Контакты
Подписка
МЕНЮ
Контакты
Подписка

Работа с архивом в PC-based DVR

В рубрику "Видеонаблюдение (CCTV)" | К списку рубрик  |  К списку авторов  |  К списку публикаций

Работа с архивом в PC-based DVR

Особенности работы с архивом в PC-based DVR дают возможность использовать стандартные ИТ-решения и применять современные интеллектуальные алгоритмы для поиска по архиву. Специализированные файловые системы позволяют оптимизировать и ускорить процесс чтения/записи, а также увеличить срок службы жесткого диска
Д.А. Горбанев
Технический директор компании ITV/AxxonSoft

Основное отличие PC-based DVR от non-PC-based заключается в том, что первые фактически представляют собой компьютер с установленной на нем распространенной операционной системой (например, Windows или Linux) и специальным программным обеспечением. Вторые же являются аппаратным решением, использующим специализированную ОС и собственное, написанное под нее ПО. Таким образом, PC-based-видеорегистраторы теоретически дают возможность применять все распространенные ИТ-решения. Non-PC-based DVR обладают в этом отношении гораздо меньшей гибкостью.

Возможности PC-based-видеорегистраторов определяются установленным на них специальным ПО. В простейшем случае такие DVR по своим возможностям практически не отличаются от non-PC-based-устройств. В то же время PC-based DVR может являться частью распределенной интегрированной системы безопасности со всеми вытекающими отсюда возможностями. Поэтому, говоря об особенностях работы с архивом в PC-based DVR, имеет смысл рассказать о тех функциях, которые присущи устройствам, работающим в более или менее сложных системах.

Cетевые возможности

Существуют модели аппаратных DVR, предоставляющие в распоряжение пользователя некоторые сетевые функции. Данные функции обычно обеспечиваются специальным ПО, которое устанавливается на клиентский компьютер и дает возможность получать видео с нескольких видеорегистраторов, при этом каждый из этих регистраторов работает независимо и автономно. PC-based DVR, работающие в рамках единой распределенной системы видеонаблюдения, позволяют воспользоваться гораздо большим арсеналом современных сетевых возможностей. Это в полной мере относится и к видеоархиву, который может храниться централизованно или распределенно, на одном или не-ксольких серверах.

Сетевая система видеонаблюдения обеспечивает несколько основных, наиболее часто используемых функций. К ним относятся дублирование, репликация архива, раздача видео из архива нескольким клиентам через видеошлюз. При дублировании архива видео, поступающее от камеры на видеорегистратор, в режиме реального времени передается на удаленный носитель данных – сетевой диск. Для этих целей может использоваться, например, еще один компьютер, который будет играть роль сетевого хранилища данных. Разумеется, при необходимости видео можно передавать на несколько удаленных носителей.

Репликация отличается от дублирования тем, что видео на удаленный носитель копируется из уже записанного архива видеорегистратора. При этом некоторые алгоритмы видеокомпрессии (покадровые – MJPEG, Wavelet, а также потоковый – Motion Wavelet) позволяют осуществлять прореживание архива без рекомпрессии. Предположим, что на видеорегистраторе может храниться живое видео (25 кадр/с), а объем жесткого диска этого видеорегистратора обеспечивает хранение данных в течение трех дней. Часто для долговременного хранения не требуется такой частоты кадров – например, нужно, чтобы видео с частотой 4 кадр/с хранилось в течение двух месяцев. Именно для получения видео с меньшей частотой кадров используется прореживание видеопотока, что позволяет уменьшить необходимый объем сетевого хранилища данных, снижая таким образом его стоимость.

Для уменьшения объема данных можно также использовать рекомпрессию, то есть декомпрессию видеопотока, его необходимую обработку (например, прореживание или изменение разрешения) и последующую компрессию, возможно, с более высокой степенью сжатия. Однако при таком подходе, во-первых, снижается качество видео, а во-вторых, существенная нагрузка падает на процессор компьютера, который будет производить данные операции. Поэтому рекомпрессия видеопотока, в отличие от прореживания, используется редко.

