大數(shù)據(jù)在視頻監(jiān)控中的應(yīng)用

鄒峰

摘 要：隨著科學(xué)技術(shù)的不斷發(fā)展，智能化、自動(dòng)化技術(shù)的應(yīng)用范圍更是不斷擴(kuò)大，視頻監(jiān)控就是其中的重要代表。視頻監(jiān)控體系應(yīng)用場(chǎng)合逐漸地增多，尤其是在安防工作方面發(fā)揮了重要的作用，已經(jīng)是當(dāng)前技術(shù)安全防范的最有效手段。在視頻監(jiān)控體系的使用過程中，包含著較多的數(shù)據(jù)信息，需要存儲(chǔ)、分析，將大數(shù)據(jù)引入到視頻監(jiān)控體系中是其發(fā)展的必然選擇。基于此，本文分析了視頻監(jiān)控體系的數(shù)據(jù)特點(diǎn)，并且著重介紹了大數(shù)據(jù)在視頻監(jiān)控中的作用。

關(guān)鍵詞：大數(shù)據(jù)；視頻監(jiān)控；應(yīng)用

中圖分類號(hào)： X924.3 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼： A 文章編號(hào)： 1673-1069（2016）26-139-2

0 引言

隨著經(jīng)濟(jì)的不斷發(fā)展以及信息技術(shù)的不斷進(jìn)步，人們生產(chǎn)生活中的數(shù)據(jù)信息量急劇的增加，數(shù)據(jù)存儲(chǔ)量要求以及數(shù)據(jù)分析速度的要求不斷地提升，致使大數(shù)據(jù)得到快速的研發(fā)和使用。隨著視頻監(jiān)控系統(tǒng)應(yīng)用的廣泛深入，視頻數(shù)據(jù)的信息量不斷地增加，數(shù)據(jù)存儲(chǔ)、傳輸、分析全都依賴于大數(shù)據(jù)系統(tǒng)。因此大數(shù)據(jù)系統(tǒng)是推動(dòng)視頻監(jiān)控體系發(fā)展的關(guān)鍵，也是視頻監(jiān)控功能實(shí)現(xiàn)的關(guān)鍵技術(shù)，加強(qiáng)大數(shù)據(jù)在視頻監(jiān)控體系中的應(yīng)用研究具有十分重要的現(xiàn)實(shí)意義。

1 大數(shù)據(jù)及視頻監(jiān)控?cái)?shù)據(jù)概述

1.1 大數(shù)據(jù)

目前，我國(guó)大數(shù)據(jù)并沒有形成比較統(tǒng)一的理論認(rèn)知，可以簡(jiǎn)單地認(rèn)為大數(shù)據(jù)就是傳統(tǒng)的數(shù)據(jù)系統(tǒng)處理技術(shù)無(wú)法處理和分析的復(fù)雜數(shù)據(jù)體系。大數(shù)據(jù)在信息采集、信息管理、存儲(chǔ)、分析等方面具有重要的作用，可在龐大的數(shù)據(jù)信息系統(tǒng)中快速地提取有用的數(shù)據(jù)內(nèi)涵，具有較大的實(shí)用價(jià)值。

1.2 視頻監(jiān)控?cái)?shù)據(jù)分析

隨著科學(xué)技術(shù)的不斷發(fā)展，我國(guó)的視頻監(jiān)控系統(tǒng)也逐步實(shí)現(xiàn)了智能化、高清化，并且視頻監(jiān)控系統(tǒng)的安裝數(shù)量不斷地增加，致使視頻監(jiān)控系統(tǒng)中的數(shù)據(jù)信息越來(lái)越大。從視頻監(jiān)控體系的理論來(lái)講，這些數(shù)據(jù)信息在現(xiàn)實(shí)管理工作以及安保工作中具有非常大的應(yīng)用價(jià)值。但是，在實(shí)際工作中這些大量的監(jiān)控?cái)?shù)據(jù)，如果只是依靠人工處理的話，在其中提取有用的信息是非常困難的。因此在現(xiàn)實(shí)的生活過程中，視頻監(jiān)控系統(tǒng)的數(shù)據(jù)信息基本上是處于閑置狀態(tài)的，其使用的效率非常的低。

