常州市平安城市視頻監(jiān)控技術已經從聯(lián)網(wǎng)整合階段，發(fā)展到視頻實戰(zhàn)深度應用階段。面對視頻資源整合規(guī)模的持續(xù)擴大、視頻實戰(zhàn)業(yè)務的廣泛應用以及視頻信息化處 理過程中產生的海量結構化數(shù)據(jù)，如何充分利用海量的視頻數(shù)據(jù)，實現(xiàn)視頻數(shù)據(jù)的高效檢索以及基于實戰(zhàn)業(yè)務構建“警務大數(shù)據(jù)”視頻大數(shù)據(jù)實戰(zhàn)應用平臺，成為視 頻深度應用亟待解決的問題。常州市公安局在公安信息網(wǎng)建設了統(tǒng)一開放的視頻云計算軟硬件環(huán)境，通過研究視頻大數(shù)據(jù)應用工具模型，將逐步實現(xiàn)視頻信息化、信 息情報化、情報實戰(zhàn)化的視頻大數(shù)據(jù)的最終目標。

　　文/任文植 江蘇省常州市公安局技防支隊

　　鄧玲玲、馬君毅、蔣宗文 東方網(wǎng)力科技股份有限公司

　　項目背景

　　1、常州市視頻監(jiān)控建設現(xiàn)狀

　　近年來，常州市公安機關在市委、市政府統(tǒng)一部署下，以構建立體化現(xiàn)代化社會治安防控體系為目標，已建成較大規(guī)模的視頻圖像監(jiān)控系統(tǒng)，全市已安裝各類治安監(jiān)控攝像機11萬余臺，其中，公安自建攝像機近2萬臺，社會企事業(yè)單位接入各級公安監(jiān)控中心攝像機6000余臺，基本形成“點上覆蓋、面上成網(wǎng)、外圍成圈、覆蓋城鄉(xiāng)”的立體防控網(wǎng)絡。視頻指揮、無線移動圖傳、“3.20”車輛抓拍、應急處置、移動終端采集、人體特征識別等各類圖像應用系統(tǒng)得到廣泛應用，已成為公安實戰(zhàn)應用戰(zhàn)斗力新的增長點。為切實加強圖像資源的共享應用，我市公安機關積極開展圖像信息資源的聯(lián)網(wǎng)和整合共享工作，在公安實戰(zhàn)中發(fā)揮了巨大作用。

　　2、常州市局對視頻監(jiān)控系統(tǒng)的需求

　　常州市公安局在規(guī)劃中將“三網(wǎng)三平臺”作為一個遠景目標，分別為：1)在互聯(lián)網(wǎng)，建設社會視頻圖像信息共享平臺。該平臺面向共享，提供公安與社會單位之間自建的視頻監(jiān)控系統(tǒng)的相互共享與應用，提升公安機關服務人民群眾的能力;2)在圖像專網(wǎng)，建設視頻實戰(zhàn)應用平臺。該平臺面向實戰(zhàn)，具備社會面視頻監(jiān)控資源聯(lián)網(wǎng)整合、全市車輛卡口軌跡數(shù)據(jù)匯聚、全市涉案視頻圖像信息匯聚等功能，向全警提供視頻實戰(zhàn)化應用工具集;3)在公安信息網(wǎng)，建設“警務大數(shù)據(jù)”視頻大數(shù)據(jù)實戰(zhàn)應用平臺。該平臺面向大數(shù)據(jù)，提供車輛大數(shù)據(jù)研判、價值視頻圖像信息庫、大數(shù)據(jù)統(tǒng)計預測、核心區(qū)關注等功能。同時，三網(wǎng)三平臺之間通過安全交互平臺相聯(lián)，最終形成一個完整的公安視頻信息大網(wǎng)絡。

　　3、已有系統(tǒng)存在的問題

　　隨著公安信息網(wǎng)中視頻業(yè)務應用需求的不斷調整與增加，目前公安信息網(wǎng)的計算、存儲和應用管理能力已無法滿足業(yè)務要求。需要采用云計算、物聯(lián)網(wǎng)、移動互聯(lián)、智能視頻等技術升級建設新的視頻信息，有效解決視頻圖像數(shù)據(jù)采集整合、價值信息提取、數(shù)據(jù)結構化處理及存儲應用模式變革等問題，建設云架構下的視頻大數(shù)據(jù)信息綜合應用平臺，為公安實戰(zhàn)應用提供服務支撐，成為當前一項重要任務。

