cVideo云视频系统技术白皮书

cVideo云视频监控系统技术白皮书目录一、背景概述 (3)二、cVideo云视频介绍 (4)2.1 cVideo系统简介 (4)2.2 系统架构 (4)2.3 产品优势 (6)三、cVideo产品技术架构与关键技术 (8)3.1 cVideo系统数据流 (8)3.2 关键技术 (9)3.2.1 cVideo智能识别 (10)3.2.1.1简介 (10)3.2.1.2 应用案例 (10)3.2.2 cVideo云端转码 (12)3.2.2.1 视频转码简介 (12)3.2.2.2 云转码 (13)3.2.3 cDispath云调度 (14)3.2.3.1 cDispath简介 (14)3.2.3.2 cDispath主要优势 (14)3.2.3.3 cDispath架构 (15)3.2.4 cProc云处理 (18)3.2.4.1 cProc简介 (18)3.2.4.2 cProc主要优势 (18)3.2.4.3 cProc系统架构 (19)3.2.5 cStor 云存储 (20)3.2.5.1 cStor简介 (20)3.2.5.2 cStor主要优势 (20)3.2.5.3 cStor系统构架 (21)3.3 技术创新 (23)四、cVideo系统部署解决方案 (24)4.1 一级云视频监控系统部署方案 (24)4.2 多级系统部署方案 (25)一、背景概述随着城市的现代化建设和经济的快速发展，构建和谐社会的必要性与日俱增，每个城市都为打造“平安城市”而努力。

其中，安防监控系统作为保障城市居民人生财产安全的有力措施，也理所当然地成为了平安城市中的一项重要指标。

视频监控技术正在不断地发展，视频监控技术按照主流设备发展过程，可以分为3个大的阶段，即20世纪70年代开始的模拟视频监控阶段、20世纪90年代开始的数字视频阶段及近几年兴起的智能网络视频监控阶段。

模拟监控阶段的核心设备是视频切换矩阵，数字视频阶段的核心设备是硬盘录像机(DVR)，智能网络视频监控时代没有核心硬件设备，系统变得开放而分散，主要由网络摄像机、视频编码器、高清摄像机、网络录像机、海量存储系统及视频内容分析技术（Video Content Analysis, VCA）构成，可以实现视频网络传输、远程播放、存储、视频分发、远程控制、视频内容分析与自动报警等多种功能。

目前视频监控系统正朝着智能化、高清化的方向发展，用户对于视频监控产品的要求也在不断提高，用户希望的产品要有着更高的清晰度，更完善的功能，更稳定的性能，更丰富的终端等等。

要实现大规模高清监控，就必须从视频源的采集、视频信号的编解码、视频信号的传输、视频实时监控与记录、录像文件的回放等环节全面支持大规模网络高清。

这样就给高清监控系统带来了一系列现实的问题：网络带宽紧张、存储空间庞大、对性能的要求成倍增长、投资与维护成本高昂、系统扩容升级压力等等。

因此，云视频监控的模式应运而生，充分利用“云”的计算能力和存储能力，从而保障了海量高清视频监控的可行性和可靠性。

二、cVideo云视频介绍2.1 cVideo系统简介cVideo云视频监控系统是南京云创存储公司自行研发和设计的大规模高清视频监控解决方案。

依托本公司的cStor云存储平台，以及cProc云处理平台，使得cVideo构架下的综合调度和云端转码可以完美地满足超大规模视频监控、海量数据存储、以及远距离监控的要求。

同时，cVideo研发了国际领先的智能图像识别算法，采用大规模分布式云处理，使得计算机对视频数据达到了空前的识别和认知水平。

2.2 系统架构cVideo云视频监控系统利用cStor云存储和cProc云处理技术实现高清视频监控，是在服务器集群上部署一整套基于云架构的视频处理软件，下图为简化的cVideo云平台框图，其核心内容是对接入视频的实时处理分析。

基于云计算的模式，采取海量分布式cDispath云调度架构，以集群的形式共同对外服务。

以实现诸如视频内容识别、云端转码、智能分析等实时数据、动态伸缩等需求。

最后将处理好的图像信息以流媒体的形式输出，并提供给上层各类应用对应的接口。

图2-1 cVideo系统架构图●资源层：包括摄像头、卡口等前端数据采集设备所采集到的原始视频图像数据，以及响应业务信息，如：人力、车辆、区域分布等资源信息。

●接入层：整合数据资源、业务资源、存储资源，使其符合系统标准，实现不同资源的接入。

●数据存储层：即cStor云存储系统，提供海量的存储空间，以备历史数据的回看与处理。

●数据处理层：即cProc云处理系统，提供高效的视频转码、内容识别等大规模数据处理能力。

●API层：提供API接口，实现上层应用对底层资源的透明操作，提供业务应用的开发支持。

●调度控制层：实现对以上各层的综合调度与控制，以实现整套系统机制。

●应用层：主要包括实时监控、调阅查询、内容识别等视频相关应用，为用户提供友善的界面、人性化的操作方式，能够让用户简单高效的监控多个视频源。

功能如下：1. 信息采集设备的管理，监控控制端对视频中心服务器中的设备数据库进行操作，实现添加和删除系统中的卡口和摄像头。

2. 用户管理，监控控制端对视频中心服务器中的用户数据库进行操作，实现用户注册、注销以及权限设置。

3、按时间检索历史记录，提供按时间检索记录的窗口，向视频中心服务器发送检索命令，获取历史记录的相关信息。

4、历史记录回放，根据历史记录的相关信息，播放cStor中的历史记录。

5、录像，监控控制端通过中心服务器向存储管理端发送录像命令，存储管理端控制设备进行录像，获取的数据直接存储到cStor中。

图2-2 cVideo客户端监控界面2.3 产品优势极高的性价比高清视频监控中的主要问题是如何处理庞大的高清视频数据。

如果采用1080P的高清视频监控，使用能获得最高压缩比的H.264图像压缩技术处理收集的高清视频，则压缩输出码率最高可达到6Mbps，也就是每台摄像机每天将大约产生50GB左右的数据量，这对于存储的压力是十分巨大的。

