智能化:監(jiān)控存儲(chǔ)技術(shù)設(shè)想及五高新要求
隨著平安城市的大力建設(shè)與推廣，備受社會(huì)關(guān)注。構(gòu)建和諧平安城市，首先就要做好安防建設(shè)。安防需求的急劇增加和飛速發(fā)展，從技術(shù)層面上來(lái)看，安防已經(jīng)經(jīng)歷了多個(gè)不同的發(fā)展階段。目前，視頻監(jiān)控存儲(chǔ)技術(shù)已經(jīng)發(fā)展到了智能化監(jiān)控系統(tǒng)。
監(jiān)控存儲(chǔ)技術(shù)設(shè)想
一、智能碼流技術(shù)
智能碼流，是系統(tǒng)根據(jù)圖像識(shí)別后，根據(jù)畫(huà)面運(yùn)動(dòng)主體的運(yùn)動(dòng)速度，將正常錄制的視頻進(jìn)行碼流調(diào)整，進(jìn)行最后的視頻存儲(chǔ)。對(duì)于運(yùn)動(dòng)慢的運(yùn)動(dòng)主體，碼流記錄甚至可以低至8幀/秒(fps)以下，對(duì)于正常速度運(yùn)動(dòng)的主體，碼流設(shè)定正常的25fps，對(duì)于敏感圖像的運(yùn)動(dòng)物體的視頻碼流可設(shè)定在30fps以上。對(duì)于高速的運(yùn)動(dòng)主體，在高速攝像機(jī)的配合下，碼流可高達(dá)1000fps以上。智能碼流技術(shù)，可以減少非敏感圖像占用視頻存儲(chǔ)資源，從而對(duì)敏感圖像提供了充裕的記載能力。
二、動(dòng)態(tài)區(qū)域自適應(yīng)的智能監(jiān)控技術(shù)
以某車庫(kù)視頻監(jiān)控畫(huà)面為例，畫(huà)面上的敏感信息為運(yùn)動(dòng)的車輛和人。不敏感畫(huà)面是背景(地面和屋頂)。但在實(shí)際的視頻記錄中，背景(地面和屋頂)占據(jù)了50%以上的存儲(chǔ)空間。通過(guò)圖像識(shí)別技術(shù)，可以判定固定背景與運(yùn)動(dòng)物體圖像，因而，具備了只在記載畫(huà)面的中有運(yùn)動(dòng)的技術(shù)可能。動(dòng)態(tài)區(qū)域智能監(jiān)控，就是只記載除背景以外的運(yùn)動(dòng)物體，從而大大減少了視頻存儲(chǔ)空間的需求，相同的存儲(chǔ)空間，可保留的視頻時(shí)間長(zhǎng)度可以成倍提高。攝像系統(tǒng)，通過(guò)圖像識(shí)別技術(shù)，可以智能學(xué)習(xí)，判斷哪些圖像是背景，即便是由云臺(tái)控制的攝像頭，通過(guò)設(shè)定的時(shí)間內(nèi)的自動(dòng)學(xué)習(xí)，也可以自動(dòng)判定錄制視頻中的新背景，從而實(shí)現(xiàn)對(duì)運(yùn)動(dòng)物體圖像的智能監(jiān)控。
三、非敏感區(qū)域的低碼流記載技術(shù)
視頻上方的25%到30%的區(qū)域，通常是天空或建筑的頂部圖像，基本屬于敏感要素不太可能出現(xiàn)的區(qū)域。如某些典型監(jiān)控圖像中的紅色馬賽克部分的圖像，基本不會(huì)含有人們關(guān)心的視頻內(nèi)容，因此可以把視頻圖像的非敏感區(qū)域的忽略或者用低碼流另外記錄，只需在回放的時(shí)候與高碼流的視頻做一個(gè)同步。值得說(shuō)明的是，非敏感區(qū)域在不同應(yīng)用場(chǎng)景，各有不同，有的也許在視頻圖像的下方，有的監(jiān)控場(chǎng)景，非敏感區(qū)域是不規(guī)則的，可以在視頻監(jiān)控系統(tǒng)安置好后，根據(jù)實(shí)際情況再進(jìn)行應(yīng)用層面的人工設(shè)定。
