的視頻監(jiān)控系統(tǒng)。

  隨著技術(shù)的發(fā)展，視頻監(jiān)控系統(tǒng)開始“脫胎成型”，才逐步形成了包含“視頻源-傳輸-控制切換-存儲-顯示”的完整系統(tǒng)，這個系統(tǒng)被稱為模擬閉路電視(CCTV)監(jiān)控系統(tǒng)。

  模擬閉路電視監(jiān)控系統(tǒng)是多種模擬設(shè)備的組合，系統(tǒng)由“前端設(shè)備”、“監(jiān)控中心”二個部分組成，前端設(shè)備包括：攝像機(jī)、云臺、解碼器等；監(jiān)控中心設(shè)備包括：監(jiān)視器(電視墻)、視頻分割器、切換矩陣、控制鍵盤、盒式錄像機(jī)(VCR：VideoCassetteRecorder)等。這兩部分的設(shè)備由視頻線、控制線纜等連接。模擬監(jiān)控系統(tǒng)在當(dāng)時技術(shù)成熟、穩(wěn)定，短距離實(shí)時性好且圖像清晰，但是由于整個系統(tǒng)采用模擬信號機(jī)制，在長距傳輸，存儲容量等方面存在天然劣勢，導(dǎo)致這個階段的視頻監(jiān)控系統(tǒng)規(guī)模不大，主要適用于小范圍的區(qū)域監(jiān)控。

  模擬監(jiān)控系統(tǒng)的主要缺點(diǎn)有：多級級聯(lián)接力后視頻圖像質(zhì)量嚴(yán)重下降(長距離傳輸信號衰減大)；大規(guī)模視頻源的控制與管理困難(連接線數(shù)量多，施工及維護(hù)風(fēng)險大)；數(shù)據(jù)存儲和調(diào)用困難(模擬信號存儲量大，磁帶易受潮、粘連)；與信息系統(tǒng)無法交換數(shù)據(jù)(與計算機(jī)和網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)無法結(jié)合)

第二階段—模數(shù)結(jié)合監(jiān)控：

  20世紀(jì)90年代起，隨著計算機(jī)視頻編解碼技術(shù)的發(fā)展，出現(xiàn)了DVR(DigitalVideoRecord，數(shù)字硬盤錄像機(jī))產(chǎn)品。DVR實(shí)現(xiàn)了圖像編解碼、存儲、網(wǎng)絡(luò)訪問等多種功能。通過DVR，可將模擬視頻轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號并進(jìn)行壓縮編碼，實(shí)現(xiàn)了視頻的數(shù)字化存儲。由于DVR能夠?qū)崿F(xiàn)數(shù)字化存儲，很好的解決了VCR易受潮、粘連、難于長期保持、空間占用大等問題，因此DVR很快取代VCR成為監(jiān)控系統(tǒng)的存儲部分，這就是常說的模數(shù)結(jié)合方案，其系統(tǒng)架構(gòu)如下圖所示：

  相對于模擬監(jiān)控，模數(shù)結(jié)合監(jiān)控較好解決了數(shù)據(jù)存儲問題以及遠(yuǎn)程訪問需求，但是模數(shù)結(jié)合監(jiān)控仍然存在較多的問題：

  系統(tǒng)建設(shè)：每增加一個新的節(jié)點(diǎn)，需要同時增加線路、光端機(jī)、視頻分配器等設(shè)備，大量的線路、轉(zhuǎn)接頭，各種模擬、數(shù)字設(shè)施和集成軟件工程實(shí)施復(fù)雜，后期維護(hù)困難。

  系統(tǒng)管理：視頻存儲需要大量的DVR設(shè)備，存儲空間無法統(tǒng)一管理、檢索效率偏低、數(shù)據(jù)保護(hù)可靠性低。整個系統(tǒng)存在模擬和數(shù)字兩套架構(gòu)，規(guī)模聯(lián)網(wǎng)面臨標(biāo)準(zhǔn)不一致、異構(gòu)系統(tǒng)架構(gòu)復(fù)雜，很難實(shí)現(xiàn)有效管理。

