視頻大數據技術助力智慧城市建設

齊仁勇 牟東

摘 要：視頻大數據技術能夠快速處理非結構化視頻數據，并實現高效地存儲、檢索、分析和統計，應用于當前智慧城市建設的交通、安全等諸多領域，未來將會更好地助力智慧城市建設。

關鍵詞：視頻大數據；智慧城市；交通；安全

隨著社會經濟和科學技術的飛速發展，各類信息數據也在飛速的增長。根據互聯網數據中心（IDC）的研究報告，未來10年全球數據量每年的增長速度將超過40%，2020年全球數據量將達到35ZB，而且每過1分鐘，全世界僅互聯網就有7.5PB的數據量產生。這標志著“大數據”時代已經到來，各類信息數據產生了爆炸性的膨脹。在當前智慧城市中的公共安全、交通領域等建設了大量的視頻監控，由此產生大量的非結構化數據，隨著智慧城市的迅速發展，其總量將越來越大。從日趨海量的非結構化視頻數據中快速發掘高價值的信息，進行高效地存儲、檢索、分析和統計，就需要運用視頻大數據及云技術。

一、視頻大數據技術

隨著智慧城市建設的不斷深入，將產生海量非結構化的視頻數據，存儲設備和計算資源將會大幅度增加，對存儲數據的讀寫操作也將更加頻繁，視頻大數據技術的需求越來越強烈。

1）視頻大數據處理技術。以Hadoop為代表的分布式軟件是當前大數據處理技術領域的主流，在視頻大數據領域，同樣采用分布式計算架構，借助云計算的分布式處理、分布式數據庫、云存儲和虛擬化技術，在網絡環境下將分散的各類資源集中起來形成用戶共享的資源池，以動態按需和可度量的方式提供服務，滿足大數據應用的要求。通過視頻大數據處理技術，從視頻圖像中提取出人、車、物、事件等內容的相關信息，進行結構化的語言描述，從而使計算機能夠識別，從中進一步提取出有價值的信息。

2）視頻大數據的應用框架。應用框架包括了對視頻數據進行處理和存儲的視頻大數據平臺、支持高并發訪問的視頻分發網絡、面向應用的服務接口。視頻大數據平臺采用Hadoop分布式計算技術，作為應用框架的核心組成部分，具備強大的計算和存儲能力。各類視頻監控、安防數據都接入并存儲在平臺中，根據指令實現視頻大數據的海量存儲和并行處理。視頻分發網絡是為了滿足視頻訪問的需要，從視頻大數據平臺中調取視頻監控，根據用戶的訪問情況將監控視頻分發到各個節點，提供瀏覽、訪問等服務。服務接口是面向各類應用的，作為大數據平臺和用戶之間溝通的橋梁，應用系統通過服務接口傳遞請求給大數據平臺，大數據平臺通過它執行相關請求，反饋給應用系統。

二、視頻大數據技術在智慧城市建設中的應用

智慧城市建設離不開大數據、云計算等新興信息技術的支撐和保障，特別是當前視頻監控的數量正在日益增加，視頻大數據技術在智慧城市建設中的應用將更加廣泛。通過視頻大數據技術的應用，可以實現對城市的精細化、智慧化管理，解決交通擁堵、消除安全隱患、提高群眾的安全感、提升城市形象，最終實現城市的可持續發展。

（一）智慧交通

當前我國經濟發展迅速，機動車保有量持續上升，城市交通中的矛盾日益突出，交通擁堵、事故頻發。目前，公安、交通部門已經建設了大量的卡口以及電子警察設備，這些設備每天都會記錄數億條車輛信息、軌跡數據。借助視頻大數據技術，將海量的過車數據存儲于視頻大數據平臺中，提供高效處理服務。通過迅速處理這些數據并進行檢索、分析、統計利用，就能解決當前的交通管理問題，讓機動車合理出行，實現智能交通管理的科學化、精細化。針對卡口等設備記錄的非結構化數據，采用視頻大數據技術，由視頻大數據平臺來處理，采用分布式計算，各節點并行處理，提供高效處理服務，將傳統模式處理數據時需要分鐘級的計算變為秒級。經過處理，視頻結構化并轉化成完整、有序的信息，從而實現高效的檢索、分析、統計，包括初次過車、行車軌跡、交通事故規律、道路通行規律分析，車流量統計、車流量對比、車輛違法規律統計、特定時段車流量、道路擁堵統計。通過數據的動態分析，實現全面的監控，事件的檢測，準確誘導，及時發布，可以有效遏制交通違法行為的發生，提高道路流量，減少交通擁堵。通過對視頻數據的處理、分析、應用來主導智慧城市公共交通管理、服務和建設，共享利用各類公共交通信息數據，實現公共交通的實時監控、動態管理、指揮調度、應急處理，提升城市交通的科學化、智能化管理水平。

（二）智慧安全

在維護公共安全方面，視頻大數據能夠發揮不可替代的重要作用，有效實現治安防控、預防和打擊犯罪、處置應急突發事件等。隨著視頻大數據技術的日趨成熟，徹底改變了以往傳統的視頻數據處理模式，我們可以將監控捕捉到的視頻數據與后臺數據庫中的數據快速比對，提取其中的人員、物體、行為信息，實現人臉檢測、跟蹤和比對等視頻偵查功能，或者基于以圖搜圖的方式快速搜索嫌疑人或目標，有效打擊犯罪。還可以將海量視頻濃縮、摘要，降低時間成本，提升效率。視頻大數據使治安防控模式有所改變，將事后取證向事前預防轉變。基于視頻監控聯網系統的視頻巡邏，設置人流統計、物品檢測、警戒區域檢測、人群聚集檢測功能，針對重要場所的實時視頻，通過檢測人群、物品的特征，提高對異常情況的應急處突能力。通過對城市安全數據的趨勢研判、預測分析，基于這些分析結果，可以有目的的部署警力，有效降低城市的犯罪率。

三、視頻大數據技術在智慧城市建設中的展望

智慧城市建設的步伐不斷加快，快速增長的視頻圖像數據，預示著對視頻大數據的訴求越來越強烈。視頻大數據將會更多地應用于能源、公共服務、社會管理、教育等方面，部門間的數據共享利用將會更加迫切、頻繁，數據的標準統一和共享應用成為需要解決的新問題。將海量的數據標準化，實現互聯互通，通過標準化的接口提供共享服務，才能更好地助力智慧城市建設，帶來質的飛躍和提升。

參考文獻：

[1] 孫景琪，孫京.數字視頻技術及應用.北京工業大學出版社，2006-7-1.

[2] [英]維克托·邁爾-舍恩伯格，[英]肯尼思·庫克耶.大數據時代.浙江人民出版社，2013-1-1.

[3] 楊正洪.智慧城市-大數據，物聯網和云計算之應用.清華大學出版社2014-1-1.