公安機(jī)關(guān)視頻圖像信息整合與共享平臺(tái)的開發(fā)與應(yīng)用

郭會(huì)茹，牛立全

(天津公安警官職業(yè)學(xué)院計(jì)算機(jī)教研部，天津 300382)

隨著信息技術(shù)的發(fā)展和普及，報(bào)警和視頻監(jiān)控系統(tǒng)已經(jīng)應(yīng)用于人們的生產(chǎn)和生活中的各個(gè)領(lǐng)域，如重點(diǎn)單位、公共復(fù)雜場(chǎng)所、居民社區(qū)以及道路、路口等。這對(duì)公安機(jī)關(guān)維護(hù)社會(huì)治安秩序和社會(huì)穩(wěn)定提供了一定的技術(shù)保障。然而，由于缺乏統(tǒng)一的管理，這些資源普遍存在數(shù)據(jù)信息相對(duì)獨(dú)立、圖像質(zhì)量參差不齊、存儲(chǔ)和播放格式不統(tǒng)一等問題，尤其是當(dāng)案件涉及長時(shí)間、大區(qū)域時(shí)，相關(guān)視頻圖像數(shù)據(jù)量大、格式豐富，影響了公安機(jī)關(guān)的辦案效率，造成巨大的資源浪費(fèi)。

公安機(jī)關(guān)視頻圖像信息整合與共享平臺(tái)的開發(fā)與應(yīng)用，能夠打通社會(huì)視頻資源與公安系統(tǒng)視頻資源、公安系統(tǒng)內(nèi)部各部門、各警種視頻監(jiān)控系統(tǒng)之間的信息壁壘，實(shí)現(xiàn)互聯(lián)互通互控。實(shí)現(xiàn)視頻圖像信息高度共享，提高視頻圖像信息的使用效率，可以為公安情報(bào)研判、警情聯(lián)動(dòng)、作戰(zhàn)指揮等各方面工作提供強(qiáng)有力的技術(shù)支持。

1 關(guān)鍵技術(shù)

視頻監(jiān)控系統(tǒng)到目前為止經(jīng)歷了四個(gè)發(fā)展過程：一是模擬視頻監(jiān)控系統(tǒng)；二是數(shù)字視頻監(jiān)控系統(tǒng)；三是網(wǎng)絡(luò)視頻監(jiān)控系統(tǒng)；四是基于網(wǎng)絡(luò)的智能視頻監(jiān)控系統(tǒng)。長期以來，由于缺乏統(tǒng)一的規(guī)劃和管理，沒有統(tǒng)一的技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)，當(dāng)前的視頻監(jiān)控系統(tǒng)中存在各種模式、制式，且各個(gè)視頻監(jiān)控系統(tǒng)相互獨(dú)立，形成信息壁壘，無法實(shí)現(xiàn)互聯(lián)互通。研究行之有效的通信協(xié)議、信令、視頻流轉(zhuǎn)換技術(shù)，是視頻圖像信息整合與共享平臺(tái)建設(shè)的關(guān)鍵。

1.1 SIP協(xié)議

SIP是通信領(lǐng)域公認(rèn)的標(biāo)準(zhǔn)協(xié)議，符合ISO模型，獨(dú)立于底層網(wǎng)絡(luò)傳輸協(xié)議和媒體，與Internet有很好的兼容性，且容易擴(kuò)充。SIP消息數(shù)據(jù)和格式與Web消息數(shù)據(jù)是同類型，所以要使其支持新業(yè)務(wù)，只需利用它已經(jīng)定義的頭域，進(jìn)行簡單必要的擴(kuò)充。

SIP是一個(gè)應(yīng)用層的控制協(xié)議，能夠在IP網(wǎng)絡(luò)上實(shí)現(xiàn)多媒體通信。它可以創(chuàng)建、修改和終結(jié)會(huì)話進(jìn)程，也可以發(fā)起會(huì)話，或邀請(qǐng)成員加入已經(jīng)存在的會(huì)話進(jìn)程。它的各成員之間通過單播、組播或兩者結(jié)合的方式實(shí)現(xiàn)交互，具有靈活性、可擴(kuò)展性、可重用性、互操作性。因此，SIP適合智能化監(jiān)控、分布式部署和IP視頻監(jiān)控系統(tǒng)大規(guī)模聯(lián)網(wǎng)。

