智能1拖N摄像机的原理和应用

周毓

摘 要：依托于雪亮工程、平安社区等项目，全国各地建设了大量视频监控摄像机。随着安防行业智能化转型的深入，普通视频监控摄像机已经不能满足安防行业应用需求。本文介绍了一种新的智能1拖N技术，以快速低成本的实现海量在网普通监控摄像机的智能化改造。

关键词：安防;摄像机;智能化;1拖N

1背景

自上世界八十年代开始，安防行业经历了模拟监控、数字监控、高清监控到智能化监控的技术发展;实现了“看得见”、“看得清”到“看得懂”的改变。借助智能化技术，视频监控系统由“给人看”过度到“给机器看”，实现了从被动记录到主动预警的能力转变。

智能化技术发展带动了摄像机技术的发展，业界出现了事件检测摄像机、人脸抓拍摄像机、人脸识别摄像机、车辆抓拍摄像机、全结构化摄像机等多种智能化设备。智能摄像机的发展和普及，极大的提升了视频监控系统的预防预警能力;但无论校园安防系统还是平安城市系统，在网仍存在着大量普通监控摄像机。如何基于传统普通摄像机展开智能化应用，是一个摆在安防工程师面前的实际问题。

2视频监控系统人像识别系统

基于视频监控的智能化应用大致可以分为人脸/人像分析类、车辆分析类及事件分析类应用。

三种类型应用实现原理类似，以人像识别应用场景为例，视频监控人脸识别系统基本构成如下图所示：人脸图像获取单元用于从视频图像中抓取人脸图像，并将其提供给人脸对比单元，在人脸对比单元中进行人脸识别算法计算及计算结果比对判断。

从视频图像中抓取人脸图像的工作的实现，主流的方案是利用后台视频解析服务器或视频分析盒子，通过配置诸如Nvidia Tesla T4等型号的智能计算卡，对视频流进行分析来完成。

对于普通监控视频流场景，智能计算芯片先对视频流进行解码，获得每秒25帧的图片，然后通过AI检测算法检测图片中有无行人目标，没目标就结束;检测到目标就把这张图抓拍下来，一般称之为大图，然后将大图中的人脸等目标抠出来，这样的图片一般称之为小图。在当前的技术水平下，单张T4卡视频解析性能约为30路1080P视频;单台配置4张计算卡的服务器可实现约100路1080P视频流的解析。

3智能1拖N摄像机的原理

2020年初，业界出现新型的智能1拖N攝像机，当前华为、紫光华智等厂商均推出了此类功能的产品。智能1拖N指由一台超高算力的智能摄像机作为主机，主机在完成自身业务的同时，对同一组网网段下的N台传统高清从机进行接入解码、目标识别和跟踪、抓拍和视频结构化等处理，赋予原有非智能摄像机以视频解析的能力。

由如下示意图，通过视频协议对接，智能1拖N摄像机（主机）对接普通监控摄像机（从机）视频流。利用主机本身的计算能力，主机对从机视频流解析，将解析结果发送到后端人像解析平台。在处理过程中，主机需区分每路视频流与摄像机对应关系，并确保后台仍可以区分解析后抓拍图像实际来源。网络层面，主机与从机不必限制连接在同一台交换机，只要网络联通即可。从计算的角度来看，此业务的实质是将原来位于后端机房服务器或边缘计算盒子的计算能力转移到了智能1拖N摄像机上。

智能1拖N摄像机实现了计算能力由后端集中式部署向前端分布式部署的改变，降低了数据中心后台计算压力。相比于后端服务器集中解析视频，经过智能1拖N摄像机的前端解析预处理，后端服务器只需要对人像图片进行解析。同样一台装载4张计算卡的服务器，其可接入解析的图片流路数提升到近千路，极大的降低了数据中心设备建设费用及机房空间占用。

4智能1拖N摄像机的实践

智能1拖N摄像机在园区智能化改造等场景中有广泛的应用潜力。以居民住宅小区为例，通过在园区加装若干台智能1拖N摄像机，即可实现在网普通监控摄像机的智能化改造，以支持实现小区出入口人员管控预警等实用功能。通过主机部署不同的算法软件，智能1拖N摄像机可以实现人、车、非机动车的抓拍及入侵、聚集等事件检测和识别。

在工程实践中，为提升1拖N摄像机的效果，设计者需注意如下因素。

一、从机点位的选择。以人像抓拍场景为例，从机本身的安装位置和场景需满足人脸抓拍场景;建议选择原监控点位安装高度在3-4米间的设备，比如园区出入口监控摄像机等，以提升人像抓拍图片的可用性。

二、是网络带宽因素。在实现智能1拖N时，主机要获取多个从机视频流，主机所连网络带宽的需求较大。在设计主从配对的时候，需要考虑网络带宽约束，优先设计主从设备由一个交换机连接。在雪亮工程场景，单个监控点位上行运营商带宽一般为10M，在此场景下，单个主机配置的1080P规格从机数量则不建议超过2台。

5总结

安防系统的智能化演进是大势所趋，随着摄像机技术的发展，前端摄像机也具备了更加强大功能。智能1拖N摄像机在实现自身智能化抓拍的同时，具备改造周边传统非智能摄像机的功能。在当前安防智能化发展的趋势下，智能1拖N技术具备广阔的应用前景，也提供一种全新的摄像机智能化改造的思路。

参考文献：

[1]郑东.AI赋能：安防进入智能化时代[J].今日科技，2020（11）：43.

[2]GB/T 31488-2015安全防范视频监控人脸识别系统技术要求：3.