一、視頻監控行業發展(zhan)趨勢

隨(sui)著(zhu)我(wo)國平安城市、智能交通(tong)等各項建設(she)的(de)(de)持(chi)續開展，以(yi)及金融、教(jiao)育、物業(ye)等各行業(ye)用戶安防意識的(de)(de)不(bu)斷增(zeng)強，視頻(pin)(pin)監(jian)控市場近5年來一(yi)(yi)直保(bao)持(chi)著(zhu)18%左(zuo)右的(de)(de)穩(wen)定增(zeng)長。然而，大(da)多(duo)數(shu)攝(she)像(xiang)頭一(yi)(yi)直沒能擺(bai)脫人(ren)工(gong)(gong)監(jian)控的(de)(de)傳統監(jian)控方(fang)式，由(you)此導致了大(da)量(liang)視頻(pin)(pin)數(shu)據堆積占用存儲資源、視頻(pin)(pin)監(jian)控實(shi)時性差、視頻(pin)(pin)檢(jian)索(suo)困難(nan)等問(wen)題，一(yi)(yi)旦有案件發生，海量(liang)攝(she)像(xiang)頭帶來的(de)(de)海量(liang)視頻(pin)(pin)數(shu)據檢(jian)索(suo)工(gong)(gong)作需要耗費(fei)大(da)量(liang)警力。

為了(le)(le)解決這些(xie)問題(ti)，近年來，視頻(pin)監(jian)控行業向“高清(qing)化(hua)(hua)、網絡化(hua)(hua)、智(zhi)能化(hua)(hua)”趨(qu)勢加(jia)速(su)演進(jin)。視頻(pin)監(jian)控設(she)備(bei)技術(shu)性(xing)極強，系統的創新升級同時(shi)也在引(yin)導市場需求的變化(hua)(hua)并創造了(le)(le)新的市場需求。

• 高清(qing)(qing)化(hua)：攝(she)(she)像(xiang)頭(tou)高清(qing)(qing)化(hua)是(shi)(shi)實現攝(she)(she)像(xiang)頭(tou)網絡化(hua)和(he)智能(neng)化(hua)的(de)重要前提(ti)(ti)，高清(qing)(qing)攝(she)(she)像(xiang)頭(tou)不(bu)僅讓我們看得(de)更(geng)清(qing)(qing)楚，也能(neng)讓機器(qi)“看”得(de)更(geng)清(qing)(qing)楚，從而(er)使得(de)機器(qi)視覺技(ji)術有了用武之地(di)，能(neng)夠更(geng)準確地(di)提(ti)(ti)取重要的(de)有效信息(xi)。此前，阻礙攝(she)(she)像(xiang)頭(tou)向高清(qing)(qing)發展(zhan)的(de)重要原因是(shi)(shi)帶寬(kuan)和(he)存儲的(de)成本，因此，提(ti)(ti)升編碼(ma)效率是(shi)(shi)實現視頻高清(qing)(qing)化(hua)的(de)技(ji)術基(ji)礎。

• 網絡化(hua)：網絡通(tong)信技術的(de)發(fa)展使得(de)視頻(pin)監控系(xi)(xi)統可(ke)以通(tong)過(guo)互聯網遠程(cheng)傳輸視頻(pin)數據(ju)，從而實現遠程(cheng)監控的(de)功能，這極大的(de)擴展了視頻(pin)監控的(de)范圍。當然，網絡化(hua)的(de)發(fa)展趨勢也(ye)使得(de)視頻(pin)的(de)數據(ju)量(liang)越來越大，要求系(xi)(xi)統具備(bei)更(geng)強的(de)存儲、檢索和備(bei)份等(deng)功能。同時(shi)，海(hai)量(liang)的(de)視頻(pin)數據(ju)也(ye)對(dui)視頻(pin)監控系(xi)(xi)統的(de)智(zhi)能化(hua)發(fa)展提出了更(geng)高的(de)要求。

