近來諸如“平安城市”等大型城域視頻監(jiān)控系統(tǒng)的建設紅火了起來,不僅系統(tǒng)監(jiān)控范圍大、圖像信號傳輸距離長,系統(tǒng)的監(jiān)控點也動輒上萬。量變會導致質(zhì)變,這樣大的系統(tǒng),它的設計目標、主要功能是什么,如何應用、運行和管理……等都將是一些我們沒有經(jīng)驗過的新概念。凡事“預則立、不預則廢”,本文作者在安防技術人員、管理者樂觀地迎來這個大好機遇時,提出一些針砭,值得深思。
近來大型城域視頻監(jiān)控系統(tǒng)的建設熱起來了,一些城際間的遠程監(jiān)控網(wǎng)也在規(guī)劃之中。表面上看,直接的誘因是視頻監(jiān)控在倫敦爆炸案偵破過程中成功的應用;實質(zhì)上,是公共安全對社會的監(jiān)控面(視頻監(jiān)控系統(tǒng)的覆蓋面)提出了更大的要求。同時,也是視頻監(jiān)控技術日益成熟、應用日益普遍的表現(xiàn)。攝像技術達到很高的水平,靈敏度、分辨率、可靠性可以滿足安全系統(tǒng)的大部份需求:光纖通信實現(xiàn)了長距離視頻基帶信號的傳輸,很大地拓展了視頻監(jiān)控系統(tǒng)的覆蓋范圍;圖像壓縮技術和網(wǎng)絡環(huán)境又使遠程監(jiān)控成為可能。因此、在我們構建一個新的公共安全系統(tǒng)時,大型視頻監(jiān)控網(wǎng)成為首要的、甚至是唯一的選擇。\r\n\r\n這里的“大”有兩個含義:一是系統(tǒng)監(jiān)控范圍大,圖像信號的傳輸距離長:二是攝像機數(shù)量大,系統(tǒng)的監(jiān)控點多。目前正在規(guī)劃的一些系統(tǒng)都是覆蓋整個城市,萬臺攝像機以上的視頻系統(tǒng),其規(guī)模遠遠超出了以往建立的一些大型視頻監(jiān)控系統(tǒng)。量變會導致質(zhì)變,盡管在構成系統(tǒng)的技術環(huán)節(jié)上沒有改變,這樣大的系統(tǒng),它的設計目標、主要功能是什么,如何應用、運行和管理;面對如此大量的圖像信息,怎樣去觀察、分析、存貯和共享,都將是一些我們沒有經(jīng)驗過的新概念。凡事“預則立、不預則廢”,安防技術人員、管理者在樂觀地迎來這個大好機遇時,首先要清楚地回答這些問題。下面是筆者的一些觀點與同行商榷。\r\n
系統(tǒng)的設計目標
規(guī)劃任何一個系統(tǒng),首先要明確的是需求。理論上講:安全需求就是為降低風險而需要采取的措施;直白地講:就是建立一個系統(tǒng)要去作什么,要達到什么目的。滿足需求,實現(xiàn)安全的目標就是系統(tǒng)的設計目標,它是管理者(投資者)的意志和期望,也受到技術、政策及資金等因素的限制。關于大型視頻監(jiān)控系統(tǒng)的設計目標是乎是個很清楚的問題,實則不然。人們往往以倫敦爆炸案或某些通過查閱錄像資料偵破案件的例子作為監(jiān)控系統(tǒng)建設的目標。顯然、這不是一個全面、真正需求的表述,它不能產(chǎn)生完整、合理的系統(tǒng)設計目標。建設一個安全系統(tǒng),特別是大型的視頻監(jiān)控系統(tǒng),首要的目的應該是防止事件的發(fā)生,減小事件發(fā)生引起的損失,決不是僅僅為了事后的取證工作。事后的分析只能是需求的一部份,設計目標中的一個。
安全就是建立一個(相對)可預測的環(huán)境,以保證(活動)不受損失。完整的安全系統(tǒng)一定要具備預警功能,要具有應急反應能力。因此、大型安全視頻監(jiān)控系統(tǒng)的基本設計目標應包括:
系統(tǒng)對突發(fā)事件的響應能力