  系統(tǒng)維護(hù)：依舊缺乏全系統(tǒng)故障自動定位手段，依靠人工排查，維護(hù)效率低下。

  系統(tǒng)融合：標(biāo)準(zhǔn)化程度差，各廠商采用大量私有技術(shù)，很難與行業(yè)應(yīng)用集成，業(yè)務(wù)升級復(fù)雜。

第三階段—網(wǎng)絡(luò)監(jiān)控：

  2004起，國家啟動了全國“平安城市”建設(shè)和“科技強(qiáng)警示范城市”的建設(shè)，引爆了安防視頻監(jiān)控新一輪的技術(shù)變革。在這個階段，全國各主要城市均開始建設(shè)以視頻監(jiān)控指揮中心為核心的安防系統(tǒng)，這個系統(tǒng)要求實(shí)現(xiàn)“統(tǒng)一指揮、多級聯(lián)網(wǎng)、分布式管理、多點(diǎn)監(jiān)控”等需求。這些需求促使安防視頻監(jiān)控圍繞架構(gòu)技術(shù)快速變革，迅速將IT領(lǐng)域成熟的聯(lián)網(wǎng)、數(shù)據(jù)集中、SOA等理念引入，以IT技術(shù)重構(gòu)視頻監(jiān)控系統(tǒng)的整體架構(gòu)。

  在這個過程中，最大的技術(shù)變革就是將IP網(wǎng)絡(luò)交換技術(shù)引入安防視頻監(jiān)控，替換了原先的模擬交換，真正實(shí)現(xiàn)了大規(guī)模視頻監(jiān)控的聯(lián)網(wǎng)能力。以視頻存儲為例，這個階段起，以基于IP的iSCSI/NAS接口訪問的存儲系統(tǒng)開始大規(guī)模進(jìn)入視頻監(jiān)控市場，憑借其標(biāo)準(zhǔn)的訪問方式，靈活的聯(lián)網(wǎng)能力，高密設(shè)計，高可靠等優(yōu)勢，成為了這個階段存儲系統(tǒng)的主要選擇。華為也為這個市場推出了如OceanStorS2000系列、OceanStor9000等針對視頻監(jiān)控市場優(yōu)化的存儲系統(tǒng)，并獲得了市場成功。

第四階段—智能監(jiān)控：

  最近幾年，隨著國內(nèi)平安城市的基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)基本完成，安防視頻監(jiān)控系統(tǒng)正迅速進(jìn)入以數(shù)據(jù)為核心、情報驅(qū)動的信息化應(yīng)用建設(shè)階段。在這個階段，如何更高效地收集、分析和使用價值數(shù)據(jù)是重點(diǎn)。簡單的說，安防視頻監(jiān)控開始由“看得見”(標(biāo)清、聯(lián)網(wǎng))、“看得清”(高清化)向“看得懂”(智能分析)轉(zhuǎn)變。

  視頻監(jiān)控系統(tǒng)數(shù)據(jù)有三個特點(diǎn)——海量、非結(jié)構(gòu)化和低價值密度，傳統(tǒng)的分析方式是人工實(shí)時監(jiān)控和錄像查詢回放。隨著視頻監(jiān)控數(shù)據(jù)的爆發(fā)性增長，受限于人員數(shù)量和能力(長時間易疲勞、錯看漏看、來不及看)、顯示設(shè)備有限(前端相機(jī)數(shù)量遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于顯示屏數(shù)量)等因素，當(dāng)前的視頻監(jiān)控體系、數(shù)據(jù)管理方式、數(shù)據(jù)分析應(yīng)用等技術(shù)已不滿足要求。具體的說，當(dāng)前的系統(tǒng)架構(gòu)，無法保證24小時都能準(zhǔn)確高效的監(jiān)控所有場景，同時，事后視頻監(jiān)控圖像的查找回溯也非常困難，其人力物力投入已經(jīng)超出可承受范圍。如在某重大案件偵破過程中，為在視頻監(jiān)控錄像中找到犯罪嫌疑人，某地公安機(jī)關(guān)動用了約2000警力，每天進(jìn)行長達(dá)十幾個小時的錄像回放、人工搜尋，其總視頻瀏覽量相當(dāng)于83萬部電影，耗費(fèi)了大量的人力和物力。

