[发明专利]基于infiniband的高清视频应用系统及方法

说明书

技术领域

本发明涉及视频领域，更具体的说，涉及一种基于infiniband的高清视频应用系统及高清视频识别方法。

 

背景技术

传统的监控模式已不能满足政府“平安城市”、金融系统、高等教育、监管、监狱、文博等行业对安防的需求，而拥有网络化、智能化、数字化、远程化特点的网络视频监控系统则成为新的应用趋势，并形成一个高效、安全、先进的网络视频监控体系。

在网络视频监控系统中，H.264编码压缩算法得以成功推广，随着用户的逐步认可、价格的降低及功能的完善，必然迎来高清网络摄像机主导未来视频监控领域的时代。目前的统计表明，高分辨率的图像质量视频存储更有价值，尤其在治安型的监控系统中，最终起到作用的90%都是靠高清晰的回放录像。而基于标准H.264压缩技术的高清网络摄像机，一路720P高清全实时图像的码流是3Mbps，录像一小时需要的存储空间大约是1.35G左右(若是1080P，视频录像通常按5Mbps计算，一小时需要2.25G)。由此可以看出高清网络摄像机需要更大空间的存储。

视频文件属于非结构化数据，对网络带宽有较强的依赖。如果前端安装200路720P百万像素全实时高清摄像机(按每路录像占用3Mbps计算)，占用总带宽资源60%～80%，所以千兆网已经完全可以有效支持。若换成1080P，录像带宽按5M甚至是高标准6M每路计算时，整个传输网络带宽设计就几乎需要翻一番。

综上所述，从硬件网络摄像机接口技术、H.264编码技术及成本等方面，千兆网完全满足前端应用环境。但在后台处理中，千兆网环境已经就力不从心。后台处理最典型的就是集中存储和视频处理技术的应用。

在集中存储方面，存储系统是汇聚点，所有高清摄像机将同时信息存储到系统中，对整个网络带宽造成了很大压力。在大规模的部署中，万兆以太网也显得力不从心，而目前infiniband技术单端口起步就是4万兆和纳秒级延时，相比以太网有更低的传输延时和提供更高的带宽能力。从存储协议来看，以太网采用的IP SAN架构采用了ISCSI协议，在千兆网环境实际传输效率只有40%-60%，较多的CPU资源参与到TCP/IP的解包和重组工作中。虽然，目前10Gb以太网推出TOE（TCP/IP Offload Engine，TCP/IP负荷卸载引擎) 硬件加速设计，但其有限的卸载能力和可观的价格是较大的障碍。而基于infiniband技术的存储协议是SRP（SCSI RDMA Protocol，SCSI远程直接内存访问协议），SRP协议是在InfiniBand中将SCSI命令进行打包，允许SCSI命令通过RDMA(Remote direct memory access，远程直接内存访问)在不同的系统之间进行通信，实现存储设备共享和RDMA通信服务。RDMA技术使得CPU处理通讯包只是占整个系统资源的3%，大部分宝贵的资源让给用户作业，97%流量通讯是通过本地内存到远端内存访问实现。另外infiniband通过IPoIB技术，实现TCP/IP协议在infiniband网络部署，使得很多基于TCP/IP的应用无需更改代码而享受infiniband网络带给的高带宽低延时的高质量服务。

在视频处理方面，视频识别技术是非常重要的环节。在火车站、飞机场、地铁、汽车站、展会等人群密集场所，随时掌握人群数量、密度等对指挥、安检等部门适时做出正确决策具有重要意义。完全依靠人眼盯着显示器监控检测区域的变化，由于监控人员无可避免的疲劳、疏忽等原因，极容易让可疑人物通过。采用图像处理方法实现智能化检测、分析是今后安检系统智能化发展的方向。

视频识别技术可以分为实时分析和事后分析，考虑到视频数据的特征，无论是实时分析还是事后分析，其算法都是复杂的，并且往往是高效的并行算法，其伴随大量的计算产生大量中间数据，这些中间数据需要多个节点同时读取和写入。这是典型的计算集群环境特征，并行算法希望的网络环境是高速、稳定、可靠和低延时。infiniband完全适合这样的计算密集型的集群环境。

虽然infiniband技术在高性能计算领域和数据中心内部署较为广泛，其高带宽和低延时的出色的能力也得到了广泛认可，但如何将其与当今视频监控存储及识别分析技术结合一直是空白。

 

发明内容