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智能化:监控存储技术设想及五高新要求
更新时间: 2014-03-18 10:12:01

     随着平安城市的大力建设与推广,备受社会关注。构建和谐平安城市,首先就要做好安防建设。安防需求的急剧增加和飞速发展,从技术层面上来看,安防已经经历了多个不同的发展阶段。目前,视频监控存储技术已经发展到了智能化监控系统。

  监控存储技术设想

  一、智能码流技术

  智能码流,是系统根据图像识别后,根据画面运动主体的运动速度,将正常录制的视频进行码流调整,进行最后的视频存储。对于运动慢的运动主体,码流记录甚至可以低至8帧/秒(fps)以下,对于正常速度运动的主体,码流设定正常的25fps,对于敏感图像的运动物体的视频码流可设定在30fps以上。对于高速的运动主体,在高速摄像机的配合下,码流可高达1000fps以上。智能码流技术,可以减少非敏感图像占用视频存储资源,从而对敏感图像提供了充裕的记载能力。

  二、动态区域自适应的智能监控技术

  以某车库视频监控画面为例,画面上的敏感信息为运动的车辆和人。不敏感画面是背景(地面和屋顶)。但在实际的视频记录中,背景(地面和屋顶)占据了50%以上的存储空间。通过图像识别技术,可以判定固定背景与运动物体图像,因而,具备了只在记载画面的中有运动的技术可能。动态区域智能监控,就是只记载除背景以外的运动物体,从而大大减少了视频存储空间的需求,相同的存储空间,可保留的视频时间长度可以成倍提高。摄像系统,通过图像识别技术,可以智能学习,判断哪些图像是背景,即便是由云台控制的摄像头,通过设定的时间内的自动学习,也可以自动判定录制视频中的新背景,从而实现对运动物体图像的智能监控。

  三、非敏感区域的低码流记载技术

  视频上方的25%到30%的区域,通常是天空或建筑的顶部图像,基本属于敏感要素不太可能出现的区域。如某些典型监控图像中的红色马赛克部分的图像,基本不会含有人们关心的视频内容,因此可以把视频图像的非敏感区域的忽略或者用低码流另外记录,只需在回放的时候与高码流的视频做一个同步。值得说明的是,非敏感区域在不同应用场景,各有不同,有的也许在视频图像的下方,有的监控场景,非敏感区域是不规则的,可以在视频监控系统安置好后,根据实际情况再进行应用层面的人工设定。

  四、人脸/车辆识别(或其他敏感移动物体)驱动高清摄录技术

  在特殊的场景下,比如大楼的进口处、电梯等地方,人脸是敏感图像。在车库内、小区的进出口处,车辆及其号牌是敏感图像。若全部用高清的视频固然可以满足监控需求,但视频存储,特别是长时间的保存就会需要海量的存储空间;若根据图像识别技术,判断出现设定的敏感图像的时候,才驱动摄像头启动高清记录,对于一般的非敏感图像,则启动标清甚至低码率的视频流来记录。这样高清与标清相结合的监控记录,即保证了记录敏感图像的质量,同时又较大程度上减少了视频存储量。

  五、序列帧视频文件分布存储技术

  把视频在一秒内产生的帧为标识成序列帧,同时编制存储与播放序列,把不同序列的帧划分为数个文件存储;单个帧序列文件可以单独播放,效果等同于低码流记录的视频效果。
  所有帧序列可以合成完全视频一起播放时,则是高清(或标清)的视频效果。当需要回收存储空间的时候,可按存储策略规划,先将一部分序列帧视频文件所占的区域覆盖。另一部份则保存下来,从而更有效的利用存储空间。
  例如按原存储能力可以保留1个月的视频数据,经过视频帧文件的分布存储后,可以保留数个月的有选择的序列帧视频的文件数据。对已保留了中长期的序列帧视频文件进行部分覆盖,实现淡入淡出式的视频逐渐丢弃,长期保留的视频数据不是一下完全消失,而是慢慢的消失、丢弃。从而最大限度地延长监控视频保留的时间。

  基于以上五种技术的智能视频监控的视频流

  智能监控的视频流,是经过一系列的不同逻辑层面的图像识别,进行的智能判断后进行录制、存储的。其中动态区域自适应的智能监控技术、非敏感的低码流记载技术的运用可以根据实际需要,贯穿在整个存储过程;或者根据应用层面的人工设定,有选择地实施。图像识别从初步识别,到精细识别,按需要分层次进行。对视频图像识别的采样频率,可以根据需要,设定具体频率,不需要对每一帧的图像都识别。

  监控存储五高新要求

  而从历史上看,安防并不被认为能够带来高投资收益,而是一项成本支出。尤其是在国内,视频数据是事后查证的重要证据,在银行、司法、平安城市,视频图像的存储时间都在1-3个月甚至是半年。随着高清监控时代来临,更清晰的图像意味着更大的存储容量、更多的设备数量、更大的机房面积、更高的制冷费用、更贵的运维成本。
  所以除了探讨如何应用监控实现更多价值以外,我们更应该关注如何降低视频监控系统的总体拥有成本。安防监控对存储的新需求可以简单的总结为“5个高
  高容量:高清化带来存储容量猛增,需要稳定可靠的大容量存储:提高单套系统容量:通过SAS扩展级联多个JBOD,支持3TB、4TB硬盘,增强RAID健壮性;使用集群存储系统:增强存储系统弹性扩展能力,弥补单机可靠性不足;
  高性能:高清监控对存储总带宽要求较高,而且存储性能要根据监控特点进行调优:性能优化:高清大码流高并发数据流,不同模式下(边写边读、边删边写、RAID重建)的IO性能优化、NAS性能优化;应用结合:NVR软件嵌入后的应用处理能力,合理分配系统资源;
  高能效:海量存储部署的背后是大量的能源消耗、高昂的使用成本,监控设备都应是低功耗设计:在DVR时代,监控厂商通过硬盘轮休降低功耗、延长寿命,而网络存储则可使用MAID实现节能,但MAID更多适用于备份归档环境;考虑到监控应用是7*24不间断的,选择高转换效率的电源(80Plus电源或者直流电源)更有价值,可在不影响应用的情况下降低能耗;
  高密度:监控对存储最基本的需求就是降低每TB成本、每槽位成本:高清监控普及后,原有3U16盘位设备,单台存储容量有限,高盘位存储可以支持更多摄像头;4U24盘位以上的高密度存储,可以有效降低每槽位成本、提高单台存储容量、节省机架空间;
  高适用:存储必须针对监控实际需求进行设计,解决客户痛点才能生存:文件碎片过多导致性能下降、断电后文件系统易损、流媒体直写、高效率的索引结构;提高NVR嵌入应用的便利性和兼容性,支持Windows/Linux软件,提供与外部监控子系统接口的API,实现高效率的分析,在海量数据中快速定位;以UIT的SV1000G2为例,从产品设计上就贯穿了5个高,采用端到端的SAS6Gb技术、Intel最新的SandyBridge平台提高性能,4U24/4U36的高密度设计、支持3TB硬盘,提高单套系统的存储容量,降低每槽位成本;适用转换效率高达90%的80Plus电源,可以节约更多电能,降低系统运营成本;通过架构优化可以与监控系统更紧密结合。

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