簡稱“系統(tǒng)響應”,是系統(tǒng)發(fā)現(xiàn)異常情況的速度,用時間來度量。城市視頻監(jiān)控系統(tǒng)主要是對突發(fā)事件(群體、惡性、災害等)的響應,是從事件發(fā)生或出現(xiàn)明確的前兆到由監(jiān)控中心的圖像作出準確判斷的時間。它涉及系統(tǒng)的覆蓋面、系統(tǒng)的實時性和監(jiān)控的工作方式等。在進行視頻監(jiān)控系統(tǒng)規(guī)劃時、要明確的提出系統(tǒng)各區(qū)域監(jiān)控中心的響應時間和城市監(jiān)控中心的響應時間。
系統(tǒng)的反應能力
反應能力是系統(tǒng)處警能力的反映。安全系統(tǒng)應能有效地防止事件的發(fā)生(抑制在萌芽狀態(tài)),控制事態(tài)的發(fā)展,避免和減小損失及次生災害的發(fā)生。系統(tǒng)反應也是用時間來度量的,它表示從系統(tǒng)響應至反應力量到達現(xiàn)場的時間。為保證反應的有效性,系統(tǒng)還應對人員和裝備能力及布置、配置作出相應的規(guī)定。
圖像信息的完整性
表示系統(tǒng)采集、存貯圖像信息的能力,包括圖像質(zhì)量、監(jiān)視區(qū)的覆蓋面、圖像記錄的內(nèi)容和時間長度等,可以用具體的技術指標、空間范圍、時間來測量。視頻監(jiān)控作為一種圖像系統(tǒng),這是最能反映其技術水平的評價指標。在進行系統(tǒng)規(guī)劃時一定要提出合理的設計目標。
圖像信息的完整性既是系統(tǒng)響應能力的保證,又是系統(tǒng)進行事后取證工作的基礎。這一設計目標主要由技術設備來決定的,因此也受到設備技術能力的限制。在進行系統(tǒng)規(guī)劃時,要根據(jù)安全需求實事求是地進行合理的技術集成和設備選擇,以達到最佳的效果。
大型視頻監(jiān)控系統(tǒng)還應有其它一些設計目標,包括集成在一個綜合平臺上的其它技術系統(tǒng)(報警、巡查、定位、通信等)都要有相應的設計目標,這里就不贅述了。
建設大型視頻監(jiān)控系統(tǒng)從需求分析出發(fā),有針對性地提出合理的設計目標,既能防止對系統(tǒng)可以達到的效果不甚了了、心中無數(shù),又能避免過高的期望和不切實際的要求。從而、作到系統(tǒng)設計有的放矢,最后的效果評價有根有據(jù)。確定系統(tǒng)的設計目標是系統(tǒng)建設實行目標管理前題。安全系統(tǒng)(工程)必須實行目標管理,它既能防止系統(tǒng)(工程)設計的主觀性和盲目性,又能保證系統(tǒng)(工程)質(zhì)量管理和驗收的科學性、客觀公正性。
系統(tǒng)的功能
在明確了系統(tǒng)的基本需求和設計目標后,可以規(guī)劃系統(tǒng)的功能,或通過系統(tǒng)功能的設置將設計目標具體化。系統(tǒng)可以實現(xiàn)的功能與系統(tǒng)的結構、技術集成的方式、關鍵設備的選擇,以及系統(tǒng)的運行管理體系有密切的關系。所以說系統(tǒng)功能的規(guī)劃是系統(tǒng)技術設計的核心。對于城域規(guī)模的大型視頻監(jiān)控系統(tǒng)應具有以下基本功能:
動態(tài)監(jiān)控
任何一個視頻系統(tǒng)實時監(jiān)控都應是其主要的功能。但對于大型的系統(tǒng),將大量的圖像集中起來進行實時監(jiān)控顯然是不妥的。系統(tǒng)應將這一功能分散到前端的監(jiān)控中心。一是可以得到高質(zhì)量的圖像,二是可以對發(fā)現(xiàn)的異常情況進行快速地反應。系統(tǒng)的監(jiān)控中心則具有動態(tài)監(jiān)控的功能,所謂“動態(tài)監(jiān)控”就是不以直接從圖像中發(fā)現(xiàn)異常情況為目的,而是對全局進行宏觀的動態(tài)監(jiān)視。它對圖像質(zhì)量和實時性的要求要比實時監(jiān)控低。系統(tǒng)監(jiān)控中心的這個功能要求它擁有系統(tǒng)的全部圖像資源,可以主動地調(diào)取任何圖像。可以采用低速率通道傳送低格式的圖像信息。