• 智(zhi)能化：智(zhi)能視(shi)(shi)頻(pin)監(jian)(jian)(jian)控(kong)技(ji)(ji)術近(jin)幾年來被廣泛研究并(bing)開(kai)始實際應用，通過將機器視(shi)(shi)覺技(ji)(ji)術融入視(shi)(shi)頻(pin)監(jian)(jian)(jian)控(kong)系(xi)統(tong)，對視(shi)(shi)頻(pin)數據流進行(xing)圖像處理(li)、目標分(fen)析，實現(xian)自動(dong)檢測、目標跟蹤等目的，對視(shi)(shi)頻(pin)監(jian)(jian)(jian)控(kong)系(xi)統(tong)進行(xing)實時控(kong)制，變被動(dong)監(jian)(jian)(jian)控(kong)為主動(dong)監(jian)(jian)(jian)控(kong)。

       “高清化、網絡(luo)化、智能(neng)化”的視頻監控系統已(yi)經開始應用(yong)在實(shi)際生活中(zhong)，具(ju)體來(lai)說(shuo)，在智能(neng)交通系統中(zhong)，重要關卡的攝像頭能夠智能化地檢測交通違規，未來覆蓋所有道路交通的視頻打通后還可以構建城市擁堵模型，并實時調整紅綠燈及道路行駛規則；在平安城市系統中，各點位視頻不僅被動監控，還可以因地制宜運行安全檢測算法，并在事件發生時即主動報警，由原來的“事前震懾，事后追蹤”變為主動監測；而在民用市場上，通過在攝像頭基礎上附加的客流統計、人臉識別等功能，進一步拓展了視頻監控的民用市場。

二、視(shi)頻監控的核心技(ji)術——編(bian)碼技(ji)術

當代(dai)視頻(pin)監控(kong)系統(tong)主要包(bao)含五(wu)大類關鍵技術：

• 數(shu)字視頻(pin)壓(ya)縮與編(bian)碼技術（編(bian)碼）

• 數字(zi)視頻(pin)的網絡傳(chuan)輸技術（傳(chuan)輸）

• 海量(liang)視頻(pin)數據(ju)的存(cun)儲和檢(jian)索技術(shu)（存(cun)儲）

• 視(shi)頻(pin)(pin)監控場景中(zhong)的人/物體的識別與跟蹤技術(shu)（視(shi)頻(pin)(pin)圖像處理和分析）

• 視(shi)頻(pin)監(jian)控場(chang)景中的運動檢測(ce)與(yu)告警(jing)技術（視(shi)頻(pin)圖像處理(li)和(he)分(fen)析）

前(qian)三項是核心支撐技(ji)(ji)術，由于(yu)視(shi)頻(pin)(pin)數(shu)據(ju)量的龐大(da)與有限的存儲和(he)網絡(luo)傳輸資源(yuan)之間(jian)存在(zai)矛(mao)盾，因(yin)此視(shi)頻(pin)(pin)編碼就(jiu)成為視(shi)頻(pin)(pin)監控系統(tong)中最重要的核心技(ji)(ji)術。

