视频图像信息智能分析与共享应用技术国家工程实验室可行性研究报告 161页

'视频图像信息智能分析与共享应用技术国家工程实验室项目可行性研究报告1 目录1项目摘要11.1项目名称11.2项目法人11.3报告编制的依据11.4项目提出的背景及建设的必要性11.5国家工程实验室主要发展方向、任务与目标31.6主要建设内容、规模、地点和建设周期61.7投资估算与资金筹措61.8结论意见及建议62项目建设的依据、背景与意义82.1项目建设的依据82.2项目建设的背景82.3项目建设必要性与意义93技术发展与应用前景分析133.1国内外技术状况与发展趋势预测分析133.2视频图像信息智能分析与共享应用技术的发展趋势253.3国内相关重点实验室（研究中心）概况及特点373.4本单位技术水平和已有基础384主要方向、任务与目标504.1主要方向50 4.2主要方向504.3主要功能与任务564.4技术突破的方向594.5近期和中期目标605组织机构、管理与运行机制645.1项目相关单位概况645.2实验室机构设置与职责685.3主要技术带头人、管理人员概况及技术团队情况695.4运行和管理机制736建设方案776.1建设目标776.2建设原则776.3主要建设内容、建设规模与建设地点786.4技术方案886.5设备方案1076.6土建公用工程1206.7项目招标内容1277节能及环境影响1307.1节能分析1307.2环境影响评价1328项目实施进度与管理1348.1建设周期134 8.2项目实施进度安排1348.3建设期的项目管理1349投资估算及资金筹措方案1369.1投资估算1369.2项目资金筹措方案及其落实情况1399.3国拨资金使用方案1399.4分年投资计划表14010项目经济和社会效益分析14110.1经济效益分析14110.2社会效益分析14211项目风险分析14311.1项目风险种类14311.2项目风险分析14311.3项目风险评价14512其他需说明的问题14713相关文件所要求的附表、附图、附件14813.1附表14813.2附图15913.3附件162 附表：1.投资估算表2.设备仪器明细表附图：1.区域位置图2.平面布置图附件：1.依托单位对资金申请报告真实性负责的声明2.依托单位法人证书、组织机构代码证、税务登记证3.开户行出具的依托单位资信证明4.房屋产权证明5.依托单位投资配套承诺6.依托单位的财务报表7.项目备案文件8.环保局审批意见9.固定资产投资节能登记表10.项目招标基本情况登记表11.项目合作协议12.依托单位项目相关的省部级科研基地文件13.项目相关科研成果证明文件 X视频图像信息智能分析与共享应用技术国家工程实验室1项目摘要1.1项目名称视频图像信息智能分析与共享应用技术国家工程实验室（简称“工程实验室”）1.2项目法人项目法人单位：X大学1.3报告编制的依据国家发展改革委、公安部办公厅文件发改办高技（2016）380号“关于请组织申报社会治安防控领域创新能力建设专项的通知”《国家中长期科学和技术发展规划纲要（2006-2020年）》《战略性新兴产业发展规划》及《国务院关于加快培育和发展战略性新兴产业的决定》（国发〔2010〕32号）《国家工程实验室管理办法（试行）》（国家发改委第54号）《国家高技术产业发展项目管理暂行办法》（国家发改委第42号）《建设项目经济评价方法与参数》（国家发改委、建设部2006年）《公安信息通信网边界接入平台安全规范（试行）—视频接入部分》（公科信[2011]5号）《安全防范监控数字视音频编解码技术要求》（GB/T 25724）城市监控报警联网系统系列标准（即GA/T 669系列标准）其它相关标准规范等。1.4项目提出的背景及建设的必要性当今世界已进入风险社会，我国国内风险因素也日益突出，公共安全问题复杂性加剧。为有效应对影响社会安全稳定的突出问题，创新立体化社会治安防控体系，依法严密防范和惩治各类违法犯罪活动，全面推进平安中国建设，2015年4月，中共中央办公厅、国务院办公厅印发了《关于加强社会治安防控体系建设的意见》，全方位提出社会治安防控体系建设具体措施。提出“156 X视频图像信息智能分析与共享应用技术国家工程实验室着力提高动态化、信息化条件下驾驭社会治安局势能力”，“健全点线面结合、网上网下结合、人防物防技防结合、打防管控结合的立体化社会治安防控体系”。视频监控是发现犯罪线索、搜集犯罪资料、提取犯罪证据的重要资源，是案事件事前预防、事中处理、事后追查的有利手段，是社会治安防控体系建设的基础性设施。但是，在我国目前视频监控系统的建设与应用中，普遍存在着“看不清、调不出、提取难、检索慢”的问题，主要表现为视频图像不清晰、海量信息存储难、图像下载速度慢，不同格式的视频无法播放、特征目标检索难、历史图像查找比对误差大，缺少视频图像信息深度挖掘有效工具。同时，互联网跨地域、跨时空的无边界性、信息传输的即时性，造成了社会治安管理的“新三难”，故在公共安全方面加强信息资源互通共享、深度开发和应用，已是不可逆转的历史潮流。此外，目前我国视频图像智能应用水平较低，安防智能视频分析应用产品绝大部分来自国外厂商，价格昂贵且维护困难。上述问题涉及的主要技术难点与关键共性技术主要为：异构、可扩展视频图像大数据体系结构搭建；视频图像特征提取、结构化描述与挖掘分析；高通量视频流式计算智能分析；跨源跨区域信息汇聚与对象事件检索；视频监控系统共享与安全防护等。攻克和解决上述技术难点和问题，提升视频图像信息综合应用水平，已成为我国当前维护公共安全的一项重要课题和紧迫任务。建设“视频图像信息智能分析与共享应用技术国家工程实验室”及其技术创新平台，开展视频图像信息智能分析与共享应用基础、共性关键技术攻关并实现工程化应用，将有效减少国内安防智能视频分析应用过度依赖国外技术的局面，提升我国的视频图像信息智能化综合应用能力和治安防控技术水平。项目建设具有重要意义。X大学是国家教育部直属的全国重点综合性大学，也是国家“211工程”、“985工程”重点建设的高水平大学。在相关视频图像信息智能分析、共享应用技术中等核心技术方面156 X视频图像信息智能分析与共享应用技术国家工程实验室，承担了国家863计划、国家科技支撑计划项目、国家自科基金重点项目等国家级项目30余项、省部级和企业横向项目60余项，取得了带动产业发展的高水平研发成果和技术储备，并建成视觉控制技术与应用教育部工程研究中心、机械工业先进制造视觉检测与控制技术重点实验室、特种装备先进设计技术与仿真教育部重点实验室，超级计算机与云计算研究所、X大学大数据处理与行业应用研究中心、网络与信息安全研究所等；拥有全系统峰值计算性能1372.5万亿次，全系统内存容量108.5TB，磁盘总容量1.28PB的国家超算长沙中心，在高性能并行计算、视频图像处理技术、多媒体检索、网络与信息安全等方面具有较好基础和优势，并与国防科技大学、X省公安厅以及X广远视通网络技术有限公司等多家单位长期合作，联合建立了验证示范基地，形成了应用成果向工程技术转化的有效渠道。具备视频大数据研究、多级跨网络联网共享平台开发、支撑百万级视频设备接入等能力。为提高我国视频图像信息智能化综合应用的能力和水平，支撑开展视频大数据的深度特征编码处理与价值挖掘、高通量视频流式计算分析应用、跨源跨区域视频数据汇聚与对象事件检索等视频图像信息智能分析与共享应用基础、共性关键技术的研发和工程化，X大学拟联合国防科技大学、X广远视通网络技术有限公司共同建设“视频图像信息智能分析与共享应用技术国家工程实验室”。1.1国家工程实验室主要发展方向、任务与目标1.1.1主要发展方向、任务“工程实验室”将紧密围绕国家治安防控为代表的视频图像智能分析重大需求，以公共安全、治安反恐、重大事件安保、智慧城市、智能交通等领域的视频图像大数据分析计算应用为背景，建设视频图像信息智能分析与共享应用技术创新平台，重点攻克制约视频图像智能分析技术应用于约治安防控的技术与应用难题，156 X视频图像信息智能分析与共享应用技术国家工程实验室推动我国视频图像大数据智能分析关键技术研发和成果转化，提升我国治安防控视频图像分析技术水平，促进我国基于大数据技术的公共安全整体科技水平进步。“工程实验室”将重点针对异构可扩展视频图像大数据系统体系结构、高通量视频流式计算智能分析技术；视频图像特征提取、结构化描述与挖掘分析方法；跨源跨区域信息汇聚与对象事件检索技术、视频监控系统共享与安全防护技术等五个研究方向的共性核心技术开展研究，建设融合超算的异构可扩展视频图像大数据中心，开发视频图像大数据智能分析技术实验与服务平台、治安防控视频智能化综合应用实验与服务平台等。1.1.1近期目标（2～3年）对国家超级计算长沙中心1号楼进行适应性改造，形成一个集数据计算、科学试验、关键技术突破、应用系统研发和服务示范为一体的现代化多功能工程实验室。三年内，工程实验室将研发关键共性技术与软件平台6项以上，开发治安防控应用服务系统6项以上，应用于X省公安治安防控技术分析15～20次。承担国家、省部级、地方及企业等各类项目60项以上；新申请或获得授权专利20～30项；获得软件著作权20～30项；发表国内外学术论文60篇以上；获国家或省部级科技奖励2～3项，编制行业技术规范或标准2～4项。举办学术会议2～3次；举办学术报告15～20次；参加技术交流30人次以上，提供技术咨询与应用服务50项以上，以不断提高工程实验室在所在技术领域的影响力。将在异构可扩展大数据处理系统、视频图像特征提取/结构化描述与挖掘分析等五个重点研究方向形成以博士学历和高级职称人才为核心的技术研究队伍，聚集一批拥有丰富的系统开发和工程实施经验的高级工程师。“工程实验室”建设完成156 X视频图像信息智能分析与共享应用技术国家工程实验室时，科研人员规模将达到76人。将形成每年培养博士和硕士研究生100人以上、博士后5～7人，为公安系统培训视频应用人员100人次以上的人才培养能力。在管理方面，以人为本，建立科学规范、公平合理的管理体制，营造团结向上、生气勃勃、乐于奉献、勇于创新的和谐环境；在人事制度方面，采取聘任制、合同制和流动制相结合的用人机制；在经济方面，实行“承担科研项目、对外转让技术、提供咨询服务和推广产品销售”的多渠道经费筹集机制；在技术方面，形成自主创新和研发、合作研究与开发、吸收外部先进技术等研发机制。1.1.1中期目标（5～6年）以市场为导向，经过5～6年的持续建设和完善，达到一流的技术工程应用水平，造就一流的工程技术人才、一流的技术研发与工程实验条件、一流的应用服务与管理运行水平。培养国际一流的从事视频图像大数据智能分析的工程技术人才，形成结构合理，具有行业领先水平的创新团队。持续不断提升视频图像大数据智能分析与共享应用技术，建立一流的技术研发与应用服务平台，形成我国图像大数据领域学习挖掘、内容检索与高通量分析的科研开发、技术创新和应用服务基地，有效提高视频大数据采集、存储向智能分析、共享应用转化的计算能力与技术水平，提高公共安全系统视频技术利用效率。为视频图像大数据智能分析产业和企业提供核心技术自主创新的实验平台，提高视频图像智能分析技术成果的成熟性、实用性和工程化水平，促进应用基础研究成果向工程技术转化，为公共安全、社会管理、城市规划、社会服务提供视频图像智能分析技术支撑，并形成健全协同共赢的产学研合作机制。坚持目标导向，围绕国家和省重大战略任务、重点工程，有重点地推进“工程实验室”的建设。使“工程实验室”的发展为国家和省视频图像大数据智能分析自主创新能力和核心竞争力的提升，为突破该领域共性关键技术难点和共享应用瓶颈制约提供技术支撑和计算平台保障。156 X视频图像信息智能分析与共享应用技术国家工程实验室1.1主要建设内容、规模、地点和建设周期1.1.1主要建设内容、规模本项目将充分利用现有研究条件，以增量投入带动原有资源，通过优化和整合实施“工程实验室”建设。将主要针对关键基础、核心技术研究和工程化应用，重点建设建设异构可扩展视频图像大数据计算平台，视频汇聚、分析与内容检索技术实验与服务平台、视频数据共享与安全保护技术实验与服务平台。新增301台套仪器设备，改造现有建筑面积5000㎡。形成先进适用的技术研发和实验条件。1.1.2建设地点和周期项目将在X大学校区内实施（X省长沙市麓山南路2号）。“工程实验室”设置于X大学国家超算长沙中心。项目建设期为三年。1.2投资估算与资金筹措项目总投资（建设投资）7780万元。项目所需资金全部由X大学自筹（其中拟申请国家支持资金2300万元用于关键设备仪器购置）。1.3结论意见及建议⑴服务平安中国，建设“视频图像信息智能分析与共享应用技术国家工程实验室”及其技术创新平台，开展视频图像信息智能分析与共享应用基础、共性关键技术攻关，突破融合超算的视频图像处理大数据分析技术等，将有效减少国内安防智能视频分析应用过度依赖国外技术的局面，提高社会治安防控领域自主创新能力，提升社会治安防控现代化水平，项目建设意义重大，非常必要。⑵X大学长期从事视频图像信息智能分析与共享应用技术领域的研发，拥有先进的研发基础设施（国家超算长沙中心）和技术创新团队，主持承担了156 X视频图像信息智能分析与共享应用技术国家工程实验室多项国家重点科研项目，取得了带动产业发展的高水平研发成果和技术储备，具备视频大数据研究、多级跨网络联网共享平台开发、支撑百万级视频设备接入等能力。联合国防科技大学、X省公安厅、X广远视通网络技术有限公司共同建设“视频图像信息智能分析与共享应用技术国家工程实验室”，形成产学研用体系，项目建设具有良好基础条件。⑴“工程实验室”定位明确、发展思路清晰、任务目标明确，管理体制、运行机制科学规范。项目建设方案以增量投入带动原有资源，优化配置，合理可行。项目建设投资7780万元，能够满足建设的需要。⑵项目建设包括视频图像信息智能分析相关大数据等关键基础技术、多级跨网络联网共享应用技术等多方面内容，涉及范围广泛且各部分内容互有衔接，为此，建议X大学自项目筹建初期就加强项目的领导、组织协调和管理，确保项目的顺利实施，以实现“工程实验室”的发展目标。1156 X视频图像信息智能分析与共享应用技术国家工程实验室1项目建设的依据、背景与意义1.1项目建设的依据国家发展改革委、公安部办公厅文件发改办高技（2016）380号“关于请组织申报社会治安防控领域创新能力建设专项的通知”中共中央办公厅、国务院办公厅《关于加强社会治安防控体系建设的意见》《国家中长期科学和技术发展规划纲要（2006-2020年）》《战略性新兴产业发展规划》及《国务院关于加快培育和发展战略性新兴产业的决定》（国发〔2010〕32号）、“十三五”规划等1.2项目建设的背景当今世界已进入风险社会，我国国内风险因素也日益突出，公共安全问题复杂性加剧。社会流动加剧带来违法犯罪空间扩大、跨地域性增强等新趋势；经济领域问题向社会其他领域传递，导致矛盾纠纷更加复杂多样；再加上严峻的反恐形势和日趋多元化的暴恐活动，致使公共安全风险增多，公共安全事件多发，维护公共安全的任务艰巨繁重。为有效应对影响社会安全稳定的突出问题，创新立体化社会治安防控体系，依法严密防范和惩治各类违法犯罪活动，全面推进平安中国建设，2015年4月，中共中央办公厅、国务院办公厅印发了《关于加强社会治安防控体系建设的意见》，从加强社会治安防控网建设、提高社会治安防控体系建设科技水平、完善社会治安防控运行机制、运用法治思维和法治方式推进社会治安防控体系建设、建立健全社会治安防控体系建设工作格局等五大方面提出了具体措施。在加强社会治安防控网建设方面，意见提出，加强信息资源互通共享和深度应用，加快公共安全视频监控系统建设，提高社会治安防控体系建设科技水平。习近平总书记亦156 X视频图像信息智能分析与共享应用技术国家工程实验室就公共安全工作作出重要指示，要求推进公共安全工作精细化、信息化、法治化，不断提高维护公共安全能力水平，有效防范、化解、管控各类风险，努力建设平安中国。2015年9月，全国社会治安防控体系建设工作会议在大连召开。要求各地各有关部门要全面贯彻党的十八大和十八届三中、四中全会精神，深入贯彻习近平总书记系列重要讲话精神，紧紧围绕“四个全面”战略布局，牢牢把握推进国家治理体系和治理能力现代化的总要求，完善立体化社会治安防控体系，提高维护公共安全能力水平，有效防范、化解、管控影响社会安定的突出问题，防止各类风险聚集扩散，促进社会安定有序、国家长治久安。1.1项目建设必要性与意义1.1.1提升我国社会治安动态防控水平在突发事件处置、刑事案件侦破、反恐维稳斗争中，视频监控已逐步成为发现犯罪线索、搜集犯罪资料、提取犯罪证据的重要资源，成为案事件事前预防、事中处理、事后追查的有利手段。尤其在侦查破案过程中，视频监控技术已成为公安机关继刑侦、技侦、网侦之后的重要技术手段。但是，在我国目前视频监控系统的建设与应用中，普遍存在着“看不清、调不出、提取难、检索慢”的问题，主要表现为视频图像不清晰、海量信息存储难、图像下载速度慢，不同格式的视频无法播放、特征目标检索难、历史图像查找比对误差大，缺少视频图像信息深度挖掘有效工具等技术难题。如何快速调阅海量视频、迅速发现监控视频中有价值的办案线索、自动识别危害公共安全的人员和行为、快速定位视频线索中的行为轨迹，从而增强公安机关快速反应、协同作战和精确打击的能力，提升社会治安动态防控水平，已成为当前维护公共安全的一项重要课题和紧迫任务。视频图像智能分析技术与共享应用技术源于计算机视觉技术与信息技术，融合了图像处理、模式识别、计算机图形学、大数据、云计算等多项技术，其发展目标在于在监控图像与图像描述之间建立一种映射关系，推动各类基础设施互联互通，推进各类数据集成应用，156 X视频图像信息智能分析与共享应用技术国家工程实验室是当前安防技术应用热点。对提高视侦工作效率，节省办案时间；提高视频监控的防范功效、原有视频监控系统的利用率和视频监控的使用效率，完善立体化社会治安防控体系等均有着非常重要的作用。1.1.1提高我国社会治安防控技术水平随着现代信息技术、通讯技术的不断发展完善，安全技术防范手段越来越多样化，技术水平越来越先进。如今的安防系统已不仅仅是一个简单的视频监控系统，而是扩展成为可以集成各行业业务管理、数据传输、视频、报警、控制于一体，可以实现对海量数据的存储、智能分析，调用的安防智能化综合管理平台。安防应用由事后的调查取证，向事前的分析、总结、预警、演练，事中的跟踪、指挥、调度、协调、配合、沟通等方面扩展。安防行业已经突破安防产业既定的范畴，以集成化、智能化为特征的大安防新时代已经到来。面向社会治安防控领域，重点针对异构可扩展视频图像大数据系统体系结构、视频图像特征提取、跨源跨区域信息汇聚与对象事件检索技术、高通量视频流式计算智能分析技术、视频监控系统共享与安全防护技术等共性核心技术开展研究，建设融合超算的异构可扩展视频图像大数据中心，开发视频图像大数据智能分析技术实验与服务平台、治安防控视频智能化综合应用实验与服务平台等，将推动我国视频图像大数据智能分析关键技术研发和成果转化，提升我国的视频图像信息智能化综合应用能力和治安防控技术水平。1.1.2增强我国安防行业产业发展竞争力近年来，随着中国经济持续增长以及我国目前处于经济和社会转型的重要阶段，人口流动频繁、治安防范的复杂性不断提高，企业和公众的安防意识不断提高，安防产品的需求增长迅速，安防行业平均以15%-30%的年增长率迅速成长，呈现出蓬勃发展的良好势头。但也还存在产业结构极不合理，山寨现象盛行，产品粗制滥造，缺乏技术含量，粗放型增长等诸多问题，严重制约着我国安防行业的健康长远发展。如：156 X视频图像信息智能分析与共享应用技术国家工程实验室国内安防企业主要是做一些中低端产品；高端产品、技术性强的，绝大部分来自国外厂商。总体来说，国外企业以10%的产品占据了我国80%～90%的市场份额，且产品定价普遍畸高、运行维护成本居高不下。急待加快关键技术、共性技术和配套技术的研发，加强推广应用，以扩大自主品牌高端产品市场份额，调整和优化产品、技术及产业结构，推动产业升级巩固和发展安防制造业基础。依托国家超算长沙中心，建设融合超算的视频图像大数据计算中心；依据治安防控实际需求，结合互联网通信技术，开发视频图像智能分析与治安防控综合应用平台；研究跨源跨区域视频信息共享与安全保护技术标准；开展视频图像大数据平台、智能分析与信息安全人才培养，视频图像大数据技术合作与学术交流等；“工程实验室”的建设将为我国安防相关技术创新提供支撑和服务，增强产业发展竞争力。1.1.1满足我国社会治安动态防控需要当前我国治安隐患仍然比较突出，各类治安案件的数目明显增多，治安灾难事故频频发生，群体性治安事件层出不穷。通过视频监控打击和震慑违法犯罪是各地的普遍做法。近年来，各地加快公共安全视频监控系统建设，高起点规划、有重点有步骤地推进公共安全视频监控建设、联网和应用工作，提高公共区域视频监控系统覆盖密度和建设质量，加大城乡接合部、农村地区公共区域视频监控系统建设力度，逐步实现城乡视频监控一体化。如：X省连续7年将城区公共部位社会治安视频监控系统建设纳入省重点民生实事项目，共投入建设资金20多亿元，目前已有治安视频监控摄像机8.8万多个，建成覆盖14个市州、122个县市区、535个城区派出所的社会治安视频监控系统，摄像机联网率达到90%以上。在织密“天网”的基础上，各地积极完善技术标准，强化系统联网，分级有效整合各类视频图像资源，逐步拓宽应用领域。在公共安全、警务改革方面加强信息资源互通共享、深度开发和应用是不可逆转的历史潮流。大数据、云计算等已156 X视频图像信息智能分析与共享应用技术国家工程实验室成为提升社会治安防控水平的“法宝”。大数据技术决定了未来视频技侦发展方向。“工程实验室”项目建设将有利于满足我国社会治安动态防控需要。156 X视频图像信息智能分析与共享应用技术国家工程实验室1技术发展与应用前景分析1.1国内外技术状况与发展趋势预测分析1.1.1国外视频图像智能分析技术发展概况智能视频图像分析技术是通过对监控视频流的图像数据分析，对场景中的各种目标进行检测、分类、跟踪，并分析和判断目标的行为，从而能在异常情况发生时可以及时报警、主动防范，提高处理突发事件的效率。智能视频图像分析技术源于计算机视觉技术，融合了图像处理技术、模式识别技术、计算机图形学等多项技术，其发展目标在于在监控图像与图像描述之间建立一种映射关系。智能视频分析技术在经济、军事等方面具有广泛的应用前景和潜在的经济价值，受到学术界、产业界和管理部门的高度重视，美、英等发达国家投入了巨大的人力和财力开展了相关项目的研究。1997年，美国国防高级研究项目署（DARPA）资助卡内基梅隆大学、MIT、SARNOFF研究中心等著名大学和公司合作，进行了视频监控项目VSAM的研发。其目标主要是研究用于对战场及普通民用场景进行监控的自动视频理解技术，用于实现对未来战争中人力监控费用昂贵、非常危险或者人力无法实现等场合的监控。AVS是1998年至2002年间受DARPA支持的重要项目，主要研究如何准确实时地分析和登记检测到的静止物体或运动物体的相关信息，以及如何实现对多目标的同时监控和不同物理空间的事件监控等。1999年欧盟IST的Framework5程序委员会设立重大项目ADVISOR，旨在开发一个系统来有效地管理公共交通系统，从而缓解城市压力，它覆盖了人群和个人的行为模式分析、人机交互等研究。HID计划是DARPA在2000年资助的又一重大项目，它的任务就是开发多模式的监控技术来实现远距离情况下对人的检测、分类和识别，从而增强对边防和民用等场合的保护能力。156 X视频图像信息智能分析与共享应用技术国家工程实验室CAVIAR项目也是由欧盟IST资助的项目，从2002年10月1日持续到2005年9月30日。其主要目的在于解决城市中心监控和商场的应用。它分析检测城市中心监控中一些不寻常的事件，如人的奔跑、聚集、静止等，然后可以通过报警通知安全中心的工作人员。而在商场，则分析潜在客户的行为，帮助商场对其布局做一个评估，并对其进行调整，以吸引更多的顾客。美国的VACE项目开始于2000年，在VACE的第一阶段和第二阶段（2000～2006年），项目主要关注人脸、手、人、车以及文本等运动目标的自动检测和跟踪等算法的研究；在VACE的第二阶段中（2002～2006年），南佛罗里达大学（USF）和美国国家标准和技术协会（NIST）协作进行了算法性能评估方面的工作；2006年进入第三个阶段，开始更多地关注算法处理的准确度、速度等方面的问题。由于智能视频分析技术是视频监控推广应用的核心，在各国政府资助的智能视频监控项目研发的同时，国外有很多知名的公司也对智能视频分析技术进行了研究，并开发了相应的产品。美国ObjectVideo拥有多项算法和应用专利，主要提供底层算法和管理软件的OEM，一般不面向直接用户。加拿大Verint拥有智能视频监控全系列产品，之前使用自己研发的算法，后来主要应用OV的算法。美国Cernium主要为机场和重要通道提供人群分析系统。以色列NICE的系统被广泛应用在青藏铁路、京津高铁、北京地铁以及西安地铁。该公司早期使用别人算法，现在主要使用自己的算法。以色列Mate的产品主要侧重于三重防护，比如周界防护、目标设施监控、门禁控制管理等，案例有海关周界、海岸线监控、鸟巢监控等。以色列Ioimage的智能视频分析产品被应用在DHL、BMW、以色列大学等，该公司已被美国的DVTel公司收购。澳大利亚iomniscient的产品主要分为三类：事件检测、人像/车牌搜索识别、图像智能捕捉。加拿大aimetis是一家视频管理系统和分析系统的软件公司，主要提供基于PC的视频分析软件。加拿大March主要提供基于软件的人像识别和车辆测速产品。美国Vigilant156 X视频图像信息智能分析与共享应用技术国家工程实验室Video是专注于算法的软件提供商，提供基于PC的视频分析系统。1.1.1国内安防市场及其技术发展现状1.1.1.1国内安防市场发展历程经历了多个发展阶段，特别是近10年，我国安防市场迅速成长。⑴模拟监控阶段(1979-1983)早期的安防监控系统使用单位主要是一些非常重要的和特殊的单位和部门，系统由前端的模拟摄像机，后端的矩阵、磁带录像机和CRT电视墙构成。由于这个阶段摄像头设备由日系企业所垄断，国内自主知识产权的摄像头生产技术落后，争夺摄像头代理权成为行业的热点。⑵数字监控阶段(1984-1996)随着安防行业的发展，使用单位发展到包括金融系统、文物系统、军工、邮政等重要单位，监控规模不断扩大，早期模拟监控系统已经无法满足业务的需求，包括磁带式录像机存储容量不足、矩阵规模越来越大、无法实施远程监控与云台控制、图像画面质量有限等等，模拟监控的数字化转变势在必行。值此阶段，数字化技术推动了DVR产品的诞生，它采用数字记录技术，在图像处理、图像储存、检索、备份、以及网络传递、远程控制等方面远优于模拟监控设备，一般分为：硬盘录像机，PC式硬盘录像机，嵌入式硬盘录像机等。DVR产品的出现，反过来推动了国内数字化摄像头产品的自主研发与生产，图像的分辨率逐步迈入标清时代。该阶段市场的竞争由单一代理权的竞争过渡到品牌产品与组装式产品的竞争，系统集成业务初现端倪。⑶高清化/网络化监控阶段(1997-2009)156 X视频图像信息智能分析与共享应用技术国家工程实验室国内安防市场进一步放大到金融、公安、能源、交通、教育、电信、机场、海关等领域，其中智能建筑领域成为最大的应用市场，市场总量达到数千亿元规模。伴随数字化技术的成熟应用，为了满足类似车牌识别、人脸识别、事故分析、过程监控以及智能化监控等应用需求，引入高清/网络视频监控技术将有效地解决上述问题。此阶段的系统结构更加复杂，前端的摄像机大多为网络型的高清摄像机、传感器、报警器材、灯光设备等等，后端则是由DVR/DVS、NVR(数字网络录像机)、视频监控服务器、监视器群组/超高分辨率数字拼接墙、客户端设备、系统软件、网络等构建起来的大系统。高清监控概念的引入，其带来的不仅仅是软硬件系统的革命，更大的意义在于由单一的视频监控，开始逐步过渡到视频监控与客户应用系统的融合，视频监控不再是一个信息孤岛，更多地与用户的业务系统结合，成为促进业务发展的重要资源。⑴智能化监控阶段(2007-)随着中国经济持续增长以及我国目前处于经济和社会转型的重要阶段，人口流动频繁、治安防范的复杂性不断提高，企业和公众的安防意识不断提高，安防产品的需求增长迅速。而平安城市、奥运、世博和亚运等大型项目对于安保工作的高度重视，更直接刺激了安防产品需求。正是这样的需求使得国内安防行业进入了一个飞速发展的黄金时期。从安保、交通、能源、环境、政府应急到商业信息显示、广播电视等，都有效地整合了安防监控信息与业务运行信息，安防应用由事后的调查取证，向事前的分析、总结、预警、演练，事中的跟踪、指挥、调度、协调、配合、沟通等方面扩展，安防行业已经突破安防产业既定的范畴，以集成化、智能化为特征的大安防新时代已经到来。值此阶段，安防监控行业基本上由信息获取阶段，开始进入到信息的使用阶段。如今的安防系统已经不仅仅是一个简单的视频监控系统，安防系统已经扩展成为可以集成各行业业务管理、数据传输、视频、报警、控制于一体、可以实现对海量数据的存储、智能分析，调用的安防智能化综合管理平台。1.1.1.1国内视频图像信息智能分析应用技术发展现状在我国大力推进“平安城市”156 X视频图像信息智能分析与共享应用技术国家工程实验室公共安防建设的背景下，视频监控产业已呈现五大趋势，将促进产业进一步转型升级。其明显效益是：智能分析将大幅提升产业附加值。因此，国内视频图像智能分析技术得到广泛应用。众所周知，视频监控的智能化已成为行业发展的必然趋势，它能够对视频中的异常行为进行实时提取和筛选，并及时发出预警，彻底改变了传统监控只能“监”不能“控”的被动状态，将是视频监控行业的一次新的革命。现阶段，我国越来越多的技术型企业正在大力发展数字信号处理、视频分析算法等核心技术，这将大幅提升视频监控产业附加值，改善现有产业价值提升困难的发展瓶颈。早期简单的智能分析功能主要靠视频监控设备生厂商免费在产品中直接嵌入进去，功能也相对简单，主要包括视频移动侦测、跨线报警、隐私遮挡、人员计数、活动目标跟踪等视频分析应用。据相关报告指出，免费分析视频监控设备的数量将在2014年及以后迅速增长。但是收费的视频分析应用程序数量也会提升。事实上，市场对有收费的分析视频监控设备价值预计将在2017年超过5亿美元。从技术角度来讲，目前国内智能分析技术主要还集中在两大类：一类是采用画面分割前景提取等方法对视频画面中的目标进行提取检测，通过各种不同的规则来区分不同的事件，从而实现不同判断并产生相应的报警联动等，例如：最早期的一些行为分析类功能（跨界、区域入侵、打架检测、人员聚集等）以及早期的交通事件检测等都属于这类算法技术的应用。另一类是利用模式识别技术，对画面中特定的物体进行建模，并通过大量样本进行训练，从而达到对视频画面中的特定物体进行检测及相关应用。从应用角度来讲，目前国内智能视频分析技术主要有四大类：第一类是实时报警类。第二类是数据统计类，第三类是属性识别类。第四类是图像处理类。156 X视频图像信息智能分析与共享应用技术国家工程实验室第一类，实时报警类。主要是通过分析技术对实时视频进行内容的分析和判断，发现某种状态达到报警规则的要求时，系统即可发出报警联动。如最基础的跨线报警、闯入报警、打架报警、聚众报警等，当然随着应用的深入，各行业应用中也出现了很多带有行业特征的实时报警应用，如校园打架报警；交通行业的拥堵报警、行人上高速报警；司法行业的攀高报警、离岗报警；金融行业的尾随报警、贴假广告报价等等。第二类，数据统计类。主要是通过在特定的场景下，对视频内容中特定的内容进行统计，形成相关的报表和数据应用。