　　要滿足云架構下的視頻大數(shù)據(jù)應用需求，目前還存在以下亟需解決的問題：1)視頻圖像存儲運算能力需進一步提升：缺少統(tǒng)籌規(guī)劃，不能重復利用; 2)合理規(guī)劃公安信息網(wǎng)視頻應用：未實現(xiàn)與原有視頻專網(wǎng)實戰(zhàn)業(yè)務數(shù)據(jù)關聯(lián);3)探索與專業(yè)警務系統(tǒng)的關聯(lián)應用：實現(xiàn)相關業(yè)務系統(tǒng)的關聯(lián)查詢;4)視頻圖像實戰(zhàn)應用深度不足：數(shù)據(jù)量激增后缺乏對數(shù)據(jù)的有效管理，未發(fā)揮視頻大數(shù)據(jù)的應用成效。

　　項目建設方案

　　1、常規(guī)方案與云中心方案的比較

　　(1)存儲：在視頻云計算中心所面臨的視頻大數(shù)據(jù)系統(tǒng)中，數(shù)據(jù)的存儲管理是一個重要的組成部分。由于視頻內容分析獨有的應用特性，其運行過程中會輸出多種異構數(shù)據(jù)，在視頻的分析、處理、及檢索的過程中，每一類數(shù)據(jù)都具有不同的輸出模式，且針對不同類型的數(shù)據(jù)有著差異性極大的分析模式和用戶訪問規(guī)律，因此傳統(tǒng)的單一數(shù)據(jù)模型無法對視頻大數(shù)據(jù)進行有效的管理。在視頻云框架的建設中需要針對以上提出的不同數(shù)據(jù)特性，對數(shù)據(jù)進行分類優(yōu)化管理，以最為快速有效的方式滿足終端用戶和各種服務對數(shù)據(jù)的請求。實現(xiàn)各系統(tǒng)間存儲資源的動態(tài)分配。

　　(2)計算：隨著常州市視頻監(jiān)控系統(tǒng)的不斷發(fā)展，視頻圖像資源的迅猛增長給海量監(jiān)控視頻的內容分析、數(shù)據(jù)管理、語義關聯(lián)和數(shù)據(jù)挖掘等工作帶來了新的挑戰(zhàn)，其系統(tǒng)規(guī)模大、工作負載大、動態(tài)性強、關聯(lián)關系錯綜復雜，因此具體的任務協(xié)調和工作負載平衡等具有很大的難度。在這種情況下，需要建立一個有效管理大規(guī)模系統(tǒng)全局能力的機制，進行有效的任務管理和調度，構建起一個能夠流暢高效運行的大規(guī)模分布式系統(tǒng)。系統(tǒng)的終極目標是及時制止犯罪，實現(xiàn)公共安全，所以需要對數(shù)據(jù)做到實時處理，甚至能建立預測模型，云計算就是實現(xiàn)這種目標的工具。

　　(3)檢索：隨著系統(tǒng)建設的不斷推進，公安業(yè)務系統(tǒng)會積累越來越多的視頻圖像資源，如視頻圖像信息庫中的案件信息、結構化視頻文件、結構化圖片文件以及結構化文本信息越來越多;常州市每天記錄2000萬條行車記錄，一個月是6億萬條，如此龐大的數(shù)據(jù)量給傳統(tǒng)的數(shù)據(jù)存儲和結構化分析都帶來了巨大的壓力，導致用戶所關注的目標車輛的軌跡線索查詢以及各類研判分析也越來越慢;同時系統(tǒng)設置的報警任務產生的報警數(shù)據(jù)也越來越多，一方面需要快速檢索到需要處理的報警任務，另一方面也需要對報警信息進行實時響應…這些要求都已逐漸趨向大數(shù)據(jù)應用。