四、人臉/車輛識(shí)別(或其他敏感移動(dòng)物體)驅(qū)動(dòng)高清攝錄技術(shù)
在特殊的場(chǎng)景下，比如大樓的進(jìn)口處、電梯等地方，人臉是敏感圖像。在車庫(kù)內(nèi)、小區(qū)的進(jìn)出口處，車輛及其號(hào)牌是敏感圖像。若全部用高清的視頻固然可以滿足監(jiān)控需求，但視頻存儲(chǔ)，特別是長(zhǎng)時(shí)間的保存就會(huì)需要海量的存儲(chǔ)空間；若根據(jù)圖像識(shí)別技術(shù)，判斷出現(xiàn)設(shè)定的敏感圖像的時(shí)候，才驅(qū)動(dòng)攝像頭啟動(dòng)高清記錄，對(duì)于一般的非敏感圖像，則啟動(dòng)標(biāo)清甚至低碼率的視頻流來(lái)記錄。這樣高清與標(biāo)清相結(jié)合的監(jiān)控記錄，即保證了記錄敏感圖像的質(zhì)量，同時(shí)又較大程度上減少了視頻存儲(chǔ)量。
五、序列幀視頻文件分布存儲(chǔ)技術(shù)
把視頻在一秒內(nèi)產(chǎn)生的幀為標(biāo)識(shí)成序列幀，同時(shí)編制存儲(chǔ)與播放序列，把不同序列的幀劃分為數(shù)個(gè)文件存儲(chǔ)；單個(gè)幀序列文件可以單獨(dú)播放，效果等同于低碼流記錄的視頻效果。
所有幀序列可以合成完全視頻一起播放時(shí)，則是高清(或標(biāo)清)的視頻效果。當(dāng)需要回收存儲(chǔ)空間的時(shí)候，可按存儲(chǔ)策略規(guī)劃，先將一部分序列幀視頻文件所占的區(qū)域覆蓋。另一部份則保存下來(lái)，從而更有效的利用存儲(chǔ)空間。
例如按原存儲(chǔ)能力可以保留1個(gè)月的視頻數(shù)據(jù)，經(jīng)過(guò)視頻幀文件的分布存儲(chǔ)后，可以保留數(shù)個(gè)月的有選擇的序列幀視頻的文件數(shù)據(jù)。對(duì)已保留了中長(zhǎng)期的序列幀視頻文件進(jìn)行部分覆蓋，實(shí)現(xiàn)淡入淡出式的視頻逐漸丟棄，長(zhǎng)期保留的視頻數(shù)據(jù)不是一下完全消失，而是慢慢的消失、丟棄。從而最大限度地延長(zhǎng)監(jiān)控視頻保留的時(shí)間。
基于以上五種技術(shù)的智能視頻監(jiān)控的視頻流
智能監(jiān)控的視頻流，是經(jīng)過(guò)一系列的不同邏輯層面的圖像識(shí)別，進(jìn)行的智能判斷后進(jìn)行錄制、存儲(chǔ)的。其中動(dòng)態(tài)區(qū)域自適應(yīng)的智能監(jiān)控技術(shù)、非敏感的低碼流記載技術(shù)的運(yùn)用可以根據(jù)實(shí)際需要，貫穿在整個(gè)存儲(chǔ)過(guò)程；或者根據(jù)應(yīng)用層面的人工設(shè)定，有選擇地實(shí)施。圖像識(shí)別從初步識(shí)別，到精細(xì)識(shí)別，按需要分層次進(jìn)行。對(duì)視頻圖像識(shí)別的采樣頻率，可以根據(jù)需要，設(shè)定具體頻率，不需要對(duì)每一幀的圖像都識(shí)別。
監(jiān)控存儲(chǔ)五高新要求
而從歷史上看，安防并不被認(rèn)為能夠帶來(lái)高投資收益，而是一項(xiàng)成本支出。尤其是在國(guó)內(nèi)，視頻數(shù)據(jù)是事后查證的重要證據(jù)，在銀行、司法、平安城市，視頻圖像的存儲(chǔ)時(shí)間都在1-3個(gè)月甚至是半年。隨著高清監(jiān)控時(shí)代來(lái)臨，更清晰的圖像意味著更大的存儲(chǔ)容量、更多的設(shè)備數(shù)量、更大的機(jī)房面積、更高的制冷費(fèi)用、更貴的運(yùn)維成本。
