一、视频管理平台的演进
1.视频管理平台的前世今生
从第一台模拟监控主机出现,视频管理平台即告诞生。最初的管理平台功能极为简单,以嵌入式的主板控制模拟矩阵和键盘,完成基本的模拟监控功能,实现单机监控。使用磁带录像,线性搜索录像内容和回放。此时的平台定义为M1,平台就是矩阵设备。
随着计算机技术的发展和PC价格的下降,PC为控制主机的视频管理平台出现。这为视频系统联网提供了便利。这个阶段计算机网络互联尚未成熟,最初的模拟视频联网系统采用RS232通道广播联网信令,在规模和速率方面都受到很大限制,信令丢失和错误时有发生。这时候,视频管理平台几乎等于“监控主机”,一些外围的应用在监控主机的基础上进行开发,例如基于PC进行视频操作的多媒体软件等,但这些系统还不能成为真正意义上的管理平台。此时的平台定义为M2,平台就是独立出来的控制主机。
进入2000年后,计算机网络互联成本急剧下降,大量工业产品都支持网络互联。传统视频监控技术也引入了新元素,利用计算机网络对互联信令进行传输,在保证信令可靠传输的基础上,联网规模也达到新的高度。这个时期,不但计算机网络技术广泛应用在监控行业,数字化视频也逐步进入业界,传统的模拟录像机被硬盘录像机取代。视频编码标准也从MPEG2到MPEG4,一直演进到最广泛持久使用的H.264而基本固定下来。数字化设备从PCI板卡到编码器,演进到直接前端数字化、编码、压缩的IPC,可以说监控行业最革命、最充满活力的时代,都在计算机网络化之后开始,一切互联网元素都在积极引入安防行业。视频管理平台,从真正意义上说,是从这个时候才展露头角,并逐步大放异彩,也就是说整个安防行业充分计算机网络化之后才凸显了视频管理平台系统核心的地位。此时的平台定义为M3,功能逐渐从管理模拟监控系统转向管理数字系统为主,兼顾模拟系统。
2.安防管理的集成化
由于视频平台的飞速发展,视频技术在安防行业中地位变得举足轻重,视频管理平台逐渐成为安防管理的核心。
由于涉及公众、个人安全保障,安防行业一向是高新尖技术的实践基地。在视频系统计算机化、电脑化之后,无论是模拟还是数字系统,单纯的监控图像已经不再满足用户需求。对图像之外的安防因素如门禁、楼宇控制、应急广播、周界防范等一系列相关系统都有迫切的联网控制要求。视频管理平台除了接入各厂家自己的设备之后,还要接入市面上大量其他厂家的视频设备,以完成联动功能。对视频设备的接入还不能称为集成平台,这时候它只完成了图像监控的内容,还没有将其他安防因素纳入其中。
安防集成平台就是在这样的形势下应运而生。它除了基本的图像监控,还可以联动外围门禁、周界等系统,在一个平台上操作所有安防元素,为快速反应争取时间。安防集成平台还是局限于基于系统、设备的系统集成应用范畴。此时的平台定义为M4,功能以监控系统为主,兼顾外围安防系统。
3.基于内容的安防应用时代
安防集成平台所构建的系统,为我们带来海量的视频信息。但是如何抓取、筛选、留存视频图像携带的关键信息,利用这些信息为安全服务,指挥集成平台所附属的子系统完成相应工作,变被动监控为主动监控,则成为当今最流行和重要的课题。
为了抓取海量视频所携带的信息,要建立视频分析引擎、车辆抓拍系统、卡口系统等信息获取子系统。它们输出的数据,则构建视频信息库进行存储,与其他警用数据互联,实时、事后对海量数据进行关联性分析,变被动监控为主动安保。
这些数据摘录、数据挖掘系统,并非一个厂家、一个部门、一个研究所可以完成。而是多来源、多处理方式、集思广益的开放型互联网模式。任何有益于破案、侦查、防范的手段都将被利用,这些手段、方式、来源有可能集中了几十家研究单位的成果,因此数据管理、关联以及应用的管理都成为最新、最高端的技术问题。此时的平台定义为M5,是基于图像信息库的综合信息处理平台。
二、视频集成技术中聚合与离散
视频管理平台M5已经上升到安防集成平台的核心位置,它纳入了大量外围系统,提供功能丰富、一键操作的工作界面,在实战中起到很大辅助作用。从这个角度说,平台需要大量聚合。
但随着接入系统越来越多,平台纳入大量其它厂家的协议、软件模块,不同厂家的成果堆积在一个平台里,势必造成臃肿、复杂并隐藏崩溃。在一个平台上纳入太多集成功能,是平台的优势,也可能成为崩溃的故障点。从这个角度来说,平台发展更亟需解决的问题是隔离风险,离散操作。