例如，通过视频分析对公路上的车流量进行自动统计，通过视频分析对校园门口、商场出入口等的人流量进行统计等等。第三类，属性识别类。主要是对视频中特定事务的属性进行自动识别，达到对视频内容的深入应用和快速检索等目的。如人脸识别、车牌识别、车标识别、颜色识别、性别识别、身高识别、年龄识别、手势识别等等。目前安防行业中应用较多的主要还是人脸识别、车牌识别、车标识别等。第四类，图像处理类。主要是对图像整体进行分析判断及优化处理以达到更好的效果或者将不清楚的内容通过算法计算处理达到看得清的效果。如目前的视频增强技术（去噪、去雾、锐化、加亮等）、视频复原技术（去模糊、畸变矫正等）。从产品形态来讲，目前市场上主要有两大类产品形态，第一类是前端智能产品，第二类是后端服务器产品。这两类产品各有优缺点，根据不同的应用和项目类型有不同的选择1.1.1智能视频图像分析技术应用存在的问题（共享应用？）早期视频分析应用产品出现在市场上，着实引起了一段骚动，而且很多特殊的应用场景和应用环境，的确能给客户带来很大的价值。如商场的人流统计技术，为商场的数据分析带来了巨大的技术支撑。如车牌识别技术，给公安交通管理带来的价值是无法用数据来衡量的。156 X视频图像信息智能分析与共享应用技术国家工程实验室目前的智能分析，归根结底还是在人为控制下的计算机对目标的规则行为进行判别，很多尚未被定义的规则行为计算机就无法进行判断，例如在人群聚集分析上，智能分析可分析出某个区域内在某时间段内人员数量达到了预计值，但这些人员是偶尔路过还是蓄意聚集等都无法进行分析。这也充分体现出了计算机智能分析的实质，其仍无法从根本上代替人的工作。从智能分析产品上来看，由于这些产品的质量还有待提高，图像看起来有明显的延迟、跳动、不够清晰等缺陷，由于硬件本身性能不够稳定，易出现死机、重启、误漏报等问题。而智能视频分析本身算法的局限，在理想环境下才可实现其全部功能，所以在实际应用中，只能初步实现较简单的功能。目前智能视频分析主要面临以下几个方面问题：第一是技术层面：室外夜间光照不足、恶劣天气、图像压缩处理、网络传输链路带宽受限等因素造成图像质量下降，给安防智能视频分析带来先天困难；目标与背景相似或背景杂乱等导致目标分割以及特征信息提取困难；针对复杂异常行为、事件建模困难，相应的智能分析算法识别性能不高。上述因素容易造成虚假报警、漏报警、跟踪困难等不良后果，制约了智能视频分析应用系统实战性能的提升。而在产品硬件上还存在一些问题，硬件包括前端摄像机和后端服务器。就基于像素比对的智能分析来说，图像的清晰度直接影响到比对的结果，而越清晰的摄像机图像像素点越多，运算比对也让服务器压力更大。例如智能分析中的车牌识别，不同清晰度的摄像机得到的视频资源，分析准确率相差很大，同时后端服务器的比对效率也会有明显的不同，使用标清时单台服务器的分析能力可能是20路，准确率为90%，而使用200万高清时，处理能力可能是5路，但准确率却可达到98%。该问题需在前端的更新换代和“云计算”技术得到高效推广的情况下才能够得以较好的解决。156 X视频图像信息智能分析与共享应用技术国家工程实验室第二是产业层面：主要的困惑还是客户对智能视频分析产品的过高期望与该技术的性能表现易受使用条件的限制。由于用户对智能分析这类产品接触不多，对这类产品的效果有疑问。而有的厂家为了能够吸引客户进行夸大宣传，结果实际使用效果与宣传效果不符，使得这些客户对智能视频分析产品再无好感。厂商对产品大部分用户没有认真梳理应用需求；产品研发部门缺乏对安防行业的深入理解，导致智能视频分析产品功能千遍一律，缺乏针对性。再者，缺少权威的标准认证体系，导致用户对产品的性能无法有效把控。第三是市场层面：目前很多智能视频分析产品多是自主研发，而这类企业就需要摊薄早期的开发成本。因此，这类产品在定价方面可能要高于一般客户的承受能力，这也就决定了智能分析产品尤其是行为分析产品只能在监狱、高档小区或者机关重地等具有严格、精准监控需求的地方。由此可见，目前智能视频图像分析存在着技术层面、产业层面、市场层面等诸多问题，这些都形成制约公共安防发展应用的关键因素。另外，海量视频数据的获取、传输、存贮，特别是后台的分析处理，智能搜索、数据挖掘等视频图像大数据分析技术的等研发刚刚起步，这对视频分析技术的推广应用有极大的制约性。只有开展基础、共性的关键技术攻关，为突破智能视频分析深度应用创造条件；做好典型项目的示范作用，引导用户从管理流程上重视智能视频分析提供的信息；深化行业的智能应用，建立“研发+集成商+行业用户”的合作机制，为研发和应用提供一个互动平台；加快制定标准和规范，提高智能视频分析产品性能鉴定的权威性和可操作性，才能为智能视频分析应用推广“保驾护航”，智能视频分析也才能在更多行业、领域得到应用。智能视频分析作为一项仍在不断发展与完善的新技术，目前智能视频分析技术仍处于成长阶段，最大的挑战其实还是来自于技术层面。随着计算机技术以及智能技术的发展，相关问题必将得到很好的解决，智能化视频分析技术将得到更为广泛的应用。156 X视频图像信息智能分析与共享应用技术国家工程实验室1.1.1智能图像分析技术发展及应用前景从目前来看，限制智能分析技术应用的最大因素就是准确率问题。所以智能分析技术应用的发展趋势肯定是朝着提高准确率的方向前进的。同时另一方面，大家也会寻找一些不关心准确率，而更多关注效率的一些应用方向。从技术上来看。未来智能分析技术将着重体现以下几个方面：a.智能码流技术智能码流，是系统根据图像识别后，根据画面运动主体的运动速度，将正常录制的视频进行码流调整，进行最后的视频存储。对于运动慢的运动主体，码流记录甚至可以低至8帧/秒(fps)以下，对于正常速度运动的主体，码流设定正常的25fps，对于敏感图像的运动物体的视频码流可设定在30fps以上。对于高速的运动主体，在高速摄像机的配合下，码流可高达1000fps以上。智能码流技术，可以减少非敏感图像占用视频存储资源，从而对敏感图像提供了充裕的记载能力。b.动态区域自适应的智能监控技术以某车库视频监控画面为例，画面上的敏感信息为运动的车辆和人。不敏感画面是背景(地面和屋顶)。但在实际的视频记录中，背景(地面和屋顶)占据了50%以上的存储空间。通过图像识别技术，可以判定固定背景与运动物体图像，因而，具备了只在记载画面的中有运动的技术可能。动态区域智能监控，就是只记载除背景以外的运动物体，从而大大减少了视频存储空间的需求，相同的存储空间，可保留的视频时间长度可以成倍提高。摄像系统，通过图像识别技术，可以智能学习，判断哪些图像是背景，即便是由云台控制的摄像头，通过设定的时间内的自动学习，也可以自动判定录制视频中的新背景，从而实现对运动物体图像的智能监控。c.非敏感区域的低码流记载技术156 X视频图像信息智能分析与共享应用技术国家工程实验室视频上方的25%到30%的区域，通常是天空或建筑的顶部图像，基本属于敏感要素不太可能出现的区域。如某些典型监控图像中的红色马赛克部分的图像，基本不会含有人们关心的视频内容，因此可以把视频图像的非敏感区域的忽略或者用低码流另外记录，只需在回放的时候与高码流的视频做一个同步。值得说明的是，非敏感区域在不同应用场景，各有不同，有的也许在视频图像的下方，有的监控场景，非敏感区域是不规则的，可以在视频监控系统安置好后，根据实际情况再进行应用层面的人工设定。a.人脸/车辆识别(或其他敏感移动物体)驱动高清摄录技术在特殊的场景下，如大楼的进口、电梯等地方，人脸是敏感图像。在车库内、小区的进出口，车辆及其号牌是敏感图像。若全部用高清的视频固然可以满足监控需求，但视频存储，特别是长时间的保存就会需要海量的存储空间；若根据图像识别技术，判断出现设定的敏感图像的时候，才驱动摄像头启动高清记录，对于一般的非敏感图像，则启动标清甚至低码率的视频流来记录。这样高清与标清相结合的监控记录，即保证了记录敏感图像的质量，同时又较大程度上减少了视频存储量。b.序列帧视频文件分布存储技术把视频在一秒内产生的帧为标识成序列帧，同时编制存储与播放序列，把不同序列的帧划分为数个文件存储；单个帧序列文件可以单独播放，效果等同于低码流记录的视频效果。所有帧序列可以合成完全视频一起播放时，则是高清(或标清)的视频效果。当需要回收存储空间的时候，可按存储策略规划，先将一部分序列帧视频文件所占的区域覆盖。另一部份则保存下来，从而更有效的利用存储空间。例如按原存储能力可以保留1个月的视频数据，经过视频帧文件的分布存储后，可以保留数个月的有选择的序列帧视频的文件数据。对已保留了中长期的序列帧视频文件进行部分覆盖，实现淡入淡出式的视频逐渐丢弃，长期保留的视频数据不是一下完全消失，而是慢慢的消失、丢弃。从而最大限度地延长监控视频保留的时间。156 X视频图像信息智能分析与共享应用技术国家工程实验室从应用方面来看，视频数据深入挖掘应用将成为智能分析技术重要的任务之一随着视频分析技术的快速发展，视频数据量也非常大，如何让视频分析技术在大数据中发挥作用也成为人们关注的一个方向。利用各种不同的算法计算，将大量视频数据中不同属性的事物进行检索、标注、识别等应用，以达到对大量数据中内容的快速查找检索。大大降低人工成本，提高效率。甚至在有些方面让一些人工无法完成的任务成为可能。如：人脸大数据库检索，身份证库重复人员查找、视频中穿某种衣服、某种颜色的车辆查找、车牌查找、甚至可以做到以图搜图等应用(输入一张图片找到和图片类似的片段)。a.特定领域优化应用开发在特定领域的优化应用将是智能视频分析进入实用的重要阶段，例如在高清卡口领域，限定安装环境、补光环境、可控制的参数与一致的摄像机，从而在室外环境中获得高度可用的视频源信息。在其它的领域，可以针对核心的应用需求制定特定的解决方案，使用专用的产品提高性能，从而达到比较高的可靠性与比较低的误报率。b.智能视频分析技术与摄像机集成开发在特定领域的优化应用将是智能视频分析进入实用的重要阶段，例如在高清卡口领域，限定安装环境、补光环境、可控制的参数与一致的摄像机，从而在室外环境中获得高度可用的视频源信息。在其它的领域，可以针对核心的应用需求制定特定的解决方案，使用专用的产品提高性能，从而达到比较高的可靠性与比较低的误报率。c.智能检索历史视频内容156 X视频图像信息智能分析与共享应用技术国家工程实验室在平安城市建设中的公安应用中，智能视频内容检索一直是公安客户非常关注和有用的一个功能，甚至，只要准确率能达到30-50%也非常有用，这非常罕见，大部分的功能都要求准确率达到90%以上。但这确实是一个艰难的任务，在复杂的视频源中，不同安装条件下，不同的场景中，不同的摄像机中，寻找同一个目标非常困难。客户的强烈需求会推动技术的持续进步，而技术持续研发就是为客户解决问题，相信不久的将来会有新的技术、新的方法来解决这一问题，从而推动安防监控行业不断前行。a.带来更高的商业价值和投资收益视频分析将为使用者提供卓越的投资收益（ROI）。美国WasteManagement公司是一个再循环和废物管理公司，拥有2200个收购地点，2007年视频分析系统共为该公司节约了750万美元的成本。由于采用了该系统，公司可以裁减工作人员、外出旅行和购置设备，以更快地对事件做出反应。通过视频分析还可以获取一些商业性的情报。就是这家WasteManagement公司报告称；其财务和行动部门利用视频分析实现了商业活动最优化，例如销售监控点显示以及流通模式改良等。零售业是视频分析的一个大市场，他们可以利用视频分析获取有关信息，如顾客流量情况，哪些地方是经常被顾客光顾的热点部位，哪里出现了排长队的情况，产品摆放布局及店内广告效力如何等等。视频分析足以了解顾客的眼球"瞄准了"哪些商品。还有更多利用视频分析的例子。要想取得视频分析的成功和良好的投资回报，最重要的是要找到一个解决方案提供商，他必须了解你的需求，并且根据这些具体的需要，实现视频分析与你的操作的完美和有效的结合。这仍然是一个比较新的领域，对于供应商和用户来说，密切的合作是至关重要的，是取得理想结果的基础。总的来看，智能视频分析技术将向着应用行业化、集成化、应用智能化方向发展。智能分析算法向着适应更为复杂和多变的场景深化发展，也向着更为细化和具体的行业深化发展，贴近实战应用，并形成行业标准；算法更加到具体行业，要求不一且功能不一。156 X视频图像信息智能分析与共享应用技术国家工程实验室随着大数据、云计算技术的不断成熟，未来的智能视频分析还要依托于大数据这一大背景来考虑，并针对若干主要关键技术（如：异构可扩展视频图像大数据系统体系结构；视频图像特征提取、图像结构化描述与挖掘分析方法；跨源跨区域信息汇聚与对象事件检索技术；高通量视频流式计算智能分析技术；高通量视频流式计算智能分析技术）进行深入的技术研究与开发，取得突破，并形成从产品研制、系统集成、行业应用等广阔的安防产业链，必将对社会经济发展中起到重要的作用。1.1视频图像信息智能分析与共享应用技术的发展趋势1.1.1关键核心技术视频图像信息智能分析与共享应用关键共性技术主要为：异构、可扩展视频图像大数据体系结构搭建、高通量视频流式计算智能分析；视频图像特征提取、结构化描述与挖掘分析；跨源跨区域信息汇聚与对象事件检索；视频监控系统共享与安全防护等。1.1.2视频图像大数据系统及高通量视频流式计算技术1.1.2.1技术概述（为甚无高通量视频相关内容？二者关系）当前，大数据已经成为移动互联网、大规模物联网、并行集群计算、数据科学与机器学习等领域炙手可热的研究焦点，被应用于各个领域。在互联网应用中，大数据技术应用于电子商务、网络新闻、搜索引擎、旅行预订、社交网络、网络视频推荐等；在生物信息、制药方面，采用大数据分析技术对病历、放射影像、临床实验数据、遗传学及人口学数据、基因组序列等现代医疗数据形式进行处理，有助在第一时间发布精准的治疗药物和治疗方案；在网络通信方面，采集物联网、通信管道、业务平台、支撑系统中产生大量有价值的数据，基于这些数据的商业智能应用将为相关行业带来巨大的商业机会，中国移动基于BC-Hadoop构建了大数据平台、中国电信提出了“智慧城市”发展策略；在智能交通方面，对视频/图像数据、GIS数据、交通卡数据、GPS轨迹数据等多源数据进行分析，可应用于异常发现、定位症结、快速处置、交通疏导等。156 X视频图像信息智能分析与共享应用技术国家工程实验室1.1.1.1发展现状⑴高通量视频流式计算技术面对高并发、大流量的视频图像数据，高通量视频图像处理技术已成为视频图像处理领域研究热点。该技术主要探讨如何对这些大量的视频数据进行实时的分析与处理。高精度、低延迟的视频数据处理方法是该领域研究追求主要目标。目前，高通量视频图像处理主要进行了视频高速解码技术、视觉特征提取等方面进行研究。视频高速解码是面向大数据的视频内容分析基础，是高通量视频分析系统的入口，而高效的视频解码算法是提高系统通量的先决条件。目前随着视频编解码标准的发展，图像视频压缩比例由现有的150~300:1向600:1的提高，其编解码算法的复杂度不断提升，传统基于单核处理器的视频解码技术已经无法满足高通量视频图像处理的需求。在此背景在，并行视频解码技术成为研究热点。并行视频解码技术研究的主要挑战是环路滤波的并行化研究。目前的并行环路滤波方法主要包括像素级并行和宏块级并行。像素级并行方案将帧图像分成很多像素块，分别对他们并行处理。该方法具有并行度高、同步负载小的有点，但该方案对滤波像素和相关像素的相关性进行分析时，忽略了编解码标准中的一些限制因素，会严重影响编解码效率，此外，也存在各个像素块处理时间不均衡的问题；2D-wavefront宏块级并行方案也是常采用的环路滤波并行方法，该方案主要面临宏块间数据依赖对并行计算的影响。由此可见，视频高速解码技术高速发展的同时也面临着众多的技术挑战。156 X视频图像信息智能分析与共享应用技术国家工程实验室高鲁棒性与并行度的视觉特征提取是保证高通量环境下视频内容分析的精度和速度的重要前提。大数据环境下，视频场景更加多样、复杂，这对视频特征的鲁班性提出了更高的要求。目前特征表达的研究是提高视频图像处理鲁班性的重要途径。该领域由传统的全局特征（例如：颜色、形状、纹理等）向局部特征（例如：角点、边缘、斑块等）发展，局部特征能够对旋转平移、尺度缩放、光照变化、视角变化等保持一定的不变性，而且对物体运动、遮挡、噪声等因素也具有较好的鲁棒性。著名的局部特征提取方法有Harris角点检测算法、MSER等。视觉特征提取的并行计算方法是一个值得关注的话题，虽然特征提取算法本身具有天然的可并行性，但在海量数据背景下，数据在存储器上的多次拷贝将严重影响处理速度的提升，因此，基于内存计算、GPU计算平台的特征并行提取备受关注。⑴大数据与视频图像大数据处理技术大数据分析处理技术目前获得了广泛的研究，国际数据公司（IDC）从四个特征定义大数据，即海量的数据规模（Volume）、快速的数据流转和动态的数据体系（Velocity）、多样的数据类型（Variety）和巨大的数据价值（Value）。目前针对大数据的不同数据特征、计算特征以及计算需求，提出了许多针对性的计算模式与大数据分析系统。其主要包括针对离线数据的批量处理模式、针对在线数据的实时处理模式、针对图数据的计算模式、大数据查询分析计算等（如表3.2-1。批量数据处理系统是大数据处理的最早得到成功应用的计算模式，Google公司2003年推出的Google文件系统GFS和2004年推出的MapReduce编程模型，以及后来Nutch项目推出开源产品HDFS和MapReduce，构成了成为最早期的大数据批量数据处理的系统。但基于这些技术的早期Hadoop计算平台，不能满足实时流数据、迭代计算等新的大数据计算需求。实时数据处理技术最初是针对实时多批量数据处理的性能问题提出的。典型的流式数据处理系统有Storm、Scribe、Samza、Sparksteaming等；与此同时，社交网络、Web链接关系图等都包含大量具有复杂关系的图数据，这些图数据规模常达到数十亿的顶点和上万亿的边数，是大数据分析的主要数据形态与重要挑战之一。为了满足该计算需求，已产生了较多的分布式图计算系统，例如Google的Pregel，Apache的GraphLab，Neo4j等。表3.2-1：典型大数据计算模式与系统156 X视频图像信息智能分析与共享应用技术国家工程实验室大数据计算模式典型系统批处理计算HadoopMapReduce，Spark，Apex，Flink等流式计算Scribe，Flume，Storm，S4，SparkSteaming，Apex，Flink，DataTorrentRTS等迭代计算HaLoop，iMapReduce，Twister，Spark，Flink，Hama等图计算Pregel，Giraph，Trinity，PowerGraph，GraphX，Hama等内存计算Dremel，Hana，Spark，H2O，Flink等大数据查询分析计算HBase，Hive，Cassandra，Impala，Shark，Hana，Kylin，Druid，Drill等面对海量视频图像处理计算需求，国外知名高校与企业在较早阶段视频图像大数据处理技术与系统的研发，并取得了一定的研究成果。例如：2012，加拿大多伦多大学GeofferyHinton基于图像数据库将Top5错误率由26大幅降低至15%；斯坦福大学AndrewNg与JeffDean等开始“谷歌大脑”项目，用1.6万个CPU核的并行计算平台训练超过10亿个神经元的深度神经网络，在图像识别领域取得突破性进展，该系统通过分析YouTube上选取的视频对深度神经网络进行无监督训练，可获得图像自动聚类。在系统中输入“cat”后，在无外界干扰的情况下可识别出猫脸。近年来，国内视频图像大数据处理技术与系统也得到了快速发展，例如,腾讯构建了并行化平台Mariana，提出了包括深度神经网络的多图形处理器（GPU）数据并行框架、深度卷积神经网络的多GPU模型并行和数据并行框架;百度2015研发的超级计算机Minwa在一项备受关注的人工智能基准测试ImageNet（该测试集约150万张图像，分为1000个不同的类别，软件被要求为10万张前所未见的测试图像进行分类）中取得了世界最好成绩，错误率仅为4.58%，超越了微软和谷歌的超级计算机。156 X视频图像信息智能分析与共享应用技术国家工程实验室由上述可知，并行计算是提高视频图像处理速度的有效途径，从并行粒度大体可以分为单节点多核并行计算技术、多节点分布式集群计算技术和基于云平台的并行处理技术。单节点多核并行计算技术主要用于细粒度并行，集成度高，延迟少但可扩展性差，计算能力有限；多节点分布式集群计算技术（例如，超算）支持中粒度并行，其延迟可控，有较好的可扩展性，使用与实时编码；基于云平台的并行处理技术支持粗粒度的并行，该方法延迟较大，较适用于离线视频图像处理。由此可知，采用多节点分布式集群计算技术（例如：超算）是当前高通量视频流式计算最有前景的方法之一。1.1.1.1发展趋势视频图像大数据系统由早先的查询、检索、识别向认知计算发展，深度神经网络、深度卷积神经网络等成为主要工具。深度学习（DeepLearning）是目前最流行的视频信息智能化处理算法。深度学习的概念源于人工神经网络的研究，通过组合低层特征形成更加抽象的高层表示属性类别或特征，以发现数据的分布式特征表示。自提出以来，这种技术受到了国际工业界和学术界的高度重视，在计算机视觉（视频图像处理）、语音识别、自然语言处理等领域得到了飞速发展。DNN（DeepNeuralNetwork，深度神经网络）是当前最流行的深度学习算法之一，需要进行大量单精度浮点运算。以7层DNN算法（隐含层规模为2048）为例，当采样节点为409600个时，在带有两个目前最先进的IntelXeonE5-2650v3CPU（10核，主频2.3GHz）的平台上需要120秒左右的学习时间；而当采样点数量增加3倍后，则需要460秒的学习时间。在公安领域的实际应用中，需要学习的特征很多，涉及的视频图像数据量和采样点数量远远超过前面的例子，仅靠高性能CPU搭建同构系统无法满足时间要求，需要使用GPU或MIC等性能更加强大的计算加速器来缩短处理时间。而要实现百万量级视频接入和处理，所需的计算资源和存储资源是极为巨大的，当对实时性有较高要求时，只有超算中心（每秒有千万亿次计算能力）才有能力完成。156 X视频图像信息智能分析与共享应用技术国家工程实验室视频图像实时处理是视频图像大数据系统另外一种计算需求，实时数据处理技术最初是针对实时多批量数据处理的性能问题提出的，可分为流式数据处理和交互式数据处理两种模式。流式计算是一种高实时性的计算模式，需要对一定时间窗口的新数据完成实时地计算处理、避免数据的堆积和丢失。典型的流式数据处理系统有Twitter的Storm（提供消息处理反馈机制和利用异或计算保障记录被完全处理），Google的MnlWheel（采用低位线方式对数据进行批次切分和局部排序，以内部计时器触发机制保证数据按顺序处理），Linkedin的Samza（数据传输依赖于Kafka分布式队列），Yahoo公司的S4(采用去中心化结构的，各对等节点通过ZooKeeper进行协调工作)以及UCBerkeleyAMPLab的Sparksteaming（引人微批次的概念，将数据的处理粒度由单条记录粗化为数据集合，把对于数据流的操作看作是接连不断的批处理操作）；交互式数据处理是一种准实时的计算模式，典型的交互式数据系统的典型代表系统有Berkeley的Spark系统(采用内存计算模式)和Google的Dremel系统。国内在视频图像大数据实时处理技术方面相对落后，现在国内在实时流计算知名的系统主要有华为的弹性大数据系统（其可提供广告点击流、人流车流数据等的实时分析处理）以及其推出的华为FusionInsight大数据平台等。从上述可知，目前视频图像大数据系统有着由离线处理向在线实时处理的发展趋势。1.1.1视频图像结构化描述与价值挖掘技术1.1.1.1技术概述视频监控系统作为城市公共安全综合管理系统中智慧安防和智慧交通的重要组成部分，面临着深度应用的巨大挑战。当前，随着视频监控应用范围的不断扩大，治安视频图像的数据量不断增大，但是在应用层面还是延续着传统的人工浏览、排查的方式，缺乏智能检索和分析等深度应用。究其原因主要是缺乏对视频内容的智能分析理解。为了解决这一问题，就需要研究视频图像结构化描述技术和价值挖掘技术，来提取出视频中的分层特征和有价值视频片段，提高治安监控视频的使用效率和应用深度。156 X视频图像信息智能分析与共享应用技术国家工程实验室⑴视频图像结构化描述技术视频图像的结构化描述是一种将视频图像数据转化成语义文本信息的技术。就治安监控视频图像而言，如何定义其结构化描述，应当以公安部门的实际需求为制导，通常一般可以分为行人、车辆和其他对象三个部分，结构化描述特征应当以这三类对象，特别是行人和车辆为重点，提取对象的多维特征信息，并在更高层面上分析提取对象的行为以及对象间的互动构成的事件等高级语义信息，构造视频数据的像素级、对象级和语义级分层结构化描述体系。⑵视频图像价值挖掘技术价值挖掘技术主要针对治安监控视频图像数据量庞大，但是对公共安全有价值的视频片段占比相对较低的特点，与治安监控视频数据相关的其它大数据相结合，研究机器学习领域的最新技术，特别是深度学习技术，从庞大的治安监控视频图像数据中筛选出对技侦破案和反恐维稳等重大安全关切相关的视频片段，为公共安全部门的决策提供信息支持，提升治安监控视频图像利用的智能化水平。1.1.1.1发展现状世界监控市场发展史不到30年，从技术层面上分全模拟、模拟-数字、准数字、全数字、智能化高清与视频分析等五个时代发展进程，国内现存监控大部分处于第二代、第三代的状况，部分能够达到国际先进水平。得益于国家政府对公共安全和人民生命财产的重视，我国的治安监控系统近年来发展迅速，相应的视频监控为主营业的高科技企业也如雨后春笋蓬勃发展，出现如海康威视、大华、千视通等众多民族品牌。随着计算机的广泛应用和信息技术的快速发展，传统的视频监控系统越来越多被带有“智能”水平的新型视频监控系统所替代。这些“智能”系统往往指的就是能够从视频数据中提取出某些特征加以对比或者处理，高效的完成一些人力长时间投入才能完成工作。当前，各家企业所宣称的视频监控系统的智能功能主要包括一下几个方面：156 X视频图像信息智能分析与共享应用技术国家工程实验室视频浓缩摘要：将长达一天的视频数据浓缩为十几分钟，这主要涉及视频运动目标检测、关键帧提取和视频压缩等技术，通过剔除监控视频中的无运动目标片段，并将包含运动目标的片段通过若干关键帧展示等手段打到快速浏览筛选的目的。特定目标检索：在给出目标图像或者目标特征的文字描述的情况下，在视频中所有满足条件的目标，供用户浏览判别。比如，犯罪嫌疑人的衣着、驾驶的车辆的车牌照、颜色等。目标检测跟踪：在安全级别要求较高的区域，如银行、涉密单位、军事管理区等，对于在次区域运动的人或者车辆进行实时跟踪抓拍。人脸识别：人脸识别是人工智能领域的重要研究课题之一，人脸是自然人的重要生物特征之一，目前在特定条件下的人脸识别已经打到了商业应用水平，然而由于治安监控视频分辨率不足、人脸角度变化大、光照变化大等问题，还不能够得到广泛的应用，只能凭借相似度作为人工查证的参考。综上所述，目前视频图像的结构化描述尚处于非常初步的阶段，针对的主要是特定目标的特定特征，缺乏对视频图像的整体结构化描述框架和全面描述。其主要原因是，视频数据的结构化描述涉及图像处理领域的多个方向，包括运动检测、目标检测识别、目标跟踪、轨迹检测、轨迹分析和行为分析等，想在各个方面都取得较好的效果需要长时间的投入和研究。价值挖掘主要依赖于近年来兴起的以深度学习为代表的大数据分析技术。由于互联网公司的数据资源优势，目前国内的大数据分析研究主要由几个大型互联网公司主导，治安监控领域的各大企业也在人才引进和战略布局阶段。1.1.1.1发展趋势156 X视频图像信息智能分析与共享应用技术国家工程实验室随着每天产生的治安监控视频数据的总量不断增加，如何更高效的利用这些视频数据为公共安全管理决策服务成为亟待解决的问题。为了解决这一难题，视频图像的结构化描述是未来治安监控视频领域的发展方向。随着国内外研究的不断深入，未来视频图像的结构化描述和价值挖掘技术性能会越来越好，主要表现在一下几个方面：特征提取越来越全面，逐步趋向统一的结构化描述。随着应用开发的涉及面越来越广，研究越来越深入，我们能从视频图像中获得的特征也越来越全面，当特征维度达到一定数量时，视频图像的统一的结构化描述成为可能，也会成为治安监控视频研究的重要课题之一。监控视频大数据的价值挖掘应用越来越广泛。治安监控视频目前的主要用户是公安和交通部门，但是治安视频大数据包罗万象，通过对其中包含订的信息的有效提取，它还可以用于城市规划、环境保护、保险评估和市场分析等各个方面。基于视频结构化描述和价值挖掘的应用从分散趋向平台化。随着基于视频结构化描述和价值挖掘技术的不断发展，相关的应用也会越来越多，大量分散的应用会导致用户体验降低，将多方面的功能集中到一个公共平台上将成为必然趋势。1.1.1跨源跨区域视频图像汇聚与对象事件检索技术1.1.1.1技术概述目前，基于文本的视频检索方式是视频检索的主流。该方法利用视频的文本标注信息与用户的文本查询之间的匹配程度来返回搜索结果，准确度高。然而，面对海量的视频数据，人工文本标注代价昂贵。尽管有很多方法试图从视频中直接抽取文本信息(比如自动的图像视频标注技术，视频字符识别技术，音频识别技术等)，然而其准确性并不高且得到的文本信息量不全。为了克服文本检索的缺点，基于内容的视频检索方式利用视频固有的视觉特征进行搜索。虽然克服了人工标注代价昂贵的缺点，但该方法需要对视频进行复杂的处理(关键帧提取，背景去除，特征提取，相似度度量)，且由于语义鸿沟问题(低层特征与高层语义之156 X视频图像信息智能分析与共享应用技术国家工程实验室间的差异)，其检索性能不高。近年来，基于语义的视频检索方式的提出综合了基于文本的和基于内容的视频检索方式的优点，该方法利用视觉特征和机器学习的方法离线训练大量的语义概念来解释用户的文本查询，既不需要对视频进行人工标注，同时离线学习的方式也保证了语义概念分类器的精度，从而在搜索性能上能够得到保证。然而，如何建立大规模的复杂的高性能语义概念分类器来满足用户的查询需求一直困扰着研究者们。在实际应用中，有时单一的检索方式性能不能满足用户需求，而基于多模型的视频检索方式通过融合多种检索方法(基于文本的，基于内容的，基于概念的检索方式)的搜索结果来提高搜索性能。该种方法的关键技术难点在于如何针对不同的查询内容来衡量不同检索方式的重要性，目前比较普遍的解决方案是通过对用户的查询分类来计算不同搜索方式的重要性，另外，也可以根据视频本省的特点来设置不同搜索方式的重要性权值。除了综合多种检索方法，也有系统利用现有的比较成熟的模式识别技术(如人脸识别，车辆车牌识别等)来进行跨源跨区域的视频检索(如公安的视频搜索系统)。1.1.1.1发展现状在实际应用上，基于文本的视频检索方式由于其技术成熟，准确性高，目前被广泛地应用于商业领域，如Google,Youtube,Baidu等等。而基于内容的视频检索系统在商业领域应用还比较少，目前比较有代表性的系统有哥伦比亚大学的VisualSEEK系统,156 X视频图像信息智能分析与共享应用技术国家工程实验室新加坡国立大学的COKE系统和清华大学的TV-FI系统等。尽管在全局应用上性能比不过基于文本的视频检索方式，但在局部应用上(如商标搜索，风景名胜搜索，购物网站商品搜索等)，基于内容的视频检索方式性能已经达到甚至超过了文本检索的性能。