1. 背景

随着国家的天网工程、雪亮工程、平安城市等项目的展开，越来越多的摄像头被安装在街道、场站、园区等公共场所，视频这种非结构化数据需要占用巨大的存储空间，而公安部门要求保留一定时长的监控数据（通常是3个月），这就带来了极大的成本。针对这个问题，360智汇云提供了一种智能视频压缩技术，能较好的解决这个问题，本文就来分析一下智能视频压缩技术。

2. 智能视频压缩，为什么能？

对于视频流来说，已经是经过了常规的压缩算法了的，比如H264，H265等国际标准的视频压缩算法。视频压缩算法会充分去掉时间和空间上的冗余信息，已经能把视频数据压缩到几百甚至上千倍。但是通用的视频压缩算法考虑的目标是尽量让还原后的图像与原始图像间有最小的失真，通常用PSNR来度量。但是压缩算法并没有考虑图像的不同部分的重要性是不同的，比如对于监控视频来说，人们更关注人、车、移动物体、危险物品等，对于其他静态的背景部分，并不是那么关注。传统的视频压缩算法用PSNR做指导，会把所有部分的图像的重要性同等来对待。所以在特定的实际场景下，视频压缩算法还可以有比较大的优化空间。

3. 如何压缩

1）ROI编码

对于安防的视频监控场景，我们更加关注的肯定是人、车、移动物体、危险物品等部分，大部分的画面部分基本保持不动，或者即使发生变化，也不包含有用的信息（比如风吹树叶动）。这些我们重点关注的部分，我们称之为感兴趣区域或ROI区域（Region Of Interest）。如果我们能利用算法检测出ROI部分，我们就可以在编码的时候重新分配码率。

2）前后景分离

上面提到的ROI编码的方式的好处是编码后的视频还是符合标准的码流，可以被任何标准的播放器或其他视频处理系统消费和处理。如果略微放松这个约束，我们就还有别的更好的方式。上面的ROI编码，虽然区分了ROI区域和其他普通区域，把ROI区域多分配码率，降低普通区域的码率分配，但是还是不可避免的要保持原始的帧率，每帧也还是需要消耗一定的比特去编码非ROI区域。如果我们把前后背景分离，那么情况就不一样了。对于前景的ROI部分，我们保持对应的帧率和画面质量进行编码，由于ROI部分通常只占画面的很少比例，所以并不会消耗太多的码率。而对于背景部分，虽然有着较大的分辨率，但是我们可以采用背景图片流的方式，进行较低评率的更新，也不用消耗大多的码率。这样整体看来，两部分都极大的节省了码率消耗，从而能极大的节省了存储空间。通过这种方式，通常都能把视频压缩到原来体积的10%以下。

这种前后景分离独立编码好处是极其明显的，但是也带来一个副作用，就是一个视频已经被分开来编码和存储了，并不能直接以物理媒体文件的方式交给播放器或其他视频处理系统来消费。为了解决这个问题，我们需要在需要消费的时候，通过一个实时的合成处理系统完成对视频的重建。这个合成系统需要把背景图片流和前景ROI视频流都进行解码，并按照原始的位置关系进行合成和重建，并保持原始的帧率和码率输出。为了和其他平台进行对接，输出的时候还是要转化成标准的协议格式（如RTSP，MP4）。当然，这个提取时候的合成是有计算开销的（实际进行了解码、画面融合、视频编码），但是我们考虑到实际场景下，绝大部分视频都不会被提取观看，所以实际并不需要消耗那么多的算力支持。对于做了视频AI分析的场景，由于有对应的索引，就更能快速的定位到需要观看的部位，减少提取视频时的计算开销。

4. 总结

本文提出了两种压缩安防视频监控数据的方法，一种通过检测ROI区域重新改变码率分配，使得重要的ROI区域画质得以保留，不重要区域牺牲一定的真实画质（但不影响主观画质或案情研判），从而达到节省存储空间的目的。另外一种方式则更进一步，把ROI当前景内容独立编码，其他的背景区域以更低的码率和帧率也进行独立编码，两部分独立存储，从而达到更高的压缩比，节省更多的存储空间。当然第二种方法适合写多读少的场景，我们常规的视频监控都是基本符合这个前提的。相信在不久的未来，我们的智能视频压缩技术在智慧城市、智慧社区等场景下有着广泛的应用。感兴趣的朋友们，请关注360智汇云的小安-智能视频监控产品（https://zyun.360.cn/enterprise/znjk）