看不到(数字化与网络化)、存不下(分布式与云化)、看不清(标清与高清)、看不懂(智能化与大数据)、不放心(视频信息安全)。只要您弄清这十五个字的真实含义,就会全面搞懂视频监控的发展历史、现状与未来。
视频监控系统的早期发展,是从让更多人“看得到”及接触到视频图像开始的;2000年后,视频系统开始解决“存不下”、不好用、不好管(图像)的问题,并由此获得了快速的应用普及;2010年左右,视频系统开始攻克“看不清”的难题,图像清晰度的提高,同时为下一步智能化应用打好了基础;近两年,视频系统的热点与焦点,是用AI、图像智能分析等手段处理大数据的图像,解决用户“看不懂”的瓶颈,可以预见这一过程将带来视频监控市场五到十年的蓬勃发展;与此同时,大数据的广泛应用也带来海量图像信息安全性的问题,解决数据、图像“不放心”,将是视频行业未来长期的发展方向。
看不到:数字化与网络化
模拟监控系统发展到一定水平,受制于硬件难以满足用户更高的应用需求,数字化是必由之路。数字监控系统具有同步多路传输、抗干扰性能力强、失真小、可进行非线性检索与回放等模拟系统无法比拟的优势。由此,2000年后安防视频监控系统开始大量地应用数字产品和数字技术,如网络摄像机(IPC)、网络录像机(NVR)和数字视频录像机(DVR)等。这些设备和技术从根本上改变了监控系统的形态,提升了系统的功能。
但视频监控系统数字化的真正标志是系统中的信息流(包括数据、音频、视频、控制)从模拟转变为数字,这从本质上改变了监控系统的信息采集、通信、数据处理和系统控制的方式,从而改变了视频监控系统的模式和应用。实现了视频监控系统中各种技术设备之间的集成、融合,并在统一的操作平台上实现系统管理和全部的功能控制。所以说,数字化是视频监控技术变革的核心,也是网络化和智能化的前提。
网络化极大地促进了视频监控系统由封闭(专用/闭路监控)向开放转化,系统由固定设置向自由生成的方向发展。如在公共安全视频监控平台上,可随时、随地建立一个专用的安全防范系统,并可随时地改变和撤消它;开放式系统可将各种社会资源或者其它业务系统整合、配置到系统中来,任务完成后、再释放回去;利用开放的网络可以把系统的许多资源(数据、知识、方法、设备)作为安全服务提供给用户;可以方便地实现与GPS、GIS等系统融合。由此,产生安全防范系统的新模式和新应用,并促进安全服务业的发展和完善。
视频监控系统网络化分为二个层面,一是采用网络技术的系统设计,一是利用公共信息网络构成系统。前者主要表现为视频监控系统的结构(系统模式)由集总式向分布式转变,分布式的设计有利于合理的资源配置和充分的资源共享,使视频监控系统架构由资源管理体系转变为资源配置和整合体系。实现系统真正意义上的集成,即:技术融合、数据的融合。
看不清:标清与高清
“高清”是视频监控系统(图像技术)发展的必然趋势,视频监控始终追求得到更丰富的图像信息,特别是分辨图像细节的能力,实现真实、透彻的感知。高清系统的图像分辨能力有很大的提高,已成为视频监控系统技术水平(档次)的标志和系统建设的重要目标。
高清摄像机有三大类。一是高分辨率摄像机,也称模拟高清,它是在扫描格式(制式)不变的前提下,通过提高水平分辨率实现高清的摄像机;另一类是大像素摄像机,是指摄像器件像素数量大的摄像机,如200万、500万,甚至更高。通常它们输出标清视频信号,与标清系统保持完全的互换性。在电子变焦(摄取局部图像)时,仍有很高的分辨率(由于像素多);960V、4K摄像机以图像格式表示自己的高分辨率,也属于大像素摄像机;有些大像素摄像机,图像帧率较低,则属数码相机(民用级)的范畴;最后一类是高清电视摄像机,是广播电视高清的概念。高清是相比标清,图像分辨率在水平、垂直两方向上加倍;图像为16:9,因此与标清电视不同,两者不再兼容,不可互换。
在通常实时监控环境下(适当的观看距离、动态图像),高清与标清图像的观察效果差别不大。高清系统的优势是观察局部图像和提取图像细节信息时(将局部图像扩展至全屏),仍具有很高分辨率;图像个体识别时,高分辨率是重要的条件,如电子警察或卡口系统在进行号牌识别时,可得到较高识别率;但图像行为分析对图像帧率稳定性要求较高,而对图像分辨率要求不高。因此,高清系统设计要明确规定高清的型式,系统评价时,不仅要评测摄像机,还要综合分析系统的各个环节(传、存、显、变换、处理),判定系统最后实现的效果。
存不下:分布式与云化
