????? 隨著IP高清監控逐漸成為安防的發展趨勢，越來越多的監控設備和管理系統在參考系數以及應用和功能等方面，與廣電領域產生了更多的交集。安防現在經歷的高清、網絡、開放、智能等，如果廣電領域不具備這些能力根本無從談起。本文以廣電領域ASMF系統技術、智能轉場識別技術、MSB技術在安防行業的應用為例，探討廣電技術在安防產業中的發展趨勢，以為業內人士提供借鑒。

　　近兩年，安防行業高速發展，“平安中國”、“平安城市”以及奧運會的承辦為我國安防產業的發展注入勃勃生機，也為我國的安防產業、企業提供了快速發展的機遇，帶動了安防技術的迅速發展和提升。近年來的發展表明，安防技術的總體趨勢是朝著高清化、智能化、網絡化的方向大步邁進。而在廣電領域，通過多年的發展，高清制播、圖像智能化分析和全臺網絡化等技術已非常成熟，在各個電視臺中已經普遍應用。

　　ASMF高碼率可滿足安防高清需求

　　最初，“高清”概念與標準是廣播電視業提出的。主要有三種標準：720P、1080i、1080P，其畫面寬高比定義為16:9。720P即是1280×720分辨率，1080i與1080P是1920×1080分辨率，后綴“i”和“p”分別表示隔行掃描與逐行掃描。其中，1080P是最高等級的高清視頻清晰度標準。對于快速移動目標的圖像采集，相比隔行掃描，逐行掃描可以獲得更好的動態圖像，隔行掃描將會產生圖像晃動現象。高清視頻編碼最常用的編碼格式是MPEG-2、MPEG-4、H.264和VC-1這四種算法。H.264相對于MPEG-2、 MPEG-4而言，其壓縮效率是三種編碼中最高的。(見圖1)

編碼結構

　　高質量、高效率的編解碼器是高清圖像處理的關鍵，能同時支持高效全格式幀精確編解碼的技術是構建高清安防系統的必要條件。在廣電，根據高清節目的內容采用了不同的碼率，如低端的新聞、教育等節目的制作采用較低的18Mbps的碼率，而高端的節目制作，包括電視劇、體育等一般采用200Mbps的碼率。相對于安防4Mbps到10Mbps的高清碼率，廣電節目制作系統對高清圖像的編解碼實時處理要求遠超過安防高清系統的要求。

?? 　　我們知道MPEG系列壓縮保準的數據流主要是由I、B、P幀構成的圖像組(GOP)為一個單元，只有I幀是全幀(參考幀)，而B、P是預測幀，在數據流播放過程中，若直接對碼流進行切換，必須等到I幀到來，這樣就產生了時延，延遲時間取決于圖像組(GOP)的長度。是否不必從I幀作為入口，而做到精確任意幀播放和檢索?這是可以的，在廣電的非線性編輯系統中就實現了幀精確的播放和快速連續搜索，在播放和搜索過程中，可流暢地看到每一幀，并能精確地停在任何一幀(I、B、P幀)，可以逐幀搜索，還可實現精確快速連續倒放和逐幀倒放搜索。同樣，對于H.264、MPEG-4壓縮格式也實現了毫秒級響應的幀精確定位。而在安防領域目前普遍只做到了秒級檢索定位。

?

　　眾所周知，高清意味著高碼率，如何在實現高碼率數據存儲時，兼顧高安全性、高實時性、高性能的要求?為了解決這個問題，我們需從文件格式著手。MXF是英文Material Exchange Format(文件交換格式)的詞頭縮寫，MXF被設計可用于包裝MPEG–2數據流、DV數據流、YUV數據流、PCM音頻文件以及幾種格式的數據庫文件(同步或非同步模式)。MXF可以同時處理打包多條軌道的音視頻和數據庫文件，它被設計為既支持流媒體傳輸又支持文件的傳輸。在專業廣播電視環境中MXF被廣泛使用，結合安防監控高清碼流數據的特點，我們在MXF基礎上設計了一種專用于高清圖像存儲的格式，稱為高級媒體文件系統(Advanced Security Media Format)縮寫為ASMF。

　　文件由文件頭、文件體和文件尾組成。文件頭作為文件的開始包含了該文件視音頻軌道數、時間長度等基本結構信息，文件體用來存放視音頻數據和對應的索引等信息，文件尾作為文件結束點，用來包含最終的媒體和元數據信息，同時可以利用其中的關閉與否的標記，來決定更新信息是否可用。

　　ASMF完全獨立于操作系統，直接對磁盤進行讀寫操作，具有極高的I/O讀寫性能，全面滿足高清系統讀寫要求。通過智能磁盤I/O調度算法，可有效避免磁盤讀寫“沖突”。分散式實時備份的ASMF RAID能夠提供大于RAID0+1的數據安全性，確保磁盤意外損壞的情況下讓數據不受到影響。(見圖2)

文件系統格式

?? 同時，ASMF文件支持通道、多個不同時間片斷視音頻數據的聚合保存。使得各個音視頻片斷之間建立關聯，更加富有邏輯性。比如我們可以把一個案件相關的幾個攝像頭錄制的場景，幾個涉案人物對應的片段都存放在同一個文件中，與之相關的事件信息，場景描述信息，關鍵段落信息等元數據(MetaData)作為輔助和描述信息也保存在ASMF文件中，從而使資料使用過程中具有更好的訪問性能和更方便高效的提取和操作。

　　ASMF文件格式支持內容的高效訪問和快速“幀精確”定位。支持多層、分布、金字塔式的超級索引模式，定位時采用逐層分段查詢訪問的方式，能夠快速精確定到文件中的任意幀及視頻段，而不需要分析整個索引，極大地提高文件定位和響應。

?? 轉場智能識別技術在安防的應用

?