cVideo构建于cStor云存储、cProc云计算平台之上，有着低廉、高可靠性的海量存储能力和无限可扩展能力，当用户存储需求增长时，也仅需添加与硬盘价格相仿的cStor存储节点即可，这将大幅降低用户的投资及升级维护费用，监控系统规模越大越能体现出性价比。

百万路高清视频支持传统的监控系统大多铺设模拟电缆或构建于局域网之上，也有少数小规模的远程监控，几乎无法实现支持超远距离的大规模视频监控。

cVideo基于cTrans传输体系，能够有效地支持公网高效传输，使得以超远距离异地高清视频监控，从而使需求成为了可能。

同时优良的架构设计，拥有良好的扩展性，能够满足用户不同规模等级的需求。

并支持大规模的分级网络，如街道级视频监控系统，接入到区级的监控系统中，然后可再接入到市级监控中心，从而形成一个大规模分级网络视频监控云平台。

云端转码技术为了尽可能优化系统性能，cVideo将根据用户客户端的监控需求瞬时动态地调整视频分辨率，从而在满足用户需求的同时降低对网络带宽的消耗，因而支持更高的系统规模。

对于摄像头采集的高清视频信号，cVideo将在cProc云计算平台上采用高效实时转码技术，将采集到的各路高清视频信号转换为符合监控客户端需求的信号，并实时转发，这样可以有效地减小监控端处的解码压力，使得监控更为流畅，并能有效地支持诸如手机等移动终端的监控需求。

智能内容识别cVideo的智能图像检索采用先进的图像处理技术并结合模式识别对已有的海量视频进行事件检索，实现了对事件发生视频的切片回放、运动帧提取和对象跟踪。

构架于cProc云处理架构上，使许多传统模式下难以处理的识别应用得以实现。

诸如在犯罪嫌疑人识别问题中，cVideo研发了国际领先的运动目标DNA算法，首先分析监控视频中目标人物的运动模式，建立运动DNA序列，为后续分析处理提供基础。

后续分析包括运动目标优化、运动轨迹分析、运动特征提取、步态建模等等。

三、cVideo产品技术架构与关键技术3.1 cVideo系统数据流图3-1 cVideo数据流图接入服务器：传统视频监控和防范报警系统建设具有投资大、技术要求高、设计用户广、链接环节多等特点。

同时，不同厂商间的设备对视频接入要求不同，因此要整合现有平台，提供标准输出。

将前端各类设备采集到的视频数据接入到cVideo系统中。

同时，实现与其他平台的对接，完成信令流的转换。

中心服务器：负责获取用户从客户端或者其他的上层系统发出的指令，综合调度各个服务器，实现整套cVideo的控制机制。

cStor存储服务器：用以长期存储视频数据，以备视频回看、重新处理等需求。

cProc处理服务器：提供诸如视频转码、内容识别、行为检测、智能分析等所需的大规模数据处理能力，为实现传统架构下难以实现的应用提供支持。

分发服务器：以流媒体的形式将处理后的视频数据提供对外接口，支持标准RTSP协议。

客户端：与用户的交互平台，用以向中心服务器发送各种控制指令。

其他平台：指其他的可能需要与cVideo对接亦或上层应用的系统上图简要描述了cVideo的综合处理云平台。

其中支持RTSP标准协议的网络摄像机等前端设备，可以直接接入cVideo综合处理云平台中；模拟摄像头经过编码器编码后接入到平台中；其他平台或前端设备可以经过SDK整合后接入。

经过接入服务器后，进入云处理集群进行数据处理，实现对实时视频流的内容识别、转码、智能分析等功能，并经过转发服务器以流媒体的形式对外提供服务。

对于经过cVideo处理后流出的视频数据，如果是终端设备（手机、IPAD等）需求，则直接由cVideo的转发服务器发送转码后的视频流；如果是上电视墙显示的需求，将视频流推送给解码器进行解码上墙。

3.2 关键技术以上系统架构中，涉及到的具体技术包括了cVideo的智能识别技术、cVideo 的云端转码技术、cDispath云调度方法、cStor云存储技术、以及cProc云处理框架。

其中cVideo的智能识别和云端转码技术负责对视频流的进一步处理，cStor 实现对海量视频数据的存储，而cDispath和cProc负责综合管理和统一调度，实现云内计算机的联动和各类保障，共同对外提供服务。

3.2.1 cVideo智能识别3.2.1.1简介随着平安城市的建设，视频监控系统的基础建设已经初具规模并且仍在迅速扩大，几十万甚至几百万个摄像头所得到的视频监控影像资料是庞大的，要从中获取事件相关的信息需要花费巨大的时间和人力。

视频内容分析技术(Video Content Analysis, VCA)来源于计算机视觉，它能够在图像及图像描述之间建立映射关系，从而使计算机能够通过图像处理和分析来理解画面中的内容，其实质是“自动分析和抽取视频源中的关键信息”。