1.2 GB/T 28181-2011標(biāo)準(zhǔn)

GB/T 28181-2011標(biāo)準(zhǔn)即《安全防范視頻監(jiān)控聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)信息傳輸、交換、控制技術(shù)要求》，使不同產(chǎn)品、不同廠商之間的互聯(lián)互通成為可能，它遏制了不同廠商和不同區(qū)域各自為政的建設(shè)局面，使各地視頻監(jiān)控系統(tǒng)聯(lián)網(wǎng)建設(shè)有了統(tǒng)一的標(biāo)準(zhǔn)，使視頻監(jiān)控產(chǎn)品向著專業(yè)化和社會(huì)化發(fā)展，極大地推動(dòng)了安全防范行業(yè)的發(fā)展；同時(shí)還可以作為標(biāo)準(zhǔn)，為視頻監(jiān)控系統(tǒng)的合格評(píng)定、產(chǎn)品檢驗(yàn)提供了依據(jù)。

1.3 控制信令與媒體流分離機(jī)制

在通訊系統(tǒng)中將控制流與音視頻流分離，控制流由SIP服務(wù)器集中管理，音視頻流則以分布式形式通過網(wǎng)絡(luò)處理交換分發(fā)至媒體服務(wù)器。這樣就減少了處理媒體流的性能壓力，從而可以無限制擴(kuò)展監(jiān)控系統(tǒng)的規(guī)模。

2 共享平臺(tái)硬件架構(gòu)

根據(jù)視頻圖像信息的共享需求、承載網(wǎng)絡(luò)、系統(tǒng)安全等級(jí)的不同，公安機(jī)關(guān)視頻圖像信息整合與共享平臺(tái)總體架構(gòu)分成公安信息網(wǎng)共享平臺(tái)和公安視頻專網(wǎng)共享平臺(tái)。其中，公安信息網(wǎng)共享平臺(tái)部署在公安信息網(wǎng)上，實(shí)現(xiàn)視頻圖像信息的跨部門、跨警種海量共享以及授權(quán)許可范圍內(nèi)的單點(diǎn)登錄多系統(tǒng)全景共享。公安視頻專網(wǎng)共享平臺(tái)用來整合公安自建視頻圖像資源和在公共網(wǎng)絡(luò)上傳輸?shù)臉?biāo)準(zhǔn)和非標(biāo)準(zhǔn)社會(huì)視頻圖像資源。公安視頻專網(wǎng)平臺(tái)采用三層網(wǎng)絡(luò)體系結(jié)構(gòu)，包括市級(jí)平臺(tái)、區(qū)縣級(jí)平臺(tái)和派出所管轄區(qū)。公安信息網(wǎng)共享平臺(tái)與公安視頻專網(wǎng)共享平臺(tái)通過公安三所設(shè)計(jì)開發(fā)的安全接入平臺(tái)實(shí)現(xiàn)對(duì)接，從而使兩個(gè)共享平臺(tái)整合在一起，實(shí)現(xiàn)視頻圖像資源在授權(quán)許可范圍內(nèi)的互聯(lián)互通互控。系統(tǒng)總體架構(gòu)如圖1所示。

2.1 與標(biāo)準(zhǔn)系統(tǒng)間的互聯(lián)

遵循國標(biāo)GB/T 28181-2011進(jìn)行建設(shè)的視頻監(jiān)控系統(tǒng)平臺(tái)為標(biāo)準(zhǔn)系統(tǒng)。前端監(jiān)控?cái)z像機(jī)和后端視頻服務(wù)器等系統(tǒng)設(shè)備都是符合國標(biāo)的產(chǎn)品，所以標(biāo)準(zhǔn)系統(tǒng)間的互聯(lián)不需要轉(zhuǎn)碼和信令轉(zhuǎn)換，只需要對(duì)上下級(jí)兩個(gè)互聯(lián)系統(tǒng)的系統(tǒng)類型、SIP端口、IP地址、用戶編碼等信息進(jìn)行相應(yīng)配置即可完成對(duì)接(圖2)。

2.2 與非標(biāo)準(zhǔn)系統(tǒng)間的互聯(lián)

非標(biāo)準(zhǔn)視頻監(jiān)控系統(tǒng)聯(lián)入標(biāo)準(zhǔn)視頻監(jiān)控系統(tǒng)時(shí)需要進(jìn)行轉(zhuǎn)碼和信令轉(zhuǎn)換，這一轉(zhuǎn)換工作是由轉(zhuǎn)換網(wǎng)關(guān)來完成的。非標(biāo)準(zhǔn)視頻監(jiān)控系統(tǒng)(下級(jí))由網(wǎng)關(guān)向標(biāo)準(zhǔn)視頻監(jiān)控系統(tǒng)(上級(jí))網(wǎng)關(guān)發(fā)起注冊(cè)，通過上級(jí)網(wǎng)關(guān)認(rèn)證后可以進(jìn)行系統(tǒng)之間的有效通訊。根據(jù)轉(zhuǎn)換的信息數(shù)據(jù)類型，轉(zhuǎn)換網(wǎng)關(guān)在邏輯上分為控制協(xié)議網(wǎng)關(guān)和媒體網(wǎng)關(guān)(圖3)。

