視頻壓縮技術(shù)在智慧監(jiān)獄中的應(yīng)用

■ 文/江蘇允博信息科技有限公司 曹俊

關(guān)鍵字：視頻壓縮 智慧監(jiān)獄 傳輸帶寬 存儲(chǔ)

1 引言

伴隨著智慧交通、智慧城市、智慧社區(qū)等理念的提出和實(shí)踐，智慧監(jiān)獄改造工作也由此拉開(kāi)了序幕。“智慧監(jiān)獄”是“數(shù)字法治”信息化體系建設(shè)中不可或缺的重要組成部分，要提高政治站位，深刻認(rèn)識(shí)加快推進(jìn)“智慧監(jiān)獄”建設(shè)的重要性緊迫性，堅(jiān)持以“智慧化應(yīng)用”為目標(biāo)，全力推進(jìn)“智慧監(jiān)獄”建設(shè)。

為加快建設(shè)智慧監(jiān)獄，各地監(jiān)獄紛紛與相關(guān)科技企業(yè)展開(kāi)戰(zhàn)略合作，實(shí)現(xiàn)智慧監(jiān)獄信息化建設(shè)，為開(kāi)啟新時(shí)代監(jiān)獄工作，維護(hù)國(guó)家安全，社會(huì)和諧穩(wěn)定奠定基礎(chǔ)。將監(jiān)獄建設(shè)需求與物聯(lián)網(wǎng)、云計(jì)算、人工智能和大數(shù)據(jù)分析相結(jié)合，對(duì)監(jiān)獄各類(lèi)信息進(jìn)行整合分析，實(shí)現(xiàn)智慧監(jiān)獄、監(jiān)管全程視頻。各類(lèi)數(shù)據(jù)的可視化將徹底改變傳統(tǒng)的監(jiān)獄監(jiān)管模式，將有限的警力從疲勞的人海戰(zhàn)術(shù)中解放出來(lái)，利用科技手段將監(jiān)獄監(jiān)管帶領(lǐng)到全新的科技強(qiáng)警時(shí)代。

2 發(fā)展現(xiàn)狀及瓶頸

監(jiān)獄信息化建設(shè)不斷完善，視頻監(jiān)控從以往的模擬攝像機(jī)更新為當(dāng)下主流的IP 攝像機(jī)，從較早的標(biāo)清分辨率360P、720P 演變到現(xiàn)在的高清分辨率1080P、4K 等。但隨著視頻分辨率的提高，攝像頭數(shù)量急劇增長(zhǎng)，卻帶來(lái)了以下問(wèn)題：一是監(jiān)控視頻日益增長(zhǎng)，存儲(chǔ)空間有限，帶來(lái)的升級(jí)擴(kuò)容、機(jī)房空間受限、存儲(chǔ)時(shí)間較短等問(wèn)題。二是網(wǎng)絡(luò)帶寬有限，大量高清視頻并發(fā)傳輸易造成圖像卡頓、馬賽克等；視頻監(jiān)控停留在本地觀看和存儲(chǔ)，上級(jí)無(wú)法調(diào)用或只能調(diào)用極少的監(jiān)控點(diǎn)位。

3 解決方案

3.1 視頻壓縮技術(shù)

高壓縮視頻編碼技術(shù)基于國(guó)產(chǎn)自主的深度學(xué)習(xí)壓縮算法，把高清視頻重新壓縮編碼,適應(yīng)各種視頻流的高質(zhì)量、高倍率壓縮轉(zhuǎn)化，最大可將視頻壓縮至原大小的10%-20% ，使高清視頻可以在極低帶寬下傳輸,從而解決了窄帶網(wǎng)絡(luò)條件下實(shí)時(shí)傳輸大量高清視頻的問(wèn)題,實(shí)現(xiàn)了海量高清視頻異地存儲(chǔ)、提取、集中分析處理。

3.2 架構(gòu)建設(shè)

