公安机关视频图像信息整合与共享平台的开发与应用

郭会茹，牛立全

(天津公安警官职业学院计算机教研部，天津 300382)

随着信息技术的发展和普及，报警和视频监控系统已经应用于人们的生产和生活中的各个领域，如重点单位、公共复杂场所、居民社区以及道路、路口等。这对公安机关维护社会治安秩序和社会稳定提供了一定的技术保障。然而，由于缺乏统一的管理，这些资源普遍存在数据信息相对独立、图像质量参差不齐、存储和播放格式不统一等问题，尤其是当案件涉及长时间、大区域时，相关视频图像数据量大、格式丰富，影响了公安机关的办案效率，造成巨大的资源浪费。

公安机关视频图像信息整合与共享平台的开发与应用，能够打通社会视频资源与公安系统视频资源、公安系统内部各部门、各警种视频监控系统之间的信息壁垒，实现互联互通互控。实现视频图像信息高度共享，提高视频图像信息的使用效率，可以为公安情报研判、警情联动、作战指挥等各方面工作提供强有力的技术支持。

1 关键技术

视频监控系统到目前为止经历了四个发展过程：一是模拟视频监控系统；二是数字视频监控系统；三是网络视频监控系统；四是基于网络的智能视频监控系统。长期以来，由于缺乏统一的规划和管理，没有统一的技术标准，当前的视频监控系统中存在各种模式、制式，且各个视频监控系统相互独立，形成信息壁垒，无法实现互联互通。研究行之有效的通信协议、信令、视频流转换技术，是视频图像信息整合与共享平台建设的关键。

1.1 SIP协议

SIP是通信领域公认的标准协议，符合ISO模型，独立于底层网络传输协议和媒体，与Internet有很好的兼容性，且容易扩充。SIP消息数据和格式与Web消息数据是同类型，所以要使其支持新业务，只需利用它已经定义的头域，进行简单必要的扩充。

SIP是一个应用层的控制协议，能够在IP网络上实现多媒体通信。它可以创建、修改和终结会话进程，也可以发起会话，或邀请成员加入已经存在的会话进程。它的各成员之间通过单播、组播或两者结合的方式实现交互，具有灵活性、可扩展性、可重用性、互操作性。因此，SIP适合智能化监控、分布式部署和IP视频监控系统大规模联网。

1.2 GB/T 28181-2011标准

GB/T 28181-2011标准即《安全防范视频监控联网系统信息传输、交换、控制技术要求》，使不同产品、不同厂商之间的互联互通成为可能，它遏制了不同厂商和不同区域各自为政的建设局面，使各地视频监控系统联网建设有了统一的标准，使视频监控产品向着专业化和社会化发展，极大地推动了安全防范行业的发展；同时还可以作为标准，为视频监控系统的合格评定、产品检验提供了依据。

1.3 控制信令与媒体流分离机制

在通讯系统中将控制流与音视频流分离，控制流由SIP服务器集中管理，音视频流则以分布式形式通过网络处理交换分发至媒体服务器。这样就减少了处理媒体流的性能压力，从而可以无限制扩展监控系统的规模。

2 共享平台硬件架构

根据视频图像信息的共享需求、承载网络、系统安全等级的不同，公安机关视频图像信息整合与共享平台总体架构分成公安信息网共享平台和公安视频专网共享平台。其中，公安信息网共享平台部署在公安信息网上，实现视频图像信息的跨部门、跨警种海量共享以及授权许可范围内的单点登录多系统全景共享。公安视频专网共享平台用来整合公安自建视频图像资源和在公共网络上传输的标准和非标准社会视频图像资源。公安视频专网平台采用三层网络体系结构，包括市级平台、区县级平台和派出所管辖区。公安信息网共享平台与公安视频专网共享平台通过公安三所设计开发的安全接入平台实现对接，从而使两个共享平台整合在一起，实现视频图像资源在授权许可范围内的互联互通互控。系统总体架构如图1所示。

2.1 与标准系统间的互联

遵循国标GB/T 28181-2011进行建设的视频监控系统平台为标准系统。前端监控摄像机和后端视频服务器等系统设备都是符合国标的产品，所以标准系统间的互联不需要转码和信令转换，只需要对上下级两个互联系统的系统类型、SIP端口、IP地址、用户编码等信息进行相应配置即可完成对接(图2)。

2.2 与非标准系统间的互联

非标准视频监控系统联入标准视频监控系统时需要进行转码和信令转换，这一转换工作是由转换网关来完成的。非标准视频监控系统(下级)由网关向标准视频监控系统(上级)网关发起注册，通过上级网关认证后可以进行系统之间的有效通讯。根据转换的信息数据类型，转换网关在逻辑上分为控制协议网关和媒体网关(图3)。

