高清視頻與智能化技術(shù)的關(guān)系分析

前言

隨著(zhù)高清視頻分辨率的不斷提升，它將提供越來(lái)越清晰的數據，進(jìn)一步促進(jìn)智能化技術(shù)的發(fā)展。同時(shí)，智能化技術(shù)的不斷發(fā)展應用也將推動(dòng)高清視頻進(jìn)一步走向實(shí)用化，為高清視頻監控系統的推廣提供有力的支撐。

在高鐵視頻監控系統的應用過(guò)程中，用戶(hù)對于圖像分辨率的要求也在不斷提升，對于高清視頻的需求也與日俱增?？傮w需求分為兩類(lèi)，一類(lèi)是安全相關(guān)的應用，另外一類(lèi)是服務(wù)相關(guān)的應用。在安全相關(guān)的應用中，鐵路有關(guān)部門(mén)對于客運站內通緝犯的追蹤，站內刑事案件的預防，以及黃牛黨的活動(dòng)都給予了特別關(guān)注。例如，客運站中發(fā)生的一些刑事案件當中需要調取視頻錄像查看犯罪嫌疑人的體貌特征，但目前架設的一些模擬攝像機卻無(wú)法提供有效的圖像細節。另外，還有一些關(guān)鍵出入口需要視頻能夠提供足夠清晰的面部特征，而現有的模擬視頻在兼顧場(chǎng)景的情況下是無(wú)法做到這一點(diǎn)的。

在服務(wù)相關(guān)的應用中，最典型的應用就是售票排隊控制，用戶(hù)希望視頻能覆蓋較大的場(chǎng)景從而實(shí)現對購票旅客人數的動(dòng)態(tài)監控，以便在人員密集時(shí)增設售票窗口，同時(shí)又希望視頻能夠提供售票員與旅客在購票過(guò)程中的一些細節，這樣結合語(yǔ)音更加便于處理一些糾紛事件。目前，鐵道部有關(guān)部門(mén)已經(jīng)啟動(dòng)高清視頻的應用試驗，在某些客運站率先已經(jīng)測試和驗證了不同廠(chǎng)商的高清視頻產(chǎn)品和技術(shù)，試驗結果也正在進(jìn)一步評測中。在最新發(fā)布的《鐵路綜合視頻監控系統技術(shù)條件》中，已經(jīng)明確了高清視頻的定義和技術(shù)條件，為進(jìn)一步的應用奠定了技術(shù)基礎。

高清視頻監控應用對高鐵帶來(lái)的問(wèn)題

高清視頻監控系統帶來(lái)高畫(huà)質(zhì)清晰度的同時(shí)也帶來(lái)了一系列現實(shí)的問(wèn)題，原因在于：雖然前端攝像設備能夠滿(mǎn)足高清，然而前端的“高清”并不代表整個(gè)視頻監控系統的“高清”，由于前端視頻信息量的倍增，必將對視頻編碼、傳輸、存儲系統帶來(lái)更大的變革影響。因為高清視頻監控系統是一個(gè)系統解決方案，不是一個(gè)高清攝像機就可以代表的。同時(shí)還會(huì )帶來(lái)整個(gè)產(chǎn)業(yè)鏈中對計算、傳輸、交換、存儲的需求增長(cháng)和技術(shù)變革。而真正的高清監控系統，應該從整個(gè)監控系統考慮高清，包括前端視頻源的采集、視頻信號的編碼壓縮、視頻信號的傳輸、視頻的瀏覽、錄像文件的回放等環(huán)節全面支持高清監控。

對用戶(hù)而言，高清只有在包含了前端、平臺、存儲、瀏覽、顯示等各個(gè)環(huán)節時(shí)才有意義。在高鐵視頻監控系統向高清方向遷移的過(guò)程中，也面臨著(zhù)類(lèi)似的問(wèn)題。視頻分辨率越大、清晰度越高，意味著(zhù)在進(jìn)行數據傳輸的時(shí)候碼流也會(huì )越大，從而增加了網(wǎng)絡(luò )帶寬的壓力。同時(shí)，數據流量的倍增，增大了數據存儲量，以720P為例，其25幀/秒的錄像碼流為500K-3Mbps之間，每小時(shí)的存儲空間約1G-2G，存儲壓力無(wú)論是從成本來(lái)說(shuō)還是從空間來(lái)說(shuō)都是巨大的。此外，高清視頻對中心控制、管理軟件和硬件性能的要求也成倍增長(cháng)，對于記錄視頻圖像的管理和事后分析的工作量也同樣如此，這些問(wèn)題都是高清視頻監控系統在高鐵進(jìn)行推廣應用中所必須面解決的問(wèn)題。