Раздача видео из архива нескольким клиентам либо репликация (дублирование) видеоархива в несколько удаленных хранилищ может осуществляться как напрямую, так и через специальный компьютер, который играет роль видеошлюза. Видеошлюз забирает видео с видеорегистратора (или сервера – сетевого хранилища данных) и раздает его клиентам, при необходимости производя прореживание и изменение разрешения.

Видеошлюз служит для того, чтобы снизить нагрузку от дублирующихся запросов на сетевой канал, идущий к видеорегистратору или серверу, а также нагрузку на процессор этого видеорегистратора или сервера, вызванную необходимостью обрабатывать и передавать несколько потоков с разными параметрами. Нужно отметить, что алгоритм сжатия Motion Wavelet позволяет осуществлять изменение разрешения видеопотока с частичной рекомпрес-сией, что меньше загружает процессор, чем полная рекомпрессия.

Стандартные ИТ-решения

Как уже упоминалось, PC-based-видеорегистраторы позволяют применять стандартные ИТ-решения. В частности, это дает возможность использовать в качестве сетевого хранилища данных решение стороннего производителя. Причем в одной системе могут применяться системы сразу нескольких производителей. Таким образом, расширение или изменение конфигурации архива для сетевой системы видеонаблюдения не представляет большой сложности. Кроме того, именно благодаря возможности использовать стандартные решения и компоненты не представляет трудности и замена вышедшего из строя оборудования, например жесткого диска.

Видеоархив в некоторых PC-based DVR может записываться не только на встроенные жесткие диски, но и на USB-носители данных. Специальная программа-конвертер позволит просмотреть и конвертировать видеоархив, записанный в собственном формате системы видеонаблюдения, в распространенный видеоформат, чтобы затем просмотреть его на любом персональном компьютере. Вкупе с применением USB-носителей это дает дополнительную гибкость в организации работы с видеоархивом.

Благодаря тому что PC-based DVR, как правило, основываются на широко распространенных ОС, в них могут применяться базы данных распространенного формата. В эти базы записываются различные системные события и другая информация, которая синхронизируется с видеоархивом, что позволяет в дальнейшем производить по этим событиям и информации поиск видеозаписей.

В базы данных могут записываться распознанные номера автомобилей, появление в кадре лица человека, титры, а в интегрированных системах – события из других подсистем, например проход сотрудника через турникет по пропуску, срабатывание датчика сигнализации и др. Конечно, механизм синхронизации видео с различными видами данных можно реализовать и в non-PC-based DVR, но в этом случае производителю скорее всего придется разрабатывать собственное решение, в то время как в случае PC-based можно использовать уже готовую систему управления базами данных.

На основе PC-based DVR создано множество отраслевых решений, использующих синхронизацию данных:

  • системы контроля кассовых операций – в них видео синхронизируется с информацией кассового терминала;
  • системы распознавания номеров автомобилей и железнодорожных вагонов;
  • системы безопасности банкоматов с возможностью синхронизации информации о транзакциях с видеозаписью и т.д.

Применение стандартных баз данных дает возможность без лишних трудозатрат организовать интеграцию с внешними системами, например передавать информацию в автоматизированную систему управления предприятием. В системах автоматической фотовидеофиксации нарушений правил дорожного движения используются запросы к федеральным и региональным базам данных ГИБДД для получения информации о владельце транспортного средства по распознанному номеру. Это нужно для того, чтобы сформировать постановление о назначении административного взыскания в отношении владельца транспортного средства, нарушившего правила.