基于语义的视频检索方式目前还处于研究阶段，其关键的技术瓶颈在于如何建立大规模的高性能的语义概念分类器，目前比较有代表性的语义概念分类集有MediaMill-101语义分类器，Columibia-374和Vireo-374语义分类器。然而，这些语义分类器是针对特定数据集的且数量有限，还远远没有达到实际应用的阶段。在跨源跨区域的视频图像数据搜索中，比较有代表性的是杭州海康威视的智能搜索系统。该系统可以利用颜色特征，人脸信息和车辆信息来进行特定对象的视频搜索。然而，当视频信息不够清晰或者搜索对象视觉特征不明显时，该系统几乎无法找到相关视频信息。因此，目前的公安视频搜索主要还是依靠人工浏览。1.1.1.1发展趋势综上所述，各种检索方式都有其自身的优缺点和应用领域。目前，随着大数据时代的到来，人工智能的发展以及计算机性能的急速提升，尤其是超级计算机的出现为视频检索带来了新的机遇与挑战，原来不能解决的一些视频检索难题也看到了解决的曙光。从搜索技术上讲，综合利用多种信息和多样的检索方法是未来解决视频检索领域难题的发展趋势。尤其是对于跨源跨区域的搜索难题，原有的基于视觉特征的搜索已无法满足性能的需要，综合利用多样的特征信息(比如嫌疑人出现时间信息，摄像头位置信息，嫌疑人运动方向和速度信息，甚至是对嫌疑人社会网络的挖掘信息)结合多种检索方式进行跨源跨区域的视频搜索是提高视频检索性能的有效途径之一。此外，随着人机交互技术的发展，利用人机交互的方式来精确定位用户的需求也能有效地高跨源跨区域的视频检索性能。1.1.2异构视频图像信息共享与安全保护技术1.1.2.1技术概述异构视频图像信息共享与安全保护从工程实现的角度可分为3个部分技术：异构视频码流转换技术，异构网络传输技术，信息安全保护技术。156 X视频图像信息智能分析与共享应用技术国家工程实验室本项目的异构视频码流转换技术主要针对由历史沿革和技术更新等原因造成的视频采集终端编解码规范不一致的问题。该技术主要包括统一编码规范的选取和多输入格式视频流转码器软件的设计和实现。部署实施该技术需要安装近源端数据处理服务器作为软件运行平台，甚至需要对一些不适合视频转码的监控终端进行硬件升级改造。本项目的异构网络传输技术主要是指针对大量视频采集终端上行带宽不一致，处理性能不一致，码流速率不一致，和传输网络带宽波动的情况，通过预处理，缓存，多路并行传输等手段，使得各个终端的视频码流都可以向上游节点可靠输送的技术。部署实施该技术需要在近源端数据处理服务器上设计、实现和部署高可靠性视频码流传输协议，在中继节点上实现类似P2P的多路转发协议，并在数据处理中心节点实现对应的缓冲接受程序。本项目的信息安全保护技术主要是指对视频监控系统功能完整性的自动检测和防护技术，以及视频数据安全性和隐私性的保护技术。该技术主要基于密码工程技术，对视频流和控制流进行端到端的加密保护，并建设管理授权体系，保障业务流程的权限管理安全性。1.1.1.1发展现状目前世界上对异构视频图像信息共享与安全保护技术需求最迫切的领域是社会治安防控领域。世界各国都在财富和人口密集的区域设置了大量的视频摄像头，为治安预警和案件侦破起到关键作用。由于建设周期长，建设位置分散，设备更新缓慢等原因，几乎所有国家的社会治安防控视频监控网络，都是由不同规格规范的视频终端，在高度不一致的网络环境下组成的异构网络。例如美国纽约市，在1989年就安装了3000台模拟技术的闭路电视监控，其中很大一部分沿用至今，和最先进的广角智能数字摄像头在同一个安防网络里工作。对于这样的网络，异构视频图像信息共享与安全保护技术无疑是非常基础的。156 X视频图像信息智能分析与共享应用技术国家工程实验室我们国家的社会安防视频监控网络也处于类似的情况。在十二五期间改造连网的摄像头，既包含一些老式模拟摄像头，也有720p和1080p的高清数字摄像头。专门建设的天网工程中，摄像头基本都是高清数字格式的，但也有不同厂家对视频编解码和传输设计实现不同，兼容性不好的问题。到目前为止，在省一级规模的社会治安防控视频专网里，视频码流转换问题影响较小。异构网络传输受带宽限制，一般是16路或32路接入到指挥中心。在信息安全保护方面针对网络视频监控系统安全机制，业界主要有ONVIF（OpenNetworkVideoInterfaceForum），开放型网络视频产品接口开发论坛)核心规范、公安部《城市监控报警联网系统技术标准安全技术要求》、CCSA《电信网视频监控系统安全要求》等标准，此外运营商和厂商各自制定了针对自己系统的安全标准和解决方案，其中ONVIF和《城市监控报警联网系统技术标准安全技术要求》是业界采用比较多的监控标准。在这些标准下各个省份的天网工程都有自己特色的实现。1.1.1.1发展趋势从现状看，省一级规模的视频共享专网建设水平可以满意，但对社会部位视频监控源的吸纳，基本上没有大规模的成功案例，在三个技术方向上也都缺乏关键共性技术，需要进行系统性的技术研究和平台开发。1.2国内相关重点实验室（研究中心）概况及特点***。目前我国建成的**相关国家级研究基地如表3.2所示。表3.2：**相关国家级实验室和工程研究中心基地名称依托单位批准部门批准时间机器人学国家重点实验室中科院沈阳自动化研究所哈尔滨工业大学机器人研究所科技部2007年机器人技术与系统国家重点实验室哈尔滨工业大学科技部2007年机器人技术国家工程研究中心中科院沈阳自动化研究所国家发改委2010年上述重点实验室（研究中心），***技术国家工程研究中心主要集中***研究；***重点实验室在***等方面的研究取得了重要进展；***国家重点实验室在***等方面取得了重要进展。156 X视频图像信息智能分析与共享应用技术国家工程实验室面对***需求，目前尚无***研制的国家工程实验室。建设***国家工程实验室是十分必要的，可以与现有的***国家重点实验室和工程中心形成优势互补，完善国家级***技术研究开发平台体系。本“***技术国家工程实验室”的建成，将有力推进我国***技术的发展，以***为出发点，通过建立工程化研究、验证的设施，研究开发**产业关键共性技术，搭建产业与科研之间的“桥梁”，加快科研成果向现实生产力转化，促进**产业技术进步和核心竞争能力的提高。1.1本单位技术水平和已有基础X大学在视频图像大数据的信息智能分析与共享应用技术领域具有很高的技术水平和优势：⑴在学科支撑方面，X大学拥有计算机科学与技术重点学科，模式识别与数字图像处理相关领域的省部级工程中心及重点实验室13个。如表3.4-1所示。表3.4-1：X大学重点实验室序号基地名称依托单位批准部门和批准时间1嵌入式与网络计算省重点实验室X大学X省政府2007年2可信系统与网络省重点实验室X大学X省政府2008年3先进通信技术省重点实验室X大学X省政府2009年4X省研究生培养创新基地X大学X省政府2009年5计算机网络与机器学习实验室X大学X大学2009年6网络软件与应用实验室X大学X大学2009年7超级计算机与云计算研究所X大学X大学2009年8互联网与媒体实验室X大学X大学2009年9数字媒体研究所X大学X大学2009年10X大学软件研究所X大学X大学2009年11生物信息处理研究所X大学X大学2009年12X大学大数据处理与行业应用研究中心X大学X大学2009年13视觉控制技术及应用教育部工程研究中心X大学教育部2009年⑵在学术队伍方面，现有教授37人、副教授46人、博士生导师32人。其中，教育部“长江学者与创新团队发展计划”156 X视频图像信息智能分析与共享应用技术国家工程实验室创新团队1个，双聘中国工程院院士1人、国家“千人计划”特聘教授8人、“长江学者”特聘教授7人，青年千人计划2人，国家杰青基金获得者5人、IEEEFellow3人、新世纪百千万人才工程国家级人选4人、中国青年科技奖获得者1人、教育部新世纪优秀人才支持计划入选者9，X省科技领军人才3人，X省“121”人才工程计划第一层次人选3人，X省杰出青年基金获得者2人。具有完整的学术梯队和较强的人才优势。⑴科学研究方面，近年来在视频图像信息智能分析与共享应用技术领域取得丰富成果，其中授权国家发明专利29项，计算机软件著作权21余项，获国家科技进步奖9项，省部级科技进步奖13项，部分科研获奖情况如表3.4所示，发表高水平学术论文400余篇。⑵计算机及视频图像处理技术相关科研获奖、专利、论文等计算机及视频图像处理技术相关科研获奖情况见表3.4-2。表3.4-2：计算机及视频图像处理技术相关科研获奖情况时间项目名称获奖类别名称和等级2004智能图像信息处理方法及其在工业系统中的应用国家科学技术进步二等奖2013医药自动化生产线产品质量视觉检测机器人技术及应用X省技术发明奖一等奖2007大型复杂机电系统建模与智能优化控制技术及其工程应用机械工业科学技术二等奖2003Builder智能远程图像监控系统X省科学技术进步一等奖2009先进机器视觉识别与智能运动控制技术装置在包装工业中应用中国包装总公司科学技术奖一等奖2012可扩展高性能计算的若干基础理论与方法X省科学技术进步一等奖2010移动学习平台关键技术研究及其产业化应用机械工业科技奖三等奖2013金融SoC设计及其关键技术研究X省科学技术进步一等奖代表性授权国家发明专利：计算机科学技术方面21件，视频图像处理技术方面20件。计算机及视频图像处理技术相关的代表性论文：在国内外重点刊物上发表机器人技术相关的代表性论文150篇。详见附件。⑶成果转化方面，近5年以来，有30156 X视频图像信息智能分析与共享应用技术国家工程实验室余项科研成果转让，目前已与7家企业形成了产、学、研联盟，联合建立了产业化基地，一批拥有自主知识产权的科技成果实现产业化，形成了一系列具有特色的用于智能制造自动化的机器人技术及装备。部分科研成果转化后的工程化业绩如下。1）随身携视频展示台软件CProjv1.0版随身携视频展示台软件CProjv1.0是科研与教学需求、应用相结合的产物，依靠摄像头和计算机，就可以随身携带实现视频展示台功能，帮助演讲者方便地展示、保存展示画面，在软件与PPT间切换，并通过画面透明度控制实现展示画面与PPT演示的同时显示。主要功能：捕获摄像头画面并在电脑上显示，且可在多个摄像头之间切换；实现画面的任意缩放、多种角度旋转、透明度调节、透视变换；保存画面，并可随时在捕获摄像头和浏览保存的图片之间切换；演示Powerpoint（PPT）时，可随时将键鼠焦点在软件与PPT间切换，配合画面透明度的控制实现展示与PPT演示的同时显示。2）基于增强现实技术的多视角眼镜虚拟试戴系统研究与应用156 X视频图像信息智能分析与共享应用技术国家工程实验室在电子商城，消费者可足不出户买到任何需要的东西，为了更好的用户体验，通过对人眼检测、连续瞳距的纠正以及人头姿态估计的研究，提出了一种基于特征检测的多视角眼镜虚拟试戴技术。达到可自行定位眼睛位置并以接近真实3D试戴的效果展示试戴效果给用户，节省客户与电商的交互成本，电商以此增加客户量、扩增销量，实现双赢。本项目系统应用到网络购物，用户的体验操作过程分为录制视频，挑选眼镜，观看试戴效果几个主要过程。系统具有的优点：用户在拍摄视频之后，不需要通过鼠标来点击定位瞳孔的位置，人眼自动检测以及眼镜准确配准。系统最终呈现的试戴效果为一段连续视频而非一张照片，可以呈现用户各个侧面的试戴效果。3）基于视频智能分析与场景理解的无人驾驶技术X大学李智勇教授承担与视频计算相关国家自然科学基金“视听觉认知计算”重大研究计划项目（No.9132013）“基于蛙眼视觉模型的运动目标检测、跟踪及交通场景分析方法研究”，研究视觉信息稀疏表征、特征分析、目标建模、场景理解的理论与方法，提出蛙眼感知模型、稀疏字典学习、特征动态融合、运动目标检测与跟踪方法，应用于视觉安全监控、无人驾驶视觉导航、智能交通系统等领域。技术成果应用于智能系统技，包括工业机器人智能控制、智能车载导航设备、车联网智能终端、无人驾驶车辆、智能机器人等领域。2009年6月3日至6月5日，X大学参加国家自然科学基金委员会在西安主办的首届中国“智能车未来挑战”比赛，比赛赛程包括规定任务、挑战任务、越野比赛、特色表演等。经过激烈角逐，X大学获得比赛冠军。4）面向互联网图像/视频监管的篡改取证检测工具156 X视频图像信息智能分析与共享应用技术国家工程实验室以图像和视频为代表的数字媒体具有易传播、易编辑和易修改等特性，特别是图像和视频编辑工具的迅速发展，为普通和专业用户出于各种不同目的，故意修改甚至恶意传播一些经过精心伪造和篡改的数字媒体提供了可能。针对日益严峻的互联网信息监管问题，研究数字视频的真实性与来源鉴别技术，用于判别篡改伪造行为并且追踪非法的视频传播源。在国家973前期研究专项（No.2010CB334706）和国家自然科学基金（No.61572183,61072122,61379143）等项目的支持下，研究了对象添加/删除、内容缩放和视频帧率上转等篡改的被动取证方法，并且实现了相应的专用取证工具，相关成果受到国家某部委南京研究院的关注，并且达成了初步的合作意向。此外，在以WORD、Powerpoint为代表的文本文档取证方面，也开发了隐秘信息检测工具，在国家有关安全部门列装。156 X视频图像信息智能分析与共享应用技术国家工程实验室客户端服务器验证传输电子文档数据切分电子文档分片隐藏电子文档访问控制电子文档主动防御文档格式解析数字指纹标示电子文档加密用户身份管理过滤拦截取证156 X视频图像信息智能分析与共享应用技术国家工程实验室电子文档安全分发文档取证工具5）二维CAD图形数字水印系统针对网络环境下CAD图形、矢量地图等工程图形的内容保护问题，对工程图形的内容安全理论与方法进行了深入研究，提出了工程图形的相似度与复杂度度量方法、工程图形的可逆水印模型、鲁棒水印方法、脆弱/半脆弱水印方法、可逆水印方法、工程图形的隐写分析模型等。通过结合工程图形的数据特性和应用特性，为网络环境下工程图形的机密性、保密性、内容完整性认证提供了新的理论基础与应用方法。二维CAD图形数字水印系统6）自然图像与计算机生成图像鉴别系统针对日益猖獗的图像伪造与篡改问题，对数字图像的真实性与来源取证的理论与方法进行了深入研究，提出了图像计盒分形维数的计算方法、快速准确的图像复制-粘贴篡改取证方法、PRNU提取方法的性能比较分析、自然图像与相机图像的鉴别方法，构建了数字图像成像渠道取证的模型。通过将非线性理论与数字图像取证技术相结合，为数字图像取证技术的发展提供了科学根据，同时也拓展了非线性理论的应用领域。自然图像与计算机生成图像鉴别系统7）H.264视频选择性加密系统在数字化混沌密码与混沌保密通信方面，对混沌加密与密码分析的理论与方法进行了深入的研究，提出了基于混合混沌的H.264视频感兴趣区域加密方法、混沌单向Hash函数的安全性分析方法与设计机制、混沌图像加密方法、混沌保密通信的性能评估手段与安全性分析方法。通过将传统密码技术与混沌密码技术相结合，构建了混沌密码设计的新机制，并为混沌密码的安全性分析提供了新的指导思路和方法。156 X视频图像信息智能分析与共享应用技术国家工程实验室(a)正确解密帧(b)错误解密帧(c)正常解码帧H.264视频选择性加密系统8）基于视频图像人脸检测的教室内人数自动统计系统针对高校到课率人工统计工作量大的问题，研发了基于视频图像人脸检测的教室内人数自动统计系统。研究内容包括：多角度画面图像的匹配拼接算法，在整体画面图像基础上进行人脸检测基于肤色和头发的人脸检测相关技术，以及排除复杂背景和光照不均不利影响的视频图像预处理方法；系统每天定时自动（人工）运行，统计出每个教室在上课时间段的学生人数，并保存中间结果；工作人员进行人工审核：系统按照缺课人数比例由大到小的顺序排列人数统计结果和中间结果图像，工作人员可在图像中点击鼠标右键删除人脸、点击左键添加人脸。人工审核后的人数统计结果按照指定格式要求进行报表打印输出。本系统投入使用后，极大地减轻教务处老师的工作量，受到高度好评。9）X省健康医疗云系统X大学超算中心积极参与省卫计委大集中数据模式”所需的云服务和集中数据云灾备服务。同时合作建设的“远程医疗平台”已在X156 X视频图像信息智能分析与共享应用技术国家工程实验室省儿童医院、耒阳市妇幼保健院进行了应用部署，采用云服务的模式为医院提供远程会诊和院内信息整合。10）长城信息医疗大数据分析与应用平台长城信息集团正在吉林、广东等地30余家三甲医院实施门诊智能导航分诊服务系统、病人行为大数据服务系统的研发，X大学超算中心为其提供大数据分析专用计算系统和存储系统。基于智能导诊的交互式移动互联网院内服务平台，深度接入院内相关系统，采用信息推送的方式实现与患者的交互，解决信息不对称的问题，使患者积极参与诊疗流程；同时结合就诊行为大数据分析，为用户提供就诊流程预测、智能分诊、就诊信息报表等数据服务。11）地理信息与遥感云服务国家高分辨率对地观测系统X数据与应用中心是国家国防科技工业局批复建设的第三家高分中心，第一阶段平台建设基本完成，已具备数据接收及分发能力，正在为环洞庭湖水域水质全天候、全天时、全方位立体监测提供高分卫星遥感与影像服务。直接提供云存储和计算服务，重点支撑地理空间信息框架的存储需求，提供地理数据的图片矢量化的计算处理，海量遥感影像及相关的空间数据存储与处理以及空间信息数据融合与挖掘计算处理。156 X视频图像信息智能分析与共享应用技术国家工程实验室省国土厅在中心平台上完成部署国家地理信息公共服务平台（公众版）X省级节点（“天地图·X”），正在试运行阶段。天地图长沙数据中心业务平台正在迁移至X大学超算中心。12）数值气象预报计算系统X省气象局开展的各项应用成果将有效提高X省天气预报、气候预测的及时性、准确性、可靠性和精细化，更早的对灾害性天气进行预警，更好地分析灾害天气情况的规律，更有效地形成防御灾害天气的对策。根据大气实际情况，通过计算机求解描写天气演变过程的流体力学和热力学方程组，基于WRF模式的中尺度模拟研究能够对模式内部不同物理参数化方案进行对比检验，以寻求在后期模拟中取得最佳效果；且在选用合理物理参数化方案基础上针对不同天气形势进行实时模拟与预报，验证模式的模拟效果，预测未来一定时段的大气运动状态和天气现象，每天预报员参考的信息95%以上是数值预报产品。通过X大学超算中心平台计算应用，X省数值预报能力得到大幅提升，WRF模式最高水平分辨率从20km提升为4km，覆盖包括X在内的10°*10°区域，AREM暴雨模式水平分辨率从37km提升为15公里。解决了X省数值模式业务运算能力不足的问题，为省级数值模式预报业务发展创造了良好的运算环境保障，并进一步提高了天气预报预警服务质量和水平，为抗洪救灾抢险工作提供了重要的气象保障支持。156 X视频图像信息智能分析与共享应用技术国家工程实验室2015年4月2日08时~3日08时暴雨过程（左：实况图右：模式预报图）156 X视频图像信息智能分析与共享应用技术国家工程实验室1主要方向、任务与目标1.1主要方向针对我国视频图像智能应用水平较低等问题，“工程实验室”将紧密围绕国家治安防控为代表的视频图像智能分析重大需求，以公共安全、治安反恐、重大事件安保、智慧城市、智能交通等领域的视频图像大数据分析计算应用为背景，依托国家超级计算长沙中心，结合自身在高性能并行计算、视频图像处理技术、多媒体检索、网络与信息安全等方面基础和优势，重点攻克目前制约视频图像智能分析技术应用于约治安防控的技术与应用难题，建设视频图像信息智能分析与共享应用技术创新平台。实验室将重点针对异构可扩展视频图像大数据系统体系结构、视频图像特征提取、结构化描述与挖掘分析方法、跨源跨区域信息汇聚与对象事件检索技术、高通量视频流式计算智能分析技术、视频监控系统共享与安全防护技术等共性核心技术开展研究，建设融合超算的异构可扩展视频图像大数据中心，开发视频图像大数据智能分析技术实验与服务平台、治安防控视频智能化综合应用实验与服务平台等，推动我国视频图像大数据智能分析关键技术研发和成果转化，提升我国治安防控视频图像分析技术水平，促进我国基于大数据技术的公共安全整体科技水平进步。研究方向涉及视频图像大数据系统、视觉信息深度学习、视频图像结构化描述与内容检索、高通量视频流式分析、视频系统共享与安全保护等方面，目的是建成视频图像大数据智能分析与共享应用的技术研发验证、治安防控应用示范的实验与服务平台。1.1.1异构可扩展视频图像大数据体系结构技术156 X视频图像信息智能分析与共享应用技术国家工程实验室针对不断扩大的视频大数据规模以及视频信息化处理过程中产生的海量结构化数据存储和视频深度应用问题，可充分利用长沙超算现有的丰富资源构建视频图像大数据中心，对非结构化视频文件进行处理，利用视频深度学习分析技术将视频内容转变为视频数据，支撑大数据分析、查询。具体来说，采集的海量视频数据可以基于超算的全局共享并行文件系统进行存储，利用其高性能计算能力实现智能分析计算，一方面可充分利用基于超高速专用互连网络的高性能节点做大规模并行计算，另一方面根据其特有的CPU/GPU异构融合体系结构，利用GPU图形加速实现视频数据的智能分析与共享应用。异构可扩展视频图像大数据系统需综合考虑数据非结构化、大规模、高通量等对集群计算体系结构的影响与需求。其异构特征主要包括计算异构、存储异构、通信异构等，基于超算的可扩展技术主要探讨在数据突增、任务突发等场景下，已建设大数据计算系统无法满足计算要求的情况下，如何扩展利用超算计算资源。异构可扩展视频图像大数据体系结构主要包括软、硬两个部分。针对视频图像大数据系统异构可扩展需求，提供异构多维资源管理方案、支持计算资源扩展的资源虚拟化方案、能效平衡调节方案等。硬件方面，进行CPU+GPU的异构融合体系结构建设、支持高速互联网络建设、NAS和SAN存储设备建设等。在软、硬设备建设基础上，支持迭代计算与流式计算视频图像大数据学习系统、异构可扩展资源管理系统、能效平衡优化系统。1.1.1视频图像特征提取、结构化描述与挖掘分析技术视频图像智能分析系统旨在从安防视频监控的视频图像中获取特定目标或者事件的有价值信息。视频图像结构化描述与价值挖掘技术作为一种视频信息精炼手段，目的是从庞大的治安监控视频图像数转化为分层结构化描述特征，并找出对公共安全管理有价值的视频片段。因此，“工程实验室”将视频图像结构化描述和价值挖掘作为主要研究方向之一。156 X视频图像信息智能分析与共享应用技术国家工程实验室分层视频图像特征描述技术作为视频图像智能分析系统的底层技术，其目标是将视频图像数据转化为结构化的特征描述信息，需要在视频图像处理技术的多个领域展开研究，包括关键帧提取、运动目标提取、多摄像机协同和重要目标检测跟踪与识别等多个领域。针对治安监控视频数据体量大、冗余度高的问题，研究视频关键帧提取、精确运动目标检测和重要目标检测技术，从海量治安监控视频数据中提取出有效目标，去除治安监控视频数据中的大量冗余信息。研究多源跨区域视频融合协同技术，促进视频监控网络的联合分析利用，提高综合运用效率。结合机器学习和信号分析领域的最新理论和进展，综合运用多维特征（人脸、步态和衣着习惯等），突破典型目标的深度特征描述和目标识别技术，满足治安管理中对重点目标的监控需求。在视频图像结构化描述的基础上，结合机器学习领域的深度学习方法，通过分析不同深度学习网络的特点和实际公共安全应用问题的关系，构建基于深度学习的治安监控视频图像价值挖掘系统，从监控视频大数据中找出与具体治安问题或者应用相关的视频片段，提高治安监控视频的利用效率，服务于公安、交通等公共安全相关部门，构建智能化的治安视频监控系统。1.1.1高通量视频流式计算智能分析技术公共安全视频监控中产生的视频数据具有高并发、大流量的显著特性，这些特点现有视频内容智能分析技术的处理能力提出了更高的要求。如何对这些大量的视频数据进行实时地分析与处理，是一个亟待解决的关键科学问题。当前视频计算领域的研究重点是如何提高单个视频的内容分析精度和处理速度，而对高并发、大流量的大数据环境下的系统吞吐能力则较少关注，导致现有的视频分析方法无论在处理速度还是在精度上都无法满足新的应用需求。在现场指挥调度等实际应用中，156 X视频图像信息智能分析与共享应用技术国家工程实验室不仅要考虑智能分析的准确性，而且要考虑其时效性。因此，智能视频分析技术对计算能力提出巨大的挑战。第一，准确性提高会使得计算量非常大，比较耗时。第二，大量路数的高清监控视频的投入使用，使得基于高清视频流的视频分析计算量增加。第三，满足实时分析视频流的需求，对计算机的处理能力变得更严苛。因此,高通量流式计算智能分析技术是本项目的主要研究方向之一。上诉三个挑战归根结底就是对计算资源的需求，作为计算机体系结构的一种方式，流式计算方式能加速监控视频的分析速度，满足大规模监控视频流分析并提供实时分析的要求。基于流式计算的大规模监控视频分析技术能够组织大量机器以提供足够的计算能力。它具有如下特点。第一，流式处理方式，提供实时数据分析的能力；以微小时间单位作为时间窗口，将监控视频流切割成数据块，被及时提交给不同的核处理。第二，内存加速技术；监控视频流直接被导入内存，之后被处理完后丢弃，这个过程没有经过磁盘存储。第三，具备大规模监控流接入能力；优化的数据块保存机制使得在数据接收的同时能够构造一个良好的分布式数据集，便于后续数据的处理。第四，优化的任务调度策略，使得大多数数据具有本地可访问性。基于流式计算的高通量视频智能分析平台有以下技术要求：（1）低延迟性：需要将流式计算结合大规模视频数据导入策略，可以分析实时、持续产生的大规模监控流。（2）实时价值呈现，充分利用并行化的优势达到实时分析监控视频内容。（3）实现动态可扩展性。可以动态添加新的计算结点来处理增加的视频流。（4）高吞吐性，监控视频数据接收后被直接放在内存中进行计算并丢弃。CPU直接从内存而不是硬盘上读取数据进行计算分析避免了很大的磁盘IO开销，加快任务的执行速度。（5）高通量视频处理必须支持“大海捞针”156 X视频图像信息智能分析与共享应用技术国家工程实验室式的应用模式，不仅能够在实际应用中具备快速接入、存储和常规处理的能力，还能够在视频数据存储和管理的过程中，利用智能化的方法挖掘出有关社会行动、政局走向、社会动态、经济发展、科技动向等重要的情报数据，作为决策和行动的依据。（6）高通量视频数据处理对时效性的需求，也更符合安防快速反应“不是大吃小，而是快吃慢”的制胜规律。（6）目前针对高通量视频的流式处理方法和设施多停留在针对小规模系统和嵌入式设备的研究上，需要利用大规模计算设备进行实时并行处理的技术。尽管当前国内外很多学者在视频的流式分析上进行了大量的研究工作，但是其重点主要集中在单个视频的内容分析精度和处理速度。针对具有实时性、易失性、突发性、无序性、无限性等特征的高通量视频大数据，仍需要在系统架构、数据传输、编程接口、高可用技术等方面进一步深入研究和解决。1.1.1跨源跨区域信息汇聚与对象事件检索技术基于跨源跨区域视频图像数据的对象事件检索主要针对特定的对象或者事件在多个摄像头下的条件实现离线检索功能，其主要的的研究方向包括视频背景处理，多维特征提取，相似性度量方法，大数据量的分布式计算，人机交互系统，基于语义的视频检索技术六个方面。具体的研究内容包括：（1）视频背景处理与多维特征的提取：如何准确地从视频中去除无关的背景信息从而提取想要的对象信息,如何解决查询对象视觉特征的多样性问题非常重要。工程实验室将使用多种视觉特征(如颜色，文理，形状，sift特征等等)进行检索，并考虑融入其他特征信息，包括摄像头的空间位置信息，搜索对象的运动向量,运动速度和出现时间等特征。除此之外，人脸识别，车辆车牌识别等技术也将用来帮助系统更加精确地描述搜索对象。156 X视频图像信息智能分析与共享应用技术国家工程实验室（2）相似性度量与分布式计算：研究如何进行多种特征的相似性计算和结果融合来找到搜索对象，其中包括选择怎样的相似性度量模型，如何在多种不同环境下进行不同特征的重要性度量等；针对视频数据量大分布广泛的特点，工程实验室将研究如何依托超算中心进行大数据量的分布式并行计算来提高检索时效。（3）人机交互系统：使用人机交互技术，允许用户对返回结果进行相关反馈，指出其中正确的查询对象，从而能够提供多视角的查询样本来提高检索精度。如何设计人机交互界面，针对多个查询样本，如何挖掘多样本之间的关系，如何利用新标注样本更新查询结果都是研究的主要内容。（4）基于语义的视频检索技术：利用视频智能分析建立的语义概念分类器(比如“打架”，“色情”，“游行”等等)来查找视频数据中的相关视频片段。系统将用户提交的特定搜索事件(如事件1：2016年1月5号上午10-11点在某某区域发生的斗殴事件)映射到相关的语义概念上(比如“事件1”被映射到概念“打架”上)，从而找到相关的视频片段，主要的研究内容包括如何准确地将用户的查询映射到相关的语义概念上，如何融合多个相关语义概念分类器的分类结果等。1.1.1视频监控系统共享与安全防护技术视频监控系统每天产生海量数据，以上海平安城市建设为例，仅城市监控摄像头就有近百万只，每秒产生TB量级的视频数据。城市大规模的视频监控系统，接入治安防控网络体系的监控终端节点并不仅仅由公安部门专门建设的视频监控系统组成，还包括大量的社会部位视频监控资源，关键视频监控数据时有丢失，为社会治安管理带来了困难。从管理上分析，如何管理数十万个视频监控终端的数据存储，实现可靠和实时的联网调控，目前为止仍是技术难点。从技术发展分析，对现有视频监控系统进行有效的升级改造，实现多点多路传输，提高中心控制单位对视频终端的管控可靠性，降低视频终端到社会治安防控中心的传输延迟等，也是技术发展的重要方向。针对不断扩张的视频监控信息来源规模和不断增长的社会治安防控任务复杂度，工程实验室提出研究多级异构视频图像信息共享体系，在156 X视频图像信息智能分析与共享应用技术国家工程实验室“十二五”全国公安机关视频图像信息整合与共享建设工作的基础上，整合、增强、拓展公安视频图像信息共享平台，纳入更多的公安机关自建监控源，稳步推进社会视频图像信息平台规模建设，通过编码转换技术，高效规范的将来源纷杂格式各异的社会视频监控信息转化为可靠可控的社会治安防控支撑力量。针对以上目标，将重点解决如下几个方面技术问题：（1）视频监控系统防护技术研究。在公安部《城市监控报警联网系统技术标准安全技术要求》、CCSA《电信网视频监控系统安全要求》等标准的基础上，工程实验室提出研究符合工控网络特性的自动化漏洞检测和安全响应技术，提升视频监控系统网络安全可靠性和应急响应速度。（2）数据安全技术研究。对于存储在源端和近源端的视频图像原始信息，工程实验室提出研究高通量低能耗加密存储技术，降低视频图像采集和存储成本。对于提取出来的视频数据内容信息和索引，工程实验室提出研究符合视频共享业务需要的访问控制授权管理技术，在灵活支持业务活动的前提下，尽最大可能保障搜索和信息提取权限被安全可靠的使用。（3）视频监控近源处理和传输技术研究。对于视频监控终端设备多样性和由此导致的视频码流编码格式和传输协议差异性，工程实验室提出研究和实现稳定可靠的转码软件，并在近源端处理服务器上实际部署。对于通过互联网进行视频码流和视频内容数据的可靠传输需求，工程实验室提出研究和实现基于P2P技术的低延时传输技术，突破区域网络条件限制。1.1主要功能与任务针对国家治安防控领域视频图像智能分析技术的迫切需求，根据我国当前视频图像分析与共享应用技术的现状，“工程实验室”的主要功能与任务如下：Ø156 X视频图像信息智能分析与共享应用技术国家工程实验室建成视频图像大数据智能分析技术领域集大数据平台建设、人才培养、技术研发、技术服务与应用、信息与技术交流的专门化机构。Ø依托国际先进的国家超算长沙中心形成国际一流的视频图像大数据智能分析技术创新和服务全国的平台，带动和推进我国视频图像智能分析技术、应用、服务的科学发展，为我国先进视频图像大数据智能分析提供技术与人才支撑。