2.3 公安信息網(wǎng)共享平臺(tái)與公安視頻專網(wǎng)共享平臺(tái)的互聯(lián)

公安信息網(wǎng)共享平臺(tái)與公安視頻專網(wǎng)共享平臺(tái)的互聯(lián)互通需要通過安全接入平臺(tái)實(shí)現(xiàn)。安全接入平臺(tái)基于松耦合可伸縮的分布式架構(gòu)，實(shí)現(xiàn)功能分離和協(xié)議開放。在安全性上采用不同的策略，實(shí)現(xiàn)視頻控制信令雙向傳輸及媒體流數(shù)據(jù)單向傳輸，為視頻接入提供了一條安全、高效的接入通道，保證了視頻信息的安全、可靠傳輸。安全接入平臺(tái)的網(wǎng)絡(luò)隔離設(shè)備是網(wǎng)閘，它有效地剝離了所有網(wǎng)絡(luò)協(xié)議，實(shí)現(xiàn)了純數(shù)據(jù)擺渡，使基于網(wǎng)絡(luò)協(xié)議的攻擊成為不可能。公安信息網(wǎng)和公安視頻專網(wǎng)的網(wǎng)絡(luò)物理連接分別終止于各自的數(shù)據(jù)交換服務(wù)器，在公安信息網(wǎng)和公安視頻專網(wǎng)之間沒有任何網(wǎng)絡(luò)連接，為公安信息內(nèi)網(wǎng)提供了可靠的邊界保護(hù)。

3 共享平臺(tái)軟件設(shè)計(jì)

3.1 面向服務(wù)架構(gòu)(SOA)

基于SOA架構(gòu)的視頻監(jiān)控系統(tǒng)共享平臺(tái)從下到上可以分為四個(gè)部分，分別是數(shù)據(jù)庫層、數(shù)據(jù)訪問層、應(yīng)用層、表示層。數(shù)據(jù)庫層保證數(shù)據(jù)的可管理性和一致性；數(shù)據(jù)訪問層能夠?yàn)閿?shù)據(jù)提供標(biāo)準(zhǔn)的訪問和控制接口，降低異構(gòu)系統(tǒng)之間的耦合度，實(shí)現(xiàn)不同系統(tǒng)之間的互聯(lián)互通。應(yīng)用層基于標(biāo)準(zhǔn)SIP，保證了平臺(tái)的可擴(kuò)展性，有助于共享平臺(tái)的升級(jí)和擴(kuò)容。表示層是根據(jù)用戶的實(shí)際需求而開發(fā)和設(shè)計(jì)的，是整個(gè)系統(tǒng)功能的真正體現(xiàn)，它以友好的界面、簡潔的操作，使平臺(tái)使用者更好地使用視頻監(jiān)控資源指導(dǎo)警務(wù)活動(dòng)。

3.2 軟件業(yè)務(wù)流程

共享平臺(tái)實(shí)現(xiàn)單點(diǎn)登陸多系統(tǒng)全景共享。用戶通過PKI或手機(jī)驗(yàn)證碼登陸系統(tǒng)后，在相應(yīng)的授權(quán)許可范圍內(nèi)使用共享平臺(tái)。公安普通用戶使用共享平臺(tái)流程圖如圖4所示。

4 共享平臺(tái)應(yīng)用功能

4.1 基本功能

共享平臺(tái)的基本功能主要包括平臺(tái)的認(rèn)證機(jī)制、視頻瀏覽、云臺(tái)控制、視頻檢索回放、輪巡瀏覽等。

4.1.1 認(rèn)證

用戶通過PKI或已注冊(cè)手機(jī)驗(yàn)證碼登錄共享平臺(tái)，必須通過身份認(rèn)證和授權(quán)才能使用共享平臺(tái)提供的各項(xiàng)功能服務(wù)。在Web界面時(shí)，5分鐘內(nèi)無操作會(huì)被自動(dòng)視為用戶退出，再次使用系統(tǒng)就需要重新登陸。

4.1.2 視頻預(yù)覽

視頻預(yù)覽依據(jù)就近原則可以分為取流、解碼和控制三個(gè)流程。取流操作可以通過兩種方法獲得：一是從前端視頻監(jiān)控設(shè)備直接獲?。欢橇髅襟w轉(zhuǎn)發(fā)。在共享平臺(tái)終端進(jìn)行解碼顯示，可以實(shí)現(xiàn)全屏和多屏切換、專拍錄像、圖像質(zhì)量調(diào)整、語音對(duì)講等功能。