Поиск с интеллектом

Видеоаналитика сегодня широко используется в системах видеонаблюдения. Она может применяться как в PC-based DVR, так и в non-PC-based. Однако исторически сложилось так, что именно в компьютерных системах, благодаря их большей универсальности и простоте внедрения инноваций, применяются наиболее передовые решения. Именно к таким решениям относится интеллектуальный поиск данных в видеоархиве. Но прежде чем перейти непосредственно к поиску, следует сказать несколько слов о том, как вообще видеоаналитика может помочь в работе с архивом. Когда речь идет об "интеллектуальном видео" или о видеоаналитике, обычно имеются в виду видеодетекторы, работающие в режиме реального времени, либо какие-то узкоспециализированные алгоритмы обработки видеоизображения. Видеодетекторы играют значительную роль в системах видеонаблюдения. По их срабатыванию можно начать запись видео, оповестить оператора о подозрительной ситуации или инициировать ряд других ответных действий системы.


Однако задача системы видеонаблюдения отнюдь не сводится к реакции на события в режиме реального времени. Одна из важнейших функций такой системы – фиксация событий, создание архива, который впоследствии может быть использован для расследования происшествий и принятия мер, чтобы избежать повторения таких происшествий. Поэтому очень важно не просто записать видео, но и обеспечить его эффективное дальнейшее использование.

Синхронизация видео с различными дополнительными данными, например с событиями срабатывания видеодетекторов, уже существенно повышает эффективность работы с видеоархивом. Даже такая простая функция, как запись видео по детектору движения, вместо постоянной записи позволяет существенно сэкономить объем носителя данных, избавиться от огромного количества записей, не содержащих никакой ценной информации, а также облегчить поиск нужных данных.

Однако у детекторов, работающих в режиме реального времени, есть ограничение – их нужно настраивать заранее. С одной стороны, это позволяет сразу отсечь неинтересные события. Но проблема заключается в том, что заранее, как правило, невозможно абсолютно точно сказать, какое событие окажется полезным, а какое – бесполезным при расследовании конкретного происшествия. Поэтому, записывая только ситуации, соответствующие срабатыванию того или иного детектора, можно потерять потенциально ценную информацию.

Недавно появился более гибкий подход, позволяющий настраивать детекторы не заранее, а непосредственно в момент поиска. Этот подход основан на том, что все параметры движущихся объектов (или метаданные) – их размеры, цвет, положение в кадре, скорость и направление движения – записываются в режиме реального времени в специализированную базу данных. В момент поиска пользователь задает параметры, по которым нужно искать видеозаписи. Например, проводит на экране линию, выбирает направление ее пересечения и скорость движения объекта, либо выделяет зону, в которой должен был появиться интересующий пользователя объект. Дополнительным параметром является диапазон цветов объекта, позволяющий еще больше сузить диапазон поиска (рис. 2).

Такой подход позволяет максимально точно задать параметры поиска, исходя из информации о произошедшем событии, которое нужно расследовать. Надо отметить, что для хранения и индексации метаданных не очень хорошо подходят стандартные базы данных, такие как SQL. Поскольку работа ведется с геометрическими построениями (координаты, направление движения, принадлежность зоне, пересечение линии), для эффективного и быстрого поиска требуется специализированная "геометрическая" база данных с "геометрическим" языком запросов. Именно такие базы были созданы производителями ПО для систем видеонаблюдения; на их основе разработаны системы интеллектуального поиска в архиве, позволяющие минимизировать дополнительный объем, занимаемый метаданными, и сделать поиск максимально быстрым.

Можно поставить в упрек системе интеллектуального поиска то, что при ее использовании в архив записывается все подряд, что делает его объем очень большим, а хранение данных – дорогостоящим. Но никто не запрещает использовать такую систему совместно с детекторами, работающими в режиме реального времени. Например, можно записывать видео по детектору движения, оптимально настроив его чувствительность для условий данного объекта, тогда в архив попадут только ситуации, когда в кадре присутствует движение.

