[00892955]面向大规模城域监控的流媒体关键技术及装备

大规模城域监控是指利用流媒体设备对整个城市重要场所和重要活动进行实时监控。不同于一般的流媒体传输和处理技术，城域监控系统数据传输规模大，如十万路监视设备的流媒体数据流量为每分钟3TB，实时性要求高，且以高并发流媒体的形式进行传输。实现高效编码、并发流实时处理与存储是解决海量流媒体技术难题的关键。随着国际反恐、国内社会安全需求的增加，国家推出“平安城市3111”重大工程，支持城域大规模监控系统的建设。由于涉及到国家安全基础设施，监控技术和装备必须立足国内。为此，项目通过自主创新，力求开发出一整套既具有自主知识产权，又能适应中国社会安全重大需求的城域监控关键技术和装备。项目在“973”、“863”、自然基金和国家重大科技攻关项目的支持下，率先开展大规模城域监控系统关键技术的攻关，在自适应可伸缩编码、并发流媒体强容错、多源多尺度视频检索以及虚拟化网络存储等共性核心技术上取得突破，形成了一批具有国际水平的技术与装备。项目申请发明专利47项，其中授权32项，获软件著作权13项，发表SCI论文20余篇。主要创新和技术指标如下：1．针对网络带宽波动和显示终端不同下高并发监控视频高效编码的难题，发明了融合视觉感知模型和主观质量评价反馈机制的区域自适应编码方法，突破了单信源率失真模型界的限制，构建了PTSQ高效可伸缩编码方法，比单播方法节省30%以上的码率，被国际标准参考软件所接受。2．针对多路视频并发流难以实现高可靠传输的问题，揭示了视频流在包丢失情况下的预测误差传递规律，刻画了运动矢量场时空相关性，探索了分布式信源编码的容错机制，提出了多路视频流差错控制和联合差错恢复方法，在5%-10%丢包率下重建视频质量峰值信噪比提高0.81dB-1.1ldB。3．针对监控视频多源多尺度和时间相关性带来的分析与检索难题，提出了多路视频的压缩域实时特征提取方法，构建了交互检索的相关反馈学习机制和语义标注策略，发明了多标签近邻传播的检索方法，实现了海量监控视频的实时分析和快速检索。4．针对海量视频流并发处理受限的难题，提出了以虚拟化网络存储为核心的系统架构，突破了原有分级媒体服务器系统架构的海量流媒体实时调度瓶颈，研制了多种可扩展的实时监控装备，构建了大规模城域监控系统。项目完成单位是公安部“平安城市3111”标准制定和项目实施的重要依托者，为推广大规模城域监控系统做出重要贡献。通过产学研合作，研制的系统已成功用于北京、深圳、重庆等200多个平安工程建设，在平安工程建设中起到了不可替代的作用，尤其在北京奥运交通监控中发挥重要作用。开发的流媒体关键技术在中兴通讯、东方通信、华为海思等国内骨干企业和日本Olympus、以色列RADVISION、美国TI和中国台湾CTCU等国际著名公司得到成功应用。几年来项目产品为完成单位新增销售收入10亿元，关键技术累计授权费为5245万元。项目获省部科技进步奖一等奖1项，被列为十大产学研合作推荐案例，为流媒体领域技术进步起到重要的推动作用。