因此如何解决集成平台的聚合与离散,是目前视频管理平台面临的挑战。本文以具体例子来说明解决此问题的一个思路。
三、视频管理平台改造的实践
我们将视频联网系统、车辆抓拍/卡口系统、视频质量诊断系统、视频处理/分析系统、公安信息资源库等基础系统,定义为业务支撑系统,这些系统一般由多个供应商提供,即使是相同功能的系统在同一个用户也可能有多套,环境的复杂性和系统的异构化给业务应用带来了难度,用户很难在一个系统里面实现他们需要的功能,往往需要从一个系统导出信息或文件,再到另一个系统进行操作。系统间的信息也是彼此独立,不能共享,造成了一个一个的“信息孤岛”,上层应用需要逐个的去集成这些业务支撑系统,集成的难度加大,业务支撑系统数据发生变化后也很容易造成信息的不一致。
另一方面,随着视频相关基础系统的建设及视频联网标准的推进,视频的调阅和联网问题逐步得到解决,大家开始重视视频资源在实战中的应用,近年来视频分析系统、图像侦查系统得到越来越多的关注和使用,基于视频、卡口,以及公安信息资源库的实战应用如雨后春笋般涌现,但功能堆砌越多,接口越容易混杂不清,复杂的关联性会造成上层应用牵一发而动全身,乃至错误在模块之间蔓延。
为此我们提出M5PLUS图像综合应用集成平台(以下简称M5PLUS)以实践解决这些问题,如下图所示:
M5PLUS由两座“金字塔”构成,左边的“金字塔”提供业务支撑系统和基础服务的访问接口,分别为集成接口集和应用接口集,集成接口集完成了对异构化业务支撑系统的抽象化封装,使上层应用无需考虑基础系统的差异化,比如集成接口集可支持多家厂商的视频监控系统,上层应用不需要针对各家的SDK分别进行开发,根据集成接口集即可开发出兼容各种业务支撑系统的独立应用程序,大大减少了开发量。此外基础服务模块还提供了统一的身份认证、日志及资源管理等服务,由应用接口集将基础服务和集成接口集进行二次封装,通过应用接口集开发的应用程序将是受控的应用程序,应用程序能使用哪些服务接口,应用程序中的用户能使用哪些功能和资源都已经由基础服务进行了统一的管理,基于应用接口开发的应用程序可大大减少基础信息开发的成本,如用户角色管理、权限管理、日志管理、图像资源管理等等。
而右边的“金字塔”提供了一个类似苹果公司AppStore和iOS系统的应用仓库和界面集成框架,界面集成框架本身也是基于应用接口集开发而来,界面集成框架提供了界面框架接口,使用该接口可开发出能在此框架上运行的功能丰富的应用App,当然这些应用App也可基于应用接口集使用基础服务和业务支撑系统的服务和功能。界面集成框架提供了基础信息供应用共享,如用户身份信息,还提供了应用与应用间进行事件交互的机制,如电子地图应用和视频调阅应用的交互。应用通过AppStore的管理界面上传至AppStore,供用户安装和使用,AppStore还提供了很多其他的管理功能,如用户使用习惯分析等。应用App在界面集成框架中可完成安装、更新、卸载等一系列功能。应用App支持嵌入式窗体程序、独立窗体程序、Web程序等程序类型。界面集成框架使用WPF开发,支持动画和一机多屏显示等技术,非常方便的将客户所需的业务功能在同一个系统中进行操作。
四、技术创新及优点
视频管理平台集成技术发展到现阶段也不仅仅需要集成视频监控系统,还需要集成视频相关的其它业务系统,通过M5PLUS除了能够集成并实现视频监控业务外,还能实现更广义的图像综合管理集成功能,通过对此技术进行扩展,不难想象可以实现广义的安防集成平台,即物理安防集成信息系统(PSIM)。
M5PLUS可将用户需要的业务功能以应用App的形式在统一的界面上呈现及交互,整个系统是个可扩展,并能持续发展的平台,在多级架构的用户群体内使用,如公安部门,可形成一个不断完善的业务应用生态圈。
除界面外,系统的底层,如基础服务和集成接口层,也是可扩展的,通过标准接口的定义和插件化的设计,很容易支持各个厂商或品牌的设备和系统,而不影响上层应用的开发,可提高业务应用的重用性,减少重复劳动,避免重复建设。
五、总结
由上文可见,安防行业的视频管理平台从基础设备到综合应用平台,经历了如下演进过程:
M1(矩阵)->M2(独立监控主机)->M3(数字视频平台)->M4(安防监控平台)->M5(基于图像库的综合应用)。
本文对越来越庞杂的M5平台进行了汇聚子系统和离散功能点的建模和实践,建立M5PLUS模型解决平台的封装与简洁化问题,具有较好操作性。