自主生成增強型安全系統(tǒng)
以系統(tǒng)的全部圖像資源為基礎,根據(jù)不同的安全需求自主地構成不同規(guī)模、不同形式的增強性安全監(jiān)控系統(tǒng)。如城市在某一地點或區(qū)域舉辦重大活動時,可將系統(tǒng)中有關的圖像資源組合在一起構成臨時性的專用監(jiān)控子系統(tǒng);如將系統(tǒng)的圖像按特定的區(qū)域和路線組成專門的監(jiān)控子網(wǎng)。這些子系統(tǒng)的監(jiān)控中心也可以是自由選擇的,它可以對子系統(tǒng)的前端設備進行全部的功能控制,并具有最高的權限,甚至可將子系統(tǒng)完全屏蔽起來。增強性安全系統(tǒng)應可以得到增強的圖像質(zhì)量(比之系統(tǒng)動態(tài)監(jiān)控的圖像質(zhì)量),并得到其它安全技術系統(tǒng)的支持。
圖像信息的分集存貯
圖像信息的存貯是視頻監(jiān)控系統(tǒng)的基本功能,分集的存貯方式應是大型視頻系統(tǒng)的特點之一。將大量的圖像信息經(jīng)過長距離的傳輸集中的存貯顯然是不合理的,但完全分散地存貯在各區(qū)域監(jiān)控中心,對圖像的檢索和管理也是不方便的,而且安全性差。建議設置幾個(數(shù)量視系統(tǒng)的規(guī)模而定)圖像存貯中心,并將它們構成網(wǎng)絡附加存貯系統(tǒng)(NAS)。它可以減小系統(tǒng)的壓力,又可實現(xiàn)資源的統(tǒng)一管理和共享。這些存貯中心將成為圖像內(nèi)容分析的基礎條件。
安全管理
系統(tǒng)監(jiān)控中心一定要具有對全系統(tǒng)(各區(qū)域中心)和與系統(tǒng)相連的其它系統(tǒng)(系統(tǒng)整合的社會資源)進行安全管理的功能。這是一個非常重要的功能,可以通過一個可視化界面檢查系統(tǒng)前端設備和區(qū)域中心設備的狀態(tài)(是否開機、有無圖像信號等),并能對系統(tǒng)故障進行自診斷。對于與系統(tǒng)聯(lián)網(wǎng)的社會上的視頻監(jiān)控系統(tǒng)也可以判斷其是否處于正常的工作狀態(tài)。好的安全管理系統(tǒng)還可通過對系統(tǒng)工作日志的檢查,對系統(tǒng)的操作、管理人員進行考查和考核。系統(tǒng)的安全管理將提高安全系統(tǒng)的運行水平,如果系統(tǒng)和社會上的安全系統(tǒng)都能正常的工作,發(fā)揮應有的作用,城市的整體安全水平自然就提高了。
開放的綜合管理平臺
以安全目的建立的大型視頻監(jiān)控系統(tǒng)必須是一個開放的綜合管理平臺,是城市公共安全體系的一部份。它應與城市應急中心和其它城市管理系統(tǒng)實現(xiàn)資源共享,并為它們提供必要的技術支持。因此、系統(tǒng)既有專用性、又要具有開放性。這一點在系統(tǒng)規(guī)劃時是一定要注意。
綜上所述、具有以上基本功能的城市大型視頻監(jiān)控系統(tǒng)將是一個信息中心、管理中心、應急指揮中心,是城市公共安全綜合管理的平臺。
要注意處理的幾個技術問題