　　使用傳統(tǒng)的檢索手段對海量大數(shù)據(jù)檢索速度慢、精確度不高，檢索方式單一，對不同類型數(shù)據(jù)沒有針對性的數(shù)據(jù)檢索方案。當前的數(shù)據(jù)系統(tǒng)中的信息檢索方式無法很好適應基于視頻結構化描述技術的視頻大數(shù)據(jù)應用需求。因此，視頻云計算中心針對視頻大數(shù)據(jù)設計了復合型檢索機制，以全面滿足系統(tǒng)應用需求。實現(xiàn)性能和設備數(shù)量線性擴展，從而實現(xiàn)千億級數(shù)據(jù)秒級查詢的能力。這種高效檢索能力，給刑偵、交通服務都帶來了巨大的好處，使得類似套牌車的大數(shù)據(jù)量查詢運算的應用變得有可能。

　　(4)數(shù)據(jù)挖掘：隨著實戰(zhàn)應用的展開，系統(tǒng)已經積累了越來越多的數(shù)據(jù)種類，如案件信息、地點信息、時間信息、報警特征信息、車輛特征信息、人臉特征信息、運動目標特征信息、軌跡信息、用戶信息等，但是對這些相關信息的關聯(lián)關系缺少深度的挖掘應用，還沒有從分析數(shù)據(jù)的角度，挖掘現(xiàn)象背后的原因，進而為輔助決策提供數(shù)據(jù)支持。

　　2、云中心方案

　　在公安信息網(wǎng)，常州市局技防支隊已完成“警務大數(shù)據(jù)”視頻大數(shù)據(jù)實戰(zhàn)應用平臺的測試，臨時搭建了大數(shù)據(jù)平臺，測試環(huán)境采用物理機+虛擬機相結合的方式，取得了良好的效果。同時，經過詳細測試發(fā)現(xiàn)，對于大數(shù)據(jù)存儲節(jié)點、計算節(jié)點等對磁盤IO、CPU運行速率以及內存大小等強依賴性的服務，普通虛擬機支撐并不好，只有高性能物理機才能滿足要求，而平臺普通應用一般虛擬機即能滿足基本要求。根據(jù)存儲計算和業(yè)務應用的特點，合理規(guī)劃物理機和虛擬機資源，構建公安信息網(wǎng)大數(shù)據(jù)軟硬件環(huán)境：

　　(1)采用云計算一體機與物理服務器混合云的部署策略，遵循開放架構標準：系統(tǒng)所需虛擬機部分采用融合刀片服務器、分布式存儲及網(wǎng)絡交換機為一體，無需外置存儲等設備，并預集成分布式存儲引擎、虛擬化平臺及云管理軟件，資源可按需調配、線性擴展;“警務大數(shù)據(jù)”視頻大數(shù)據(jù)實戰(zhàn)應用平臺部分采用高密度服務器物理部署?；谠撇僮飨到y(tǒng)和內含的管理軟件，公安視頻大數(shù)據(jù)業(yè)務可實現(xiàn)平滑對接與平穩(wěn)升級，并可針對公安視頻應用大數(shù)據(jù)優(yōu)化配置，大幅提升運行效率。

　　(2)部署“警務大數(shù)據(jù)”視頻大數(shù)據(jù)實戰(zhàn)應用平臺軟件：系統(tǒng)由視頻專網(wǎng)視頻實戰(zhàn)應用平臺案事件、人、車結構化信息匯聚到公安內網(wǎng)，并從公安內網(wǎng)八大資源庫、警綜、違法犯罪人員信息庫等警務系統(tǒng)抽取案事件信息、人員信息、車輛信息，構建底層三大數(shù)據(jù)倉庫。在數(shù)據(jù)匯聚整合基礎上，建設車輛大數(shù)據(jù)研判系統(tǒng)、視頻分析處理工具系統(tǒng)、價值視頻圖像信息庫、大數(shù)據(jù)統(tǒng)計預測系統(tǒng)、大數(shù)據(jù)視頻偵查工具實現(xiàn)“警務大數(shù)據(jù)”視頻大數(shù)據(jù)應用項目需求，項目總體架構圖如下：