國際電(dian)信(xin)(xin)聯盟電(dian)信(xin)(xin)標(biao)(biao)準(zhun)(zhun)(zhun)分局ITU-T與(yu)國際標(biao)(biao)準(zhun)(zhun)(zhun)化組織(zhi)和國際電(dian)子(zi)(zi)委員會ISO/IEC是制(zhi)定視頻(pin)(pin)(pin)編碼(ma)標(biao)(biao)準(zhun)(zhun)(zhun)的(de)兩大組織(zhi)，ITU-T的(de)標(biao)(biao)準(zhun)(zhun)(zhun)包(bao)括H.261、H.263、H.264，主要應(ying)用(yong)(yong)于(yu)實時視頻(pin)(pin)(pin)通信(xin)(xin)領(ling)域，如(ru)會議電(dian)視；MPEG系(xi)列標(biao)(biao)準(zhun)(zhun)(zhun)是由國際標(biao)(biao)準(zhun)(zhun)(zhun)化組織(zhi)和國際電(dian)子(zi)(zi)委員會ISO/IEC制(zhi)定的(de)，主要應(ying)用(yong)(yong)于(yu)視頻(pin)(pin)(pin)存(cun)儲（DVD）、廣(guang)播電(dian)視、因特網或(huo)無(wu)線網上的(de)流媒體(ti)等。兩個組織(zhi)也(ye)共同制(zhi)定了(le)一(yi)(yi)些標(biao)(biao)準(zhun)(zhun)(zhun)，比如(ru)H.262標(biao)(biao)準(zhun)(zhun)(zhun)等同于(yu)MPEG-2的(de)視頻(pin)(pin)(pin)編碼(ma)標(biao)(biao)準(zhun)(zhun)(zhun)。目前，H.261與(yu)H.263在視頻(pin)(pin)(pin)通信(xin)(xin)中應(ying)用(yong)(yong)比較廣(guang)泛(fan)，H.264標(biao)(biao)準(zhun)(zhun)(zhun)的(de)推(tui)出(chu)，是視頻(pin)(pin)(pin)編碼(ma)標(biao)(biao)準(zhun)(zhun)(zhun)的(de)一(yi)(yi)次重(zhong)要進步，它與(yu)MPEG-2、MPEG-4及H.263相比，編碼(ma)效率(lv)更高。但是，更高的(de)編碼(ma)效率(lv)也(ye)意味(wei)著更加(jia)復雜的(de)編碼(ma)算法，隨著集成電(dian)路技術的(de)快速發(fa)展，H.264的(de)應(ying)用(yong)(yong)已經(jing)成為現實。

目前國際最新的(de)(de)視(shi)頻(pin)(pin)標準(zhun)是(shi)H.265，在同等清晰度下，H.265視(shi)頻(pin)(pin)標準(zhun)碼率(lv)是(shi)H.264碼率(lv)的(de)(de)一半，大(da)(da)幅(fu)提升傳輸(shu)(shu)和存儲(chu)效率(lv)，基(ji)于H.265標準(zhun)各大(da)(da)廠家(jia)也推出(chu)了(le)更(geng)有(you)效的(de)(de)編碼算(suan)法，如海康威(wei)視(shi)推出(chu)的(de)(de)Smart265，可以針對不(bu)同的(de)(de)場景(jing)設定不(bu)同的(de)(de)碼率(lv)，在人流量不(bu)密集的(de)(de)場景(jing)中(zhong)碼率(lv)最高可降低(di)70%以上。高效編碼算(suan)法的(de)(de)出(chu)現降低(di)了(le)高清傳輸(shu)(shu)的(de)(de)成(cheng)本，高清化為智能化奠定了(le)基(ji)礎。

圖：編碼技術的效(xiao)率對比

三、AI在視頻監控中的應用

根據互聯網數據統計，2016年我(wo)國(guo)高清(qing)攝像(xiang)頭存(cun)量占(zhan)比(bi)增長(chang)至(zhi)47%，2017年將(jiang)會超過標清(qing)攝像(xiang)頭，2016年我(wo)國(guo)網絡攝像(xiang)頭存(cun)量占(zhan)比(bi)達40%，未來將(jiang)繼(ji)續高速(su)增長(chang)替代模擬攝像(xiang)頭。

圖：中(zhong)國高清攝像(xiang)頭(tou)存量占比

圖：中國(guo)網絡攝像頭(tou)存量占比

升級后的攝像頭可(ke)以(yi)將清晰的視頻畫面實時(shi)傳輸到(dao)后端，同(tong)時(shi)也(ye)帶(dai)來了海量非結(jie)(jie)構(gou)化(hua)(hua)的視頻數據(ju)(ju)(ju)。因此，利(li)用(yong)AI算法(fa)將非結(jie)(jie)構(gou)化(hua)(hua)數據(ju)(ju)(ju)轉(zhuan)化(hua)(hua)為結(jie)(jie)構(gou)化(hua)(hua)、并進行智能化(hua)(hua)分析成為視頻監控(kong)行業面臨的首(shou)要問題，在(zai)(zai)提(ti)高數據(ju)(ju)(ju)處理效率(lv)的同(tong)時(shi)也(ye)能為不同(tong)應用(yong)場(chang)景充分挖掘(jue)數據(ju)(ju)(ju)價值。比如，人(ren)臉(lian)識(shi)別是當前(qian)在(zai)(zai)智能化(hua)(hua)中應用(yong)最為廣泛的技術，現在(zai)(zai)通過基于深度學(xue)習的人(ren)臉(lian)識(shi)別算法(fa)，從抓拍嫌(xian)疑(yi)人(ren)到(dao)傳入后臺(tai)系統(tong)做出比對預警只(zhi)需幾(ji)秒鐘。