以電視為基本技術的視頻監(jiān)控現(xiàn)已到了一個很高的水平,傳統(tǒng)的模擬視頻系統(tǒng)已很成熟,產(chǎn)品配套、接口規(guī)范,有很多成功的案例。數(shù)字視頻技術的發(fā)展為監(jiān)控系統(tǒng)帶來一些新的解決方案,實現(xiàn)了許多模擬系統(tǒng)達不到的功能和應用,并由此產(chǎn)生了一些新的的概念。但目前產(chǎn)品的配套性和成熟度不高,還沒有統(tǒng)一的技術標準和評價方法。數(shù)字化是視頻監(jiān)控技術發(fā)展的必由之路,但這不是簡單的產(chǎn)品換代,而是兩者相互結合、相互融合逐步演變的過程。所以、在進行大型視頻監(jiān)控系統(tǒng)規(guī)劃時一定要注意下面幾個問題:
模擬和數(shù)字的結合
顯然、把兩種基本模式結合起來,利用模擬方式的實時性、高圖像質(zhì)量(分辨和連續(xù)性)以及在局域范圍內(nèi)低開銷的特點,結合數(shù)字方式在圖像記錄、遠程傳輸和網(wǎng)絡管理方面的優(yōu)勢是最好的思路。不應片面地追求“數(shù)字化”,更不要有“數(shù)字就是先進”的錯誤觀念。
模擬與數(shù)字的結合可以是:各個小區(qū)的模擬系統(tǒng)通過數(shù)字網(wǎng)絡構成大系統(tǒng);模擬的實時監(jiān)控與數(shù)字的圖像記錄;高圖像質(zhì)量的模擬系統(tǒng)與一般監(jiān)控的數(shù)字系統(tǒng)等多種方式。要針對具體環(huán)境條件和應用目的來選擇。
圖像質(zhì)量與系統(tǒng)開銷的折衷
必須指出:目前視頻監(jiān)控系統(tǒng)的數(shù)字化過程是會導致圖像質(zhì)量下降的。如數(shù)字圖像格式的顯示分辨率要比模擬視頻信號低,正是圖像質(zhì)量的犧牲,換來了系統(tǒng)資源(帶寬、存貯空間)開銷的節(jié)省。這就要求我們在進行系統(tǒng)規(guī)劃時,在兩者之間作出一個恰當?shù)恼壑?。不同的地點、不同的時間、不同的圖像處理方式對圖像質(zhì)量會有不同的要求,系統(tǒng)各個環(huán)節(jié)的資源情況也不同,要全面地平衡這些因素,作出合理的選擇。
積極地采用圖像內(nèi)容分析技術
從目視解釋向到自動解釋過渡將是視頻監(jiān)控系統(tǒng)發(fā)展的必然過程,目前技術上尚不成熟,也受到應用環(huán)境的限制。但是、大型視頻監(jiān)控系統(tǒng)必須要積極地采用這方面的新技術,摸索經(jīng)驗,明確進一步改進的方向。因為不改變提取有用圖像信息的方式,圖像信息量大的優(yōu)勢就體現(xiàn)不出來,監(jiān)控就仍然是傳統(tǒng)的模式。其實在圖像自動解釋方面已有了一些可用的技術和產(chǎn)品。如圖像內(nèi)容分析技術,通過它發(fā)現(xiàn)人、車的集聚現(xiàn)象,可及時地防止群體事件和交通堵塞;發(fā)現(xiàn)區(qū)域人流密度過大,可防止踩踏事件;利用簡單的特征識別可以把特定對象的圖像關連起來,等等。在當前、把目視解釋與自動解釋結合起來可成為一種選擇。
須深層次地考慮問題
除了上述幾點外,還有一些非技術的問題需要細致地考慮。筆者強調(diào)要深層次地考慮問題。安全對視頻監(jiān)控不斷增加的需求來的太快了,以至于我們有些準備不足,顯得倉促。技術上沒有準備好、心里上也沒有準備好。技術不是萬能的、也永遠不是最后的解決方案,它的局限要通過其它各方面來補充。而這些問題我們還沒去考慮。小系統(tǒng)出現(xiàn)的麻煩我們可以承受,大系統(tǒng)的麻煩就會承受不起,由此產(chǎn)生的負面影響對視頻監(jiān)控技術今后的發(fā)展和應用可能是災難性的。所以希望能全面細致地、實事求是的作好規(guī)劃,不要搞運動式地一哄而上。要珍視這個機遇,通過系統(tǒng)建設把視頻監(jiān)控技術提升到一個新階段,并在安全領域產(chǎn)生價值觀、方法論等深層次的變革。
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