因此，將大數(shù)據(jù)信息處理系統(tǒng)應(yīng)用到視頻監(jiān)控體系中是非常有必要的，并且在視頻監(jiān)控體系中，大數(shù)據(jù)的應(yīng)用也具有以下特點(diǎn)：一是，數(shù)據(jù)存儲(chǔ)量增長(zhǎng)速度十分的快，并且存儲(chǔ)量龐大。隨著視頻監(jiān)控技術(shù)的不斷提高，監(jiān)控點(diǎn)不斷地增加，監(jiān)控?cái)?shù)據(jù)量也呈爆發(fā)式增長(zhǎng)，尤其是互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的應(yīng)用，管理的監(jiān)控點(diǎn)數(shù)量增加，因此視頻監(jiān)控系統(tǒng)的信息存儲(chǔ)量十分的大；二是，數(shù)據(jù)種類較多。在實(shí)際的監(jiān)控系統(tǒng)中，具有較多類型的數(shù)據(jù)編碼格式。同時(shí)，隨著物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)種類的增加，致使視頻監(jiān)控系統(tǒng)的數(shù)據(jù)呈多樣化；三是，數(shù)據(jù)信息處理效率高。視頻監(jiān)控?cái)?shù)據(jù)信息不是一成不變的，而是隨著時(shí)間的增長(zhǎng)，其數(shù)據(jù)信息量也在逐漸地增長(zhǎng)。因此原來(lái)的數(shù)據(jù)計(jì)算模式已經(jīng)無(wú)法適應(yīng)當(dāng)前數(shù)據(jù)信息的要求，數(shù)據(jù)信息處理速度十分慢。大數(shù)據(jù)的有效應(yīng)用，不僅可以有效地提升數(shù)據(jù)信息的處理速度，也滿足了其實(shí)效性的要求；四是，數(shù)據(jù)價(jià)值密度低，效率要求高。目前，我國(guó)的視頻監(jiān)控基本上都是實(shí)時(shí)監(jiān)控模式，視頻監(jiān)控?cái)?shù)據(jù)的總量較大，但其中有用的數(shù)據(jù)非常少。

2 大數(shù)據(jù)視頻監(jiān)控架構(gòu)分析

將大數(shù)據(jù)有效地納入到視頻監(jiān)控體系中，需要結(jié)合視頻監(jiān)控業(yè)務(wù)需求，并且結(jié)合Hadoop（分布式系統(tǒng)構(gòu)架），來(lái)構(gòu)建大數(shù)據(jù)視頻監(jiān)控架構(gòu)。目前，大數(shù)據(jù)視頻監(jiān)控架構(gòu)主要包含以下內(nèi)容：

2.1 數(shù)據(jù)源層

對(duì)于視頻監(jiān)控體系而言，其中的數(shù)據(jù)來(lái)源主要包括實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)和非實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)兩方面內(nèi)容。其中實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)指的就是攝像頭和傳感器通過實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)獲得的數(shù)據(jù)；非實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)主要指的是第三方系統(tǒng)或是編碼器等導(dǎo)入的媒體數(shù)據(jù)信息。

2.2 數(shù)據(jù)存儲(chǔ)層

在進(jìn)行視頻監(jiān)控系統(tǒng)數(shù)據(jù)存儲(chǔ)的過程中，大數(shù)據(jù)主要利用HDFS（分布式文件系統(tǒng)）、Hbase（非關(guān)系型分布式數(shù)據(jù)庫(kù)），以提高數(shù)據(jù)存儲(chǔ)的可靠性和經(jīng)濟(jì)性。視頻監(jiān)控系統(tǒng)對(duì)原來(lái)的NVR和專用存儲(chǔ)進(jìn)行變革，通過先進(jìn)的HDFS存儲(chǔ)，并且利用Hbase系統(tǒng)建立訪問索引，提高了視頻監(jiān)控系統(tǒng)數(shù)據(jù)存儲(chǔ)的科學(xué)性和應(yīng)用性。