  在這個背景下，以GPU、物聯(lián)網(wǎng)、大數(shù)據(jù)、云計算、大數(shù)據(jù)、AI等技術(shù)為代表的IT前沿技術(shù)被引入安防監(jiān)控領(lǐng)域，推動安全監(jiān)控系統(tǒng)架構(gòu)向智能監(jiān)控方向演進(jìn)：

  以GPU、圖像智能識別算法為核心的智能分析技術(shù)使得價值數(shù)據(jù)能夠快速被挖掘和提取，其提取的價值數(shù)據(jù)數(shù)量大，格式非常靈活(如圖片，表，元數(shù)據(jù)等)；而物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的應(yīng)用使得視頻監(jiān)控的數(shù)據(jù)來源更加多元化，從傳統(tǒng)的圖像、圖片信息，擴(kuò)展至MAC，RFID等信息；這些變化導(dǎo)致視頻監(jiān)控系統(tǒng)的數(shù)據(jù)形態(tài)發(fā)生了重大變化，從非結(jié)構(gòu)化數(shù)據(jù)，演變?yōu)楹Ａ康慕Y(jié)構(gòu)化、半結(jié)構(gòu)化、非結(jié)構(gòu)化數(shù)據(jù)混雜的型態(tài)，這需要兼容多種數(shù)據(jù)格式的海量存儲系統(tǒng)。

  數(shù)據(jù)存儲后，更重要的是對這些數(shù)據(jù)進(jìn)行數(shù)據(jù)挖掘。新一代視頻監(jiān)控系統(tǒng)信息規(guī)模很大，表面上無序，但是卻暗含著無數(shù)人、車、物的行為關(guān)系，要對利用大數(shù)據(jù)技術(shù)進(jìn)行數(shù)據(jù)挖掘，這里面涉及到海量數(shù)據(jù)的多維度關(guān)聯(lián)分析，如基于時空關(guān)系(位置和時間)的分析，未來會更進(jìn)一步發(fā)展到利用AI進(jìn)行更深層次的邏輯分析(如人員異常聚集、可疑行為分析)。目前常見的分析場景包含：刑偵線索分析、案件規(guī)律分析、社會輿情分析、金融詐騙分析、公共交通優(yōu)化等。

  挖掘價值數(shù)據(jù)的最終目的是要為客戶所用，因此伴隨價值數(shù)據(jù)而生的就是各種業(yè)務(wù)應(yīng)用，例如：視頻應(yīng)用、人像應(yīng)用、車輛應(yīng)用、多維數(shù)據(jù)應(yīng)用等。當(dāng)前這些應(yīng)用主要以各個獨(dú)立子系統(tǒng)的方式建設(shè)，最后通過上層業(yè)務(wù)進(jìn)行拉通。這種“煙囪式”的建設(shè)模式，導(dǎo)致各業(yè)務(wù)系統(tǒng)獨(dú)占資源(計算、存儲等)。為了保證業(yè)務(wù)的運(yùn)行，各種資源在系統(tǒng)建設(shè)初期和擴(kuò)容時均需要按照峰值負(fù)荷進(jìn)行配置(業(yè)務(wù)實(shí)際都有波峰、波谷)，這樣就帶來了一個問題：在大多數(shù)情況下，大部分的資源閑置(尤其是計算資源)而無法得到充分利用。利用云計算技術(shù)則可以有效解決這一問題，提高資源利用率和管理水平。