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剖析“云存儲”理念:它是一種服務
    

    隨著平安城市的大力建設與推廣,備受社會關注。構建和諧平安城市,首先就要做好安防建設。安防需求的急劇增加和飛速發展,從技術層面上來看,安防已經經歷了多個不同的發展階段。目前,視頻監控存儲技術已經發展到了智能化監控系統。

  監控存儲技術設想

  一、智能碼流技術

  智能碼流,是系統根據圖像識別后,根據畫面運動主體的運動速度,將正常錄制的視頻進行碼流調整,進行最后的視頻存儲。對于運動慢的運動主體,碼流記錄甚至可以低至8幀/秒(fps)以下,對于正常速度運動的主體,碼流設定正常的25fps,對于敏感圖像的運動物體的視頻碼流可設定在30fps以上。對于高速的運動主體,在高速攝像機的配合下,碼流可高達1000fps以上。智能碼流技術,可以減少非敏感圖像占用視頻存儲資源,從而對敏感圖像提供了充裕的記載能力。

  二、動態區域自適應的智能監控技術

  以某車庫視頻監控畫面為例,畫面上的敏感信息為運動的車輛和人。不敏感畫面是背景(地面和屋頂)。但在實際的視頻記錄中,背景(地面和屋頂)占據了50%以上的存儲空間。通過圖像識別技術,可以判定固定背景與運動物體圖像,因而,具備了只在記載畫面的中有運動的技術可能。動態區域智能監控,就是只記載除背景以外的運動物體,從而大大減少了視頻存儲空間的需求,相同的存儲空間,可保留的視頻時間長度可以成倍提高。攝像系統,通過圖像識別技術,可以智能學習,判斷哪些圖像是背景,即便是由云臺控制的攝像頭,通過設定的時間內的自動學習,也可以自動判定錄制視頻中的新背景,從而實現對運動物體圖像的智能監控。

  三、非敏感區域的低碼流記載技術

  視頻上方的25%到30%的區域,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的區域。如某些典型監控圖像中的紅色馬賽克部分的圖像,基本不會含有人們關心的視頻內容,因此可以把視頻圖像的非敏感區域的忽略或者用低碼流另外記錄,只需在回放的時候與高碼流的視頻做一個同步。值得說明的是,非敏感區域在不同應用場景,各有不同,有的也許在視頻圖像的下方,有的監控場景,非敏感區域是不規則的,可以在視頻監控系統安置好后,根據實際情況再進行應用層面的人工設定。

  四、人臉/車輛識別(或其他敏感移動物體)驅動高清攝錄技術

  在特殊的場景下,比如大樓的進口處、電梯等地方,人臉是敏感圖像。在車庫內、小區的進出口處,車輛及其號牌是敏感圖像。若全部用高清的視頻固然可以滿足監控需求,但視頻存儲,特別是長時間的保存就會需要海量的存儲空間;若根據圖像識別技術,判斷出現設定的敏感圖像的時候,才驅動攝像頭啟動高清記錄,對于一般的非敏感圖像,則啟動標清甚至低碼率的視頻流來記錄。這樣高清與標清相結合的監控記錄,即保證了記錄敏感圖像的質量,同時又較大程度上減少了視頻存儲量。

  五、序列幀視頻文件分布存儲技術

  把視頻在一秒內產生的幀為標識成序列幀,同時編制存儲與播放序列,把不同序列的幀劃分為數個文件存儲;單個幀序列文件可以單獨播放,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,則是高清(或標清)的視頻效果。當需要回收存儲空間的時候,可按存儲策略規劃,先將一部分序列幀視頻文件所占的區域覆蓋。另一部份則保存下來,從而更有效的利用存儲空間。

  例如按原存儲能力可以保留1個月的視頻數據,經過視頻幀文件的分布存儲后,可以保留數個月的有選擇的序列幀視頻的文件數據。對已保留了中長期的序列幀視頻文件進行部分覆蓋,實現淡入淡出式的視頻逐漸丟棄,長期保留的視頻數據不是一下完全消失,而是慢慢的消失、丟棄。從而最大限度地延長監控視頻保留的時間。

  基于以上五種技術的智能視頻監控的視頻流

  智能監控的視頻流,是經過一系列的不同邏輯層面的圖像識別,進行的智能判斷后進行錄制、存儲的。其中動態區域自適應的智能監控技術、非敏感的低碼流記載技術的運用可以根據實際需要,貫穿在整個存儲過程;或者根據應用層面的人工設定,有選擇地實施。圖像識別從初步識別,到精細識別,按需要分層次進行。對視頻圖像識別的采樣頻率,可以根據需要,設定具體頻率,不需要對每一幀的圖像都識別。

  監控存儲五高新要求

  而從歷史上看,安防并不被認為能夠帶來高投資收益,而是一項成本支出。尤其是在國內,視頻數據是事后查證的重要證據,在銀行、司法、平安城市,視頻圖像的存儲時間都在1-3個月甚至是半年。隨著高清監控時代來臨,更清晰的圖像意味著更大的存儲容量、更多的設備數量、更大的機房面積、更高的制冷費用、更貴的運維成本。

  所以除了探討如何應用監控實現更多價值以外,我們更應該關注如何降低視頻監控系統的總體擁有成本。安防監控對存儲的新需求可以簡單的總結為“5個高

  高容量:高清化帶來存儲容量猛增,需要穩定可靠的大容量存儲:提高單套系統容量:通過SAS擴展級聯多個JBOD,支持3TB、4TB硬盤,增強RAID健壯性;使用集群存儲系統:增強存儲系統彈性擴展能力,彌補單機可靠性不足

  高性能:高清監控對存儲總帶寬要求較高,而且存儲性能要根據監控特點進行調優:性能優化:高清大碼流高并發數據流,不同模式下(邊寫邊讀、邊刪邊寫、RAID重建)的IO性能優化、NAS性能優化;應用結合:NVR軟件嵌入后的應用處理能力,合理分配系統資源;

  高能效:海量存儲部署的背后是大量的能源消耗、高昂的使用成本,監控設備都應是低功耗設計:在DVR時代,監控廠商通過硬盤輪休降低功耗、延長壽命,而網絡存儲則可使用MAID實現節能,但MAID更多適用于備份歸檔環境;考慮到監控應用是7*24不間斷的,選擇高轉換效率的電源(80Plus電源或者直流電源)更有價值,可在不影響應用的情況下降低能耗;

  高密度:監控對存儲最基本的需求就是降低每TB成本、每槽位成本:高清監控普及后,原有3U16盤位設備,單臺存儲容量有限,高盤位存儲可以支持更多攝像頭;4U24盤位以上的高密度存儲,可以有效降低每槽位成本、提高單臺存儲容量、節省機架空間;

  高適用:存儲必須針對監控實際需求進行設計,解決客戶痛點才能生存:文件碎片過多導致性能下降、斷電后文件系統易損、流媒體直寫、高效率的索引結構;提高NVR嵌入應用的便利性和兼容性,支持Windows/Linux軟件,提供與外部監控子系統接口的API,實現高效率的分析,在海量數據中快速定位;以UIT的SV1000G2為例,從產品設計上就貫穿了5個高,采用端到端的SAS6Gb技術、Intel最新的SandyBridge平臺提高性能,4U24/4U36的高密度設計、支持3TB硬盤,提高單套系統的存儲容量,降低每槽位成本;適用轉換效率高達90%的80Plus電源,可以節約更多電能,降低系統運營成本;通過架構優化可以與監控系統更緊密結合。

 

 
 
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