1.1.1研究开发视频图像大数据智能分析关键技术、实验与应用平台围绕国家治安防控的重大需求，依托国家超算长沙中心，重点研究视频图像大数据处理平台、特征学习描述与挖掘分析、多源视频汇聚与内容检索、高通量视频流式分析、视频监控系统共享与安全保护等共性核心技术，建设视频图像大数据智能分析技术验证与应用服务平台，突破制约我国视频图像智能分析技术发展中的关键技术瓶颈，形成核心技术研发与工程应用的自主创新能力，促进我国视频图像分析技术及公共安全技术防控水平提升。1.1.2研究实施视频图像分析与视频安全保护技术标准156 X视频图像信息智能分析与共享应用技术国家工程实验室围绕视频图像智能分析的异构视频图像网络共享、特征结构化描述、特定对象事件检索、视频系统安全保护等技术，研究制定相关技术标准与规范；按照技术标准化、标准专利化、专利工程系统化的发展战略，联合公共安全、反控防暴、智慧城市、智能交通、城市规划、社会管理等行业部门与企业，面向视频图像具体应用需求，结合现有国际国家与相关部委的相关标准，研究制定相关的技术标准、管理规范与安全规则。1.1.1视频图像大数据智能分析技术咨询与应用服务依托国家超算长沙中心与“工程实验室”的技术优势和硬件条件，建设视频图像大数据智能分析关键技术研发中心、技术验证实验平台、系统集成与应用服务平台，为国内公共安全、智能交通、城市规划、社会管理等部门提供视频图像智能分析的大数据系统设计、方法技术验证、案件技术侦查等技术服务，为企业、政府科技管理机构提供视频图像智能分析技术与产业有关技术咨询、市场分析、项目评估、决策支持等服务。1.1.2人才培养服务引领视频图像智能分析技术与应用的科学发展，培养尖端人才，吸引和聚集国内外优秀人才，提高自主创新能力；利用“工程实验室”的技术开发中心、实验平台、系统集成与计算平台等有利条件，提供开放的图像智能分析行业技术交流环境和一流的技术教育培训服务，为研究机构、研发企业、政府部门等培养不同层次的工程技术研究开发与技术管理人员，为视频图像智能分析技术在我国公共安全、智能交通、城市规划、社会管理的应用加强优化人才培养和储备体系。1.1.3合作与交流服务利用“工程实验室”在国内该领域的地位，创立以工程实验室为核心、由国内外产学研机构组成的集理论研究、技术验证及应用示范等功能的视频图像智能分析行业技术创新联盟，集聚优势、集聚人才、集聚项目、集聚资金，建立国内最具影响力的相关技术和行业交流合作平台。大力开展视频图像智能分析应用需求调查，建立技术和行业信息交流平台和网站。大力开展与视频图像智能分析相关的不同层次、不同形式、不同方面的国际合作与交流，提高我国在视频图像大数据分析领域的国际影响力和话语权。156 X视频图像信息智能分析与共享应用技术国家工程实验室1.1技术突破的方向1.1.1异构可扩展视频图像大数据体系结构重点突破异构可扩展视频图像大数据体系结构的关键技术，建设视频图像大数据计算、实验与服务平台，其中的技术突破方向包括：支持百万量级的视频接入技术、数据多粒度分布存储技术、支持迭代大数据机器学习计算模式技术、流式计算模式技术、异构可扩展资源管理技术、CPU/GPU协同计算技术、集群系统能效优化技术。1.1.2视频图像特征提取、结构化描述与挖掘分析技术重点突破视频分层结构化描述和价值挖掘相关的若干关键技术，包括关键帧提取技术、精确运动目标提取技术、多源跨区域视频协同技术、典型目标检测识别以及深度学习网络训练技术。去除视频图像数据中的冗余信息，从区域、对象、行为到事件初步抽象，建立治安监控视频的分层结构化描述，并在次基础上，通过训练深度学习网络来挖掘出其中对具体公共安全问题和应用有价值的视频片段，构建高效的视频检索系统，提升治安监控系统的智能化水平和利用效率。1.1.3高通量视频流式计算智能分析技术（1）重点突破高通量视频流式计算的并行平台技术：研究基于超算平台的高通量视频信息接入与处理技术，实现高通量视频信息清洗、转化与存储。研究适合典型视频数据处理应用的并行计算架构，形成高带宽的多源视频接入结构。面向视频数据存储的需求，研究多介质构成的大规模存储技术和云存储服务服务技术，支撑视频数据的存储管理和数据处理。研究面向典型视频处理算法群的异构体系结构加速技术、可重构加速器技术和软件栈技术，支持流式视频数据的高速并行处理，形成满足不同实时性能及要求的处理能力。（2）重点突破高通量视频流式计算的并行智能分析算法：156 X视频图像信息智能分析与共享应用技术国家工程实验室研究典型视频数据智能分析优化算法，优化数据流分割、并行调度和实时处理，形成针对适配于并行计算架构的优化处理算法。研究视频数据的并行智能分析方法，利用机器学习技术探索更易挖掘视频特征的并行分析方法和实现技术，支持高通量视频数据流式计算智能分析应用。1.1.1跨源跨区域信息汇聚与对象事件检索技术重点突破如下关键技术：多样的有效的特征选择以支持高效对象搜索、高效精确的检索模型、视频数据存储与通信模式、人机交互系统的设计与实现、基于超算的分布式计算模式。既从视频大数据的特征挖掘方面着手来找到有效的特征描述，又从检索技术上面保证对特征信息的深度挖掘应用，做到多种特征和检索方式的融合以达到最佳的性能，实现一个高效精确的跨源跨区域的对象事件视频检索系统。1.1.2视频监控系统共享与安全防护技术重点突破以下几个技术方向，其中针对的是视频监控系统防护技术研究方向：视频监控系统网络状态监控软件开发、视频监控系统网络自动化漏洞检测和安全性增强技术研究及实现；针对的是数据安全技术研究方向：基于业务模型的访问控制授权管理技术研究及实现、全网信息分布式检索技术研究及实现；针对的是视频监控近源处理和传输技术研究方向：视频图像格式自动转换软件设计开发与部署方案研究、低延迟多路并发传输技术研究及实现。1.2近期和中期目标1.2.1近期目标“工程实验室”的建设将推动我国视频图像智能分析技术与治安防控水平提升、促进视频图像大数据平台建设与应用服务能力进步，提高社会治安防控领域自主创新与应用能力。经过三年建设期后，国家工程实验室将实现以下目标：（1）科学研究及学术交流156 X视频图像信息智能分析与共享应用技术国家工程实验室将承担国家、省部级、地方及企业等各类项目60项以上；新申请或获得授权专利20～30项；获得软件著作权20～30项；发表国内外学术论文60篇以上；获国家或省部级科技奖励2～3项，编制行业技术规范或标准2～4项。工程实验室将利用自身的技术和平台优势举办学术会议2～3次；举办学术报告15～20次；参加技术交流30人次以上，提供技术咨询与应用服务50项以上，以不断提高工程实验室在所在技术领域的影响力。（2）科研场地建设产业化推广对国家超级计算长沙中心1号楼进行适应性改造，使“工程实验室”的研发、实验及示范场地面积超过5000平方米，形成一个集数据计算、科学试验、关键技术突破、应用系统研发和服务示范为一体的现代化多功能工程实验室。三年内，工程实验室将研发关键共性技术与软件平台6项以上，开发治安防控应用服务系统6项以上，应用于X省公安治安防控技术分析15～20次。（3）人才培养及科研团队建设将在异构可扩展大数据处理系统、视频图像特征提取/结构化描述与挖掘分析、多源视频信息汇聚与对象事件检索、高通量视频流式计算智能分析、以及视频监控系统共享与安全保护五个研究方向形成以博士学历和高级职称人才为核心的技术研究队伍，聚集一批拥有丰富的系统开发和工程实施经验的高级工程师，工程实验室建设完毕时，科研人员规模将达到76人。在人才培养方面，工程实验室将形成每年培养博士和硕士研究生100人以上、博士后5～7人，为公安系统培训视频应用人员100人次以上的人才培养能力。（4）运行模式及激励机制建设以人为本，建立科学规范、公平合理的管理体制，充分利用各种政策措施，调动工程实验室全体人员的积极性，营造团结向上、生气勃勃、乐于奉献、勇于创新的和谐环境。工程实验室在人事上采取聘任制、合同制和流动制相结合的用人机制，在经济上实行“承担科研项目、对外转让技术、提供技术咨询和应用服务”的多渠道经费筹集机制，在技术上形成自主创新和研发、合作研究与开发、吸收外部先进技术等研发机制。（5）经济指标和社会效益“工程实验室”156 X视频图像信息智能分析与共享应用技术国家工程实验室完全建成后，年收入预计将达到1850万元以上；通过异构可扩展视频图像大数据中心建设与智能分析应用服务，预期可将X省利用视频技术侦破案件的比例从40%左右提高到60%以上，达到我国治安防控视频技术领先地位，并能扩展为智能交通、智慧城市、城市规划等行业服务，联合产学研合作企业，提升我国视频图像大数据处理以及技术应用能力。1.1.1中期目标“工程实验室”属于视频图像智能分析技术研究与应用服务方向，以我国治安防控领域视频技术需要为导向，依托国家超算计算长沙中心，经过5～6年的持续建设和完善，达到一流的技术工程应用水平，造就一流的工程技术人才、一流的技术研发与工程实验条件、一流的应用服务与管理运行水平。“工程实验室”的中期目标是：（1）培养国际一流的从事视频图像大数据智能分析的工程技术人才，形成结构合理，具有行业领先水平的创新团队。（2）持续不断提升视频图像大数据智能分析与共享应用技术，如视频图像大数据系统体系结构、深度学习与价值分析、视频信息多源汇聚与对象事件检索、高通量流式计算分析等核心共性关键技术，并建立一流的技术研发与应用服务平台，形成我国图像大数据领域学习挖掘、内容检索与高通量分析的科研开发、技术创新和应用服务基地，有效提高视频大数据采集、存储向智能分析、共享应用转化的计算能力与技术水平，提高公共安全系统视频技术利用效率。（3）为视频图像大数据智能分析产业和企业提供核心技术自主创新的实验平台，提高视频图像智能分析技术成果的成熟性、实用性和工程化水平，促进应用基础研究成果向工程技术转化，为公共安全、社会管理、城市规划、社会服务提供视频图像智能分析技术支撑，并形成健全协同共赢的产学研合作机制。（4）坚持目标导向，围绕国家和省重大战略任务、重点工程，有重点地推进“工程实验室”的建设。使“工程实验室”156 X视频图像信息智能分析与共享应用技术国家工程实验室的发展为国家和省视频图像大数据智能分析自主创新能力和核心竞争力的提升，为突破该领域共性关键技术难点和共享应用瓶颈制约提供技术支撑和计算平台保障。1156 X视频图像信息智能分析与共享应用技术国家工程实验室1组织机构、管理与运行机制1.1项目相关单位概况1.1.1项目法人单位及其依托部门本项目法人单位为X大学。X大学坐落在中国历史文化名城长沙，校区位于湘江之滨、岳麓山下，享有“千年学府，百年名校”之誉。她不仅是国家教育部直属的全国重点综合性大学，也是国家“211工程”、“985工程”重点建设的高水平大学。学校办学起源于宋太祖开宝九年(公元976年)创建的岳麓书院，历经宋、元、明、清等朝代的变迁，始终保持着文化教育的连续性。1903年改制为X高等学堂，1926年定名X大学，1937年成为国民政府教育部十余所国立大学之一。中华人民共和国成立后，著名哲学家、教育家李达为新中国第一任X大学校长，毛泽东同志亲笔题写了校名。1953年全国院系调整，学校曾先后更名为中南土木建筑学院和X工学院，1959年恢复X大学原称。1963年起隶属国家机械工业部，1978年列为全国重点大学，1998年调整为教育部直属高校。2000年，X大学与X财经学院合并组建成新的X大学。学校设有研究生院和23个学院，学科专业涵盖哲学、经济学、法学、教育学、文学、历史学、理学、工学、管理学、医学、艺术学等11大学科门类。拥有25个博士学位授权一级学科，41个硕士学位授权一级学科，20个专业学位授权，建有国家重点学科一级学科2个、国家重点学科二级学科14个，博士后科研流动站21个。学校现有教职工近4600人，其中专任教师2000余人，教授、副教授1200余人，两院院士4名、双聘院士5名，“千人计划”23人，“长江学者”特聘、讲座教授21人，国家杰出青年基金获得者15人，国务院学位委员会学科评议组成员5人，人事部新世纪百千万人才工程国家级人选及百千万人才工程一、二层次人选21人、教育部新世纪优秀人才支持计划入选者102人，X省“芙蓉学者奖励计划”156 X视频图像信息智能分析与共享应用技术国家工程实验室特聘教授、讲座教授16人，享受政府特殊津贴专家189人，国家教学名师4人，教育部“长江学者与创新团队发展计划”创新团队7个。现有全日制在校学生3万余人，其中本科生20600余人，研究生13000余人。学校设有2个国家重点实验室、2个国家工程技术研究中心、5个教育部重点实验室、5个部省级工程中心、17个X省重点实验室、13个X省省级社会科学研究基地。近十年来共承担各级各类科研项目近9000项，获得国家自然科学二等奖3项、国家技术发明二等奖4项、国家科技进步一等奖1项、国家科技进步二等奖17项、中国高校人文社会科学优秀成果二等奖3项。学校还建设有国家级大学科技园，在长沙高新区麓谷建立了产学研基地，建立了53个高水平校地企产学研平台，与32个省（市，自治区）和上千家企业建立了产学研合作关系。人才队伍：教授38人、副教授46人、博士生导师29人。其中，教育部“长江学者与创新团队发展计划”创新团队1个，双聘中国工程院院士2人、国家“千人计划”特聘教授3人、“长江学者”特聘教授2人、国家杰青基金获得者3人、IEEE国际电力电子学会副主席1人、IEEEFellow1人、新世纪百千万人才工程国家级人选1人、中国青年科技奖获得者1人、教育部新世纪优秀人才支持计划入选者6人，X省科技领军人才3人。学科建设：11个博士点、17个硕士点、2个博士后流动站。2007年控制理论与控制工程学科获评“国家重点学科”、机械工程学科获评“国家重点学科”。实验平台：国家工程研究中心1个，教育部工程研究中心2个，教育部重点实验室2个，其它省部级重点实验室3个。科技成果：科学研究方面，近年来在机器人领域取得丰富成果，其中制定行业技术标准5项，授权国家发明专利60余项，计算机软件著作权30余项，获国家科技进步奖5项，省部级科技进步奖7项，发表高水平学术论文200余篇。156 X视频图像信息智能分析与共享应用技术国家工程实验室成果转化：2000年以来，有30余项科研成果转让，与20余家企业形成了产学研联盟、联合建立了产业化基地，拥有一批实现产业化的自主知识产权的科技成果。1.1.1产学研共建单位任务和企业介绍本项目共有3个共建合作单位，分别为国防科技大学、X省公安厅、X广远视通网络技术有限公司。围绕视频图像信息智能分析与共享应用建设产学研用创新联盟和高水平综合性产学研合作创新平台。具体的合作任务和合作单位介绍如下。1.1.1.1国防科技大学合作任务：***（同合作协议）国防科技大学是我国我军高性能计算机系统、高性能微处理器和操作系统领域教学科研、人才培养、生产和科技服务的重要基地。学校长期坚持面向国家和军队重大需求攻关，成功研制“银河”/“天河”系列高性能计算机，实现了国产巨型计算机从每秒亿次到百亿次、万亿次、千万亿次和亿亿次的大幅跨越，其中天河二号超级计算机自2013年6月起连续六次排名世界第一，打破了世界纪录，天河一号在2010年11月排名世界第一。自1978年以来，高性能计算领域有300多项科研项目获奖，其中国家级特等奖1项、一等奖6项、二等奖5项，部委级一等奖56项、二等奖80多项。国防科大通过与用户长期合作，在能源、气象等领域取得了一系列重大应用成果，为打破国外封锁和增强综合国力做出了突出贡献。在高性能微处理器方面，形成了飞腾系列高性能微处理器产品，包括FT-586、FT-1000、FT-1500等。其中，FT-1500微处理器是在核高基重大专项支持下于2013年研制成功，是当时我国主频最高的微处理器。在操作系统研发方面，麒麟操作系统是国内唯一安全等级达到结构化保护级的操作系统，也是全军唯一通过设计定型的通用服务器和桌面操作系统，已规模应用于武器装备和军事信息系统。156 X视频图像信息智能分析与共享应用技术国家工程实验室在网络设备方面，学校率先研制成功我国三代核心路由器，还研制成功了四代骨干网管控设备，研制并定型了十几款军网组网装备。学校在计算机领域具有明显的学科优势。计算机科学与技术学科在最近的全国一级学科整体水平评估中排名第二，软件工程学科排名并列第一。拥有高性能计算国家重点实验室、并行与分布处理国防科技重点实验室、国家2011计划高性能计算协同创新中心、基础软件教育部工程研究中心。学校在计算机领域拥有高水平的教学科研队伍。高性能计算创新团队获教育部创新团队和国家自然科学基金创新群体资助，获首届国家科技进步创新团队奖。“计算机科学与技术”教学团队入选国家级教学团队。1.1.1.1X广远视通网络技术有限公司合作任务：***（同合作协议）X广远视通网络技术有限公司成立于2008年5月，是一家专业从事视音频编解码产品研发和生产的企业，公司主要产品有：视频编码器、视频解码器、网络视频记录仪、视频联网网关、应急视频通信单兵、无线视频会议终端、应急呼叫中心系统等。公司现有TIDSP开发系统5套、Freescale开发系统2套、Hisilicon视频开发系统5套，具有较完善和先进的视频开发条件。拥有软件著作权7项。公司2015年完成了X省公安厅视频联网共享系统升级改造项目和X省森林公安局“12119”森林火灾报警系统、X省12122高速公路报警系统等重大建设项目等。长年承担南北车电力机车视频安全记录系统研发生产任务，已实现批量生产和出口，占有较大市场份额，赢得用户赞扬。公司掌握了从-40～80℃156 X视频图像信息智能分析与共享应用技术国家工程实验室宽温范围以及强电磁干扰环境下的计算机主板设计技术，视频压缩传输和快速计算等比较复杂的软件技术，在复杂运行环境的工业视频领域具有一定领先性。掌握了符合数十项国际标准的视频应用软件的开发技术，在视频兼容共享领域，具有一定的领先性。1.1实验室机构设置与职责本工程实验室将实行管理委员会领导下的主任负责制，工程实验室主任对管理委员会负责。设立主任1人，副主任3人，组成一个高效、精干、团结的领导班子，负责工程实验室的日常管理工作。拟设立办公室、研发部、技术服务等部门，同时本工程实验室还拟成立管理委员会和学术委员会。各部门职责如下：Ø办公室：主要负责对外技术服务、交流、合作，负责实验室的经费收支、财务管理，人事、薪酬、人才引进与培养，以及设备采购及维护、项目申报与验收、归档等日常管理工作。Ø研发部：下设异构可扩展视频图像大数据计算平台、视频汇聚、分析与内容检索技术实验与服务平台、视频数据共享与安全保护技术实验与服务平台，主要负责技术研发、科技项目实施、实验测试、验证与工程优化。Ø技术服务部：主要负责本工程实验室与国内外科研院所、高等学校、企业的交流与合作，负责相关工程技术与管理人才培养培训，面向用户企业提供技术咨询服务等。Ø此外，为形成科学合理的管理及监督体系，本工程实验室拟成立管理委员会和学术委员会，主要职责如下：管理委员会：由依托单位和上级主管部门领导共同组成，负责制定有关发展方向，规划计划，监督和审查财务预决算，协调相关合作单位间的关系。拟成立的管理委员成员名单如表5.2所示。156 X视频图像信息智能分析与共享应用技术国家工程实验室表5.2：拟成立的国家工程实验室管理委员会名单主任赵跃宇X大学校长副主任刘金水X大学副校长王耀南X大学电气与信息工程学院院长孙炜X大学科学技术研究院院长委员曾庆光X大学科学技术研究院副院长李树涛X大学电气与信息工程学院副院长黄守道X大学电气与信息工程学院党委书记蒯钰X大学科学技术研究院高新处汪卫斌X大学财务处处长余洪山X大学电气与信息工程学院梁桥康X大学电气与信息工程学院温和X大学电气与信息工程学院Ø学术委员会：由国内同行业科技界、相关企业界权威知名人士以及依托单位主要技术骨干组成。其主要职责是：审议有关技术研究开发工作计划、评价设计试验方案、提供技术经济咨询及市场信息等，不直接干预工程实验室的日常事务。拟成立的技术委员会成员名单如表5.3所示。表5.3：拟成立的国家工程实验室技术委员会名单主任吴澄中国工程院院士，清华大学教授副主任王天然中国工程院院士，中科院沈阳自动化所教授蔡鹤皋中国工程院院士，哈尔滨工业大学教授委员王田苗北京航空航天大学教授，国家863智能机器人主题专家韩建达中科院沈阳自动化所教授，国家863智能机器人主题专家刘成良上海交通大学教授，国家863智能机器人主题专家王成红国家基金委信息三处学科主任赵杰哈尔滨工业大学教授，国家863智能机器人主题专家黄强北京理工大学教授，国家863智能机器人主题专家谭民中科院自动化所教授，国家863智能机器人主题专家王耀南X大学教授，国家863智能机器人主题专家孙炜X大学教授1.1主要技术带头人、管理人员概况及技术团队情况1.1.1实验室建设负责人王耀南教授，现任X大学电气与信息工程学院院长156 X视频图像信息智能分析与共享应用技术国家工程实验室，教育部视觉控制技术与应用工程研究中心主任。国家“十二五”863智能机器人主题专家，国际IEEE高级会员，国际自动控制联IFAC会员，德国洪堡优秀学者，国家“百千万人才工程”入选者，全国高等学校优秀教师获得者。X省“首届科技领军人物”、X省最高科技成就奖“光召科技奖”获得者，2007年获第三届“中国发明创业奖”特等奖和“当代发明家”称号,2014年获全国“五一”劳动奖章。长期从事智能机器人技术，主攻智能制造装备自动控制、机器视觉与图像处理、机器人智能控制等方面的教学和科研工作。先后主持完成国家“十五”攻关、“十一五”重大技术装备研制项目、国家科技支撑计划重大专项、国家863重点项目、国际合作重大项目、国家自然科学基金重点项目等20多项，技术成果获国家科技进步二等奖4项，中国发明创业特等奖1项，省部科技进步一等奖8项，著作7部，发表论文460多篇，SCI收录100多篇、EI收录320多篇，获国家发明专利50多项。1.1.1主要技术带头人李仁发，***承担国家和省部级科研20余项，包括实时嵌入式操作系统及开发环境（核高基项目）；行业应用市场分析和电磁计算软件研发（863重点项目子项）；近年来在专业期刊发表学术论文（含合作）300余篇，获授权发明专利13项；获得省（部）一等奖两项，二等奖五项；省部级科技奖两项。孙炜，1975年生，博士，X大学电气与信息工程学院教授、博士生导师，现任X大学科学技术研究院院长。教育部新世纪优秀人才支持计划入选者，X省“五四”青年奖章获得者，X省青年科技奖获得者，X省自动化学会理事，X大学控制理论与控制工程国家重点学科、教育部视觉控制技术与应用工程研究中心、机械工业先进制造机器视觉及其应用重点实验室核心学术骨干。长期以来从事工业自动化技术与装备方面的科研工作，先后主持和参与了包括国家科技支撑计划、国家863计划、国家自然科学基金重点及面上项目在内的14156 X视频图像信息智能分析与共享应用技术国家工程实验室项国家级和省部级科研项目以及5项其它科研项目。2008年承担并完成了国家支撑计划重点项目“220kV及以上输电线路在线除冰机器人关键技术与装备研究”，组织协调国内多家参研单位，超额完成项目目标。作为主要完成人先后获得国家科技进步二等奖2项、省部级科技进步一等奖2项、省部级科技进步二等奖5项、省级自然科学优秀学术论文奖一等奖1项。发表研究论文100余篇，其中SCI、EI收录55篇，出版专著3部，获得国家专利5项。李树涛，***。国家杰出青年科学基金获得者；教育部长江学者特聘教授。获国家科技进步奖两项，省部级科技奖两项。发表SCI论文67篇(一作34篇，通讯29篇，IEEETrans27篇)，SCI他引1090次，GoogleScholar引用3712次。1.1.1技术团队由38名教授，200余名博士后、博士、硕士研究生组成，成员结构配置合理。在智能工业机器人技术的研发基地方面，拥有以教育部视觉控制及应用工程研究中心为基础发展起来的5个省部级科研基地、2个校企联合工程技术研究中心和7个产业化基地，具备很好的基地运行与管理经验，基地多次评估为优秀，得到了相关主管部门的好评。本实验室科研团队完成了百余项国家和省部级科研项目，在科技项目实施管理、团队管理、人才培养管理、经费管理方面积累了丰富的经验，展现了很高的组织管理水平。团队完成了数百项与企业的横向科研项目合作以及产、学、研项目合作，拥有很好的与企业协作能力和产业化管理能力。1.1.2管理团队工程实验室依托单位X大学是一所具有雄厚实力的综合性国家重点大学，学校管理层具有超前管理意识和“湖湘文化”传承，拥有十几年的国家高效磨削工程技术研究中心、国家电能变换与控制工程技术研究中心成功管理经验，注重校企合作、产学研联盟的技术辐射、市场主导产品的技术开发。156 X视频图像信息智能分析与共享应用技术国家工程实验室1.1.1项目成员项目成员包括了项目技术人员和管理团队成员，项目部分成员列表如表5.4所示。表5.4：技术团队部分成员列表序号姓名职务职称单位出生日期研究方向1李树涛杰青、教授X大学1972-10机器视觉、图像处理、模式识别156 X视频图像信息智能分析与共享应用技术国家工程实验室1.1运行和管理机制工程实验室以X大学为依托单位。依托单位对工程实验室在发展思路和方针政策上给予宏观指导；工程实验室技术委员会是工程实验室的技术咨询机构，负责审议工程实验室的科技规划和项目技术方案。实验室实行管理委员会指导下的主任负责制，形成职责分明、相互协调的内部管理机制；以开放课题为纽带，汇集优势研究开发资源，解决视频图像智能化分析领域的重大发展环境、技术研发及应用发展问题，形成良性成长机制；将主要研究成果转化为公众服务，为政府相关部门及企业提供一流的服务，取得合法收入，合理控制支出，形成可持续发展机制。图5.2实验室运行机制示意图（改图或删）1.1.1良性成长机制为集聚社会人才与技术优势，确保实验室与时俱进的人才优势及技术优势。为此，实验室将采取以下措施：1）依托建设单位，集聚一批专职科研人员，形成实验室基本架构及相应的人才与技术优势；2）面向全社会，设立客座教授、特邀研究员、实习研究员岗位，聚集一批兼职科研人员，形成实验室动态的人才与技术优势；3）任何从事工业机器人领域研究开发的企业、科研院所及其它机构的个人，具备下列条件之一，经实验室学术委员会评审认定后，均可被聘为实验室的实习研究员：在国内外学术刊物发表工业机器人相关论文1篇以上；取得工业机器人相关专利1项以上；作为项目负责人或主要参加者，完成工业机器人相关科研项目1项以上；完成实验室指定或开放课题1项以上且效果良好；156 X视频图像信息智能分析与共享应用技术国家工程实验室向实验室提出1项以上课题建议并被采纳；实习研究员聘期3年，可以续聘。受聘者由实验室颁发聘书，并具有以下权利和义务：参加实验室相关的一切学术与应用活动；优先承担实验室的开发课题，并取得应有的报酬；取得论文、专利、软件系统等科研成果原则上属于个人或所在单位所有，但必须署名或作为联合单位署名“机器人视觉感知与控制技术国家工程实验室”。4）任何从事视频图像信息分析、处理相关领域研究开发的企业、科研院所及其它机构的个人，具备以下条件之一，经实验室学术委员会评审认定后，均可被评为实验室的特邀研究员：任何从事视频图像信息分析、处理相关领域研究开发与应用的企业、科研院所及机构的具有正高职称的人员；实习研究员2年以上，且取得论文、专利、软件等可认定的科研成果1项以上；在国内外学术刊物发表视频图像信息分析、处理相关的论文3篇以上；取得视频图像信息分析、处理相关专利3项以上；作为项目负责人或主要参与者，完成工业机器人相关科研项目3项以上；完成实验室指定或开放课题3项以上且效果良好；向实验室提出3项以上课题建议并被采纳；从事视频图像信息分析、处理研究、开发、应用工作5年以上；特邀研究员聘期3年，可以续聘。受聘者由实验室颁发聘书，并具有以下权利与义务：参与实验室相关的一切学术与应用活动；优先承担实验室的开放课题，并取得应有的报酬；156 X视频图像信息智能分析与共享应用技术国家工程实验室取得的论文、专利、软件系统等科研成果原则上属个人或所在单位所有，但须署名或作为合作单位署名“视频图像信息智能分析与共享应用技术国家工程实验室”。5）任何从事视频图像信息分析、处理领域开发的企业、科研院所及其它机构的个人，具备以下条件，经实验室学术委员会评审认定后，均可被聘为实验室的客座教授；任何从事视频图像信息分析、处理领域相关研究开发与应用的企业、科研院所及机构的具有正高职称的人员，或具备特邀研究员资格；在实验室做过2次以上学术报告且效果良好者；客座教授聘期为3年，可以续聘。受聘者由实验室颁发聘书。并具有以下权利和义务：参加实验室相关的一切学术应用活动；优先承担实验室的开放课题，并取得应有的报酬；每年为实验室做学术报告2次以上；取得的论文、专利、软件系统等科研成果原则上属个人或所在单位所有，但须署名或作为合作单位署名“视频图像信息智能分析与共享应用技术国家工程实验室”；客座教授3年以上者且业绩突出，可择优被聘为实验室专职研究人员。6）实验室接受任何企业、个人、机构的技术需求和研究方向建议，所有技术需求和研究方向建议经评审认定后形成开放课题，面向实验室专职研究人员、客座教授、特邀研究员、实习研究员及社会其它人员征集课题承担单位或人员。1.1.1可持续发展机制实验室可持续发展的核心问题是运行资金来源及其保障。“工程实验室”将通过技术服务部为政府相关部门、企业/机构及个人提供相关服务，通过服务取得合法资金，维持实验室正常运行。156 X视频图像信息智能分析与共享应用技术国家工程实验室1）实验室的主要资金来源合作单位研究开发费；公共服务技术支持费；科技项目经费；企业赞助费；其它合法收入。2）实验室主要支出人员费用；研发开发业务费用；实验室运行费用。3）实验室资产管理实验室资产管理严格执行国家和建设单位规定；实验室收入主要用于业务支出和事业发展，形成可持续发展机制。1156 X视频图像信息智能分析与共享应用技术国家工程实验室1建设方案1.1建设目标本项目依托国家超级计算长沙中心与X省公共安全视频监控资源，在异构可扩展大数据系统、高通量流式计算、视频图像智能分析与网络与信息安全的技术优势积累和研究条件基础上，补充完善技术持续创新发展和应用服务所需的关键设备与系统条件，建成“视频图像信息智能分析与共享应用技术国家工程实验室”，并开始运行。“工程实验室”针对社会治安防控领域的重大需求，以治安、反恐、交通、消防等为应用研究背景，对视频图像信息智能分析的视频图像大数据系统体系结构、特征分析与价值挖掘、高通量流式智能分析、多源数据汇聚与对象事件检索、视频系统安全保护等共性核心技术开展全面、深入和系统的研究，建设先进视频图像信息智能分析技术研发实验与应用服务设施，成为应用研究成果转化的服务平台、产业发展自主创新的技术源头和提升技术创新能力的支撑环境。1.2建设原则本项目主要对视频图像信息智能分析与共享应用技术国家工程实验室的核心实验室和成果转化进行建设，针对关键基础技术研究、计算平台建设及体系结构研究、应用服务系统及软件平台研究、治安防控视频技术应用等，为视频图像信息智能分析与共享应用技术的发展构建先进的技术研发、试验与服务条件，在视频图像大数据智能分析平台、视频图像特征挖掘分析与对象事件检索系统、视频信息共享与安全保护系统等的核心计算系统、关键技术研发等核心环节添置重要研制设备及系统软件。建设所需的大部分设备与软件系统通过专业化协作外购、外协，重要设备的对外运输依靠社会解决。项目建设方案针对新基础技术、软件技术、新平台、新系统、服务应用技术等探索研究，在依托X大学现有装备基础上，自研及购置关键研制设备及软件等必需装备，掌握具有自主知识产权的核心技术和关键制造环节。除自研设备与软件外，项目选用先进的计算与测试装备156 X视频图像信息智能分析与共享应用技术国家工程实验室，本项目提出的技术路线、研发协作流程基本合理，能够满足视频图像信息智能分析与共享应用技术及工程化服务的研发要求。