2.3 大數(shù)據(jù)分析層

大數(shù)據(jù)分析層也可以看作是數(shù)據(jù)計(jì)算層，對(duì)視頻監(jiān)控系統(tǒng)數(shù)據(jù)實(shí)現(xiàn)智能分析和數(shù)據(jù)挖掘。首先大數(shù)據(jù)利用MapReduce（大規(guī)模、數(shù)據(jù)集的并行運(yùn)算）對(duì)視頻數(shù)據(jù)資源進(jìn)行科學(xué)的分解和分析，通過多臺(tái)計(jì)算機(jī)進(jìn)行計(jì)算，提高數(shù)據(jù)資源使用效率；同時(shí)還利于Hive技術(shù)，對(duì)分析過的數(shù)據(jù)進(jìn)行進(jìn)一步的挖掘，提取有用的信息內(nèi)涵。

2.4 業(yè)務(wù)及管理層

視頻監(jiān)控系統(tǒng)是依托眾多的管理設(shè)備實(shí)現(xiàn)的，可及時(shí)的消除運(yùn)營(yíng)設(shè)備中的故障，同時(shí)專門設(shè)置依托Ganglia（分布式監(jiān)控系統(tǒng)）的管理體系，對(duì)攝像頭進(jìn)行管理。

將大數(shù)據(jù)納入到視頻監(jiān)控體系中，就是將監(jiān)控視頻的數(shù)據(jù)信息作為有效資產(chǎn)來(lái)看待，以數(shù)據(jù)為根本內(nèi)容，構(gòu)建高效的視頻架構(gòu)體系，提升視頻監(jiān)控?cái)?shù)據(jù)信息的利用效率，提高視頻數(shù)據(jù)處理能力。

3 大數(shù)據(jù)在視頻監(jiān)控中的應(yīng)用分析

3.1 視頻監(jiān)控?cái)?shù)據(jù)挖掘技術(shù)

目前我國(guó)的視頻監(jiān)控系統(tǒng)主要是利用計(jì)算機(jī)、網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)的，視頻監(jiān)控系統(tǒng)只是簡(jiǎn)單地記錄表面的圖像，還沒有完全地實(shí)現(xiàn)智能化，與人類思維還存在較大的差距，因此很多視頻數(shù)據(jù)無(wú)法直接為人類所使用，必須借助數(shù)據(jù)挖掘技術(shù)，才能為我們所用。目前，視頻數(shù)據(jù)技術(shù)的發(fā)展還處于初始階段，并且在發(fā)展的過程中存在較多的問題。上文中已經(jīng)提到視頻數(shù)據(jù)具有多樣性，并且缺乏規(guī)律，信息數(shù)量十分的龐大，與普通的文本數(shù)據(jù)信息有根本的區(qū)別，因此視頻監(jiān)控?cái)?shù)據(jù)挖掘技術(shù)的難度可想而知。目前，視頻監(jiān)控?cái)?shù)據(jù)挖掘技術(shù)在車牌識(shí)別、視頻入侵檢測(cè)技術(shù)方面已經(jīng)取得了較大的進(jìn)步。