所以除了探討如何應(yīng)用監(jiān)控實(shí)現(xiàn)更多價(jià)值以外，我們更應(yīng)該關(guān)注如何降低視頻監(jiān)控系統(tǒng)的總體擁有成本。安防監(jiān)控對(duì)存儲(chǔ)的新需求可以簡(jiǎn)單的總結(jié)為“5個(gè)高
高容量：高清化帶來(lái)存儲(chǔ)容量猛增，需要穩(wěn)定可靠的大容量存儲(chǔ)：提高單套系統(tǒng)容量：通過(guò)SAS擴(kuò)展級(jí)聯(lián)多個(gè)JBOD，支持3TB、4TB硬盤(pán)，增強(qiáng)RAID健壯性；使用集群存儲(chǔ)系統(tǒng)：增強(qiáng)存儲(chǔ)系統(tǒng)彈性擴(kuò)展能力，彌補(bǔ)單機(jī)可靠性不足；
高性能：高清監(jiān)控對(duì)存儲(chǔ)總帶寬要求較高，而且存儲(chǔ)性能要根據(jù)監(jiān)控特點(diǎn)進(jìn)行調(diào)優(yōu)：性能優(yōu)化：高清大碼流高并發(fā)數(shù)據(jù)流，不同模式下(邊寫(xiě)邊讀、邊刪邊寫(xiě)、RAID重建)的IO性能優(yōu)化、NAS性能優(yōu)化；應(yīng)用結(jié)合：NVR軟件嵌入后的應(yīng)用處理能力，合理分配系統(tǒng)資源；
高能效：海量存儲(chǔ)部署的背后是大量的能源消耗、高昂的使用成本，監(jiān)控設(shè)備都應(yīng)是低功耗設(shè)計(jì)：在DVR時(shí)代，監(jiān)控廠商通過(guò)硬盤(pán)輪休降低功耗、延長(zhǎng)壽命，而網(wǎng)絡(luò)存儲(chǔ)則可使用MAID實(shí)現(xiàn)節(jié)能，但MAID更多適用于備份歸檔環(huán)境；考慮到監(jiān)控應(yīng)用是7*24不間斷的，選擇高轉(zhuǎn)換效率的電源(80Plus電源或者直流電源)更有價(jià)值，可在不影響應(yīng)用的情況下降低能耗；
高密度：監(jiān)控對(duì)存儲(chǔ)最基本的需求就是降低每TB成本、每槽位成本：高清監(jiān)控普及后，原有3U16盤(pán)位設(shè)備，單臺(tái)存儲(chǔ)容量有限，高盤(pán)位存儲(chǔ)可以支持更多攝像頭；4U24盤(pán)位以上的高密度存儲(chǔ)，可以有效降低每槽位成本、提高單臺(tái)存儲(chǔ)容量、節(jié)省機(jī)架空間；
高適用：存儲(chǔ)必須針對(duì)監(jiān)控實(shí)際需求進(jìn)行設(shè)計(jì)，解決客戶痛點(diǎn)才能生存：文件碎片過(guò)多導(dǎo)致性能下降、斷電后文件系統(tǒng)易損、流媒體直寫(xiě)、高效率的索引結(jié)構(gòu)；提高NVR嵌入應(yīng)用的便利性和兼容性，支持Windows/Linux軟件，提供與外部監(jiān)控子系統(tǒng)接口的API，實(shí)現(xiàn)高效率的分析，在海量數(shù)據(jù)中快速定位；以UIT的SV1000G2為例，從產(chǎn)品設(shè)計(jì)上就貫穿了5個(gè)高，采用端到端的SAS6Gb技術(shù)、Intel最新的SandyBridge平臺(tái)提高性能，4U24/4U36的高密度設(shè)計(jì)、支持3TB硬盤(pán)，提高單套系統(tǒng)的存儲(chǔ)容量，降低每槽位成本；適用轉(zhuǎn)換效率高達(dá)90%的80Plus電源，可以節(jié)約更多電能，降低系統(tǒng)運(yùn)營(yíng)成本；通過(guò)架構(gòu)優(yōu)化可以與監(jiān)控系統(tǒng)更緊密結(jié)合。