1.1主要建设内容、建设规模与建设地点1.1.1现有技术及装备优势X大学在视频图像信息智能分析与共享应用技术领域具有很高的技术水平和优势，经过20多年的发展，已建成国家超级计算长沙中心、视觉控制技术与应用教育部工程研究中心、机器人感知与控制技术国家工程实验室、机械工业先进制造视觉检测与控制技术重点实验室、超级计算机与云计算研究所、X大学大数据处理与行业应用研究中心、网络与信息安全研究所、网络软件与应用实验室、计算机网络与机器学习实验室、嵌入式与网络计算省重点实验室、可信系统与网络省重点实验室，为“视频图像信息智能分析与共享应用技术国家工程实验室”建设奠定了坚实的基础。X大学（国家超算长沙中心）与国防科大已形成异构可扩展大数据中心、多级跨网络联网共享平台以及高通量视频技术开发能力。1.1.1.1国家超级计算长沙中心—具备视频大数据研究、支撑百万级视频设备接入，提供大规模并行计算支持国家超级计算长沙中心（以下简称超算中心）是继天津和深圳之后国家科技部正式批准建立的第三家国家超级计算中心，由X大学负责全面运营管理。国家超级计算长沙中心位于X大学校区内，占地43.25亩，主体建筑面积26254平方米，工程总投资约8.6亿元；建有设施一流的超大型机房，具有良好的升级拓展和构建大型云计算中心的能力。采用“天河一号”高性能计算机，各项技术指标处于国内先进水平。该系统突破了多阵列可配置协同并行体系结构、高速率可扩展互连通信、高效异构协同计算、基于隔离的安全控制、虚拟化的网络计算支撑、多层次的大规模系统容错、系统能耗综合控制等一系列关键技术。具有高性能、高能效、高安全和易使用等显著特点，综合技术水平进入世界前列。156 X视频图像信息智能分析与共享应用技术国家工程实验室峰值计算性能1372万亿次/秒，Linpack测试浮点计算性能763.9万亿次/秒，内存容量108.5TB，磁盘总容量1.47PB，通信链路双向带宽160Gbps，核心交换机提供288个千兆端口和24个万兆端口，具备支持建设容纳多级跨网络联网共享的视频大数据平台的能力。超算中心定位为服务X及全国经济社会建设的公益性、公共服务平台，以政府支持为主、技术收益为辅。建设目标是立足X、辐射周边、面向全国，积极拓展服务领域，为社会和公众提供高性能计算应用服务；建设成为集科技研发、技术创新、人才培养为一体的数字基础平台，面向全社会提供开放共享服务的公共服务平台。一是为高校和科研院所的基础科学研究、科学计算和重大科学发现提供高性能计算服务；二是为气象、国土、水利、卫生、安全、交通、社保、文化、教育等政府部门提供自然灾害预警分析、气象预测、地质勘探、医疗卫生信息共享等大数据计算与存储、电子政务应用服务；三是为装备制造业、生物制药、材料科学、计算纳米技术、数字媒体和动漫制作等工业与信息领域企业提供专业软件资源与云计算服务。图6.3-1国家超级计算长沙中心156 X视频图像信息智能分析与共享应用技术国家工程实验室自2011年，超算中心已经为气象、国土、水利、卫生、安全、交通等公共服务部门提供了高性能的计算平台服务，涉及科学研究、公共服务、工业产业和文化产业等领域。主机系统平均利用率处于国内超算中心的中上水平。中心与国内高性能计算、云计算和动漫渲染领域机构建立了战略合作关系。中心还建立了国内一流的先进装备制造仿真设计平台，已在省内外一些大型企业平台进行试用，中心面向全国装备制造企业提供大规模仿真设计公共服务。天河一号TH-1HN系统，硬件系统包括异构协同处理系统、大规模存储系统、高速网络系统、高密度基础构架系统，软件系统包括操作系统、编译系统、资源管理系统、程序开发环境、文件系统等，提供实用的并行程序开发环境、Hadoop分布编程框架、数据库服务、可视化服务，以及多种应用服务软件，支持广泛的第三方软件。TH-1HN系统从功能区分上看，可以划分为科学计算阵列、云服务阵列和可视化阵列三个部分，提供大规模分布共享并行文件系统THGPFS和HDFS，支持T级文件数量和P级的数据存储，支持在线扩容，支持文件系统容错，为全系统提供统一文件系统视图。因此可实现大规模并行计算服务、数据中心服务和动漫可视化服务等不同领域的广泛应用天河一号系统结构如下：图6.3-2系统结构图天河一号作为CPU与商用流处理器（GPU）异构融合体系结构的代表开启了国际高性能计算机新的发展方向。创新性的提出了CPU+GPU的异构融合并行计算体系结构，具备国际一流的异构协同优化能力。提出了CPU和GPU相结合的高性能计算与效率优化的理论和途径，探索了面向科学工程计算的新型加速技术与方法，突破了新型高效能计算体系结构关键技术，通过模块化的异构计算部件、操作系统/编译系统的异构协同支撑和优化、以及异构并行程序设计环境等，高效实现了CPU+GPU的异构协同并行计算，使CPU+156 X视频图像信息智能分析与共享应用技术国家工程实验室GPU的实用计算效率达到70.1%；突破了面向GPU的异构并行性能与功耗优化难题，使天河系统计算效率与能耗比居国际领先水平。长沙中心的天河一号系统中配置了3个管理结点、128个存储处理与服务结点组成的服务阵列、64个可视化结点构成的可视化阵列、4个四路登陆服务结点、4个八路服务结点以及26个I/O结点。主要技术指标如下：1)全系统峰值计算性能1372万亿次，其中，全系统CPU峰值计算性能317.3万亿次，GPU峰值计算性能1054.7万亿次；全系统内存容量108.5TB，共享磁盘总容量1.47PB。2)全系统共包括4586个CPU，其中8路8核CPU32个，2路6核和8核CPU4538个，4路6核CPU16个，全系统共包括2048个GPU。3)系统配置2048个刀片结点组成计算阵列。结点采用2路6核IntelXeonWestmereEP高性能处理器，主频2.93GHz，内存48GB，每个结点配置1个NvidiaM2050GPU，单个计算结点CPU峰值性能140.64GFlops，GPU峰值性能515GFlops。4)云服务阵列由128个存储处理与服务结点通过高速互联网络连接NAS和SAN存储设备，提供大规模数据中心服务，提供虚拟化支持，同时支持非结构化数据和结构化数据的高速处理。云服务阵列主要面向事物型计算，满足包括大规模数据中心服务、云计算、动画渲染、电子政务、数字城市、WEB服务、搜索引擎、数据库应用等在内的大规模信息处理应用需求。结点采用2路6核IntelXeonWestmereEP高性能处理器，主频2.93GHz，内存48GB，单个计算结点峰值性能140.64GFlops。5)系统配置64个可视化结点构成可视化阵列。可视化阵列提供几何绘制开发环境和海量科学数据实时可视分析平台，支持大型交互式动漫、高性能科学与工程计算、数字城市等领域的高效图形绘制、大规模数据科学可视化、复杂场景实时显示。结点采用2路6核IntelXeonWestmereEP高性能处理器，主频2.93GHz，内存48GB，单个计算结点峰值性能140.64GFlops;结点配置Nvidia156 X视频图像信息智能分析与共享应用技术国家工程实验室M2050图形加速卡，峰值计算性能515GFlops。6)系统配置4个八路服务结点，采用8路8核结构，配置8个IntelXeonNehalemEX高性能处理器，主频2.27GHz，内存256GB，单个计算结点峰值性能578.56GFlops。7)计算阵列采用THNI定制高性能通信互连专网，双向通信带宽160Gb/s，提供高带宽低延迟通信。8)系统高速互连网络采用无阻塞线速千/万兆以太网交换结构，核心交换机提供288个千兆端口和24个万兆端口，连接登录管理结点、数据处理与服务结点、可视化结点、网络存储设备等。9)系统由26个I/O结点组成大规模科学计算存储，采用对象存储体系结构，采用超高速专用网络和计算系统互连，共享磁盘容量384TB；海量数据处理存储采用分布散列存储架构结合SAN和NAS存储结构，采用高性能互连网络与处理系统互连，共享磁盘容量为892.8TB；全系统磁盘存储总容量为1.28PB。10)操作系统采用银河麒麟Linux操作系统，符合国际标准和规范，与Linux二进制兼容，提供安全隔离、用户登录控制等安全功能。11)编译系统支持C、C++、Fortran77/90/95；支持MPI3.0，OpenMP3.0，支持MPI/OpenMP嵌套并行。12)提供大规模分布共享并行文件系统THGPFS和HDFS，支持T级文件数量和P级的数据存储，支持在线扩容，支持文件系统容错，为全系统提供统一文件系统视图。13)资源管理系统功能强，提供作业运行状态的统计分析、作业调度、分区管理、调度策略定制、记账管理等功能；支持应用按需调度；提供全系统的自适应容错管理和能耗管理，稳定有效。14)监控管理系统提供统一的系统管理、开关机、故障监控和诊断功能，对系统环境进行实时监测和安全监护，并为系统提供方便实用的调试、诊断、维护工具和手段。156 X视频图像信息智能分析与共享应用技术国家工程实验室15)系统支持多种容错和高可用技术，包括全系统监控诊断、部件热插拔、故障结点隔离、系统级检查点支持等。16)系统提供实用的并行程序开发环境、Hadoop分布编程框架、数据库服务、可视化服务，以及多种应用服务软件，支持广泛的第三方应用软件。17)系统配置4个登录服务结点，采用4路6核IntelXeonNehalemEXCPU，主频2.0GHz，内存64GB，300GBSAS硬盘×2,高速互连接口，2个千兆以太网。18)全系统功耗1.212MW。天河一号网络拓扑结构图如下：图6.3-3网络拓扑结构图1.1.1.1异构可扩展大数据中心建设的成功案例工程实验室在异构可扩展高性能计算机系统的设计、构建及应用（如大数据中心与云服务、可视化）等方面积累了丰富的经验。l案例1：X健康医疗云省卫计委正在规划建设“大集中数据模式”156 X视频图像信息智能分析与共享应用技术国家工程实验室所需的云服务平台和集中数据云灾备中心，具体工作有：完成卫生计生各业务应用系统向云平台迁移，实现全省各医疗卫生计生单位的互联互通和信息资源共享；建立人口健康大数据应用系统，进行医疗大数据分析研究，提升政府科学决策水平和协同管理效率，为我省人口健康事业发展奠定重要基础等。在X健康医疗云平台上将部署区域卫生信息平台、远程医疗云平台等服务。如图6.3-3，区域卫生信息平台是连接规划区域内各医疗卫生机构跨地域、跨机构之间资源共享和业务协同的一个综合平台，它将实现省、市、县、乡、村五级互通，跨地市健康档案调阅和共享。目前省、市、县三级区域卫生信息平台架构已具雏形。图6.3-4区域卫生信息平台超算中心合作建设的“远程医疗平台”已在X省儿童医院、耒阳市妇幼保健院进行了应用部署，采用云服务的模式为医院提供程会诊和院内信息整合。l案例2：地理信息典型应用国家高分辨率对地观测系统X数据与应用中心是国家国防科技工业局批复建设的第三家高分中心。目前第一阶段平台建设已基本完成，具备了数据接收及分发能力，已应用于洞庭湖水质全天候、全天时、全方位立体监测。1.1.1.1国防科大—已形成多级跨网络联网共享：◆案例：网间信息交换系统国防科大研发的网间信息交换系统用于解决多套不同安全等级网络的边界防护和受控互联问题，在不改变各自网系建设、管理、使用模式情况下，综合运用接入认证、传输控制、隔离摆渡、集中管控等安全管理技术手段，通过可靠交换体制和安全控制措施，在多套不同安全等级的网络之间进行安全可控的语音、视频、信息（文档、图片、数据）交换。156 X视频图像信息智能分析与共享应用技术国家工程实验室网间信息交换系统包括四类功能实体：协同管理软件、交换隔离网关、策略执行设备以及用户终端代理。根据不同功能实体的实际部署位置以及运用场景，网间信息交换系统的四类功能实体进一步细分为多种不同型号的设备和软件。网间信息交换系统在实际网络环境中的部署如图1所示：图6.3-5网间信息交换系统实际部署示意技术创新如下：（1）提出了一种基于协同的网间信息交换控制体系结构，设计了基于节点属性的准入控制机制和自定义的身份认证协议，解决了可信实体及其运行的准入控制难题，能有效阻止合法实体的非授权行为，保证了合法实体的行为可信。（2）提出了一种基于标识的网间互联通信技术，引入标识发布、标识映射、标识路由计算等新机制，可在不改变各自网系的IP编址与路由系统的前提下，实现网间端-端信息交换与通信，支持机动随遇接入，确保网络拓扑隐藏、传输路径可预知、可追踪，保护指挥专网免受攻击。（3）提出一种基于可信关联的传输控制技术，通过终端接入、数据验证、交换控制等机制，建立了从应用层到网络层的可信传输体系，保证应用软件、接入终端、传输路径和隔离交换设备等在信息交换过程中形成可传递的全路径信任关系，有效解决数据来源的真实性、数据在传输过程中的安全性等问题。（4）提出一种独立非对称的传输通道硬件处理方法，从硬件控制及处理逻辑上保证了数据源位置和目的位置确定性，能够高效还原、识别和管控网系间的流量内容，阻断外部攻击流量，并确保发布信息正常传输，解决了不同网络之间的安全传输通道和信道的方向控制难题。（5）提出了一种策略统一配置和协同管控机制，设计了一套基于作战使命的分布式策略配置和策略同步方法，支持各实体控制策略的动态调整，以及终端、网络设备与管理控制系统三者之间的联动控制，有效支持多级分布式部署，简化了网间交换控制体系中多实体的控制策略配置管理，提升了配置效率。156 X视频图像信息智能分析与共享应用技术国家工程实验室◆案例：高通量视频流式分析计算平台成功案例视频数据，例如高速路口卡口监控录像等，存在着大量冗余无效信息。研发了海量视频“速浓”系统，支持“两级并行”（多机多核）浓缩视频，可在保证视频时间序关系的基础上快速删除无用信息。系统具有线性可扩展性，即随着集群规模的增大和计算核数的增多可并行处理的视频数线性增加。从实测的情况比同期市面产品提高约70倍。目前该系统已在河北省公安厅安装试用。研究了视频图像质量快速检测技术，侧重于对视频缺失、遮挡、偏色、高斯噪声和条纹干扰等进行检测。在视频目标检测识别方面，主要研究了基于深度学习的室内人员检测，交通目标检测及分类。室内人员检测系统已成功应用于X省警务督察智能视频平台。1.1.1.1X省公安厅—已提供实际需求和大数据支持公安系统作为社会治安的重要力量，在视频图像方面具有治安防控实际需求与数据积累，为实验室建设提供了需求引导和应用驱动。目前已经建立的城市治安和交通视频监控系统能够实时获得海量、高清城市安全视频大数据，为典型安全防控任务（如周克华事件）提供有力视频技术支持。X省公安厅下辖的视频信息和大数据中心为实验室建设提供了充足的行业大数据支持，具备百万级视频设备接入系统规模。图6.3-6X省公安厅1.1.2主要建设内容本项目建设充分利用现有研究条件，通过内部资源的优化和整合，建设视频图像信息智能分析与共享应用技术国家工程实验室。156 X视频图像信息智能分析与共享应用技术国家工程实验室针对我国视频图像智能应用水平较低等问题，建设视频图像信息智能分析与共享应用技术创新平台，支撑开展视频大数据的深度特征编码处理与价值挖掘、高通量视频流式计算分析应用、视频图像智能应用体系架构设计、视频图像分层结构化描述及智能分析、视频监控系统安全保护、图像信息联网共享、跨源跨区域视频数据汇聚与对象事件检索等技术的研发和工程化，提高视频图像信息智能化综合应用的能力和水平。同时强化公安系统视频监控系统安全与信息保护。重点建设建设3个平台：异构可扩展视频图像大数据计算平台，视频汇聚、分析与内容检索技术实验与服务平台、视频数据共享与安全保护技术实验与服务平台。该项目新增301台套仪器设备。1.1.1建设场地项目建设将在X大学校区内实施（X省长沙市麓山南路2号）。“工程实验室”主要设置于X大学现超算中心内，超算中心现有超算中心楼和研发培训楼合计建筑面积26254㎡。本项目将针对“工程实验室”需求，对超算中心楼和研发培训楼进行建筑、电气、空调、通风等适应性改造，改造建筑面积总计5000㎡，以满足项目研发要求。其中：超算中心楼的改造面积1000㎡，研发培训楼的改造面积4000㎡。1.2技术方案根据视频图像信息智能分析与共享应用技术国家工程实验室技术及装备研发特点，在充分利原有科研条件和设备基础上，工程实验室将围绕两个平台和四类核心技术进行重点建设。两个平台是异构可扩展视频图像大数据处理平台和多级跨网视频数据共享与安全保护平台；四类核心技术是视频图像大数据深度学习与价值挖掘方法与技术、视频图像分层结构化描述与智能分析技术、基于超算的高通量视频数据流式分析技术、和跨源跨区域视频汇聚与对象事件检索技术。156 X视频图像信息智能分析与共享应用技术国家工程实验室异构可扩展视频图像大数据处理平台建设在国家超算长沙中心，主要用途是对直接传入中心的关键业务视频流进行分析。平台通过新建设的视频图像大数据中心提供实时高通量视频解析能力，也可以利用超级计算集群对视频数据进行离线深度分析。视频图像大数据深度学习与价值挖掘方法与技术和基于超算的高通量视频数据流式分析技术将部署在该平台上。多级跨网视频数据共享与安全保护平台是连接视频源、处理中心、和业务单位的信息传输平台。该平台负责承载和传输视频码流，结构化视频内容数据、和业务控制信息流。视频图像分层结构化描述与智能分析技术和跨源跨区域视频汇聚与对象事件检索技术将主要部署在该平台上。工程实验室技术方案基本结构见下图：图6.4-1工程实验室技术方案基本结构图1.1.1总体技术工艺流程156 X视频图像信息智能分析与共享应用技术国家工程实验室本实验室建设涉及平台建设、技术研究、应用开发多个方面，实验室建设的技术路线必须从国家治安防控的重大技术需求出发，依托国家超级计算长沙中心的平台优势，建设异构可扩展视频图像大数据中心、视频图像大数据智能分析技术平台、治安防控视频智能化综合应用系统等系统平台，突破视频图像大数据深度学习与价值挖掘技术、视频图像分层结构化描述与智能分析技术、跨源跨区域视频汇聚与对象事件检索技术、基于超算的高通量视频数据流式分析技、多级跨网视频数据共享与安全保护技术等核心关键技术，建成视频图像大数据智能分析与共享应用技术创新平台，提升我国该领域计算平台、技术研究、应用服务、人才培养、技术创新的水平与能力。项目总体技术工艺流程如下图所示。图6.4-2总体技术方案工艺流程图1.1.1异构可扩展视频图像大数据处理平台1.1.1.1研究内容重点究视频大数据接入、存储、处理相关的软硬件相关技术等。⑴支持百万量级的视频接入技术。包括视频解码技术、高鲁棒与并行度的特征提取技术等；⑵视频图像数据多粒度分布存储技术。包括基于HDFS的分布式非结构化数据存储技术、基于分布式数据库（HBase等）的细粒度视频图像数据存储技术等；⑶支持迭代与流式计算的计算模式技术。包括支持DNN等大数据机器学习方法的高效计算模式技术，支持流式计算的内存计算模式技术等；⑷异构可扩展资源管理技术。包括资源虚拟化技术、多维资源管理调度优化技术、异构资源接口技术等；⑸CPU/GPU协同计算关键技术；⑹集群系统能效优化技术。1.1.1.2工程背景（预处理后的）视频图像大数据处理平台。156 X视频图像信息智能分析与共享应用技术国家工程实验室1.1.1.1技术路线面对社会治安防控领域的视频信息具有接入点规模巨大（达百万量级）、视频数据规模急剧扩大、所需提取的图像特征数量不断增加等特点，要实现该领域视频信息的智能化处理（有时还具有极强的实时性，即在规定时间内完成处理），必须解决如何存储海量的结构化数据、怎样缩短处理时间等挑战。为此，本项目拟在长沙超算中心现有计算资源和存储资源的基础上，面向社会治安防控领域视频信息智能处理特点的基础上进行适当扩展，构建一个异构的、系统规模和处理能力可扩展的视频图像大数据处理平台（其结构如图6.4-3所示）。该平台的硬件部分由新增的视频图像大数据中心和现有的国家超算长沙中心两个部分组成，前者完成社会治安防控领域的大部分在线事务处理，而后者则完成实时性较强的在线事务的处理以及所有耗时较长的离线事务的处理（如特征的提取与学习）。类似地，社会治安防控领域的视频信息也可以根据需要存放在视频图像大数据中心或国家超算长沙中心两个系统中。图6.4-3异构可扩展的视频大数据处理系统体系结构该平台具有“异构”和“可扩展”两个特征。所谓“异构”，体现在两个方面：一是它由新增的视频图像大数据心和现有的国家超算长沙中心两个部分组成，二者结构不同、性能特性不同、完成的信息处理任务也不相同，二是它的计算资源是异构的，高性能CPU和专用的硬件计算加速器（目前是GPU）均提供了可观的视频信息智能化处理能力。所谓“可扩展”，一方面是指可以通过扩大系统规模（如增加处理器/计算加速器的数量、扩充存储容量、提高网络带宽）、升级操作系统或系统软件、或进一步优化系统的体系结构等手段，使系统具有更高的性能；另一方面则是指系统可提供的计算能力和存储能力在不超过其上限的情况下，能够随着问题规模的增加而扩展，以达到最优的性能价格比。156 X视频图像信息智能分析与共享应用技术国家工程实验室1.1.1视频图像大数据深度学习与价值挖掘方法与技术1.1.1.1研究内容为了提高治安视频图像数据的利用率，结合以深度学习为代表的机器学习理论，重点突破视频图像的信息挖掘和疑似涉案视频提取技术，主要研究内容包括：⑴深入分析深度学习领域的自编码器、卷积神经网络和稀疏编码器等网络的结构特点，结合治安视频的特点，设计基于深度学习的治安视频价值挖掘系统总体框架。⑵在基于深度学习的治安视频价值挖掘系统总体框架下，以公共安全部门特别是公安部分的实际需求为驱动，开展深度学习网络的训练算法开发和网络结构优化研究。⑶以疑似涉案视频提取为应用目标，结合基于深度学习的数据挖掘技术，开发治安视频图像大数据的涉案视频提取系统，为公安刑侦和公共安全服务。1.1.1.2工程背景视频图像大数据深度挖掘、隐蔽信息发现（发现治安防控隐患的蛛丝马迹）。1.1.1.3技术路线针对治安监控视频数据中涉案数据占数据总量比例小的特点，结合机器学习领域的深度学习技术，以疑似涉案视频提取为重点应用研究开发基于深度学习的治安视频图像价值挖掘系统，为公安刑侦和公共安全服务。深度学习网络包括多中不同的网络结构，项目研究首先根据治安监控视频的特点和不同的公共安全需求，通过理论分析和实验分析等方法确定不同网络结构对于各相任务（如打架斗殴、非法集会和持械恐袭等不同事件的检测）的优势与不足，并在此基础上确定基于深度学习的治安视频图像数据价值挖掘系统的总体设计框架。156 X视频图像信息智能分析与共享应用技术国家工程实验室接着，根据基于深度学习的治安视频图像数据价值挖掘系统总体框架的规划，针对各项不同任务，对治安视频图像大数据进行预处理和标定，构造用于机器学习的训练数据集和测试数据集，为深度学习网络训练提供数据支持。然后，对于各个任务和相应深度网络的结构特点，开发深度学习网络的训练算法，在此过程中，结合实践经验和训练数据分析，对网络结构和训练算法进行调整优化。最后，在各个任务模块的基础上，与公安、交通等公共安全相关部门协同攻关，开发基于深度学习的疑似涉案视频提取系统，为公共安全部门的相关工作提供支持，并根据实际应用中的反馈不断进行项目改进和优化，为公共安全部门提供服务。图6.4-4技术路线1.1.1视频图像分层结构化描述与智能分析方法与技术1.1.1.1研究内容以治安监控典型目标的检测、识别与跟踪为目标，设计分层视频图像特征描述架构，重点突破视频图像的分层特征描述技术和重点目标的检测识别技术。主要研究内容包括：⑴针对治安监控视频的特点，优化设计视频图像的分层描述构架，从像素级、对象级到语义级，通过多层次特征描述来支撑价值挖掘和视频检索。⑵156 X视频图像信息智能分析与共享应用技术国家工程实验室在分层特征描述框架下，有低到高逐渐提高特征的抽象水平，将视频中包含的结构化信息从视频数据中抽取出来，为视频数据的综合利用提供条件。⑴以视频数据的分层特征描述为基础，面向治安监控中的实际问题，有针对性的开发基于视频图像分层特征的目标检测识别和跟踪算法，满足治安监控的实际需求。1.1.1.1工程背景视频图像数据的结构化处理（有价值视频数据结构化处理、存储与检索，以备高效利用）。1.1.1.2技术路线由于治安监控视频数据量较大，短时间集中处理难度大，因此需要设计一个分层视频图像特征描述体系，在平时对海量视频数据进行预先的分层特征提取，以供快速查询检索等等应用。首先利用关键帧提取技术去除视频数据中的冗余信息，提高信息处理效率。然后通过运动目标检测、行人检测和车辆检测等目标检测技术提取关键帧中的可能包含重要目标信息的区域。这些区域一般可以用像素级或者区域级特征进行描述。接着对提取到的目标区域，进行项目的目标特征提取，构造对象级特征。例如，在提取到的行人目标区域，通过人脸检测、图像分割等方法提取行人的人脸、步态等生物特征信息；对于车辆目标区域，通过车牌定位识别、车型识别等方法提取车辆的车牌号码、车型、颜色等特征信息。在对象级特征基础上，通过对视频同一帧中对象的空间关系分析和不同帧中同一对象的时序分析，获取视频中的行为、事件等语义级特征描述。最后，将视频图像的不同层次特征统一纳入分层特征描述体系架构中，为视频图像的高效综合应用服务。156 X视频图像信息智能分析与共享应用技术国家工程实验室图6.4-5技术路线1.1.1基于超算的高通量视频数据流式分析方法与技术1.1.1.1研究内容本项目主要包括如下4个方面的研究内容：⑴面向高通量视频数据处理的高性能体系结构技术。面向智能化高通量视频数据处理关键算法和应用，基于多核、众核、GPU、DSP和FPGA等多种体系结构平台，重点展开面向体系结构特征的高通量视频数据处理、存储、通信优化技术研究，针对主流处理模型下的视频数据处理问题，力争突破存储管理、编程模型和计算框架、定制优化实现算法、应用开发支撑等关键技术。⑵面向高通量视频数据处理与管理平台。针对大规模计算环境，重点在其体系结构、计算资源虚拟化、内存和存储资源管理、分布可靠存储、自动化运维监控等方面展开研究，突破数据中心资源高效能管理、虚拟化和运维技术，建立跨数据中心的广域资源管理和协同机制，设计实现支持多数据中心资源管理的虚拟计算原型软件平台，并以此为基础，形成针对视频数据计算的分布式运行支撑机制。⑶基于智能学习技术的视频数据内容检索方法。典型目标识别类视频处理应用，如在视频库中找到包含目标(例如人脸或特殊车辆)156 X视频图像信息智能分析与共享应用技术国家工程实验室的图像或视频片段的方法；如场景理解，在图片库中搜索与给定图片场景一致的图片。由于视频图像类别及获取条件的复杂性，同一目标的不同侧面，角度及尺度等会在采集中出现一定的变化。人工方法难以有效发现并提取同类图像的不变性特征，并且在有严重噪声或遮挡等复杂环境下难以准确识别目标。因此，需研究利用智能学习技术对于目标的不变性特征的无监督提取方法，以及去遮挡定位目标关键点以提高识别分类精度。研究不同学习模型对于图像内容检索及场景理解的效果。并且设计能够从视频数据中通过数据弱迭代深度学习方法进行并行场景及目标学习的检索系统，从而提高视频数据的识别检索速度，匹配流式处理模式的实时性要求。⑴基于并行机器学习的视频监控处理方法。研究监控视频中采用机器学习方法对视频质量的自动检测，目标识别及运动行为分析，联动跟踪。综合考虑低分辨率摄像头，高分辨率摄像头及红外夜视监控设备，设计相应的视频处理方法。视频质量检测中，通过机器学习方法根据视频内容学习视频故障干扰中的一些典型特征，包括雪花点，条形滚动干扰，抖动，亮度异常，偏色，失焦，遮挡等。通过学习到的特征自动报警视频存在哪些质量问题。运动目标识别中，通过并发的多路深度学习器学习典型军事装备在各种视频中出现的不变性特征，建立目标图像特征库。根据融合的并行学习结果，得到增强的学习图像不变性特征，以此对视频中出现的目标进行分类识别。行为分析中，采用同样的并行增强学习方法，根据图像时间序列学习动目标轨迹，方向，速度等运动概念学习。对典型的轨迹行为例如越界，停留等进行判断。联动跟踪中，利用并行学习不变性特征在其他异地联动视频监控中检测并锁定感兴趣目标，并自动调整传感器方向，焦距实现对目标的持续跟踪监控。1.1.1.1工程背景面向重特大案件，需要广泛、深入、快速的视频分析技侦支持（线索信息缺乏、一般技侦手段无效时，需要利用超算进行“大海捞针”）。1.1.1.2技术路线技术路线图如下所示：图6.4-6技术路线156 X视频图像信息智能分析与共享应用技术国家工程实验室高通量视频流式计算的并行平台技术：面向高通量视频数据接入、存储和处理需求，研究基于多介质存储的大规模计算体系结构技术和云存储服务服务技术，支撑视频数据的处理和存储管理。具体包括：⑴流式计算的并行体系结构：多核CPU、GPU、DSP均包含一定数目的并行处理单元，对规则密集运算均具有较强的处理能力，且具有良好的可编程性和成熟工具链，都是加速视频处理的有效平台。结合这些指令处理器和定制加速器来实现视频处理应用必然会带来更好的性价比。而这些平台的执行模式和处理能力各有不同，对数据组织和接口的要求也各不相同，构建灵活的异构体系结构来适应具有更广泛特征的算法处理需求能使深度学习处理系统发挥更好的性能，具备更全面的适用性。该方面要研究的主要内容包括：(1)面向特定体系结构特征的细粒度并行优化算法：研究视频处理算法中特定组合模式矩阵处理、复杂函数求解以及大规模卷积操作等算法关键步骤的GPU细粒度并行优化方法、适合DSP定点化超长指令处理的深度学习算法核心操作细粒度并行优化方法、以及基于多核CPU及CPU-GPU平台的线程块并行优化方法。研究分布视频处理中sharedmemory或cache数据局部性访存优化，研究面向不同体系结构平台层次存储和执行机制的数据组织和存储方式，重点研究适合多种视频处理算法执行流的访存延迟隐藏技术，缓解大块数据传输带来的长延迟。(2)异构体系结构的资源管理和粗粒度并行优化算法。针对多种处理器和定制加速器（处理引擎）的执行模式和存储特征，研究由多种平台构成的异构系统体系结构技术。包括处理引擎执行机制的建模及接口封装，结合高性能系统互连的通信模型，多层次存储结构，以及规模和种类可配置的资源管理和控制机制。基于灵活可配置的异构系统结构，研究针对视频处理应用依赖关系的任务划分，开发多引擎之间的任务级并行，结合细粒度并行优化方法，设计实现多级混合并行算法，并进行综合评测。重点解决算法运行过程中的数据分布、负载平衡、通信开销控制、层次存储优化、并行I/O等因并行计算而引发的新问题，目的是追求并行加速比的最大化。⑵156 X视频图像信息智能分析与共享应用技术国家工程实验室新型内存级存储系统结构和存储阵列技术：如何基于新型非易失固态存储器件和DRAM构建一体化低延迟、高可靠的大规模存储系统，为视频处理提供高时效、高吞吐率的数据存取支持。基于忆阻器等新型存储材料的特性，研究基于新型材料的计算与存储融合结构，研究基于新型存储器件的混合主存组织结构，探索新型存储器件在主存级的应用模式、比例和层次关系，研究面向视频的流式高并发主存结构，研究如何充分发掘不同介质的多级并发性来设计高并发的主存结构。研究混合主存的数据管理优化机制，实现各种存储介质整体性能的最优化，保证视频处理的时效性；根据视频的生命周期管理和I/O特征，研究基于混合主存的I/O调度机制、数据布局和迁移策略，在保证系统低延迟、高吞吐率的前提下，提高主存系统整体使用寿命，降低系统构建成本；研究视频I/O访问的路径优化和软硬件协同优化技术以降低数据存储访问的开销。视频的存储需要高可靠存储技术，研究基于闪存等新型存储介质的大规模存储阵列技术，研究多种介质的混合存储阵列技术，以支撑视频的可靠存储和高效获取，加快数据读写速度，提高数据恢复的效率；研究视频存储的纠删码技术和重复数据删除技术，以减少数据存储容量，提高存储效率和可靠性，提升防灾备份的效率。