3.2 視頻監(jiān)控?cái)?shù)據(jù)挖掘技術(shù)實(shí)現(xiàn)方式

就目前而言，視頻監(jiān)控系統(tǒng)數(shù)據(jù)挖掘技術(shù)的實(shí)現(xiàn)方式主要有兩種：一是通過前端設(shè)備實(shí)現(xiàn)。前端設(shè)備實(shí)現(xiàn)方式主要指的是依靠視頻監(jiān)控體系中一線的智能監(jiān)控設(shè)備，實(shí)現(xiàn)快速有效的集成視頻服務(wù)，對(duì)視頻信息進(jìn)行實(shí)時(shí)挖掘；二是后端設(shè)備實(shí)現(xiàn)方式。顧名思義，后端設(shè)備實(shí)現(xiàn)方式主要是利用后端設(shè)備的集成服務(wù)群對(duì)收集、存儲(chǔ)的視頻數(shù)據(jù)信息進(jìn)行挖掘。并且這兩者都有較為明顯的應(yīng)有優(yōu)勢(shì)：首先，前端設(shè)備挖掘方式可以對(duì)視頻數(shù)據(jù)信息進(jìn)行實(shí)時(shí)分析，并且還具有較高的靈活性，可根據(jù)視頻算法的需要有效控制前端的視頻監(jiān)測(cè)設(shè)備，收集算法所需要的視頻數(shù)據(jù)。例如IP攝像機(jī)、網(wǎng)絡(luò)球機(jī)等多種視頻監(jiān)測(cè)前端設(shè)備都可以實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)信息的集成。其次，后端數(shù)據(jù)挖掘技術(shù)的應(yīng)用優(yōu)勢(shì)主要在其數(shù)據(jù)處理能力方面更加的強(qiáng)悍，并且可以對(duì)多個(gè)不同的視頻數(shù)據(jù)信息進(jìn)行融合，并且數(shù)據(jù)處理效果更好，數(shù)據(jù)挖掘的價(jià)值也更大。視頻數(shù)據(jù)挖掘技術(shù)在后端服務(wù)器集群中實(shí)現(xiàn)，由于具有高度的靈活性及擴(kuò)展性。后端數(shù)據(jù)挖掘方式的實(shí)現(xiàn)主要依靠的還是計(jì)算機(jī)系統(tǒng)，這也是數(shù)據(jù)挖掘功能實(shí)現(xiàn)的基礎(chǔ)。在實(shí)際的視頻數(shù)據(jù)挖掘過程中，一定要根據(jù)應(yīng)用需要選擇適宜的數(shù)據(jù)挖掘方式。

3.3 數(shù)據(jù)挖掘流程

視頻數(shù)據(jù)挖掘的目的是建立底層視頻數(shù)據(jù)到高層語(yǔ)義信息之間的映射關(guān)系，由于這種映射關(guān)系比較復(fù)雜，一般采用多層次的信息提取及映射技術(shù)來(lái)最終實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)挖掘過程。在視頻數(shù)據(jù)挖掘過程中，從底層的視頻數(shù)據(jù)中首先提取底層圖像特征信息，包括圖像紋理、圖像色塊、運(yùn)動(dòng)矢量、圖像邊緣、灰度直方圖等信息，這類信息無(wú)法為我們所直接理解，它們是提取原語(yǔ)義信息的基礎(chǔ)。然后利用目標(biāo)檢測(cè)、目標(biāo)跟蹤、特征比對(duì)等手段從圖像特征中提取原語(yǔ)義信息，包括運(yùn)動(dòng)目標(biāo)、運(yùn)動(dòng)目標(biāo)軌跡、車牌圖片、人臉圖片等，這類信息已經(jīng)可以為我們所理解，但是離最終應(yīng)用還有距離。最后將原語(yǔ)義信息融合為高層的語(yǔ)義級(jí)描述信息，例如融合運(yùn)動(dòng)目標(biāo)軌跡信息及用戶設(shè)計(jì)的禁區(qū)信息所生成的描述內(nèi)容為“發(fā)現(xiàn)有人闖入禁區(qū)”的語(yǔ)義級(jí)報(bào)警信息，再例如融合目標(biāo)行人目標(biāo)檢測(cè)信息及運(yùn)動(dòng)軌跡信息可以生成客流量統(tǒng)計(jì)報(bào)表等，隨著提取信息的層次越高，其包含的信息量逐步減少，其信息的抽象程度越高，也更接近我們所能應(yīng)用及理解的范疇。

4 結(jié)束語(yǔ)

隨著信息技術(shù)、網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的不斷發(fā)展，視頻監(jiān)控水平也有了很大的提升，并且逐漸實(shí)現(xiàn)了智能化、高清化，視頻監(jiān)控?cái)?shù)據(jù)的需要也在不斷地提高。因此將大數(shù)據(jù)納入到視頻監(jiān)控體系中是視頻監(jiān)控發(fā)展的客觀需要，在發(fā)揮視頻監(jiān)控?cái)?shù)據(jù)信息方面具有重要的作用。

參 考 文 獻(xiàn)

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