视频云+边缘计算架构在新型智慧城市中的建设模式

时间：2024-05-04

刘博斐朱雨豪刘伟廖光文

（中电科新型智慧城市研究院有限公司广东省深圳市 518000）

1 引言

1.1 海量视频、图像数据的分析与应用之路充满挑战

在新型智慧城市建设进程中，纯粹的视频监控平台早已无法满足公共安全业务场景的应用，其更多以视频、图像信息的接入、转发、存储为主，应用与数据间处于松散状态，然而，成百上千万的视频应用与分析系统逐步演变成刚性需求，如图1所示视频、图像应用平台在不断呈现井喷式发展，因此如何筑造PB 乃至ZB 级海量视频数据的视频云基础设施架构体系，如何从海量视频数据快速抽取、定位图像信息，如何保证视图应用系统能够弹性调度、架构合理、灵活调配、建设最经济当前最急迫的问题。

1.2 异构数据的融合充满挑战

在新型智慧城市快速建设中，视频、图片数据的采集同时伴随着复杂多元异构视图数据的融合，如人像抓拍机、视频门禁设备、视频流人像检测、安全门、车载人像抓拍机（含公交）、移动执法仪、通用闸机等，如图2所示，海量多维非结构化数据中涉及大量人、车、物的信息记录，这些非结构化数据深度融合的前提是要进行快速的清洗和存储，只有充分利用这些深度融合的数据才能发挥出真正的价值。因此如何在优化原有一类点视图应用系统架构上，对接数以亿计的非一类海量视图数据的存储和分析，如何快速定位和多维分析也是当前需要解决的核心问题。

1.3 智能视频大规模应用充满挑战

近年来，视频监控系统呈现井喷式增长，后端传输、网络、存储规模不断增加。目前，通过建设以人像识别、ReID、步态识别等智能监控应用系统，实现了对重点场所（学校、医院、车站、机场等）、重要卡口的人员采集人像信息和体外特征信息等，为智能监控应用提供基础，并提高了人员布控的覆盖面，整体提高系统的检索、布控和数据挖掘的范围，应用在嫌疑人身份查询，重大活动安保及公安业务办理中的人证核验工作，恐怖分子等重点人员进出的实时预警、布控、轨迹查询等，大幅度提高系统的实战能力。如图3所示，智能视频的应用从 “事后研判”向“事前预警”发生重要转变。

目前，相关部门已储备了大量的视频图像资源和大量的有数据价值的图像信息，但是针对人员侦查，身份确认、车辆识别、物件识别等主要是通过技侦或网侦手段，导致这些价值信息无法充分发挥其效能。即使出动大量警力，采用“人海战术”也无法发挥视图数据的效能，再加上人工排查效率不足，视频图像受前端点位的角度、光照强度等系列复杂环境因素的影响，导致查找的准确性和时效性无法保证，尤其出现突发紧急案件时，往往会贻误最佳破案时机。如何在实战中快速应对这些突发场景，提供更加丰富以及实用的“视频防控”应用，变“事后被动侦查”为“事前主动预警”是新型智慧城市建设的关键。

2 探讨视频云+边缘计算助力新型智慧城市建设模式

图1：视频云基础架构体系

目前新型智慧城市已全面跨入海量视图大数据分析处理的应用和建设阶段。这一阶段，单一的视频基础体系架构逐步向视频云体系架构转移，从而解决大规模视频和复杂业务场景带来的系列挑战，传统的云体系架构已无法满足视频云体系架构的需求，主要在于传统的结构化数据云体系架构无法满足视频图片等非结构化数据体系架构，海量视频流媒体需要高带宽保证实时调取、分布式多节点智能解析处理、实时布控与告警、动态实时智能追踪、海量视频与图像的定位、暴力检索等特性，因此传统的云架构体系无法解决大规模业务的实时分析和处理，相反会造成大量资源的损耗。

未来，随着视频、图像业务应用的不断深入，视频云平台的运行需要大量的异构CPU/GPU/FPGA 等计算和存储资源做支撑，以支撑视图结构化解析、视图数据库建设以及视频资源共享与开放，为了更充分的利用计算、存储、网络等大量异构资源，这将在一定程度上需要视频云管平台对异构资源的统一管理与调度能力。从而实现大规模视图智能解析、存储转发、高速共享交换等关键海量视频大数据挖掘和应用。

与此同时，处于分局/派出所的边缘计算节点也能够实时处理边缘节点的分析处理和应用需求，一方面可有效减轻边缘端到数据中心端的网络带宽和应用请求带来的资源占用，并能满足边缘节点对本端的人脸比对、布控告警等实时业务的需求，另一方面计算和存储资源的边缘化，极大的降低了海量视频、图片数据在传输、存储、应用等方面对数据中心严重依赖。如图4所示边缘计算节点能够及时有效的处理边缘端的数据请求，提升边缘端的信息处理效率。

视频云+边缘计算的结合可充分支撑海量高性能视频、图片的存储和大数据系统，从而实现以图搜图、大数据检索、布控、挖掘等智能应用，并为能大幅度提供系统的应用实战能力。

3 应用案例

图2：海量多维非结构化数据的清洗

图3：快速布控告警

图4：边缘计算部署

进一步落实科技强警战略部署，着力打造治安立体化防控体系，实现视频监控系统的“全覆盖、全高清、全联网、全智能”，近年来，一些地市公安局加大对智能前端、后端的大力投入，实现对人、车、路、物体等数据的系统化采集和智能解析，真正实现对重点人员和车辆、重大安保活动的触网感知、预测预警。目前建设成果已初具成效，如以某地区公安局为例，其通过视频信息（含智能视频识别）协助破获各类刑事案件20500 多宗，占总破案数的63%，抓获犯罪嫌疑人26000 多人，利用视频协破犯罪团伙640 多个。

一些地市公安局基于视频云+边缘计算的技术架构体系建设，深耕智能视频数据，以行为分析、人脸识别、智能视频追踪等技术为支撑，打造一个支持决策、智能研判治安态势、支持个性化办案、走访、管理、服务等全业务的智能视频图像应用平台。进一步打造辖区内的“人、车、路、物体”多维数据体系，实现数据库间的碰撞和建模，快速定位案件相关信息，极大地提升系统的实战能力。