⑴大规模分布数据存储系统：研究视频的分布存储系统的结构和技术，以支撑庞大视频的存储和并发访问。研究海量分布数据存储结构，分布并行文件系统结构，支持多节点存储和数据本地化高效访问处理，研究海量数据的分布结构和数据布局策略，针对不同的应用的数据布局，研究适应于多种应用特征的并行数据结构，增强并行数据处理中的数据局部性；设计高效的数据通讯机制，研究适应于分布并行应用的数据高效交换和迁移技术；研究key-Value存储模型技术，研究分布文件系统的可靠性技术和容错技术，支撑视频在大规模存储节点上可靠的数据存储和高效访问。⑵156 X视频图像信息智能分析与共享应用技术国家工程实验室面向高通量视频流式计算的并行编程框架与支撑环境：并行编程框架包括五个层次，分别为：Web层、映射层、调度层、计算层和加速层。Web层面向用户，提供参数描述、数据上传和算法公式描述三个功能。映射层将算法公式描述经过自动映射和模板匹配转换为高级语言的分布式算法描述。调度层针对云平台计算资源使用状态，使用调度算法动态调度任务。计算层和加速层运行分布式程序，同时进行协处理器异构加速。主要包括：）通用编程计算架构、命令式交互语言到高级语言的自动映射工具、高级语言到分布式编程语言的模板匹配技术、面向流式视频处理的分布式编程模型、与体系结构相适应的典型视频处理并行算法，在并行编程模型的基础上，移植并优化代表稠算法核心，形成高可用的算法库。高通量视频流式计算的并行智能分析算法主要包括：⑴不变性特征并行分析方法：研究能够对训练数据进行并行学习的不变性特征学习方法是提高高通量视频处理效率的一项关键技术。⑵特征复用方法：当前流行的视频数据分析方法多采用层次化的形式来组织抽象数据特征。复用特征库的高效设计与不同深度网络结构间特征的映射迁移方法是其中的关键技术。针对高通量视频数据的特征，在流式处理模式下应用特征复用方法可大大降低分析的处理复杂度，从而满足实时性的要求。⑶高维数据并行分析方法：大多数现有的大数据机器学习主要用于处理一维和二维数据。对于三维数据，以及具有时间连续性的视频数据大多不能直接进行处理。采用高维数据的并行分析方法可更快速准确地得到关于视频图像关联性的分析结果，降低分析的处理复杂度，满足实时性的要求。1.1.1跨源跨区域视频汇聚与对象事件检索技术1.1.1.1研究内容本项目主要包括两个方面的研究内容：针对目标对象的智能搜索和针对事件的智能搜索。⑴针对目标对象的智能搜索156 X视频图像信息智能分析与共享应用技术国家工程实验室针对目标对象的智能搜索采用多特征融合和人机交互的方式来搜索特定的对象。如下图所示，首先，查询样本被表示成多维特征，包括底层视觉特征，运动向量特征，时间特征，位置特征和高层对象特征(人，车，车牌)。然后，通过相似性度量的方法，系统计算出每一种特征在查询样本与后台数据之间的相似性(相似性度量)。最终，系统分析不同特征相似性的重要性权值并通过融合的方式产生最终的搜索结果（结果融合）。由于初始的查询样本有限可能会导致搜索结果不佳，本系统采用了人机交互的方式，允许用户对查询结果进行相关反馈从而能够提供更多的查询样本来提高检索性能(用户相关反馈)。另外，为了提高搜索的速度，本系统拟依托超算中心采用分布式计算的方式，能够保证对于大量视频数据的并行计算和检索的快速性。图6.4-7针对事件的智能搜索⑴针对事件的智能搜索针对事件的视频搜索主要针对在某个时间段，某个地区发生的某类事件，比如“2016年1月5号上午10-11点在某某街道发生的斗殴事件”。在技术上，使用基于文本和基于语义相结合的搜索方式。如下图所示，首先，系统通过查询内容中的地点信息使用基于文本的搜索方式来定位到一个或者多个特定的摄像头；其次，系统根据查询内容中的时间信息来定位到选定摄像头在特定时间区间的视频信息，从而大大地减少了搜索范围；最后，对于事件的类型(比如“斗殴”)系统通过基于语义的检索方式来定位精确定位到视频中的某一段。图6.4-8针对事件的智能搜索1.1.1.1工程背景为技侦服务的对象事件检索（汇聚交通、户籍、社会监控等多源视频，对特定对象与事件的快速检索分析）。156 X视频图像信息智能分析与共享应用技术国家工程实验室1.1.1.1技术路线在针对目标对象搜索的视觉特征使用上，考虑到检索对象以人和车辆为主，本系统拟采用颜色特征和sift局部特征相结合的方式，项目成员在Trecvid和MMM视频搜索比赛中都获得过第二名的好成绩，积累了丰富的特征选取经验。除了视觉特征，本系统还使用了对象的运动向量特征，时间特征，以及摄像头的位置信息，通过对这三种信息的分析可以近似地推断搜索对象的运动轨迹。除此之外，人脸识别和车辆车牌识别技术的使用能够帮助提高检索精度。在相似性度量算法上，针对不同的特征系统采用不同的度量方法，比如对于视觉特征的匹配度可以简单地采用欧式距离计算也可以用复杂的分类算法，对于时间的匹配程度系统计算需要建立模型来综合考虑摄像头之间的距离和搜索对象的运动速度等。对于多特征的使用，工程实验室有着成功的尝试。该工作使用了增量学习算法，既保证了搜索性能，又提高了搜索速度。在结果融合算法上，将建立基于不同场景的自适应结果融合算法，根据摄像头所处环境的变化情况自动地调整各种特征的重要性权值，比如在白天颜色特征的重要性比晚上高。在相关研究中的视频检索系统融合了基于文本的，基于内容的和基于语义的视频检索结果；X大学成功地提出了使用最优化算法来自适应地融合基于视觉特征和时间特征的搜索结果。对于人机交互的搜索平台的设计与实现，本项目将立足于设计一个友好便捷的人机交互搜索界面。在算法上，拟用不同的模型来挖掘多个查询样本之间在视觉特征，时间特征，位置关系，运动向量之间的关系，从而能够更加精确地使用多类特征来提高检索的性能。另外，拟设计一个增量学习的模型来保证算法的搜索速度。已有的交互式视频搜索平台为本项目提供了可以借鉴的宝贵经验。156 X视频图像信息智能分析与共享应用技术国家工程实验室在分布式并行计算方面，针对单个视频的处理算法，包括背景去除，特征提取，相似性度量等都放在客户端，而对于涉及多个视频的处理算法，如结果融合，相关反馈等放在服务器端。首先，服务器端只需将用户的查询样本特征传递给客户端；其次，客户端将相似度度量结果返回给服务器端；最后，服务器端计算并产生搜索结果。该种模式减轻了服务器端的压力和通信的成本，从而提高了检索的速度。在针对事件的检索方面，对于基于文本的视频检索方式，目前的技术比较成熟，也有现成的API提供使用（比如Lucence）。将每个摄像头的位置信息(比如“长沙市开福区东风路德雅路口”)作为文本建立索引，用户查询内容中的地点信息就可以精确地定位到相关的一个或多个摄像头。对于基于语义的检索方式主要依托于预先建立的语义概念分类器(比如“斗殴”，“色情”，“集合”，“游行”等)。用户的文本查询可以通过多种方法映射到相关的语义概念分类器上，比如可以通过使用Google-distance来计算查询文本与概念之间的语义距离，也可以通过衡量查询文本与概念之间共同出现的概率来找到最相关的概念等等。找到了相关语义概念之后，系统通过结果融合的方式返回与查询文本最相关的视频片段。在国际顶级会议，X大学曾提出过建立高层复合语义概念和复杂的搜索算法并取得了良好的性能。1.1.1多级跨网视频数据共享与安全保护平台1.1.1.1研究内容本项目的核心研究目标是探索实现连通视频源、数据处理中心、和业务单位的信息传输平台。根据前述技术方向，本项目的技术方案主要包括三个大类的研究内容：视频监控近源处理和传输技术研究，视频监控系统防护技术研究、和数据安全技术研究。研究内容列述如下：⑴针对公安机关自建和社会领域建设的视频监控设备进行广泛调研，确定需要被转换的视频数据格式与传输协议。在充分调研的基础上确立标准视频图像格式，开发并在近源端服务器上部署软件，实现源端数据在近源端用统一的标准格式备份存储。⑵将在已有的网络传输协议研究积累基础上进行工程研究，经过不同规模的实验，探索适应多级异构视频图像信息共享体系的低延时多路并发传输方案，并进行工程实现。⑶156 X视频图像信息智能分析与共享应用技术国家工程实验室将基于已有的分布式网络信息检索技术研究积累，探索安全可靠、基于中心管控授权模型的分布式检索方案，并进行工程实现。⑴拟基于在工控系统安全领域的研究积累，提出适应多种视频终端设备，多种网络设备和服务器设备的网络状态监控方案，并进行软件实现和部署。⑵拟基于在系统安全领域的研究积累，和第三方漏洞库合作，在多级异构视频图像信息共享体系内通过软件实现对已知漏洞的自动检测和对新增曝光漏洞的自动应急响应。⑶拟基于在密码学领域的研究积累，探索适应近源端节点能力的低能耗高通量存储加解密方案，并进行软硬件联合实现和部署。⑷拟基于在分布式访问控制领域的研究积累，结合对社会治安防控领域业务流程的广泛调研，结合公安机关已有平台的访问权限管理解决方案，探索适应多级异构环境下视频图像共享需要的授权管理技术。在不影响现有业务信息共享操作的前提下，开发并部署软件模块，实现视频图像跨域共享中的授权管理功能。1.1.1.1工程背景公安内部多级共享授权、社会监控接入的入侵防范，以及视频信息的内容保护、泄密追踪等（内部管控，外部防范，内容保护）。1.1.1.2技术路线研究部署的多级跨网视频数据共享与安全保护平台基本结构见下图：图6.4-9多级跨网视频数据共享与安全保护平台基本结构近源端数据处理包括视频编码转换，视频图像处理与目标识别，数据库管理等功能。近源端数据备份主要针对社会领域视频图像源经常产生证据灭失的问题，自动备份视频数据，对于公安机关自建视频源，也可以起到多副本提升视频图像数据可靠性的作用。地方公安机关可通过专门服务器或集群，对本区域视频图像中的内容信息进行汇总和索引编制，同时也作为类似于P2P网络的中介传输节点，在业务部门需要提取视频图像原始数据时，提供高带宽极低延时的并发传输服务。156 X视频图像信息智能分析与共享应用技术国家工程实验室近源端节点数据处理能力有限。需要进行进一步处理的视频图像原始信息，将被提取到视频数据监控和处理中心。业务部门可以依托国家超算中心的计算能力对感兴趣的视频图像进行跨区域联合目标识别，深度信息恢复等精细分析。本项目将针对公安机关自建和社会领域建设的视频监控设备进行广泛调研，确定需要被转换的视频数据格式与传输协议。在充分调研的基础上确立标准视频图像格式，开发并在近源端服务器上部署软件，实现源端数据在近源端用统一的标准格式备份存储。1.1设备方案1.1.1现有设备X拟建的视频图像信息智能分析与共享应用技术国家工程实验室现有实验仪器设备见表6.5-1。表6.5-1：工程实验室现有部分设备清单序号仪器设备名称型号、规格数量单价总价国别、厂家(万元)(万元)1高速图像采集系统TMC-670010660美国PULNIX2浪潮2U服务器NF5270M41003300　3浪潮2U服务器NF5270M395.549.5　4浪潮4U服务器NF8460M341768　5浪潮1U服务器NF5170M3339　6浪潮4U服务器（配k40卡）NF5568M4188　7中科曙光4U服务器（配k80+MIC卡）I840-G2511010　8IBM2U服务器SystemX3650M4101.515　9IBM1U服务器SystemX3550M410220　10服务器HPML150XEOR2.8G166万象科技11天阔数据库服务器曙光天阔I840-G25114.914.9曙光信息产业有限公司12存储服务器1曙光I640-G15248曙光/天津13虚拟化服务器IBMx3750M428.216.4联想14计算机服务器组CB60-G158216曙光/天津15磁盘阵列SUNSTORAGET3(3960)155.955.9美国SUN公司16磁盘陈列（AS300N)AS300N17.77.7浪潮集团17磁盘存储阵列MD3820f19.89.8DELL18磁盘阵列存储DELLMD340016.36.3DELL19中科曙光存储DS800-G25236共116T20戴尔存储　2612共230T21FC磁盘阵列华为OceanStor12112共384T156 X视频图像信息智能分析与共享应用技术国家工程实验室S390022IPSAN存储设备华为OceanStorS5900326共364.8T23NAS存储华为OceanStorS5900122共144T24可视化节点天河一号641.170.4　25云服务节点天河一号1281.1140.8共384T26计算节点天河一号20481.12252.8　27胖节点天河一号428　28登陆节点天河一号414　29管理节点天河一号212　30NetTurbo分布式宽带网络监测系统　152.852.8长沙31光波接收机(10Gb/S)83434A136.436.4X军海进口有限公司32自动控制仪P4S4-MINI133.533.5美国KA33核心交换机华为CE1280823570华为34华三交换机S6130313　35华三核心交换机S7506-S188　36汇聚交换机华为CE5855224　37天河核心交换机银河风云S960811414　38天河汇聚交换机银河风云S5252TS188　39华为光纤交换机SNS212423.57　40网络&日志软件Esight标准版11212　41天融信VPNTOPVPN600011414　42交换机US-C6505126.326.3北京惠天九州科技43交换机RG-S2628G41.45.6锐捷44交换机（模块）S2126G91.19.9　454G示波器WaveRunner640Zi124.824.8美国力科46示波器DLSB-5/20144.844.8美国47旅行家III足球机器人UP-VoyagerIII21530北京博创尚和科技有限公司48人型机器人NAOH2517.37.3法国ALDEBARANROBOTICS49创意之星模块化机器人InnoSTAR-A42.49.6北京博创尚和科技有限公司50模块化机器人套件UP-LMOS7AR150.913.5北京51慧云smartcloud云计算管理平台v1.0　112.512.5长沙慧云信息技术有限公司52阵列柜MSA1000256ML2/HVb110.910.9上海惠普53无人驾驶汽车实验平台SQR7180T11T7110.310.3奇瑞54存储系统V350011010IBM(中国)有限公司55防火墙华为USG668022040华为56入侵防御IPSNIP6680-AC2　0　156 X视频图像信息智能分析与共享应用技术国家工程实验室57漏洞扫描TSC-71204177　58网站防火墙华为WAF523012020　59负载均衡SANGFORAD-200011212　60圣博润堡垒机LanSecS11212　61防火墙F2DS1200199万象科技62防火墙RG-WALL-1600-SI12224福建星网锐捷63防火墙P2X-525-UR-GE-BUN18.28.2美国思科64工作站Z80025.611.2HP65工作站sunB/ADE150650M21.42.8美国SUN公司66图形工作站Z60021.63.2HP67图像工作站组装21.12.2组装68图象处理系统X27IPCAM　2.90组装69高速图像定位系统V1.0111.111.1naturalpoint美国70矢量网络分析仪（NA7200A-EDU)NA7200A-EDU163.657.6天津德力电子仪器有限公司71频谱频率特性分析系统（SA2031)SA2031163.556安徽白鹭电子科技有限公司72路由器CLSCO26215210美国73路由器RT-SR6602-X143.915.6H3C74路由器QuidnayRT2631E31.75.1万象科技75网络性能分析仪NPM30041.56世瑞通76摄像机DCR-PC350Z11.11.1上海索尼77高清摄像机UI-3580CP-C-HQ40.93.6德国IDS78投影仪MX2206K40.953.8台达集团79SGI超级图形计算机Sun1030300美国80三维摄像机SwissRange51575瑞士81高速图像采集系统TMC-670010660美国PULNIX82数据储存示波器TDS30121-B10440美国泰克83运动目标检测与跟踪系统　10660自制84DSP开发系统TMDX005605840美国TI85自控系统仿真装置DSPACE12A22754德国86数字信号发生器HPE4433B419.778.8美国安捷伦87矢量信号分析仪HP89441A457228美国安捷伦88精密电子视觉检测、装配研发测试平台　1300300自制　合计　　　5232　1.1.1新购设备概述依托长沙超算现有的资源，针对视频图像信息智能分析与共享应用技术的需求，重点建设3个平台：异构可扩展视频图像大数据计算平台，视频汇聚、分析与内容检索技术实验与服务平台，视频数据共享与安全156 X视频图像信息智能分析与共享应用技术国家工程实验室保护技术实验与服务平台；总计301台套设备仪器及软件。其中：异构可扩展视频图像大数据计算平台：由视频图像安全接入系统、中心存储系统成套设备、视频监控平台软件及平台硬件、超算中心融合软硬件平台组成，共计186台套设备及软件。视频汇聚、分析与内容检索技术实验与服务平台：由高通量视频接入系统、多源视频汇聚系统、视频信息智能处理系统、人机交互系统等4个分系统平台组成，共计45台套设备及软件。视频数据共享与安全保护技术实验与服务平台：主要由近远端实时检测系统、监控系统互访接入、视频图像网络安全、视频图像内容保护4个分系统组成，完成视频数据视频监控近源处理和传输，视频监控系统防护和数据安全等任务，并对外提供服务。共计70台套设备及软件。1.1.1.1异构可扩展视频图像大数据计算平台⑴实验设备方案简介异构可扩展视频图像大数据计算平台，既要新增视频图像大数据中心又要能充分利用超算的现有资源，新增设备需要依据需求添置计算设备、存储设备、高速互联设备、管理和调度软件。视频图像大数据中心由视频图像安全接入系统、中心存储系统成套设备、视频监控平台软件及平台硬件、超算中心高速互联软硬件平台等组成，完成融合超算的视频图像接入、存储和处理等任务，并对外提供服务。共计186台套设备及软件。⑵新增设备必要性分析社会治安防控领域的视频信息具有接入点规模巨大（达百万量级）、视频数据规模急剧扩大、所需提取的图像特征数量不断增加等特点，而要实现该领域视频信息的智能化处理（有时还具有极强的实时性，即在规定时间内完成处理），还必须解决如何存储海量的结构化数据、怎样缩短处理时间等挑战。为此，本项目拟在长沙超算中心现有计算资源156 X视频图像信息智能分析与共享应用技术国家工程实验室和存储资源的基础上，面向社会治安防控领域视频信息智能处理特点的基础上进行适当扩展，构建一个异构的、系统规模和处理能力可扩展的视频图像大数据处理平台，其结构如图6.5-1所示。该平台的硬件部分由新增的视频图像大数据中心和现有的X超算两个部分组成，前者完成社会治安防控领域的大部分在线事务处理，而后者则完成实时性较强的在线事务的处理以及所有耗时较长的离线事务的处理（如特征的提取与学习）。类似地，社会治安防控领域的视频信息也可以根据需要存放在视频图像大数据中心或X超算两个系统中。图6.5-1异构可扩展的视频大数据处理系统体系结构该平台具有“异构”和“可扩展”两个特征。所谓“异构”，体现在两个方面：一是它由新增的视频图像大数据心和现有的X超算两个部分组成，二者结构不同、性能特性不同、完成的信息处理任务也不相同，二是它的计算资源是异构的，高性能CPU和专用的硬件计算加速器（目前是GPU）均提供了可观的视频信息智能化处理能力。所谓“可扩展”，一方面是指可以通过扩大系统规模（如增加处理器/计算加速器的数量、扩充存储容量、提高网络带宽）、升级操作系统或系统软件、或进一步优化系统的体系结构等手段，使系统具有更高的性能；另一方面则是指系统可提供的计算能力和存储能力在不超过其上限的情况下，能够随着问题规模的增加而扩展，以达到最优的性能价格比。⑴新增设备构成及技术指标新增设备构成及技术指标见表6.5-2。表6.5-2：新增设备构成及技术指标序号设备名称主要技术参数单位数量单价总价一异构可扩展视频图像大数据计算平台　　　　1视频图像安全接入系统　　13　510156 X视频图像信息智能分析与共享应用技术国家工程实验室1.1视频安全边界接入系统由视频安全隔离设备、视频接入认证服务器、视频用户认证服务器，三个设备组成。符合公安部关于视频安全边界接入标准。最大传输延时<=20ms，数据传输能力≥400M并发，数据包丢失率<0.1‰；设备堆叠：支持最大16台设备堆叠；稳定性MTBF(平均无故障时间间隔)>5万小时；单台设备接入不同的视频监控系统厂商：4个套1238.54621.2数据安全接入系统由安全隔离网闸设备、前置服务器、后置服务器三个设备组成。符合公安部关于数据安全边界接入标准。最大传输延时<=20ms，数据传输能力≥400M并发，数据包丢失率<0.1‰；设备堆叠：支持最大16台设备堆叠；稳定性MTBF(平均无故障时间间隔)>5万小时套148482视频大数据中心存储及硬件设备　　7　16632.1视频专用存储设备（含控制器）含170台；机架式3U16盘位，监控专属安全存储单元，流式存储，无文件系统，无磁盘碎片；支持中心平台统一调度，支持统一网管，支持N+3冗余热备，支持系统断线继续存储；支持设备直连存储，支持中心转发存储，支持客户直接访问和跨网访问；支持秒级定位和秒级时移回放，支持任意倍率回放，包括1.1x，1.2x……，支持2x，4x，8x，16x回放，支持倒退播放；支持视频在线剪辑，支持录像按时间下载，支持录像文件高速下载。套1　824.52.2图片专用存储设备（含控制器）含36台；机架式3U16盘位，监控专属安全存储单元，流式存储，无文件系统，无磁盘碎片；支持中心平台统一调度，支持统一网管，支持N+3冗余热备，支持系统断线继续存储；支持设备直连存储，支持中心转发存储，支持客户直接访问和跨网访问；支持秒级定位和秒级时移回放，支持任意倍率回放，包括1.1x，1.2x……，支持2x，4x，8x，16x回放，支持倒退播放；支持视频在线剪辑，支持录像按时间下载，支持录像文件高速下载。套1　183.62.3硬盘企业级硬盘3T硬盘，SATA3接口，128M缓存；3296块套1　626.32.4网线超五类网线，配备所需的水晶头；1200米套1　0.42.5服务器PDU标准42U，含服务器等设备所需的电源插座,3孔6相位输入16A，输出10A；32个；专用服务器安装导轨；38个套1　13.42.6机柜标准42U，含服务器等设备所需的电源插座，600*1000*2000；32个套1　11.32.7KVM及延长模块定制KVM切换器、KVM切换器延长线台13.43.43视频监控平台软件及平台硬件　　165　26103.1共享平台应用软件　　　　　156 X视频图像信息智能分析与共享应用技术国家工程实验室（1）BSS子系统整个业务支撑平台的门户系统，可以对业务进行受理和管理。套61060（2）前端设备管理子系统（FDMS）前端设备管理服务套61272（3）用户应用服务子系统（UAS）用户接入服务套61696（4）Web服务子系统（WS）Web服务提供用户浏览器方式的接入套68.551（5）媒体调度服务子系统（MSS）接收用户应用服务子系统（UAS）的请求，并根据调度策略，指挥交换层设备进行操作套61272（6）AAA服务子系统（AAA）负责整个系统的认证(Authentication)、鉴权(Authorization)和统计(Accounting)套61272（7）数据服务子系统（DBMS）数据服务提供对支持系统运行的数据内容的访问套6636（8）网络管理服务质系统（NMS）对系统内的各服务器、软件系统、前端设备、用户软件等系统进行实时监控套61484（9）实时媒体转发服务之系统（RTMDS）转发媒体数据给客户软件套61378（10）流媒体服务子系统（SMS）实现流媒体格式的图象回放功能套6848（11）中心存储服务子系统（CSS）实现媒体数据存储套6848（12）软件许可（license授权）针对设备和用户的授权许可；1.6万个套1　2883.2联网平台应用软件　　　　　（1）BSS子系统整个业务支撑平台的门户系统，可以对业务进行受理和管理。套11010（2）前端设备管理子系统（FDMS）前端设备管理服务套11212（3）用户应用服务子系统（UAS）用户接入服务套11616（4）Web服务子系统（WS）Web服务提供用户浏览器方式的接入套18.58.5（5）媒体调度服务子系统（MSS）接收用户应用服务子系统（UAS）的请求，并根据调度策略，指挥交换层设备进行操作套11212（6）AAA服务子系统（AAA）负责整个系统的认证(Authentication)、鉴权(Authorization)和统计(Accounting)套11212（7）数据服务子系统（DBMS）数据服务提供对支持系统运行的数据内容的访问套166（8）网络管理服务质系统（NMS）对系统内的各服务器、软件系统、前端设备、用户软件等系统进行实时监控套11414（9）实时媒体转发服务之系统（RTMDS）转发媒体数据给客户软件套11313（10）流媒体服务子系统（SMS）实现流媒体格式的图象回放功能套188（11）中心存储服务子系统（CSS）实现媒体数据存储套188（12）软件许可（license授权）针对设备和用户的授权许可；1.6万个套1　288156 X视频图像信息智能分析与共享应用技术国家工程实验室3.3社会面监控资源接入软件　　　　　（1）BSS子系统整个业务支撑平台的门户系统，可以对业务进行受理和管理。套11010（2）前端设备管理子系统（FDMS）前端设备管理服务套11212（3）用户应用服务子系统（UAS）用户接入服务套11616（4）Web服务子系统（WS）Web服务提供用户浏览器方式的接入套18.58.5（5）媒体调度服务子系统（MSS）接收用户应用服务子系统（UAS）的请求，并根据调度策略，指挥交换层设备进行操作套11212（6）AAA服务子系统（AAA）负责整个系统的认证(Authentication)、鉴权(Authorization)和统计(Accounting)套11212（7）数据服务子系统（DBMS）数据服务提供对支持系统运行的数据内容的访问套166（8）网络管理服务质系统（NMS）对系统内的各服务器、软件系统、前端设备、用户软件等系统进行实时监控套11414（9）实时媒体转发服务之系统（RTMDS）转发媒体数据给客户软件套11313（10）流媒体服务子系统（SMS）实现流媒体格式的图象回放功能套188（11）中心存储服务子系统（CSS）实现媒体数据存储套188（12）软件许可（license授权）针对设备和用户的授权许可；5000个套1　903.4云数据库基础软件　　　　　（1）HADOOP云数据库基础软件HADOOP分布式云数据库基础软件，负责云数据库的解析、优化、路由、分发、合并等操作，将业务数据分片到不同的数据库存储节点中进行分发、计算、处理和存储源。（含数据库管理工具，对数据库的部署、迁移、备份、恢复、容灾等常用操作）　19898（2）应用接口移植集成开发针对云数据库和公安实战平台的应用数据接口进行集成开发。　120203.5平台应用软件　　　　　（1）车辆管控侦查平台车辆侦查实战应用、车辆定点清除制导系统　1150150（2）视频图像信息数据库系统公安部视频图像信息关键技术研究课题　1120120（3）社会治安动态防控平台视频巡查、警情联动、案件管理、案件串并、情报研判、轨迹分析、图像组织、视频协查　1200200（4）系统管理包括用户管理、权限管理、配置管理、系统监控、智能运维、统计查询功能等　17070（5）系统对接和大情报平台、警综平台、PGIS平台等平台进行对接、联网　180803.6终端软件和管理软件　　　　　（1）PC客户端软件PC客户端软件；二次开发　155（2）企业客户管理软件；二次开发　155156 X视频图像信息智能分析与共享应用技术国家工程实验室企业客户管理软件（3）网管客户端网管客户端；二次开发　155（4）Web客户端Web客户端；二次开发　1553.7平台硬件及其他配套设备　　　　　（1）共享联网平台服务器四核CPU2.13，内存16G，2*1TSAS硬盘raid1，1*千兆网卡，Linux操作系统台42.08.0（2）数据库服务器0八核CPU2.4以上，内存64G，4*1TSAS硬盘raid5，2*千兆网卡，64位Linux操作系统64位oracle数据库台44.016.0（3）云数据库服务器八核CPU2.6GHz以上*2，64G，2*600G10KRPMSAS6Gbps2.5英寸热插拔硬盘+10块1TBSATA7.2K+1*400GB固态硬盘SATAValueMLC6Gbps2.5英寸热插拔硬盘，4端口网卡台57.035.0（4）车辆制导定点清除系统服务器十二核E5-2600系列*2，内存32G，2TSATA硬盘，4*NVIDIAGEFORCEDTTX780TI,2*1500W以上冗余电源，64位操作系统（WINXP/WIN7）2个外接散热风扇台105.050.0（5）应用服务器八核CPU2.4以上，内存64G，4*1TSAS硬盘raid5，2*千兆网卡，64位Linux操作系统64位oracle数据库台64.024.0（6）共享联网平台服务器1四核CPU2.13，内存16G，2*900GSAS硬盘raid1，1*千兆网卡，Linux操作系统台42.08.0（7）数据库服务器1八核CPU2.4以上，内存64G，4*1TSAS硬盘raid5，2*千兆网卡，64位Linux操作系统64位oracle数据库台44.016.0（8）共享联网平台服务器2四核CPU2.13，内存16G，2*1TSAS硬盘raid1，1*千兆网卡，Linux操作系统台42.08.0（9）数据库服务器2八核CPU2.4以上，内存64G，4*1TSAS硬盘raid5，2*千兆网卡，64位Linux操作系统64位oracle数据库台44.016.0（10）分局服务器1四核CPU2.13，内存16G，2*1TSAS硬盘raid1，1*千兆网卡，Linux操作系统台42.08.0（11）分局服务器2四核CPU2.13，内存16G，2*1TSAS硬盘raid1，1*千兆网卡，Linux操作系统台42.08.0（12）社会面资源接入平台服务器四核CPU2.13，内存16G，2*1TSAS硬盘raid1，1*千兆网卡，Linux操作系统台22.04.0（13）社会面资源接入平台数据库服务器八核CPU2.4以上，内存64G，4*1TSAS硬盘raid5，2*千兆网卡，64位Linux操作系统64位oracle数据库台24.08.0（14）解码器8×1080P8路HDMI/DVI（含配套线缆）套63.521.04超算中心融合软硬件平台硬件利用原有　1　504.1完善超算中心已有综合资源管理和调度系统与开发环境作业与资源管理软件；并行分析和处理的应用测试环境，编译器，MPI；多种异构编程模型，通用数学库；并行应用开发环境套15050　小计　　186　4833156 X视频图像信息智能分析与共享应用技术国家工程实验室1.1.1.1视频汇聚、分析与内容检索技术实验与服务平台⑴实验设备方案简介视频汇聚、分析与内容检索技术实验与服务平台由高通量视频接入系统、多源视频汇聚系统、视频信息智能处理系统、人机交互系统等4个分系统平台组成，共计45台套设备仪器及软件。