Конечно, объем архива при этом будет больше, чем в том случае, когда вместо детектора движения используется детектор пересечения линии или детектор появления объекта в выбранной зоне. Но и потенциально полезных данных в таком архиве будет больше, а поиск нужной информации в нем – не сложнее, а даже проще. Кроме того, некорректно настроенный детектор может пропустить нужное событие, и, если запись ведется по такому детектору, информация об этом событии будет безвозвратно утеряна. При интеллектуальном поиске такие ситуации легко обойти с помощью коррекции параметров поиска и повторного запроса к архиву.

Специализированные файловые системы

Еще один момент, на который хочется обратить внимание, – это файловая система, обеспечивающая хранение архивных данных. Известно, что в файловой системе ОС, например Windows, которая часто применятся на PC-based DVR, со временем возрастает степень фрагментации файлов. Это связано с тем, что при записи файлов операционная система последовательно заполняет свободные места на диске. Эти места возникают при удалении старых файлов и могут располагаться в разных частях диска, поэтому каждый файл может быть разбит на большое количество фрагментов. При чтении или записи такого файла головке жесткого диска приходится постоянно перемещаться, что приводит к снижению скорости чтения/записи и механическому износу диска. Для восстановления быстродействия системы видеонаблюдения нужно периодически производить дефрагментацию диска, что либо требует остановки системы, либо еще больше снижает ее быстродействие. То есть на какое-то время объект остается без охраны. Чтобы избежать этих негативных факторов, разрабатываются специализированные файловые системы, которые учитывают особенности записи данных в видеоархив (рис. 2). Под файловую систему выделяется неразмеченный физический или логический диск.

Специализированная файловая система учитывает, что запись ведется только в одном направлении по кольцу: сначала архив заполняется, а потом новые данные записываются на место наиболее старых. Это позволяет оптимизировать процесс чтения/записи и минимизировать количество перемещений головки жесткого диска. Что, в свою очередь, позволяет обеспечить более высокое быстродействие, чем у стандартной файловой системы ОС, увеличить срок службы жесткого диска и избавиться от возрастания степени фрагментации данных со временем. Благодаря этому значительно увеличивается время непрерывной работы системы видеонаблюдения – охраняемый объект всегда остается под надежной защитой, а скорость работы системы не снижается. Если выделить под архив целый диск невозможно, архивный файл можно создать на любом диске в рамках существующей файловой системы. Тогда все изменения, связанные с записью данных в архив, будут происходить внутри этого файла, а сам файл при этом фрагментироваться не будет.

Особенности PC-based DVR Подведем некоторые итоги.

  1. PC-based DVR, как правило, представляют собой компьютеры с распространенной операционной системой (Windows, Linux) и специализированным прикладным ПО для организации системы видеонаблюдения.
  2. PC-based DVR могут являться частью распределенной сетевой системы видеонаблюдения.
  3. Эти особенности позволяют применять для таких устройств ИТ- и сетевые решения: организовывать сетевые хранилища данных, производить дублирование и репликацию архивов, применять сетевые шлюзы, использовать решения различных сторонних производителей.
  4. Применение решений сторонних производителей обеспечивает легкую расширяемость архивов и высокую ремонтопригодность оборудования.
  5. Программное обеспечение некоторых PC-based DVR предоставляет возможность синхронизации видео с различными данными и поиск записей по этим данным. В частности, возможна запись и поиск видео по событиям срабатывания видеодетекторов.
  6. В наиболее современных системах появилась возможность интеллектуального анализа видеоархива без предварительной настройки видеодетекторов.
  7. Для решения проблемы фрагментации данных и ускорения работы с архивом в PC-based DVR могут применяться специализированные файловые системы.

Опубликовано: Журнал "Системы безопасности" #6, 2010
Посещений: 7692


  Автор
Горбанев Д.А.

Горбанев Д.А.

Технический директор компании ITV

Всего статей:  3

В рубрику "Видеонаблюдение (CCTV)" | К списку рубрик  |  К списку авторов  |  К списку публикаций