　　另一方面，廣電領域中獨具特色的智能化轉場識別技術也可用于安防系統。轉場是視頻場景與場景之間的過渡或轉換，例如在報道一家企業時，前一場最后一個鏡頭是在企業拍攝的產品，下一個鏡頭是在市場拍攝的產品，報道就由車間轉到了商店，由生產轉到了銷售，這個場景的轉換在廣電領域就稱為轉場。當時這個轉場智能識別技術被國外廠商所掌握，后來國內的廠商通過自主研發掌握了轉場識別核心技術。

　　通過轉場智能識別技術，能對存儲的素材按轉場進行鏡頭分割，自動生成該素材的分鏡頭列表，并提供快速的分鏡頭定位。從目的上講，智能轉場識別與安防的移動偵測識別的目標是一致的，都是通過檢測圖像的畫面變化識別出不同的場景，不過轉場智能識別技術屬于更高級的視頻分析技術，識別的精度更高。并且基于轉場智能識別技術，可進一步實現圖像的黑場、彩條、雪花的檢測，這些技術在安防系統中可用于檢測攝像機的工作狀態，成為自動檢測攝像機圖像系統工作狀態的技術手段。

　　在廣電領域中，體育節目制作部門會經常制作一個足球精彩射門集錦，以前都是通過制作人員逐個瀏覽足球賽錄像資料，將其中的精彩片段剪輯到一起，非常耗時，工作效率非常低。后來廣電設備廠商針對這個問題研發了一個足球精彩度分析智能算法，能自動分析錄像中足球射門鏡頭，并這些鏡頭自動剪輯成一個短片，制作人只需對剪輯完成的短片做出簡單調整就可播出，極大地縮短了節目制作周期。這里的足球精彩度分析智能算法其實就是安防領域中提到的視頻智能算法，通過識別畫面中的人群密度，足球運動速度、球門的特征和守門員特殊的服裝顏色等參數準確識別出射門的精彩鏡頭。

　　除了基于視頻的圖像智能分析外，廣電還有語音的智能分析技術，主要用于分析播音員的聲音，通過聲音識別自動對齊屏幕下方的字幕。在安防領域該技術可應用到監控環境中的異常聲響的識別，如爆炸聲、槍聲、呼救聲等。

　　MSB在網絡視頻監控領域的優勢

　　目前，隨著網絡視頻監控的發展，視頻監控開始向道路交通、企業信息化、家庭、教育、醫療等新的應用領域滲透。網絡視頻監控具有獨特的優勢，與模擬和數字監控技術相比，網絡視頻監控利用了TCP/IP網絡，可以實現遠程監控和低成本擴展監控范圍。然而我們也應該看到，當前安防網絡化的重點側重在多個監控子系統間的聯網，監控與相關業務、與工作流程的結合還比較少。在這方面，廣電領域的MSB(媒體服務總線，見圖3)高清全臺網的技術體系架構就與用戶的業務和流程結合的較好，通過在中央電視臺、奧運會等項目的運用，取得了不錯的效果，非常值得廣大安防廠商在設計視頻監控系統時借鑒。

高清系統結構圖

??? 　在廣電領域中，MSB是根據行業特點，以SOA為技術理論基礎，結合多種開發技術及協議規范，用于電視臺全臺信息化建設的核心架構。MSB分為兩個部分：架構和協議規范。從架構上講，MSB是面向廣電行業、各行業多媒體相關應用的基礎平臺及業務整合目標;以SOA思想為藍本，吸收了SOA里ESB、BEPL等先進理念。具有SOA體系松耦合、協議轉換、路由、流程定義等所有的核心優點;支持媒體總線功能。實現媒體文件的松耦合、格式轉換、路由及交換功能;以“服務”為主的思路實現多個子系統的互聯互通。從協議規范的角度來說，MSB用XML schema逐步定義了一套基于電視臺典型業務抽象的業務規范;用“服務”、“接口”、“參數”具體表現了業務規范。

??? 每個模塊定義的主要功能如下：

?

　　· 系統資源注冊：實現各個系統提供的標準服務類別、技術體系類別等、通信地址等參數注冊及存儲;

　　· 協議轉換中介：以“技術實現無關的業務規范”為準則，實現了不同技術封裝的業務協議的格式轉換。還可進一步實現規范內容轉換;

　　· 媒體處理中介：實現了媒體的遷移、格式轉換、媒體分析等功能間接口;

　　· 信息總線：承載元數據通訊的邏輯鏈路;

　　· 業務規范：完成了與技術實現無關的業務規范基礎框架制定，并給出了和協議封裝無關的XSD定義;

　　· 媒體總線：承載媒體文件流動的邏輯鏈路;

　　· 業務監控及管理服務：提供獲取注冊在總線上的系統服務狀態，瀏覽系統運行日志，干預服務運行狀態的服務接口;

　　· 業務流程定義服務：提供按用戶設置策略，定義幾個系統間的服務執行流程的服務接口。

　　從宏觀來看，MSB是一個總線的結構，其它業務系統都通過一個服務接口層插接在總線上。從整個概念來講，它更像一塊無源的工控機主板，里面駐留了一些基礎的配置模塊和路由模塊。業務系統通過標準的插接件，接入到不同規格的接口上。

　　總的來說，廣電領域的相關技術在安防領域中具有很大可移植性，為安防系統的建設、整合、發展提供了一個新的思路。一方面我們可采取拿來主義，將廣電領域的先進技術借鑒到安防系統的建設中，另一方面，我們也要根據安防的特點做技術創新，共同推動智能高清監控時代的來臨。