⑵新增设备必要性分析提高视频智能信息处理的性能，首先需要建设高通量的视频信息接入系统，然后必须统筹考虑多源视频流汇聚存储、显示、检索、识别、比对、追踪等关键技术问题，实现实时高效的人机交互。高通量视频接入系统用于支持百万级视频数据流的高速接入。多源视频汇聚系统实时处理视频数据，实现面向任务的视频数据汇聚。其中面向任务研究以任务为输入的单位，若相关视频和图像位于大数据中心了，则关联检索，否则实时从相关监控数据存储请求数据。视频信息智能处理系统实现视频信息的识别、比对与追踪。人机交互系统则研究友好方便的操作界面以及视频信息的合理显示。视频汇聚、分析与内容检索技术研发系统框图如图6.5-2所示。图6.5-2视频汇聚、分析与内容检索技术研发系统框图⑶新增设备构成及技术指标新增设备构成及技术指标见表6.5-2。表6.5-2：新增设备构成及技术指标序号设备技术参数单位数量单价总价1高通量视频接入系统支持百万级视频设备的接入能力4　1951.1多路视频接入系统用于视频接入。保障MBB2K/FBB4K视频服务；实时感知拥塞；智能预测带宽；自动调控速率和区分用户加速；丢包甄别和恢复；时延补偿。24个千兆以太网光接口SFP；传输速率10/100/1000/10000Mbps；背板带宽128Gbps；包转发率96Mpps；支持SNMPv1/v2c/v3套18080156 X视频图像信息智能分析与共享应用技术国家工程实验室1.2光纤传输系统用于传输视频数据。租用城域网光纤,光纤带宽100M套125251.3视频数据缓存系统用于缓存视频数据。缓存数据量150TB套160601.4分布式存储算法库数据高效交换和迁移算法；key-Value存储模型；分布文件系统；可靠和容错算法；并行处理算法;高效访问算法套130302多源视频汇聚系统6　2702.1视频服务器用于深度学习视频数据处理,数据挖掘。4核3.7GCPU,12G内存,1T硬盘台220402.2GPU加速器16块；用于深度学习视频数据处理。双精度性能2.91TFlops,单精度性能8.74TFlops,480GB/s内存带宽套1　802.3视频高速解码算法库用于实时解码视频数据。基于众核,满足实时处理套130302.4高通量视频并行编程平台编程框架包括5个层次，分别为：Web层、映射层、调度层、计算层和加速层。Web层面向用户，提供参数描述、数据上传和算法公式描述3个功能。套160602.5视频搜索系统用于按任务检索视频图像。实时检索，响应速度2秒套160603视频信息智能处理系统33　1563.1图形工作站用于图像识别、比对与跟踪。CPU主频3.7GHz,三级缓存10MB,CPU核心四核,内存12GB,硬盘1TB,三台4K显示器,无线网卡802.11acWi-Fi无线网络,兼容IEEE802.11a/b/g/n台301.2363.2视频图像分割算法库用于任务分割视频图像。按任务分割，分割独立的图像套120203.3图像识别与比对系统用于识别、比对指定的人脸和指定的背景。单幅人脸图像识别成功率90%,识别时间少于10分钟；比对成功率95%,比对时间少于1分钟套160503.4轨迹分析系统用于提取指定视频对象的移动轨迹。实时生成移动轨迹图套160504人机交互系统2　754.1大屏幕显示墙实时显示视频图像；显示技术0.7英寸12DDRDMD,屏幕尺寸60英寸,屏幕比例4：3产品色彩16.7M台115154.2人机交互系统录入信息，输出结果；实时录入任务，输出检索、识别、比对结果以及移动轨迹套16060　小计　　45　6961.1.1.1视频数据共享与安全保护技术实验与服务平台⑴实验设备方案简介156 X视频图像信息智能分析与共享应用技术国家工程实验室视频数据共享与安全保护技术实验与服务平台是探索实现连通视频源、数据处理中心、和业务单位的信息传输平台。主要由近远端实时检测系统、监控系统互访接入、视频图像网络安全、视频图像内容保护4个分系统组成，完成视频数据视频监控近源处理和传输，视频监控系统防护和数据安全等任务，并对外提供服务。共计70台套设备仪器软件。⑴新增设备必要性分析随着国家天网工程的布置，视频数据规模急剧扩大。视频数据共享和安全保护平台，急需确定视频数据格式与传输协议，开发并在近源端服务器上部署软件，实现源端数据在近源端用统一的标准格式备份存储。探索适应多级异构视频图像信息共享体系的低延时多路并发传输方案。探索安全可靠、基于中心管控授权模型的分布式检索方案。设计适应多种视频终端设备，多种网络设备和服务器设备的网络状态监控方案。对视频监控区域发生的突发事件，特别是暴力恐怖事件的检测和报警。在多级异构视频图像信息共享体系内通过硬软件实现对已知漏洞的自动检测和对新增曝光漏洞的自动应急响应。探索适应近源端节点能力的低能耗高通量存储加解密方案，并进行软硬件联合实现和部署。设计视频数据内容的保护系统，包括视频图像加密系统，水印系统，追踪取证硬件系统。探索适应多级异构环境下视频图像共享需要的授权管理技术，设计硬件和软件模块，实现视频图像跨域共享中的授权管理。⑵新增设备构成及技术指标新增设备构成及技术指标见表6.5-3。表6.5-3：新增设备构成及技术指标序号设备技术参数单位数量单价总价1近远端实时检测系统　　35　3301.1亿像素全景工业相机视场角：水平180，最低照度：彩色情况下0.01Lux；图像分辨率：23040*4320；帧率：达到15帧/秒以上；其他性能：实现自动增益控制、自动白平衡、自动完成背光补偿，宽动态；视频编码格式：H.264BaseLineProfile/MainProfile/HighProfile；套10101001.2视频服务器对视频进行编码，视音频通道，视频码率，控制协议台510501.3成像光源模拟及控制系统共48个成像光源，分别为红色，绿色，蓝色，白色等，包括条形，环形，面阵等多种形状，波长530nm-860nm台21020156 X视频图像信息智能分析与共享应用技术国家工程实验室1.4多视角高速率工业面阵成像系统共48个成像光源，分别为红色，绿色，蓝色，白色等，包括条形，环形，面阵等多种形状，波长530nm-860nm套54201.5高分辨率面阵成像系统RGB，像素尺寸1.4um，分辨率4384×3288，帧速11.25fps套54201.6SAS存储系统2个10GbEiSCSI端口，最大存储容量24TB套4251001.7运动目标检测与跟踪设备在不同光照和天气条件下，能自动准确检测和跟踪运动目标套25101.8人的行为分析系统在不同光照和天气条件下，能准确分析人的行为套25102监控系统互访接入系统　　7　1002.1视频监控系统互访接入系统视频接入认证服务器、视频用户认证服务器。符合公安部关于视频安全边界接入标准。最大传输延时<=20ms，数据传输能力≥400M并发套225502.2身份认证系统访问密码，人脸，指纹，虹膜识别，识别率99%套510503视频图像网络安全　　13　2003.1视频数据库漏洞扫描系统端口扫描,策略管理,策略配置,,授权检测,非授权检测,默认口令检测套415603.2网络隔离系统双硬盘(IDE、SATA)隔离、电源线控制方式；在线更换程序，快速切换内外网络，提供更好的兼容性；提供CMOS、BIOS保护及状态转化时对可读写外设的检测。套225503.3视频数据库渗透检测系统通过模拟黑客攻击的方式对数据库的安全性进行取证，以便发现漏洞及时修复。套220403.4视频数据库安全监控和维护系统口令、用户、初始化参数、审计、资源限制等监控功能；修改密码、用户锁定/解锁、修改参数、中断会话等维护功能；违规记录，则进行实时报警。套510504视频图像内容保护平台软件及平台硬件　　15　1004.1视频图像内容保护系统视频图像加密，添加水印，视频数据被动取证；可以自由编辑加密文件，支持同时打开加密文件和非加密文件，非加密文档的内容可以拷贝到加密文件，反之则被拒绝。套510504.2加密版磁盘阵列接口：eSATA/USB3.0/1394SATAI/II磁盘接口，支持Windows(WindowsXP32)、Linux、Mac(OS），工作温度：5～35℃、非工作温度：－40～60℃套10550　小计　　70　730.0156 X视频图像信息智能分析与共享应用技术国家工程实验室1.1土建公用工程1.1.1总图长沙市是X省省会，X省的政治、经济、文化、交通和金融中信，中南地区重要的交通、航运和科教中心，两型社会试验区，长株潭城市群核心城市。在改革开放，产业升级、科技创新等方面发挥着示范、辐射和带动作用。长沙具有本项目所需的良好软环境和硬环境。本项目建设地点设在长沙市，可以有效整合各种优势因素，有利于形成视频图像信息智能分析与共享应用技术的综合研究基地。建设地点周边已具备便利的交通运输条件和完善的公用工程设施条件。现有实验室设置设在信息科学与工程学院办公楼内，实验室面积为1500㎡，现有条件不能满足研发需求。为满足本项目视频图像信息智能分析与共享应用技术等研究需要，解决现有研发面积不足的问题，X大学将依托国家超级计算长沙中心，组建视频图像信息智能分析与共享应用技术国家工程实验室。本项目建设地点为国家超级计算长沙中心，该超算中心由X大学管理，位于X大学校区内。超算中心现有的超算中心楼和研发培训楼建筑面积合计26254㎡，其中：超算中心楼建筑面积16961㎡，研发培训楼建筑面积9293㎡。但需要对超算中心楼和研发培训楼进行建筑、电气、空调通风等针对性改造，才能满足本项目的研发要求。其中：超算中心楼改造面积1000㎡，研发培训楼改造面积4000㎡。建筑通过东侧的麓山南路与城市道路相连，建筑物四周设置了环形道路，满足区内运输和消防需要。超算中心的区域位置、总平面示意见图6.6-1、图6.6-2。156 X视频图像信息智能分析与共享应用技术国家工程实验室图6.6-1“工程实验室”区域位置图图6.6-2“工程实验室”总平面示意1.1.1建筑结构超算中心主要建筑为超算中心楼、研发培训楼。其中：156 X视频图像信息智能分析与共享应用技术国家工程实验室1.1.1.1超算中心楼超算中心楼为地上3层，地下2层（其中广场层为半地下层）。总建筑面积为16961㎡，其中：地上部分建筑面积12134㎡，地下部分建筑面积4827㎡。超算中心楼主体为钢筋混凝土框架结构，局部采用钢结构。建筑工程等级为特级，建筑耐火等级为一级，地下室防水等级为一级，机房级别为A级。1层层高6m，2层（夹层）层高3.5m，3层层高9m，建筑总高度为23.74m。超算中心设4个安全出口。超算中心楼建筑结构安全等级为一级，基础形式采用人工挖孔灌注桩基础和柱下扩展基础。抗震设防类别为乙类，超算中心楼主体框架的抗震等级为三级；主体结构的设计使用年限为100年。抗震设防烈度为7度。超算中心楼内已经预留了部分大数据中心的空余面积，只要直接利用改造即可。本项目针对实验室环境要求，进行装修改造，改造面积为1000㎡。采用环氧砂浆防水地面、专业计算机防静电地板，乳胶漆墙面，顶棚为厚白色铝单板吊顶，断桥铝合金中空玻璃窗，部分实验室为钢制乙级防火门。图6.6-3超算中心楼156 X视频图像信息智能分析与共享应用技术国家工程实验室1.1.1.1研发培训中心楼拟改造的研发培训中心楼为地上5层，建筑面积为9293㎡，其中：隶属本项目的工程实验室面积为4000㎡。研发培训中心楼主体为钢筋混凝土框架结构，局部采用钢结构。建筑工程等级为特级，建筑耐火等级为一级。1层层高4.7m，2-5层层高均为3.5m，建筑总高度为20.15m。研发培训中心楼建筑结构安全等级为一级，基础形式采用人工挖孔灌注桩基础。抗震设防类别为乙类，超算中心楼框架抗震等级为四级；主体结构的设计使用年限为100年。抗震设防烈度为7度。研发培训中心楼主入口在南侧，其他三面各设次入口，北侧、西侧设置3部疏散楼梯，满足规范要求；西南、东南侧靠近主入口处设置5部电梯。本项目针对工程实验室环境要求，进行装修改造，改造面积为4000㎡。采用环氧砂浆防水地面，乳胶漆墙面，顶棚为铝合金方板不上人吊顶，断桥铝合金中空玻璃窗，部分实验室为钢制乙级防火门。图6.6-4研发培训中心楼1.1.2电气本项目用电电源引自项目依托单位X大学校内变电站，具有两路10kV高压市电电源和互为备用供电的高压配电系统，X大学按照实验室供电需求，优先保障实验室用电。156 X视频图像信息智能分析与共享应用技术国家工程实验室1.1.1.1超算中心楼超算中心楼一层设变配电所，内设4台2000KVA变压器，计算机房设1000KVAUPS不间断电源。现有超级计算机、空调、辅助设备等用电有功功率5056kW，其中。本项目超算中心楼主要利用原有资源设备，现有变压器容量可以满足新增用电需求，本次只增加配套的高压负荷开关柜、低压开关柜等。1.1.1.2研发培训中心楼研发培训中心楼电源由超算中心楼一层设变配电所引入。根据本项目实验设备、空调等新增用电需求，对电气系统进行改造，增加配套的高压负荷开关柜、低压开关柜等。进行弱电系统改造：增设安全监控系统：在首层入口、各层走道等设置摄像机，在控制室安装监控主机。增设信息网络系统，满足国家工程实验室的开放性需求，一层设网络机房和总配线架，各楼层设分配线柜。实验室等场所配制适当数量的信息插座。信息网络系统以满足各类网络业务信息传输与交换的高速、稳定、实用和安全为原则，采用以太网等交换技术和相应的网络结构方式，按业务需求规划三层的网络结构。1.1.2空调通风1.1.2.1超算中心楼超算中心楼计算机房，精密性空调采用3台带10%余热回收型离心冷水机组作为冷源，单台机组的制冷量为2100KW。舒适性空调选用5台MSRA340型模块风冷冷热水机组，单台制冷量为332KW，制热量为346KW。本项目工程实验室利用大数据中心预留空余面积1000㎡，新增设备要求实验室环境条件如下：名称功能面积（m2）干球温度（℃）相对湿度（%）大数据实验室放置大数据处理所需新增设备100024~26℃30~60本项目所在区域为夏热冬冷地区，主要以夏季供冷为主。实验室使用功能和分区相对独立，故根据空调功能分区和实验室管理分区，独立划分空调系统冷热源，做到“自用自开”的原则。156 X视频图像信息智能分析与共享应用技术国家工程实验室新增空调系统为特殊工艺性空调系统，设计新增1套带定压补水循环装置的模块化空气源热泵机组，夏季供冷水温度7/12℃，冬季及过渡季供热水温度45/40℃。新增空气源热泵机组尽量布置在相应楼层的屋面上，由管道井送入空调需求区。1.1.1.1研发培训中心楼对研发培训中心楼实验室进行空调、通风改造。一般实验室要求为舒适性空调，室内设计参数取自于《公共建筑节能设计标准》（GB50189-2005）中的有关技术要求及规定：夏季温度25～27℃，相对湿度40～65%；冬季温度18～20℃，相对湿度30～60%。为方便负荷调节，降低空调运行费用，一般实验室空调主机选用多台VRV直流变频多联空调机组，冷媒为R410A环保冷媒，该机型制冷、采暖一机二用，夏季供冷、冬季采暖，室外主机集中放置在实验楼屋顶层平面，其多台室外机采用模块化连接，可互为备用，有利于调节空调负荷。VRV直流变频多联空调系统各室内机均可单独控制，达到按需供冷供热的目的，满足分层分室的控制要求，有效地利用和分配能源。有洁净度要求的重点实验室、机房等局部特殊、重要功能房间需考虑设置工艺性恒温恒湿精密空调，其室内设计参数要求如下：全年温度25℃±2℃，相对湿度：50%±5%。采用智能变频风冷热泵恒温恒湿专用机组（配电辅热）单独对其室内空气参数进行工艺性恒温恒湿精密调节。人员集中场所设置独立的新风机组补充新风，实验室可利用外侧墙上可开启外窗及门缝漏风直接补充室内新风。1.1.2给排水1.1.2.1给排水本项目水源由市政自来水管网提供。项目用水主要为研发人员生活用水，只有极少量的科研用水。其中，超算中心楼设计最大日用水量为15m3/d，研发培训中心楼设计最大日用水量为24m3/d。本项目新增年总用水量1420吨。156 X视频图像信息智能分析与共享应用技术国家工程实验室本项目排水主要为生活污水和极少量洁净科研废水，年新增总排水量为1350吨，生活污废水采用合流制，经管道至室外化粪池处理，再排入城市污水道。现有给排水设施可以满足本项目新增需求，不需改造。1.1.1.1消防⑴超算中心楼地下室设220立米消防水池，供扑灭水灾用水。设计室外消火栓用水量为30L/s，室内消火栓用水量为15L/s，室内自动喷淋系统用水量为30L/s；主机房等设置贮压式七氟丙烷气体灭火系统。本项目大数据实验室新增贮压式七氟丙烷气体灭火系统1套。⑵研发培训中心楼设置18立米屋顶消防水箱。设计室外消火栓用水量为25L/s，室内消火栓用水量为15L/s，室内自动喷淋系统用水量为20L/s；可以满足项目消防需求。1.2项目招标内容1.2.1招标范围依据《中华人民共和国招标投标法》、国家商务部第13号令《机电产品国际招标投标实施办法》等文件精神，确定本项目的招标范围。本项目为建设国家工程实验室，项目涉及的设备采购进行招标。1.2.2招标程序本项目设备/材料采购招标工作流程如图6.7-1所示。图6.7-1设备/材料采购招标工作流程图1.2.3招标的组织机构在本项目工程建设机构中将设立招标小组，成员主要由X大学相关专业人员以及专业招标代理公司人员组成，负责确定各项目的招标方式，编制各项目招标文件，组织相关技术人员进行招标答疑，组织专家评审投标文件，签订商业合同等招投标相关工作。此外，招标小组还将负责编制工程估算、决算，制定工程财务管理方法等其它与资金管理相关的工作。156 X视频图像信息智能分析与共享应用技术国家工程实验室组成评标委员会。评标委员会由本项目招标小组组建，负责评标活动。评标委员会的组成人员由业主单位和相关行业熟悉技术、经济等专业技术的专家组成。成员人数为五人以上单数，其技术、经济等方面的专家不得少于成员总数的三分之二，由本项目招标小组从专家名册或招标代理机构专家库、相关专业专家名单中采取随机抽取的方式确定。评标委员会负责人由评标委员会成员推举产生或由本项目招标小组确定。招标组织如表6.7-1所示。表6.7-1：招标组织机构人员组成职责招标小组专业招标公司人员及X大学相关专业人员确定各项目的招标方式，编制各项目招标文件，组织相关技术人员进行招标答疑，组织专家评审投标文件，签订商业合同等一系列与招投标相关的工作。负责编制工程估算、决算，制定工程财务管理办法等其它与资金管理相关的工作评标委员会由本项目招标小组组建，X大学和相关行业熟悉技术、经济等专业的专家。负责评标活动评标委员会负责人由评标委员会成员推举产生或由本项目招标小组确定负责组织评标委员会活动1.1.1招标组织形成和招标方式学校将委托有资质的招标公司按合法程序组织招标事宜。采取委托公开招标的组织形式。本项目在建设过程中相关设计、工程、监理、设备（自制设备除外）等将采取委托公开招标的方式进行。具体招标方式如表6.7-2所示。156 X视频图像信息智能分析与共享应用技术国家工程实验室表6.7-2:招标基本情况表内容招标范围招标组织形式招标方式全部招标部分招标自行招标委托招标公开招标邀请招标不采用招标方式勘查设计√√√建筑工程√√√安装工程√√√监理√√√主要设备√√√重要材料156 X视频图像信息智能分析与共享应用技术国家工程实验室1节能及环境影响1.1节能分析“工程实验室”主要任务是关键技术研究开发和相关标准制定、人才培养及成果转化等。项目建设运营所需要的水、电等能源均由X大学统一供应，所采取的节能措施服从X大学的统一管理。X大学能源供应充裕，能够保证项目建成后的各种需求。1.1.1节能设计标准规范《中华人民共和国节约能源法》《中国节能技术政策大纲》（2006）《国家发展改革委节能中长期专项规划》（发改环资【2004】2505号）《中华人民共和国建筑法》《评价企业合理用电技术导则》GB/T3485-1998《评价企业合理用热技术导则》GB/T12286-1993《节水型企业评价导则》GB/T7119-2006《公共建筑节能设计标准》GB50189-2015《建筑采光设计标准》GB/T50033-2013《建筑照明设计标准》GB50034-2013《采暖通风与空气调节设计规范》GB50019-2003《节水型产品技术条件与管理通则》GB／T18870-2011《机械工业工程节能设计规范》GB50910-2013《工程设计节能技术暂行规定》国家及相关行业节能相关规范1.1.2项目能源消耗种类和数量分析项目消耗的能源介质主要是电和水。作为实验装置，由于其运转时间根据实验需求确定，故其能耗具有一定的不均衡性。预计新增年耗电量约为180万度，耗水1420吨。本项目能源消耗详见表7.1。156 X视频图像信息智能分析与共享应用技术国家工程实验室表7.1能源消耗表序号项目名称单位本项目能耗实物量折标煤(t，当量值)一年耗量　　　1电力万kWh180221.222水万m30.1420.365二综合能耗小计t标煤　221.581.1.1项目节能措施本项目为视频图像信息智能分析与共享应用技术国家工程实验室创新能力建设项目，项目消耗的能源介质主要是电和水。为加强节能工作，根据《国务院关于加强节能工作的决定》和国家发展改委《关于加强固定资产投资项目节能评估和审查工作的通知》（发改投资[2006]2787号）的文件精神，本项目的建设采取以下的节能措施：（1）在建筑进口管上设置水表，以便计量。（2）采用节水型卫生器具及配件：其中坐便器采用6升冲洗水箱，卫生间及盥洗槽龙头采用陶瓷芯龙头，蹲便器采用延时自闭冲洗阀，小便器采用感应式自闭冲洗阀，淋浴器混水器应为单把混调开关。（3）所有泵组采用高效节能产品。（4）热水及开水系统根据水温进行自动控制。对热水管道、水加热器等进行保温以减少热损失。电开水器等采用时间继电器定时开闭。（5）采用低损耗节能电力变压器，以减少变压器电能损耗。为提高供电系统的功率因数，减少无功电能的损耗，在变电所已装设了低压静电电容器无功自动补偿装置，使供电系统的功率因数达到0.90以上。（6）在满足照度要求的前提下，合理进行照明设计、单位面积的照明指标达到节能要求，如选择节能型的高效灯具和高效光156 X视频图像信息智能分析与共享应用技术国家工程实验室源，灯具上装设电容补偿无功功率；根据自然采光照度合理分区分组控制照明开关；在公共区域设置声控开关等。（1）设计中选用了低能耗高效率的空调机通风设备。（2）风管及水管均采取保温措施，以减少能量损失。（3）设置能源管理机构，加强对能源管理，降低能源消耗。1.1.1节能管理建筑内均设置完善的能源计量装置，对水、电等能源加强管理和经济核算，以降低能源消耗。通过合理利用能源、科学管理和生产结构合理化等综合治理途径，以实现节电，达到以最少的能源消耗取得最大的经济效益。1.2环境影响评价1.2.1环境保护执行标准《环境空气质量标准》（GB3095-2012）《地表水环境质量标准》（GB3838-2002）《城市区域环境噪声标准》（GB3096-2008）《工业企业厂界环境噪声排放标准》（GB12348-2008）《大气污染物综合排放标准》（GB16297-1996）《污水综合排放标准》（GB8978-1996）国家、地方、行业其它相关标准、规范、规定1.2.2主要污染源及治理措施本项目为视频图像信息智能分析与共享应用技术国家工程实验室创新能力建设项目，无新建建筑工程，项目运营期无污染物产生。1.2.2.1废水本项目建成后的废水主要为生活污水和极少量洁净科研废水。年产生量约1350吨。生活污废水采用合流制，经管道至室外化粪池处理，再排入城市污水道。不会对地表水、地下水造成污染影响。1.2.2.2固体废弃物156 X视频图像信息智能分析与共享应用技术国家工程实验室固体废弃物主要来源于办公、生活垃圾和工程实验室产生的废材废料。实验室工作人员日常产生的生活垃圾中的办公室废纸、一次性纸杯等经回收后全部外售给废品收购站；其余的生活垃圾堆放在厂区内的垃圾收集设施密闭贮存，由当地环卫部门定期运走。实验室制作的各类实验样品，在经试验或测试后，大部分作为标本用于实验室研究或高校教学使用，少量不能作为标本的将分类回收回收利用，或经专人收集送往垃圾站分类堆放，定期清运处理。1.1.1.1噪音噪音主要为实验设备运行的噪音和来自空调等基础配套设施运行时产生的机械噪声。在建设中除选用低噪声设备外，还采用基础隔振、进出风口到管道间采用软接头，进出风口加设消声器等综合性降噪措施。同时，设备用房采用隔音建材，设置隔音门窗等降低噪声的措施，并有针对性地加强噪声源周围的覆层绿化，通过植被的隔声降噪作用降低噪声。确保达到《工业企业厂界环境噪声排放标准》（GB12348-2008）中I类区标准，即昼间55dB(A)，夜间45dB(A)。经上述治理措施后，区域内各项污染指标均可控制在规范允许值的范围内，不会对当地环境造成污染影响。156 X视频图像信息智能分析与共享应用技术国家工程实验室1项目实施进度与管理1.1建设周期本项目的建设周期为3年，项目年限为2016年6月～2019年5月，分启动阶段、建设阶段和完善阶段三个阶段进行。1.2项目实施进度安排“工程实验室”建设进度安排见表8.1。表8.1：“工程实验室”建设进度安排年度进度内容2016年启动阶段：基本条件建设完成项目审批、落实资金、同时落实其它建设条件，方案论证与设计2016年-2019年建设阶段：平台建设自研系统开发、设备采购与安装，设备调试、总体系统集成2019年完善阶段：产学研基地建设建成技术研发中心、建成工程应用基地，培养出学术领军人物和创新团队1.3建设期的项目管理根据国家工程实验室建设的要求，本项目创新平台的建设拟在3年建设完成，包括进一步的技术方案论证和确定、设备采购与安装、总体系统集成、团队建设等。本项目将在国家发改委的管理和指导下，依托项目建设单位有关建设管理的职能部门，并委托有相关专业资质的项目中介机构，实施项目招标、设计等建设。在保障建设质量的前提下，尽量缩短建设进度，节约建设资金，争取项目早日建成并投入使用，尽快发挥工程实验室的作用。为形成科学合理的管理及监督体系，“工程实验室”拟成立管理委员会和学术委员会。管理委员会负责制定有关发展方向、规划计划、资金安排、配套资金落实、156 X视频图像信息智能分析与共享应用技术国家工程实验室监督和审查财务预决算，协调相关合作单位间的关系等。学术委员会将审议有关技术研究开发工作计划、评价设计试验方案、提供技术经济咨询及市场信息等。“工程实验室”将实行管理委员会领导下的主任负责制，工程实验室主任对管理委员会负责。下设办公室主要负责对外技术服务、交流、合作，负责实验室的经费收支、财务管理，人事、薪酬、人才引进与培养，以及设备采购及维护、项目申报与验收、归档等日常管理工作。并会同各平台部门在队伍建设、平台建设、条件支撑和国际交流与合作、大型仪器设备购置与使用方面制定出相应的建设项目管理办法或实施细则。项目建设期间的主要管理工作内容包括：设备价格控制、设备招标选购、建设进度和质量控制、合同管理及协调各方关系等。在项目建设过程中，建立和落实项目建设法人责任制，实施招投标制度、科研合同管理制度、项目建设实施细则等。并安排具有丰富的相关项目管理经验的人员进行项目进度的监督和质量管理，保证项目的顺利实施。1156 X视频图像信息智能分析与共享应用技术国家工程实验室1投资估算及资金筹措方案1.1投资估算1.1.1编制依据及范围1.1.1.1编制依据《机械工业建设项目概算编制方法及各项概算指标》（机械计（1995）1041号文）；《基本建设财务管理规定》（财建﹝2002﹞394号）；《建设项目前期工作咨询收费暂行规定》（计价格﹝1999﹞1283号）；《工程勘察设计收费标准》（2002年修订版）（计价格﹝2002﹞10号）；《招标代理服务收费管理暂行办法》（发改价格﹝2002﹞1980号）；《工程施工监理收费标准》（发改价格﹝2007﹞670号）；《关于规范环境影响咨询收费有关问题的通知》（发改价格（2002）125号）；《出入境检验检疫收费办法》的通知（发改价格﹝2003﹞2357号）；总图、工艺、土建、公用各专业提供的资料；类似工程的工程经济指标；当地市场价格和有关费用规定，政府有关部门、金融机构等发布的价格指数、利率、汇率、税率等。1.1.1.2投资估算编制范围本项目工程投资包括新增设备及仪器购置、安装调试，以及为适应实验需求对实验室进行的适应性改造等。工程建设其他费用、基本预备费依据投资估算范围内的建设内容及投资额计算。1.1.2投资估算1.1.2.1编制说明156 X视频图像信息智能分析与共享应用技术国家工程实验室项目建设投资包括建筑工程费、设备购置费、设备安装调试费、工程建设其他费用、基本预备费等。⑴建筑工程费建筑工程费根据实验需求对实验室进行适应性改造的费用，以平方米造价指标估算。⑵设备购置及安装费1）设备购置费国产设备购置费由设备价格、国内运杂费构成。本项目中，国产设备价格均按照到厂价考虑。进口设备购置费由设备价格（到岸价CIF）、国内运杂费、进口设备从属费用构成。进口设备外汇汇率参照近期外汇牌价，按照1美元=6.5元人民币计取。由于本项目为科研性质，进口仪器设备不具备生产能力，均按照免征进口设备关税和进口环节增值税考虑。2）设备安装调试费设备安装调试费根据设备特点以设备价格乘以相关安装费率计算。⑶工程建设其他费用参照各主管部门规定以及当地市场价格估算。工程建设其他费用包括建设单位管理费、建设项目前期费、勘察设计费、工程建设监理费、招标代理服务费、环境影响咨询报告编制费等。⑷基本预备费本项目基本预备费以工程费用和工程建设其他费用之和的10%计算。依据国家规定，本项目投资不考虑涨价预备费。由于项目资金全部来源于企业自筹或国家财政拨款，无建设期利息。”工程实验室”运营期间工作内容主要为科研、实验，项目总投资不考虑铺底流动资金。1.1.1.1投资估算本项目总投资（建设投资）7780万元，其中：工程费用6821.6万元（含：建筑工程：500.0万元；设备购置费6259.0万元，安装调试费：62.6万元）工程建设其他费用250.6万元156 X视频图像信息智能分析与共享应用技术国家工程实验室预备费707.8万元投资及构成见表9.1-1，详见附表1。表9.1-1：建设投资估算表序号项目名称固定资产投资占建设比重（%）人民币（万元）其中含外汇（万美元）总计7780.0100.01建筑工程费用500.06.4%2设备购置6259.080.5%3安装调试62.60.8%4工程建设其它费用250.63.2%5预备费用707.89.1%设备分项投资及构成见表9.1-2。表9.1-2：设备分项投资及构成表序号设备名称设备购置费（万元）其中：外汇（万美元）投资构成比例（%）一异构可扩展视频图像大数据计算平台　　　1视频图像安全接入系统510　　2视频大数据中心存储及硬件设备1663　　3视频监控平台软件及平台硬件2610　　4超算中心融合软硬件平台50　　　小计4833　　二视频汇聚、分析与内容检索技术实验与服务平台　　　1高通量视频接入系统195　　2多源视频汇聚系统270　　3视频信息智能处理系统156　　4人机交互系统75　　　小计696.0　　三视频数据共享与安全保护技术实验与服务平台　　　1近远端实时检测系统330　　2监控系统互访接入系统100　　3视频图像网络安全200　　4视频图像内容保护平台软件及平台硬件100　　156 X视频图像信息智能分析与共享应用技术国家工程实验室　小计730.0　　　　　　　　合计6259　　1.1项目资金筹措方案及其落实情况本项目投资估算范围内建设投资共计7780万元，全部由学校自筹解决（其中拟申请国家财政拨款支持2300万元）。项目资金承诺保证见附件。1.2国拨资金使用方案本项目拟申请国家财政拨款支持2300万元，主要用于设备仪器购置等。详见表9.3-1。