結(jié)合視頻壓縮技術(shù)在智慧監(jiān)獄建設(shè)中，方案架構(gòu)如圖1所示。

通過(guò)視頻壓縮技術(shù)對(duì)前端攝像頭視頻進(jìn)行超壓縮處理、存儲(chǔ)與轉(zhuǎn)碼傳輸，降低傳輸帶寬，解決大量高清視頻并發(fā)傳輸造成圖像卡頓、馬賽克等現(xiàn)狀；減輕存儲(chǔ)壓力，延長(zhǎng)監(jiān)控視頻存儲(chǔ)時(shí)長(zhǎng)，解決機(jī)房空間受限等問(wèn)題。

圖1 視頻壓縮技術(shù)方案

3.3 方案特點(diǎn)

通過(guò)視頻壓縮技術(shù)達(dá)到以下特點(diǎn)：

1)窄帶傳輸高清碼流：在衛(wèi)星傳輸、4G 傳輸、區(qū)域?qū)拵щ娕_(tái)等低帶寬信道條件下實(shí)現(xiàn)高清視頻傳輸；384kbps甚至于更低帶寬可以流暢傳輸1080P 的25 幀高清視頻。

2)節(jié)省存儲(chǔ)：可大幅提高存儲(chǔ)空間利用率，同比可節(jié)約80%的存儲(chǔ)容量。

3)兼容統(tǒng)一：不同碼流格式的轉(zhuǎn)換與壓縮。

4)提高效率：通過(guò)對(duì)高清視頻等進(jìn)行超壓縮處理, 解決海量視頻快速提取問(wèn)題，提取效率可提高5-10 倍。

5)節(jié)能降耗：壓縮過(guò)后可以減少大量存儲(chǔ)設(shè)備所需的機(jī)房空間，減少電力消耗，節(jié)約成本。

3.4 經(jīng)濟(jì)效益

壓縮后視頻與原視頻傳輸帶寬對(duì)比如表1 所示。

20M 帶寬下，壓縮前后視頻傳輸能力對(duì)比如表2 所示。

200W 攝像機(jī)視頻壓縮前后存儲(chǔ)空間對(duì)比如表3 所示。

表1 傳輸帶寬對(duì)比

表2 視頻傳輸能力對(duì)比

表3 視頻傳輸能力對(duì)比

此外，利于視頻壓縮技術(shù)，還可以節(jié)約大量機(jī)房空間、硬盤(pán)后期更換費(fèi)用、電能消耗以及其他運(yùn)維成本等。

4 技術(shù)發(fā)展方向

視頻壓縮技術(shù)現(xiàn)已應(yīng)用于各種行業(yè)，在各大領(lǐng)域中都起到了非常重要的作用，扮演著不可或缺的角色，解決了大量的視頻傳輸困難、存儲(chǔ)容量缺少等問(wèn)題。隨著5G 時(shí)代的到來(lái)，對(duì)視頻、圖像、數(shù)據(jù)的要求越來(lái)越高，面對(duì)的問(wèn)題也將會(huì)隨之增多，壓縮技術(shù)的要求也相應(yīng)提高，面對(duì)新的現(xiàn)實(shí)需求，壓縮技術(shù)將朝著視頻壓縮倍率、壓縮視頻質(zhì)量等方向持續(xù)發(fā)展。提高視頻壓縮技術(shù)算法、深入學(xué)習(xí)能力，將為新的環(huán)境條件提供更加強(qiáng)大、優(yōu)化的技術(shù)支持。

5 結(jié)語(yǔ)

視頻壓縮技術(shù)在建設(shè)智慧監(jiān)獄中做出了巨大貢獻(xiàn)。通過(guò)視頻壓縮技術(shù)應(yīng)用于監(jiān)獄視頻監(jiān)控系統(tǒng)中，可有效解決存儲(chǔ)空間不足、帶寬受限等問(wèn)題，帶來(lái)顯著的社會(huì)、經(jīng)濟(jì)、安全效益。智慧監(jiān)獄是未來(lái)監(jiān)獄建設(shè)的發(fā)展趨勢(shì)，結(jié)合云計(jì)算、物聯(lián)網(wǎng)、大數(shù)據(jù)、智能化設(shè)備，將助力實(shí)現(xiàn)監(jiān)獄的智能化管控。