智能的應用：一定程度節約存儲成本

智能分析技術(shù)的出現能夠從一定程度上解決高清視頻監控系統所面臨的問(wèn)題，在高清視頻監控系統中，因為有了高質(zhì)量的視頻源，智能視頻分析才有基礎。另外，很多智能技術(shù)應用只有在高清視頻的基礎之上才有實(shí)用性，如人臉識別等應用。高清視頻技術(shù)可以給我們帶來(lái)高清晰的包含豐富完整信息的高質(zhì)量視頻源，沒(méi)有高質(zhì)量的視頻源，視頻智能分析就會(huì )因為視頻分辨率的問(wèn)題影響準確率，也會(huì )因為場(chǎng)景問(wèn)題而損失信息量。

首先，可以利用智能視頻分析技術(shù)進(jìn)一步提取有效信息進(jìn)行高精度編碼，減少帶寬無(wú)效信息的占用。例如，可以對視頻場(chǎng)景進(jìn)行紋理分割，再進(jìn)一步地將視頻信息轉化為語(yǔ)義信息，將圖像編碼轉化為對圖像的理解，這樣將一個(gè)場(chǎng)景可以表達為建筑、道路和目標等對象的組合，從而精簡(jiǎn)了信息量。

其次，在視頻的時(shí)間軸上，利用動(dòng)態(tài)偵測、事件檢測、行為分析等智能化分析技術(shù)，還可以對視頻進(jìn)行有選擇性的動(dòng)態(tài)存儲和告警事件存儲，從而可以濾除大量的冗余視頻信息占用存儲空間。目前，該模式廣泛應用于鐵路綜合視頻監控系統，即只有場(chǎng)景出現用戶(hù)定制化的異常事件時(shí)才進(jìn)行片段存儲，這樣大大節約了存儲設備的成本。

再次，在視頻的空間范圍內，用戶(hù)可以只對感興趣區域進(jìn)行存儲和處理，同樣可以大大減少視頻分辨率增大所帶來(lái)的問(wèn)題。例如，視頻場(chǎng)景包含了一些天空等無(wú)關(guān)區域，可以通過(guò)標識將此區域不做存儲，這樣每一幀圖像都能夠節約一定的存儲空間。

最后，利用視頻內容分析和視頻搜索等智能化技術(shù)，我們可以快速地定位事件視頻，實(shí)現標簽化的視頻數據管理和數據查詢(xún)，從而提升整個(gè)視頻監控系統的數據管理效率。反過(guò)來(lái)說(shuō)，如果沒(méi)有視頻智能分析，高清視頻監控系統就僅僅停留在“看”的初級階段，而沒(méi)有上升到“用”的高級階段。

從實(shí)現方式上來(lái)說(shuō)，前端化和后端化的智能化應用都是非常有意義的。在前端應用方面，智能化算法嵌入到高清攝像機中可以實(shí)現視頻數據的實(shí)時(shí)分析并靈活決定視頻流的傳送和存儲策略，從而可以節約大量冗余視頻信息所消耗的資源。在后端應用方面，智能化技術(shù)應用到后端，結合云計算和云存儲技術(shù)，可以實(shí)現整個(gè)高清監控系統的智能檢索和智能存儲。

因此，高清視頻和智能化技術(shù)是相互促進(jìn)和互為發(fā)展基礎的，從本質(zhì)上來(lái)講，高清視頻只是提供了數據的內容，智能化技術(shù)則是對內容的第一次使用和消費，同時(shí)產(chǎn)生二次數據和內容。高清視頻監控系統中更為廣闊的應用一定是在此基礎上的進(jìn)一步數據挖掘，通過(guò)深層次的信息挖掘，必將在各個(gè)行業(yè)產(chǎn)生豐富多彩的應用解決方案。