表9.3-1：拟申请国拨资金使用方案单位：万元序号设备名称投资费用备注一异构可扩展视频图像大数据计算平台小计0二视频汇聚、分析与内容检索技术实验与服务平台156 X视频图像信息智能分析与共享应用技术国家工程实验室小计：0三视频数据共享与安全保护技术实验与服务平台小计0总计23001.1分年投资计划表项目建设投资拟3年投入，分年度投资计划见表9.4-1。表9.4-1:投资分年度使用计划项目第1年第2年第3年合计建设资金投入2800370012807780.0其中：拟申请国家支持资金1000130002300156 X视频图像信息智能分析与共享应用技术国家工程实验室1项目经济和社会效益分析1.1经济效益分析1.1.1收入分析“工程实验室”的直接收入主要来自专利技术、成果转让收入，技术咨询(服务)收入，以及承担企业委托或合作科研经费、承担政府科研课题经费等。预计“工程实验室”建成后年科研收入约1600万元。见表10.1-1。表10.1-1：收入预测表序号项目预计收入（万元）备注1合作单位研究开发费4002公共服务技术支持费200技术成果转让、技术培训3科技项目经费8004其他收入200学校、地方政府资助合计16001.1.2运营费用分析年度运行经费是指实验室建成后用于维持其正常运行所需的基本费用。包括：人工费、原辅材料费、燃料动力费、维修费、折旧费、研发费等，年度运行经费总计1550万元。费用及估算依据见表10.1-2。表10.1-2：运营费用预测表序号项目预计支出（万元）计算依据1人工费160按照人均8万元估算2原辅材料303燃料动力3004折旧费380按照15年折旧，残值5%5维修费80按照折旧费15%估算6研发费5007日常费用100办公、接待、会议、差旅等合计1550“工程实验室”可持续发展的核心问题是运行资金来源及其保障。据测算，“工程实验室”收入可保证持续健康运营的需要。156 X视频图像信息智能分析与共享应用技术国家工程实验室1.1社会效益分析建设“视频图像信息智能分析与共享应用技术国家工程实验室”及其技术创新平台，开展视频图像信息智能分析与共享应用基础、共性关键技术攻关并实现工程化应用，将有效减少国内安防智能视频分析应用过度依赖国外技术的局面，提升我国的视频图像信息智能化综合应用能力和治安防控技术水平。同时，将促进计算机、信息技术的学科建设和人才的培养，推进我国该领域以及相关领域学科建设的发展和技术水平的提高，为提升我国的学术地位和国际竞争力做出积极贡献。项目的建设具有巨大的经济效益和显著的社会效益。156 X视频图像信息智能分析与共享应用技术国家工程实验室1项目风险分析1.1项目风险种类国家工程实验室的建设和运行是一个复杂的、动态的、连续的过程，其中涉及的一系列工作都不同程度地存在不确定性，从而导致风险的发生。项目风险主要有技术风险、技术应用及市场风险、管理风险、以及决策风险、资金风险等。1.2项目风险分析1.2.1技术风险1.2.1.1风险因素项目研发的目的是通过对人力、物力、财力等资源进行有效组织后最终获得符合甚至超过项目目标的成果，同时整个过程是有记录的、可追溯和进一步利用的。视频图像智能分析技术与共享应用技术源于计算机视觉技术与信息技术，融合了图像处理、模式识别、计算机图形学、大数据、云计算等多项技术，研发难度很大。技术实现分为设计、实现、验证等方面，而在本项目技术实现中，主要面临方案设计、性能实现、测试验证等技术风险。1.2.1.2风险防范策略项目组在针对项目技术实现的各种风险进行详尽分析的基础上，通过内外部资源的有效整合，有效控制这些风险。在方案设计风险方面，项目团队多次组织相关专家对本项目技术方案、工程化的可行性进行了论证，课题负责人为具有多年从事视频图像分析、处理的国内外知名专家，应用单位为专业从事视音频编解码产品研发和生产的企业及X省公安部门，项目团队成员具有扎实的理论知识和丰富的项目实践经验，有力地保证了项目技术方案的科学性。在项目实施过程中，国内外相关制造业频图像分析、处理技术研究成果可为本工程实验室产品的研制提供很好的借鉴，结合自身的研究基础，不断完善技术方案，进一步保证技术方案156 X视频图像信息智能分析与共享应用技术国家工程实验室的高效性与经济性。以上种种措施将大大的降低技术方案的实施风险。在实验测试风险方面，采用备案制，对已进行的试验与测试均有详细可查的试验与测试报告；在试验与测试进行过程中均有专人进行监督检查，保证试验与测试的科学性，避免因人为疏忽导致的结果偏差；在试验与检测结果出来后，进行反推，确保其合理性，将测试验证风险降至最低。1.1.1市场风险1.1.1.1风险因素视频图像信息智能分析与共享应用技术在我国属于新兴研究领域，与国际先进水平相比，还存在着阶段性差距，面临一定的市场推广应用风险。1.1.1.2风险防范策略近年来，随着中国经济持续增长以及我国目前处于经济和社会转型的重要阶段，人口流动频繁、治安防范的复杂性不断提高，企业和公众的安防意识不断提高，安防产品的需求增长迅速，安防行业平均以15%-30%的年增长率迅速成长，呈现出蓬勃发展的良好势头。未来五年行业年复合增长率超过30%。预计到2020年，我国安防产业产值约**亿元。X大学在视频图像分析、处理及共享应用方面领域具有较强的技术水平和优势，“工程实验室”研究成果可广泛推广应用于气象、国土、水利、卫生、安全、交通等公共服务部门及相关领域，有着显著的经济社会效益，具有广阔的应用前景。加强产学研联合，形成应用成果向工程技术转化的有效渠道。1.1.2管理风险1.1.2.1风险因素该项目是一个大型系统工程，必须加强组织实施管理，包括人员管理、财务管理、进度管理、质量管理、文档管理等，使得管理规范化、制度化，防范各种风险。1.1.2.2风险防范策略建立稳定管理团队，完善的现代化管理制度，保持管理创新，规避管理风险。156 X视频图像信息智能分析与共享应用技术国家工程实验室加强组织管理，成立由主管领导牵头的领导协调小组负责整个项目；组建由项目负责人负责的项目组，负责项目的建设方案，并具体开展项目组织实施工作。加强项目的日常管理，充分考虑各个环节面临的难点、以及技术与资金投入，严格执行计划进度时间表，降低实施进度。建立健全质量管理、文档管理、财务管理体系，完善制度和措施，保障项目建设运营的顺利进行以及可持续发展。建立科学合理的人才引进、人才培训、团队建设及人力资源管理制度，采取聘任制、合同制和流动制相结合的用人机制，建立有效的激励机制和约束机制，满足实验室发展的高质量人才需求。1.1.1其它风险1.1.1.1决策风险本项目将对一系列的关键技术难题进行研究并解决。这是一个复杂的系统工程，在项目的初期决策阶段面临着一系列风险。如项目重点难点的研究和分解、科研人员和实验条件匹配、技术应用前景分析等。在应对这些问题时，项目申报单位组织相关技术领域的知名专家对项目的可行性进行了充分的研究和论证，经过反复而深入的研究确定了项目的初步技术路线，并将根据项目评审专家的意见，最终对整体方案进行修改和确定。1.1.1.2资金风险作为国家工程实验室建设项目，国家为其投入的资金能得到正确安全使用也是要着重考虑的风险因素。为了避免科研资金的流失，将严格按照相关专项经费管理办法进行资金的分配使用，接受各部门的监督，同时建立自身约束机制，在项目各课题组内实行经费使用透明化，每月定期公开经费的详细使用情况，杜绝挪用乱用科研经费的情况。同时，完善财务管理系统、建立健全财务风险管理机制，通过多渠道保证项目资金适时供应、运营费用合理使用。1.2项目风险评价随着现代信息技术、156 X视频图像信息智能分析与共享应用技术国家工程实验室通讯技术的不断发展完善，安全技术防范手段越来越多样化，技术水平越来越先进。安防应用由事后的调查取证，向事前的分析、总结、预警、演练，事中的跟踪、指挥、调度、协调、配合、沟通等方面扩展。安防行业已经突破安防产业既定的范畴，以集成化、智能化为特征的大安防新时代已经到来。具有良好的发展前景。X大学长期从事视频图像分析、处理领域的研发，在视频图像信息智能化分析及共享应用领域的基础、关键技术、工程化应用方面拥有良好基础条件和技术优势，同时，具有良好的项目组织能力和管理经验，技术队伍稳定，人员素质过硬，在项目建设及运营过程中将严格按进度计划进行项目的实施组织与管理，确保项目建设目标的如期实现。项目风险不大。156 X视频图像信息智能分析与共享应用技术国家工程实验室1其他需说明的问题无2156 X视频图像信息智能分析与共享应用技术国家工程实验室1相关文件所要求的附表、附图、附件1.1附表附表1：投资估算表附表2：设备明细表及概算156 X视频图像信息智能分析与共享应用技术国家工程实验室附表1：新增投资估算表单位：万元/万美元序号工程项目或费用名称建筑面积(㎡)单方造价（元/㎡)建筑工程设备及安装工程其他费用合计占固定资产投资%一般土建设备基础小计设备购置费安装费小计一工程费用5000　500.00.0500.0625962.66321.606821.687.7%(一)新增设备及仪器　　　　　　　　　　　1异构可扩展视频图像大数据计算平台　　　　　483348.34881.3　4881.3　2视频汇聚、分析与内容检索技术实验与服务平台　　　　　696.07.0703.0　703.0　3视频数据共享与安全保护技术实验与服务平台　　　　　730.07.3737.3　737.3　(二)试验室改造50001000500.0　500.0　　　　500.0　二工程建设其他费用　　　　　　　　250.6250.63.2%1建设项目前期工作费　　　　　　　　31.331.3　2建设单位管理费　　　　　　　　90.890.8　3招标代理服务费　　　　　　　　36.836.8　4工程设计费　　　　　　　　20.920.9　5工程监理费　　　　　　　　16.516.5　6环境影响、劳动安全卫生评价、节能评估等　　　　　　　　31.431.4　7进口设备商检费　　　　　　　　2.82.8　8办公生活家具购置及人员培训费　　　　　　　　20.020.0　三预备费　　　　　　　　707.8707.89.1%四建设期利息　　　　　　　　0.00.0　　固定资产投资合计50000500.00500625962.596321.59958.3767780.0100%156 X视频图像信息智能分析与共享应用技术国家工程实验室附表2：新增设备仪器明细表单位：万元序号设备名称规格型号主要技术参数参考厂家单位数量单价总价备注一异构可扩展视频图像大数据计算平台　　　　　　　1视频图像安全接入系统　　　　13　510　1.1视频安全边界接入系统********由视频安全隔离设备、视频接入认证服务器、视频用户认证服务器，三个设备组成。符合公安部关于视频安全边界接入标准。最大传输延时<=20ms，数据传输能力≥400M并发，数据包丢失率<0.1‰；设备堆叠：支持最大16台设备堆叠；稳定性MTBF(平均无故障时间间隔)>5万小时；单台设备接入不同的视频监控系统厂商：4个******套1238.5462　1.2数据安全接入系统********由安全隔离网闸设备、前置服务器、后置服务器三个设备组成。符合公安部关于数据安全边界接入标准。最大传输延时<=20ms，数据传输能力≥400M并发，数据包丢失率<0.1‰；设备堆叠：支持最大16台设备堆叠；稳定性MTBF(平均无故障时间间隔)>5万小时******套14848　2视频大数据中心存储及硬件设备　　　　7　1663　2.1视频专用存储设备（含控制器）********含170台；机架式3U16盘位，监控专属安全存储单元，流式存储，无文件系统，无磁盘碎片；支持中心平台统一调度，支持统一网管，支持N+3冗余热备，支持系统断线继续存储；支持设备直连存储，支持中心转发存储，支持客户直接访问和跨网访问；支持秒级定位和秒级时移回放，支持任意倍率回放，包括1.1x，1.2x……，支持2x，4x，8x，16x回放，支持倒退播放；支持视频在线剪辑，支持录像按时间下载，支持录像文件高速下载。******套1　824.5　156 X视频图像信息智能分析与共享应用技术国家工程实验室2.2图片专用存储设备（含控制器）********含36台；机架式3U16盘位，监控专属安全存储单元，流式存储，无文件系统，无磁盘碎片；支持中心平台统一调度，支持统一网管，支持N+3冗余热备，支持系统断线继续存储；支持设备直连存储，支持中心转发存储，支持客户直接访问和跨网访问；支持秒级定位和秒级时移回放，支持任意倍率回放，包括1.1x，1.2x……，支持2x，4x，8x，16x回放，支持倒退播放；支持视频在线剪辑，支持录像按时间下载，支持录像文件高速下载。******套1　183.7　2.3硬盘********企业级硬盘3T硬盘，SATA3接口，128M缓存；3296块******套1　626.3　2.4网线********超五类网线，配备所需的水晶头；1200米******套1　0.4　2.5服务器PDU********标准42U，含服务器等设备所需的电源插座,3孔6相位输入16A，输出10A；32个；专用服务器安装导轨；38个******套1　13.4　2.6机柜********标准42U，含服务器等设备所需的电源插座，600*1000*2000；32个******套1　11.3　2.7KVM及延长模块********定制KVM切换器、KVM切换器延长线******台13.43.4　3视频监控平台软件及平台硬件　　　　165　2610　3.1共享平台应用软件　　　　　　　　（1）BSS子系统********整个业务支撑平台的门户系统，可以对业务进行受理和管理。******套61060　（2）前端设备管理子系统（FDMS）********前端设备管理服务******套61272　（3）用户应用服务子系统（UAS）********用户接入服务******套61696　（4）Web服务子系统（WS）********Web服务提供用户浏览器方式的接入******套68.551　（5）媒体调度服务子系统（MSS）********接收用户应用服务子系统（UAS）的请求，并根据调度策略，指挥交换层设备进行操作******套61272　（6）AAA服务子系统（AAA）********负责整个系统的认证(Authentication)、鉴权(Authorization)和统计(Accounting)******套61272　（7）数据服务子系统（DBMS）********数据服务提供对支持系统运行的数据内容的访问******套6636　（8）网络管理服务质系统（NMS）********对系统内的各服务器、软件系统、前端设备、用户软件等系统进行实时监控******套61484　156 X视频图像信息智能分析与共享应用技术国家工程实验室（9）实时媒体转发服务之系统（RTMDS）********转发媒体数据给客户软件******套61378　（10）流媒体服务子系统（SMS）********实现流媒体格式的图象回放功能******套6848　（11）中心存储服务子系统（CSS）********实现媒体数据存储******套6848　（12）软件许可（license授权）********针对设备和用户的授权许可；1.6万个******套1　288　3.2联网平台应用软件　　　　　　　　（1）BSS子系统********整个业务支撑平台的门户系统，可以对业务进行受理和管理。******套11010　（2）前端设备管理子系统（FDMS）********前端设备管理服务******套11212　（3）用户应用服务子系统（UAS）********用户接入服务******套11616　（4）Web服务子系统（WS）********Web服务提供用户浏览器方式的接入******套18.58.5　（5）媒体调度服务子系统（MSS）********接收用户应用服务子系统（UAS）的请求，并根据调度策略，指挥交换层设备进行操作******套11212　（6）AAA服务子系统（AAA）********负责整个系统的认证(Authentication)、鉴权(Authorization)和统计(Accounting)******套11212　（7）数据服务子系统（DBMS）********数据服务提供对支持系统运行的数据内容的访问******套166　（8）网络管理服务质系统（NMS）********对系统内的各服务器、软件系统、前端设备、用户软件等系统进行实时监控******套11414　（9）实时媒体转发服务之系统（RTMDS）********转发媒体数据给客户软件******套11313　（10）流媒体服务子系统（SMS）********实现流媒体格式的图象回放功能******套188　（11）中心存储服务子系统（CSS）********实现媒体数据存储******套188　（12）软件许可（license授权）********针对设备和用户的授权许可；1.6万个******套1　288　3.3社会面监控资源接入软件　　　　　　　　156 X视频图像信息智能分析与共享应用技术国家工程实验室（1）BSS子系统********整个业务支撑平台的门户系统，可以对业务进行受理和管理。******套11010　（2）前端设备管理子系统（FDMS）********前端设备管理服务******套11212　（3）用户应用服务子系统（UAS）********用户接入服务******套11616　（4）Web服务子系统（WS）********Web服务提供用户浏览器方式的接入******套18.58.5　（5）媒体调度服务子系统（MSS）********接收用户应用服务子系统（UAS）的请求，并根据调度策略，指挥交换层设备进行操作******套11212　（6）AAA服务子系统（AAA）********负责整个系统的认证(Authentication)、鉴权(Authorization)和统计(Accounting)******套11212　（7）数据服务子系统（DBMS）********数据服务提供对支持系统运行的数据内容的访问******套166　（8）网络管理服务质系统（NMS）********对系统内的各服务器、软件系统、前端设备、用户软件等系统进行实时监控******套11414　（9）实时媒体转发服务之系统（RTMDS）********转发媒体数据给客户软件******套11313　（10）流媒体服务子系统（SMS）********实现流媒体格式的图象回放功能******套188　（11）中心存储服务子系统（CSS）********实现媒体数据存储******套188　（12）软件许可（license授权）********针对设备和用户的授权许可；5000个******套1　90　3.4云数据库基础软件　　　　　　　　（1）HADOOP云数据库基础软件********HADOOP分布式云数据库基础软件，负责云数据库的解析、优化、路由、分发、合并等操作，将业务数据分片到不同的数据库存储节点中进行分发、计算、处理和存储源。（含数据库管理工具，对数据库的部署、迁移、备份、恢复、容灾等常用操作）******　19898　（2）应用接口移植集成开发********针对云数据库和公安实战平台的应用数据接口进行集成开发。******　12020　3.5平台应用软件********　******　　　　　（1）车辆管控侦查平台********车辆侦查实战应用、车辆定点清除制导系统******　1150150　156 X视频图像信息智能分析与共享应用技术国家工程实验室（2）视频图像信息数据库系统********公安部视频图像信息关键技术研究课题******　1120120　（3）社会治安动态防控平台********视频巡查、警情联动、案件管理、案件串并、情报研判、轨迹分析、图像组织、视频协查******　1200200　（4）系统管理********包括用户管理、权限管理、配置管理、系统监控、智能运维、统计查询功能等******　17070　（5）系统对接********和大情报平台、警综平台、PGIS平台等平台进行对接、联网******　18080　3.6终端软件和管理软件　　　　　　　　（1）PC客户端软件********PC客户端软件；二次开发******　155　（2）企业客户管理软件********企业客户管理软件；二次开发******　155　（3）网管客户端********网管客户端；二次开发******　155　（4）Web客户端********Web客户端；二次开发******　155　3.7平台硬件及其他配套设备　　　　　　　　（1）共享联网平台服务器********四核CPU2.13，内存16G，2*1TSAS硬盘raid1，1*千兆网卡，Linux操作系统******台42.08.0　（2）数据库服务器0********八核CPU2.4以上，内存64G，4*1TSAS硬盘raid5，2*千兆网卡，64位Linux操作系统64位oracle数据库******台44.016.0　（3）云数据库服务器********八核CPU2.6GHz以上*2，64G，2*600G10KRPMSAS6Gbps2.5英寸热插拔硬盘+10块1TBSATA7.2K+1*400GB固态硬盘SATAValueMLC6Gbps2.5英寸热插拔硬盘，4端口网卡******台57.035.0　（4）车辆制导定点清除系统服务器********十二核E5-2600系列*2，内存32G，2TSATA硬盘，4*NVIDIAGEFORCEDTTX780TI,2*1500W以上冗余电源，64位操作系统（WINXP/WIN7）2个外接散热风扇******台105.050.0　（5）应用服务器********八核CPU2.4以上，内存64G，4*1TSAS硬盘raid5，2*千兆网卡，64位Linux操作系统64位oracle数据库******台64.024.0　（6）共享联网平台服务器1********四核CPU2.13，内存16G，2*900GSAS硬盘raid1，1*千兆网卡，Linux操作系统******台42.08.0　（7）数据库服务器1********八核CPU2.4以上，内存64G，4*1TSAS硬盘raid5，2*千兆网卡，64位Linux操作系统64位oracle数据库******台44.016.0　（8）共享联网平台服务器2********四核CPU2.13，内存16G，2*1TSAS硬盘raid1，1*千兆网卡，Linux操作系统******台42.08.0　156 X视频图像信息智能分析与共享应用技术国家工程实验室（9）数据库服务器2********八核CPU2.4以上，内存64G，4*1TSAS硬盘raid5，2*千兆网卡，64位Linux操作系统64位oracle数据库******台44.016.0　（10）分局服务器1********四核CPU2.13，内存16G，2*1TSAS硬盘raid1，1*千兆网卡，Linux操作系统******台42.08.0　（11）分局服务器2********四核CPU2.13，内存16G，2*1TSAS硬盘raid1，1*千兆网卡，Linux操作系统******台42.08.0　（12）社会面资源接入平台服务器********四核CPU2.13，内存16G，2*1TSAS硬盘raid1，1*千兆网卡，Linux操作系统******台22.04.0　（13）社会面资源接入平台数据库服务器********八核CPU2.4以上，内存64G，4*1TSAS硬盘raid5，2*千兆网卡，64位Linux操作系统64位oracle数据库******台24.08.0　（14）解码器********8×1080P8路HDMI/DVI（含配套线缆）******套63.521.0　4超算中心融合软硬件平台　　　　1　50　4.1完善超算中心已有综合资源管理和调度系统与开发环境******作业与资源管理软件；并行分析和处理的应用测试环境，编译器，MPI；多种异构编程模型，通用数学库；并行应用开发环境******套15050　　小计　　　　186　4833　二视频汇聚、分析与内容检索技术实验与服务平台　　　　　　1高通量视频接入系统　支持百万级视频设备的接入能力　　4　195　1.1多路视频接入系统********用于视频接入。保障MBB2K/FBB4K视频服务；实时感知拥塞；智能预测带宽；自动调控速率和区分用户加速；丢包甄别和恢复；时延补偿。24个千兆以太网光接口SFP；传输速率10/100/1000/10000Mbps；背板带宽128Gbps；包转发率96Mpps；支持SNMPv1/v2c/v3******套18080　1.2光纤传输系统********用于传输视频数据。租用城域网光纤,光纤带宽100M******套12525　1.3视频数据缓存系统********用于缓存视频数据。缓存数据量150TB******套16060　1.4分布式存储算法库********数据高效交换和迁移算法；key-Value存储模型；分布文件系统；可靠和容错算法；并行处理算法;高效访问算法******套13030　2多源视频汇聚系统　　　　6　270　2.1视频服务器********用于深度学习视频数据处理,数据挖掘。4核3.7GCPU,12G内存,1T硬盘******台22040　2.2GPU加速器********16块；用于深度学习视频数据处理。双精度性能2.91TFlops,单精度性能8.74TFlops,480GB/s内存带宽******套1　80　156 X视频图像信息智能分析与共享应用技术国家工程实验室2.3视频高速解码算法库********用于实时解码视频数据。基于众核,满足实时处理******套13030　2.4高通量视频并行编程平台********编程框架包括5个层次，分别为：Web层、映射层、调度层、计算层和加速层。Web层面向用户，提供参数描述、数据上传和算法公式描述3个功能。******套16060　2.5视频搜索系统********用于按任务检索视频图像。实时检索，响应速度2秒******套16060　3视频信息智能处理系统　　　　33　156　3.1图形工作站********用于图像识别、比对与跟踪。CPU主频3.7GHz,三级缓存10MB,CPU核心四核,内存12GB,硬盘1TB,三台4K显示器,无线网卡802.11acWi-Fi无线网络,兼容IEEE802.11a/b/g/n******台301.236　3.2视频图像分割算法库********用于任务分割视频图像。按任务分割，分割独立的图像******套12020　3.3图像识别与比对系统********用于识别、比对指定的人脸和指定的背景。单幅人脸图像识别成功率90%,识别时间少于10分钟；比对成功率95%,比对时间少于1分钟******套16050　3.4轨迹分析系统********用于提取指定视频对象的移动轨迹。实时生成移动轨迹图******套16050　4人机交互系统2　75　4.1大屏幕显示墙********实时显示视频图像；显示技术0.7英寸12DDRDMD,屏幕尺寸60英寸,屏幕比例4：3产品色彩16.7M******台11515　4.2人机交互系统********录入信息，输出结果；实时录入任务，输出检索、识别、比对结果以及移动轨迹******套16060　　小计　　　　45　696.0　三视频数据共享与安全保护技术实验与服务平台　　　　　　1近远端实时检测系统　　　　35　330　1.1亿像素全景工业相机********视场角：水平180，最低照度：彩色情况下0.01Lux；图像分辨率：23040*4320；帧率：达到15帧/秒以上；其他性能：实现自动增益控制、自动白平衡、自动完成背光补偿，宽动态；视频编码格式：H.264BaseLineProfile/MainProfile/HighProfile；******套1010100　1.2视频服务器********对视频进行编码，视音频通道，视频码率，控制协议******台51050　1.3成像光源模拟及控制系统********共48个成像光源，分别为红色，绿色，蓝色，白色等，包括条形，环形，面阵等多种形状，波长530nm-860nm******台21020　156 X视频图像信息智能分析与共享应用技术国家工程实验室1.4多视角高速率工业面阵成像系统********共48个成像光源，分别为红色，绿色，蓝色，白色等，包括条形，环形，面阵等多种形状，波长530nm-860nm******套5420　1.5高分辨率面阵成像系统********RGB，像素尺寸1.4um，分辨率4384×3288，帧速11.25fps******套5420　1.6SAS存储系统********2个10GbEiSCSI端口，最大存储容量24TB******套425100　1.7运动目标检测与跟踪设备********在不同光照和天气条件下，能自动准确检测和跟踪运动目标******套2510　1.8人的行为分析系统********在不同光照和天气条件下，能准确分析人的行为******套2510　2监控系统互访接入系统　　　　7　100　2.1视频监控系统互访接入系统********视频接入认证服务器、视频用户认证服务器。符合公安部关于视频安全边界接入标准。最大传输延时<=20ms，数据传输能力≥400M并发******套22550　2.2身份认证系统********访问密码，人脸，指纹，虹膜识别，识别率99%******套51050　3视频图像网络安全　　　　13　200　3.1视频数据库漏洞扫描系统********端口扫描,策略管理,策略配置,,授权检测,非授权检测,默认口令检测******套41560　3.2网络隔离系统********双硬盘(IDE、SATA)隔离、电源线控制方式；在线更换程序，快速切换内外网络，提供更好的兼容性；提供CMOS、BIOS保护及状态转化时对可读写外设的检测。******套22550　3.3视频数据库渗透检测系统********通过模拟黑客攻击的方式对数据库的安全性进行取证，以便发现漏洞及时修复。******套22040　3.4视频数据库安全监控和维护系统********口令、用户、初始化参数、审计、资源限制等监控功能；修改密码、用户锁定/解锁、修改参数、中断会话等维护功能；违规记录，则进行实时报警。******套51050　4视频图像内容保护平台软件及平台硬件　　　　15　100　4.1视频图像内容保护系统********视频图像加密，添加水印，视频数据被动取证；可以自由编辑加密文件，支持同时打开加密文件和非加密文件，非加密文档的内容可以拷贝到加密文件，反之则被拒绝。******套51050　4.2加密版磁盘阵列********接口：eSATA/USB3.0/1394SATAI/II磁盘接口，支持Windows(WindowsXP32)、Linux、Mac(OS），工作温度：5～35℃、非工作温度：－40～60℃******套10550　156 X视频图像信息智能分析与共享应用技术国家工程实验室　小计　　　　70　730.0　　　　　　　　　　　　合计　　　　301　6259　156 X视频图像信息智能分析与共享应用技术国家工程实验室1.1附图附图1：区域位置图156 X视频图像信息智能分析与共享应用技术国家工程实验室附图2：改造超算中心建筑—超算中心楼和研发培训楼效果图超算中心楼和研发培训楼效果图研发培训楼效果图156 X视频图像信息智能分析与共享应用技术国家工程实验室附图3：平面布置图156 X视频图像信息智能分析与共享应用技术国家工程实验室1.1附件156'