2.3 公安信息网共享平台与公安视频专网共享平台的互联

公安信息网共享平台与公安视频专网共享平台的互联互通需要通过安全接入平台实现。安全接入平台基于松耦合可伸缩的分布式架构，实现功能分离和协议开放。在安全性上采用不同的策略，实现视频控制信令双向传输及媒体流数据单向传输，为视频接入提供了一条安全、高效的接入通道，保证了视频信息的安全、可靠传输。安全接入平台的网络隔离设备是网闸，它有效地剥离了所有网络协议，实现了纯数据摆渡，使基于网络协议的攻击成为不可能。公安信息网和公安视频专网的网络物理连接分别终止于各自的数据交换服务器，在公安信息网和公安视频专网之间没有任何网络连接，为公安信息内网提供了可靠的边界保护。

3 共享平台软件设计

3.1 面向服务架构(SOA)

基于SOA架构的视频监控系统共享平台从下到上可以分为四个部分，分别是数据库层、数据访问层、应用层、表示层。数据库层保证数据的可管理性和一致性；数据访问层能够为数据提供标准的访问和控制接口，降低异构系统之间的耦合度，实现不同系统之间的互联互通。应用层基于标准SIP，保证了平台的可扩展性，有助于共享平台的升级和扩容。表示层是根据用户的实际需求而开发和设计的，是整个系统功能的真正体现，它以友好的界面、简洁的操作，使平台使用者更好地使用视频监控资源指导警务活动。

3.2 软件业务流程

共享平台实现单点登陆多系统全景共享。用户通过PKI或手机验证码登陆系统后，在相应的授权许可范围内使用共享平台。公安普通用户使用共享平台流程图如图4所示。

4 共享平台应用功能

4.1 基本功能

共享平台的基本功能主要包括平台的认证机制、视频浏览、云台控制、视频检索回放、轮巡浏览等。

4.1.1 认证

用户通过PKI或已注册手机验证码登录共享平台，必须通过身份认证和授权才能使用共享平台提供的各项功能服务。在Web界面时，5分钟内无操作会被自动视为用户退出，再次使用系统就需要重新登陆。

4.1.2 视频预览

视频预览依据就近原则可以分为取流、解码和控制三个流程。取流操作可以通过两种方法获得：一是从前端视频监控设备直接获取；二是流媒体转发。在共享平台终端进行解码显示，可以实现全屏和多屏切换、专拍录像、图像质量调整、语音对讲等功能。

4.1.3 云台控制

对云台的控制主要包含两个部分，即客户端控件和云台代理服务。客户端控件向云台代理服务提出控制信令的请求，云台代理服务响应这些请求，并根据用户的权限级别实现对云台的控制。云台的操控权自动分配给优先级高的用户。

4.1.4 视频检索回放

在客户端可以按照检索要素进行查询、检索历史图像文件并回放，检索要素可以是时间、事件、通道或指定设备。按树状结构排列监控点位，可以进行分级检索。

4.2 智能视频分析功能

智能视频分析是指使用计算机实时分析视频图像，通过规则过滤，遇到违反设定规则的事件进行报警和存储。智能视频分析改变了原有的视频监控使用模式，提高了视频图像资源的使用效能，是未来视频监控系统的发展方向。

4.2.1 视频智能化检索

将检索已保存的所有视频图像，按照时间段、帧变化提取视频中的对象并进行实时转换，建立视频摘要，显示更多的事件。根据用户需求自定义规则，仅保留有用信息，实现视频浓缩检索播放功能。通过对浓缩视频播放参数的设置，对非重要视频与关键视频采用不同的回放速度。

4.2.2 智能周界检测

智能周界检测技术使计算机能够从视频图像资源中识别、分辨出关键目标物体并分析其行为。采用运动目标的检测、分类、跟踪技术将视频图像转变为事件参数，从而实时检测各种突发事件。共享平台可以调取需要监视的数字视频，通过分析发现可疑事件进行报警,并形成报警记录。

4.2.3 人脸智能分析

系统实现了人脸抓拍、人脸对比识别、人脸检索功能。当抓拍到的人脸图像与黑名单数据库中的人脸图像的相识度达到设定阈值时，系统触发报警。通过检索人脸照片，查找对应人的个人信息。在系统中输入人脸照片，设置相似度、时间段等检索参数，就能将符合检索参数的人员信息从系统中检索出来。

4.2.4 车辆智能分析

结合警用PGIS系统，选择时间段、车辆类型或车牌照等统计条件，查询出符合统计条件的途经卡扣视频、道路视频，形成行车轨迹。输入路口的名称和时间，可以获得设定时间内该路口的过车视频信息。通过分析路口和道路周边的视频监控信息，能够找到车辆之间的关联关系。

4.3 系统管理

对系统的及时、正确管理，是系统安全可靠运行的保障。系统管理主要包括角色管理、权限管理、字典管理、系统参数、日志管理等。

5 结语

视频图像信息共享平台的开发与应用有效地整合了社会和公安系统各区域、各部门、各警种之间的视频图像资源，拓展了视频图像侦查在公安警务活动中应用的广度和深度，为公安机关打击违法犯罪、维护社会稳定提供了强有力的技术保障。在此基础上，强化智能视频图像分析和视频图像高清化，推进视频图像侦查技术与PGIS等其他功能系统的综合应用是未来的发展方向。