4.1.3 云臺(tái)控制

對(duì)云臺(tái)的控制主要包含兩個(gè)部分，即客戶端控件和云臺(tái)代理服務(wù)?？蛻舳丝丶蛟婆_(tái)代理服務(wù)提出控制信令的請(qǐng)求，云臺(tái)代理服務(wù)響應(yīng)這些請(qǐng)求，并根據(jù)用戶的權(quán)限級(jí)別實(shí)現(xiàn)對(duì)云臺(tái)的控制。云臺(tái)的操控權(quán)自動(dòng)分配給優(yōu)先級(jí)高的用戶。

4.1.4 視頻檢索回放

在客戶端可以按照檢索要素進(jìn)行查詢、檢索歷史圖像文件并回放，檢索要素可以是時(shí)間、事件、通道或指定設(shè)備。按樹狀結(jié)構(gòu)排列監(jiān)控點(diǎn)位，可以進(jìn)行分級(jí)檢索。

4.2 智能視頻分析功能

智能視頻分析是指使用計(jì)算機(jī)實(shí)時(shí)分析視頻圖像，通過規(guī)則過濾，遇到違反設(shè)定規(guī)則的事件進(jìn)行報(bào)警和存儲(chǔ)。智能視頻分析改變了原有的視頻監(jiān)控使用模式，提高了視頻圖像資源的使用效能，是未來視頻監(jiān)控系統(tǒng)的發(fā)展方向。

4.2.1 視頻智能化檢索

將檢索已保存的所有視頻圖像，按照時(shí)間段、幀變化提取視頻中的對(duì)象并進(jìn)行實(shí)時(shí)轉(zhuǎn)換，建立視頻摘要，顯示更多的事件。根據(jù)用戶需求自定義規(guī)則，僅保留有用信息，實(shí)現(xiàn)視頻濃縮檢索播放功能。通過對(duì)濃縮視頻播放參數(shù)的設(shè)置，對(duì)非重要視頻與關(guān)鍵視頻采用不同的回放速度。

4.2.2 智能周界檢測(cè)

智能周界檢測(cè)技術(shù)使計(jì)算機(jī)能夠從視頻圖像資源中識(shí)別、分辨出關(guān)鍵目標(biāo)物體并分析其行為。采用運(yùn)動(dòng)目標(biāo)的檢測(cè)、分類、跟蹤技術(shù)將視頻圖像轉(zhuǎn)變?yōu)槭录?shù)，從而實(shí)時(shí)檢測(cè)各種突發(fā)事件。共享平臺(tái)可以調(diào)取需要監(jiān)視的數(shù)字視頻，通過分析發(fā)現(xiàn)可疑事件進(jìn)行報(bào)警,并形成報(bào)警記錄。

4.2.3 人臉智能分析

系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)了人臉抓拍、人臉對(duì)比識(shí)別、人臉檢索功能。當(dāng)抓拍到的人臉圖像與黑名單數(shù)據(jù)庫中的人臉圖像的相識(shí)度達(dá)到設(shè)定閾值時(shí)，系統(tǒng)觸發(fā)報(bào)警。通過檢索人臉照片，查找對(duì)應(yīng)人的個(gè)人信息。在系統(tǒng)中輸入人臉照片，設(shè)置相似度、時(shí)間段等檢索參數(shù)，就能將符合檢索參數(shù)的人員信息從系統(tǒng)中檢索出來。

4.2.4 車輛智能分析

結(jié)合警用PGIS系統(tǒng)，選擇時(shí)間段、車輛類型或車牌照等統(tǒng)計(jì)條件，查詢出符合統(tǒng)計(jì)條件的途經(jīng)卡扣視頻、道路視頻，形成行車軌跡。輸入路口的名稱和時(shí)間，可以獲得設(shè)定時(shí)間內(nèi)該路口的過車視頻信息。通過分析路口和道路周邊的視頻監(jiān)控信息，能夠找到車輛之間的關(guān)聯(lián)關(guān)系。

4.3 系統(tǒng)管理

對(duì)系統(tǒng)的及時(shí)、正確管理，是系統(tǒng)安全可靠運(yùn)行的保障。系統(tǒng)管理主要包括角色管理、權(quán)限管理、字典管理、系統(tǒng)參數(shù)、日志管理等。

5 結(jié)語

視頻圖像信息共享平臺(tái)的開發(fā)與應(yīng)用有效地整合了社會(huì)和公安系統(tǒng)各區(qū)域、各部門、各警種之間的視頻圖像資源，拓展了視頻圖像偵查在公安警務(wù)活動(dòng)中應(yīng)用的廣度和深度，為公安機(jī)關(guān)打擊違法犯罪、維護(hù)社會(huì)穩(wěn)定提供了強(qiáng)有力的技術(shù)保障。在此基礎(chǔ)上，強(qiáng)化智能視頻圖像分析和視頻圖像高清化，推進(jìn)視頻圖像偵查技術(shù)與PGIS等其他功能系統(tǒng)的綜合應(yīng)用是未來的發(fā)展方向。