圖 平臺總體架構圖

　　主要功能和性能指標

　　常州市公安局視頻圖像專網(wǎng)視頻實戰(zhàn)應用平臺已實現(xiàn)全市各類視頻聯(lián)網(wǎng)2.2萬臺，并積累了大量的視頻圖像信息，亟需在公安信息網(wǎng)建立基于大數(shù)據(jù)的視頻信息應用平臺，通過合理規(guī)劃，與視頻專網(wǎng)中視頻、圖像信息進行平滑對接，建設基于視頻圖像數(shù)據(jù)的應用工具集以及數(shù)據(jù)挖掘算法模型，以實現(xiàn)所有關聯(lián)數(shù)據(jù)的搜索查詢。充分利用好公安大數(shù)據(jù)基礎，探討和研究公安大數(shù)據(jù)應用方向，真正使公安信息化走向大數(shù)據(jù)應用和數(shù)據(jù)挖掘，最終服務于治安防控和案件偵破。

　　1、主要功能

　　1)車輛大數(shù)據(jù)研判系統(tǒng)

　　在公安內網(wǎng)建設一套車輛大數(shù)據(jù)研判系統(tǒng)。該系統(tǒng)以車輛數(shù)據(jù)為基礎(包括卡口和GPS車輛數(shù)據(jù))，通過云中心車輛二次識別系統(tǒng)分析的車輛大數(shù)據(jù)信息，研究車輛特征、車輛時空軌跡挖掘嫌疑車輛信息，最終對嫌疑車輛、警情產生預測預警模型。

　　2)視頻分析處理工具系統(tǒng)

　　該視頻分析處理工具系統(tǒng)在云存儲、云計算的整體云框架基礎上，開發(fā)高效便捷的視頻圖像處理工具集，以提高視頻圖像資源的調閱、查看效率，實現(xiàn)對案件相關視頻圖像的查詢、下載、導入、濃縮、處理、檢索等業(yè)務職能，實現(xiàn)視頻處理分析工具的高效化、便捷化，進而推動視頻偵查工作向廣度和深度應用發(fā)展。

　　3)價值視頻圖像信息庫

　　視圖庫用戶在公安用戶在統(tǒng)一授權(通過PKI的授權)下，可以查詢權限瀏覽范圍內的案事件信息、視頻、圖片和視圖結構化信息/線索。針對圖像研判功能的操作結果(原始視圖、線索信息)進行分類存儲到相應視圖庫中。價值視圖庫按照公安部標準設計，同時充分考慮與公安內網(wǎng)的其他系統(tǒng)的對接，保持松耦合設計?？梢詫σ晥D信息庫中的案事件、人員、車輛的結構化信息以及線索信息基于視頻云檢索技術，實現(xiàn)深度匹配檢索，主要輸入一個關鍵字，既可將與該關鍵字相關的人、車、物以及案事件信息快速檢索出來。

　　4)大數(shù)據(jù)統(tǒng)計預測系統(tǒng)

　　大數(shù)據(jù)的核心價值體現(xiàn)在預測功能，本系統(tǒng)基于車輛卡口信息，可分析出套牌車輛、盜搶車輛、卡口實時流量、視圖庫歷史數(shù)據(jù)、外地來常異常車輛等，并對大數(shù)據(jù)平臺服務器運行狀態(tài)進行實時統(tǒng)計監(jiān)測，對用戶模塊使用情況進行大數(shù)據(jù)分析。

　　5)大數(shù)據(jù)視頻偵查工具

　　包括簡單圖片處理、高級圖像處理、圖片編輯、人臉識別等功能模塊。實現(xiàn)視頻偵查工具的簡單化、集中化，提高一線民警偵查破案效率。

　　6)常州核心區(qū)關注功能

　　對常州市核心區(qū)的視頻監(jiān)控點位、卡口點位進行全天候布防，可實時瀏覽市政府周邊視頻畫面，對出入政治核心區(qū)的車輛、人員進行大數(shù)據(jù)分析，預判出潛在的警情信息，實現(xiàn)市政府周邊警情的實時監(jiān)測與動態(tài)管控。

