体育前置化：光鲜与短板

陈乾

监控体育化，是把图像体育分析与视频监控结合起来，让监控系统能检测到一些有固定规律的事件，在一定程度上降低人力操作。如最常见的周界体育应用，通过禁区、拌线在摄像机画面中设定一个敏感区域，一旦有移动物体进入该区域，就会触发告警，通过平台联动，在大屏上弹出对应摄像机的实时图像，通过警灯、警铃来提醒安保人员第一时间处理事件。不同的体育化应用，在检测到异常事件后的告警处理基本一致，主要的区别在于图像体育分析上，而不同的图像体育分析又有不同的要求，逐渐形成了后端体育与前端体育两大类。

实际上，在视频监控的发展过程中，有两个方面的快速发展是大家公认的：一是清晰度，从以CIF、D1 为主的标清时代进入以720P、1080P 为主的高清时代之后，摄像机的图像质量得到了很大提升；二是系统规模，基于成熟的以太网技术，大规模数字化视频监控系统的建设变得非常简单，拥有成百上千个前端点位的系统已经是随处可见，甚至拥有上万个前端点位的超大规模监控系统也不再是天方夜谭。而随着视频监控系统前端点位数的增加，在监控室中把所有摄像机的画面解码上墙已经变得不可能，对于安保人员而言，如何在第一时间发现摄像机画面中正在发生的事件成了一件头疼的事。在图像质量越来越好的当下，能否让摄像机看懂正在发生的事件并提出告警呢？这正是近年来非常流行的体育化需求的由来。

前端体育

随着技术的发展，部分体育分析从后端服务器前置到前端摄像机内，通过摄像机富余的计算资源，对采集到的图像做分析，提取出关键信息。前置化的体育分析类型主要是后端体育中侧重于“事中报警”的实况分析部分，这部分分析所需的系统资源非常少，前端摄像机足够提供，而且前置化还能带来四个好处。

一、 节省网络带宽，解决服务器瓶颈问题。后端服务器进行实况分析时必须要额外获取一路实时视频流，不管这路视频流是直接从前端获取还是从流媒体服务器转发获取，都会在前端或者后端造成额外的带宽消耗，而且随着需要分析的前端点位数量的增加，服务器的计算资源消耗会越来越大、带宽占用越来越高，很容易使服务器成为瓶颈。而体育前置化后，摄像机只需要额外传输分析结果给后台，相对于视频流，所传输的这部分数据所占用的带宽几乎可以忽略不计。

二、 降低系统建设成本。首先后端体育分析服务器已经增加了一笔成本，其次后端常见的体育分析服务器并发处理能力在30 路D1、20 路720P、10 路1080P 左右，如果要提高并发处理能力，要么提高服务器配置，要么是增加服务器数量，但不论哪种都会使系统建设成本继续提升。而体育前置后，单台摄像机的成本几乎没有增加，但可以大大减少服务器相关的成本。

三、 分析更精确。前端图像在编码后通过网络传送给后端服务器，后端服务器再解码进行分析，这个过程中编码、解码、网络传输中可能存在的丢包都会影响图像分析的准确率，而体育前置化后直接在本地进行分析，结果会更精确。

四、 可扩展性更高。而在一个项目中，不同点位的摄像机需要不同的体育分析，如周界附近需要越界报警分析、出入口需要人脸抓拍、路面上需要车牌识别……体育前置化使得配置这些体育分析应用非常方便，只需要更换相应的软件版本或者启用相应的软件功能即可。而且一些特殊行业中的特殊体育应用完全可以开放接口由专业的人来进行算法开发，相较于后端体育可扩展性大大提升。

在看到前端体育好处的同时，我们也不能忽视目前前端体育准确率低、环境适应能力弱等不成熟的地方，在很多项目中用户虽然配置了体育前端设备，但在实际应用中过高的误报率和漏报率让安保人员心力交瘁，最后不得不放弃使用。

如最常见的周界防范应用，当有物体通过画面中设置的拌线时，摄像机通过图像分析并不能准确判断穿越物体是人还是动物，这导致了误报率；部分摄像机通过一些条件来降低误报率，比如设置大于100 个像素以上的物体穿越拌线才触发告警，但由于摄像机成像近大远小，远处的闯入者或者矮小、蹲行的闯入者就不会触发告警，即在误报率下降的同时漏报率会提升。而环境适应能力，特别是光线变化的适应能力一直是体育分析的短板，白天再高准确率的体育分析一到了夜晚也会基本不可用。

其实这些问题主要还是由于体育算法的成熟度，摄像机芯片、Sensor 等主要器件性能等原因共同导致的。随着技术的发展，准确率低、环境适应能力弱等问题都会得到解决。最近随着星光级摄像机的推出，低光照下的体育分析已经得到很大发展，如宇视科技推出的HIC5421HI 就是一款星光级体育摄像机，充分考虑各种光照突变、恶劣气候等使用环境，在微光下还能提供高准确率的拌线、禁区、人脸抓拍等体育应用，并且还能抵抗树叶晃动、阴影变化等所带来的干扰。

体育前置化带来的行业影响

从体育摄像机产品越来越多可以看出，体育前置化是目前的一大趋势，其对于视频监控行业的也会带来巨大影响，笔者认为其中最大的一点就是开放性。

开放性与前文提到的可扩展性相关，体育前端提供开放接口，由专业的人来进行体育算法的开发，带来更好的体育应用。硬件与算法的分离，会给视频监控行业带来一个全新的分支——算法提供商。

这就类似于现在的体育手机行业，不同品牌的体育手机相当于不同厂家的体育摄像机，各类APP 应用相当于不同的体育算法，用户可以根据自己的需要选择安装“微博”还是“淘宝”，即使是同一类体育算法，用户也可以在 “微信”、“易信”、“QQ”等应用中进行选择。从中也可以明显看到硬件与算法分离所带来的好处：用户的可选择性更多、配置体育应用灵活性更大、行业竞争促使体育化更成熟。

区别于体育手机行业的几大体育操作系统互不兼容，视频监控行业必须要有一个统一的标准，这不仅包括摄像机硬件与体育应用之间的标准，还包括体育摄像机提供的结构化数据标准。随着体育前置化，后端云计算、大数据应用可以直接利用前端摄像机提供的结构化数据，效率更高，但如果没有统一的标准，各个厂家通过私有协议立起层层壁垒，那会大大阻碍体育发展，体育前置化也只是一纸空文。所以说标准化也是体育前置化带来的又一大影响。

相信体育前置化会如体育手机给传统手机行业带来的巨大变革一样，给传统安防行业带来全新面貌，当然从目前用户对体育前端的使用反馈来看，现在的易用性不高，还需要时间来逐步完善。我们目前所处的时代相当于体育手机的Symbian 时代，何时出现Android 和iOS，何时才是体育前置化真正成熟的时代。