传统的视频监控系统是专用、封闭的体系,既不便于系统外部资源的整合和配置,也不便于实现技术的融合和组网应用。开放,既是网络化系统的基本特征,也是公共服务系统的基本要求。
开放的视频监控系统是分布式结构,可方便的从局域扩展到广域,实现组网应用;适于云计算、物联网和大数据的应用,是公共安全网的理想平台和安全服务的最佳平台。
分布式结构是视频监控系统发展的必然趋势,它可以做到视频资源的合理分布和配置,解决分散的资源与集中控制,分部门(职能)的管理与统一协调之间的关系,实现最充分的共享。
所谓“云化”是指越来越多的视频监控系统采用“云架构”或“云平台”。云计算是一种全新的资源配置观念和方式,它通过虚拟化技术将分散、分布的资源整合为一个巨大、共享的资源库(计算能力),使得用户可以低成本的获得巨大计算能力或者资源配置(分布式存储)。
视频监控系统采用云架构是对传统监控系统革命性的颠覆。通常,传统系统是“中心——前端”结构,即使是分布式系统,也会有一个中心节点,汇集所有前端设备传送的信息(数据),对系统和前端设备进行管理和控制;云系统是“云+端”结构,强大系统资源(交换、存贮、变换及工具)是“云”,前端设备是“端”,如摄像机;监控中心也是“端”,尽管它拥有大量的显示设备。
显然,”云”是最开放的架构,具有无限扩展、自主升级的能力,与端配合,可不断创造新功能和新服务。而且云系统的构建可以通过购买服务来实现。
看不懂:智能化与大数据
智能化的视频监控系统要求采用人性化的设计,模仿人的思维方式进行智能的分析和判断。人工智能技术可以应用于视频监控的方方面面,实现系统功能的自主性;提高操作的精准性和效率;提高决策系统、专家系统的战略水平。人工智能视频监控系统应用的前提是图像信息的自动解释,因此图像信息的自动解释是安防智能化的基本标志。通过机器学习,视频监控系统具有与人类智能相似的反应,完成需要人类智能才能胜任的复杂动作(功能)。
智能化还表现于系统运行管理和功能设置,视频监控系统将成为具有环境(网络、气候、应用)自适应、故障(系统、设备)自诊断;图像质量、数据完整、安全性自动监测等功能,是界面友好的人性化系统。
智能化是一个与时俱进的概念,在不同的时期和不同的技术条件下有不同的含义,视频监控系统的智能化可以理解为:实现真实的探测与感知,实现图像信息和各种特征的自动识别;系统状态、功能参数自主、优化的调节;系统联动机构和相关系统之间准确、协调的互动。
所谓“大数据”一般分为三类:交易数据、交互数据和传感数据。视频监控系统所采集、存储与处理的图像信息,主要指的是传感数据。
近年来,视频图像大数据应用日益广泛。由于采集数据能力(感知手段)的增强,视频系统可以轻易地获得巨量的数据;存贮能力的增强又可以将巨量的数据保存起来。传统观念认为,其中没有价值的数据是垃圾,而在大量的垃圾中寻找有用数据又变得困难。新观念则看到巨量数据所具有的潜在价值。即所谓的“数据挖掘”。这就是大数据的由来。它既说明了数据的价值,又指出了获得价值的方法——“挖掘”。
视频图像大数据作为一种产业资源,实现盈利的关键,就在于提高对数据的“挖掘能力”,通过加工实现数据的“增值”。大数据与云计算就像一枚硬币的正反面。大数据无法用单台计算机进行处理,必须采用分布式架构,对海量数据进行分布式数据挖掘,必须依托云计算的分布式处理、分布式数据库和云存储、虚拟化技术。随着云时代的来临,大数据越来越受关注。大数据可视为大量非结构化数据和半结构化数据,分析这些数据会花费过多时间和金钱。把大数据与云计算联系到一起,可有效地处理大量的、以往时间内的数据。
不放心:视频图像信息安全
信息安全是指信息系统受到保护,不受偶然的或者恶意的原因而遭到破坏、更改、泄露,系统连续可靠正常地运行,信息服务不中断,最终实现业务连续性。信息安全主要包括以下六方面的内容,即需保证信息的保密性、真实性(信息来源)、完整性、可用性、不可抵赖性(证据)、可控性(控制传播的能力)。
影响视频监控系统信息安全的因素主要有四类:视频监控系统包含的产品与技术、操作(如纠正运行缺陷、备份能力等)、隐私与取证、管理。其中,后两点要素较为关键。
隐私,什么图像信息属隐私,什么部位不能装设备,什么图像只能存、不能看。系统设计时,要有明确、清楚的界定。证据,不同的用户可能会有不同的理解,但证据必须是原始和固定的。因此作为证据图像的生成一定要保证它的原始性与连续性。同时,证据只能由执法业务部门使用。视频图像由谁来看、控、管;图像存在哪、存贮质量、时间及使用等问题,都需要制度和系统模式来保证。