　　2、性能指標

　　1)查詢速度

　　在十億級數(shù)據(jù)庫中，不限制查詢時間范圍，進行精確查詢和模糊查詢，均秒級返回結果。

　　2)研判分析響應時間

　　在十億數(shù)據(jù)中分析1天和30天的通行記錄，軌跡分析、跟車分析、頻次分析、套牌 分析、落腳點分析、首次入城、晝伏夜出、碰撞分析和頻繁過車等為10秒內返回結果。

　　3)流量統(tǒng)計數(shù)據(jù)生成時間

　　在十億數(shù)據(jù)中統(tǒng)計1天、7天、30天、90天和1年的數(shù)據(jù)，均10秒內返回。

　　應用成效分析

　　經過合理的統(tǒng)籌規(guī)劃建設，在常州市公安局技防支隊建設了一套統(tǒng)一的視頻云大數(shù)據(jù)建設解決方案：1)首先物理層采用了大數(shù)據(jù)一體機與物理機相結合的混合云架構，針對視頻大數(shù)據(jù)的特殊性，針對性的提出了云存儲、云計算和云檢索方案，解決了視頻圖像存儲運算難的問題;2)面對公安信息網(wǎng)與視頻專網(wǎng)無法連通的問題，通過此次對公安信息網(wǎng)視頻大數(shù)據(jù)應用的規(guī)劃，打通了與視頻專網(wǎng)視頻圖像數(shù)據(jù)資源的關聯(lián)，使得數(shù)據(jù)真正實現(xiàn)了在專網(wǎng)匯聚內網(wǎng)實戰(zhàn)應用的模式;3)打通了與圖像專網(wǎng)的數(shù)據(jù)關聯(lián)的同時，此次大數(shù)據(jù)應用規(guī)劃時也考慮了與公安信息網(wǎng)內各警種專業(yè)業(yè)務系統(tǒng)如警綜、車駕管等八大庫的對接，實現(xiàn)數(shù)了據(jù)的關聯(lián)查詢;4) 在實現(xiàn)了內外網(wǎng)數(shù)據(jù)關聯(lián)以及內網(wǎng)專業(yè)警務系統(tǒng)的對接后，在公安信息網(wǎng)針對匯聚的一系列視頻相關大數(shù)據(jù)，探索研究基于大數(shù)據(jù)的實戰(zhàn)技戰(zhàn)法模型，開發(fā)了豐富的平臺功能，以滿足用戶對視頻大數(shù)據(jù)的不同應用需求。

　　具體來說，目前該“警務大數(shù)據(jù)”視頻大數(shù)據(jù)實戰(zhàn)應用平臺經過近10個月的籌劃建設，目前已經基本完成平臺框架和核心功能的部署上線使用，已在常州市局公安信息網(wǎng)對全警開放試用，已接入前端攝像機2萬路以上，視圖庫月案件數(shù)500余起，車輛日通行記錄2000萬條左右。尤其，該視頻大數(shù)據(jù)平臺通過先進的車輛二次識別技術，日推送套牌嫌疑車輛100多條，經人工判定日產生真實套牌車 10-20輛推送至指揮中心，真正用視頻大數(shù)據(jù)技術解決用戶關心的核心需求，為接下來的案件偵破和研判提供了線索依據(jù)。

　　結論與展望

　　日益龐大的數(shù)據(jù)量和繁雜的業(yè)務需求對系統(tǒng)架構提出了更高標準的要求，傳統(tǒng)的數(shù)據(jù)存儲以及計算方式，已遠不能滿足海量異構信息的存儲、計算和檢索需要。迫切需要建設一套統(tǒng)一開放的云架構，在統(tǒng)一的云架構框架下實現(xiàn)海量數(shù)據(jù)存儲、查詢和應用的云計算服務，同時又要針對視頻監(jiān)控行業(yè)大數(shù)據(jù)的特殊性，在統(tǒng)一的云平臺下提出專業(yè)的視頻大數(shù)據(jù)解決方案。因此常州市公安局開創(chuàng)的對視頻大數(shù)據(jù)分析的探索之路也是時代發(fā)展所需，實戰(zhàn)綜合利用所慮，意義深遠。