視頻圖像(xiang)處理和分(fen)析技術是實(shi)現監控智能化(hua)的(de)(de)關鍵，目前主要的(de)(de)安防模式識(shi)(shi)(shi)別技術包括(kuo)身份識(shi)(shi)(shi)別、軌跡識(shi)(shi)(shi)別和環(huan)境判斷補償識(shi)(shi)(shi)別等。

AI技術用于(yu)視頻(pin)監控系統(tong)有前(qian)端(duan)和后端(duan)兩種方(fang)案(an)，前(qian)者是利(li)用前(qian)端(duan)攝像機(ji)自(zi)身(shen)的芯片和算(suan)法(fa)進行(xing)計算(suan)，而(er)后者則是利(li)用后端(duan)計算(suan)機(ji)進行(xing)分析。

（1）前(qian)端方案(an)：是指在(zai)攝像頭等前(qian)端設備(bei)中內置AI分(fen)析芯片(pian)，通過前(qian)置的智能分(fen)析可以有效降低需要傳輸的數(shu)據(ju)量，在(zai)車(che)牌識別等應用上(shang)已經(jing)比較成(cheng)熟，現在(zai)前(qian)端設備(bei)做車(che)牌識別準確率(lv)已經(jing)達到了99%。

（2）后(hou)端方(fang)案：普通攝像頭采集視頻信息后(hou)傳(chuan)輸(shu)到后(hou)端，用后(hou)端服務(wu)器的(de)方(fang)案進行(xing)(xing)智(zhi)能分(fen)析，這(zhe)是當前(qian)主流的(de)智(zhi)能分(fen)析方(fang)案，多(duo)采用CPU+GPU架構(gou)，GPU集群服務(wu)器充分(fen)利用多(duo)GPU的(de)并行(xing)(xing)處理能力，有效(xiao)提高視頻結構(gou)化處理效(xiao)率(lv)。

前(qian)(qian)端(duan)(duan)方(fang)案需(xu)大(da)量部署AI攝(she)像(xiang)頭，大(da)規模替(ti)換現有(you)的攝(she)像(xiang)頭，成本較大(da)。另外，前(qian)(qian)端(duan)(duan)設備體積小，對(dui)芯片小型化(hua)的要(yao)(yao)求(qiu)更(geng)高，芯片成本約是(shi)后端(duan)(duan)設備成本的兩(liang)倍，短期限(xian)于成本壓力(li)，AI功能主要(yao)(yao)還是(shi)集中在后端(duan)(duan)進行(xing)。AI后端(duan)(duan)產品(pin)計(ji)算性能強大(da)，一(yi)路智能NVR可(ke)以(yi)同時對(dui)幾十路攝(she)像(xiang)頭數據進行(xing)分析，實(shi)現特征(zheng)提取、人臉識別等功能。

但是(shi)，前(qian)(qian)端智能化可以(yi)增強視頻監控的(de)(de)及(ji)時性(xing)效果(guo)，同時將AI功能集成到(dao)前(qian)(qian)端可以(yi)減少(shao)了視頻信息上傳的(de)(de)帶寬壓力。隨著前(qian)(qian)端處理芯片性(xing)能的(de)(de)不斷提升(sheng)，AI攝像頭可以(yi)運行更(geng)加復雜的(de)(de)算(suan)法，長期來看，智能分(fen)析(xi)前(qian)(qian)端化也會成為(wei)未來的(de)(de)發展趨(qu)勢之一。