Kiến trúc hệ thống web camera với chức năng xem trực tiếp, xem lại, nhận diện di chuyển và tracking

 

Kiến trúc hệ thống web camera với chức năng xem trực tiếp, xem lại, nhận diện di chuyển và tracking

Dưới đây là kiến trúc tổng thể của một hệ thống web camera với các chức năng xem trực tiếp, xem lại dữ liệu, nhận diện di chuyển và tracking, kết hợp với các thành phần đã đề cập trước đó:

I. Kiến trúc phần cứng:

1. Camera IP:

   • Hỗ trợ giao thức RTSP hoặc Onvif để truyền tải video trực tiếp.

   • Độ phân giải, tốc độ khung hình, góc nhìn phù hợp với nhu cầu.

2. Máy chủ:

   • Cấu hình mạnh mẽ (CPU, RAM, GPU) để xử lý video, AI và truy cập đồng thời.

   • Dung lượng lưu trữ lớn (HDD, SSD) để lưu trữ video.

   • Hệ điều hành: Ubuntu Server (khuyến nghị) hoặc CentOS/RHEL.

3. Mạng:

   • Kết nối mạng ổn định, băng thông đủ lớn để truyền tải video mượt mà.

II. Kiến trúc phần mềm:

1. Backend (Python):

• Web Framework: Flask hoặc Django

• Thư viện xử lý video: OpenCV (cv2)

• Nhận diện di chuyển:

  • OpenCV (BackgroundSubtractorMOG2,...) cho phương pháp đơn giản.

  • YOLOv5, Deep SORT,... cho nhận diện đối tượng và tracking.

• Tracking:

  • OpenCV (dlib, KCF, CSRT,...) hoặc Deep SORT, FairMOT,...

• Lưu trữ video:

  • FFmpeg: Ghi video theo thời gian, sự kiện hoặc chuyển động.

  • Lưu trữ theo cấu trúc thư mục hoặc cơ sở dữ liệu.

• Cơ sở dữ liệu: PostgreSQL (lưu trữ thông tin camera, video, sự kiện, metadata)

• Message Broker: Redis (xử lý bất đồng bộ, thông báo sự kiện, real-time)

• API: RESTful API (JSON) cho giao tiếp với Frontend.

2. Frontend (HTML, CSS, JavaScript):

• Giao diện người dùng: Hiển thị video trực tiếp, điều khiển camera (PTZ), xem lại video, xem thông tin sự kiện.

• Thư viện:

  • Video.js, Plyr.js (phát video)

  • Chart.js (hiển thị biểu đồ thống kê)

  • Leaflet.js (hiển thị bản đồ, vị trí camera)

• Real-time update: WebSockets hoặc Server-Sent Events (SSE) để cập nhật trạng thái từ Backend.

III. Luồng hoạt động:

1. Truy cập hệ thống: Người dùng truy cập giao diện web.

2. Xem trực tiếp:

   • Frontend yêu cầu stream video từ Backend thông qua API.

   • Backend đọc stream RTSP từ camera, xử lý (nén, giảm frame rate), gửi đến Frontend.

3. Nhận diện di chuyển & Tracking:

   • Backend xử lý video, nhận diện di chuyển, tracking đối tượng.

   • Thông tin sự kiện (thời gian, vị trí, hình ảnh) được lưu vào database.

   • Backend gửi thông báo sự kiện đến Frontend thông qua Redis.

4. Xem lại video:

   • Frontend yêu cầu danh sách video từ Backend (theo thời gian, camera,...).

   • Backend truy vấn database, trả về danh sách video.

   • Frontend phát video từ Backend.

IV. Tính năng nâng cao:

• Nhận dạng khuôn mặt: Xác định danh tính người trong video.

• Đếm người: Thống kê số lượng người ra vào khu vực.

• Phân tích hành vi: Phát hiện các hành vi bất thường (đứng lâu, di chuyển ngược chiều,...).

• Tích hợp hệ thống khác: Hệ thống báo động, kiểm soát truy cập,...

V. Khả năng mở rộng:

• Scale theo chiều ngang: Sử dụng Load Balancer để phân phối tải cho nhiều máy chủ Backend.

• Microservices: Chia Backend thành các dịch vụ nhỏ, độc lập để dễ dàng phát triển và mở rộng.

• Cơ sở dữ liệu phân tán: Sử dụng PostgreSQL cluster hoặc các hệ quản trị cơ sở dữ liệu NoSQL (Cassandra, MongoDB) cho khả năng lưu trữ lớn.

VI. Lưu ý:

• Bảo mật: Cấu hình HTTPS, xác thực người dùng, phân quyền truy cập, mã hóa dữ liệu nhạy cảm.

• Hiệu năng: Tối ưu hóa code, sử dụng cache, CDN để tăng tốc độ xử lý và truyền tải dữ liệu.

• Giám sát: Giám sát hoạt động hệ thống, log lỗi để kịp thời phát hiện và khắc phục sự cố.

VII. Công nghệ bổ sung:

• Docker: Đóng gói và triển khai ứng dụng dễ dàng.

• Kubernetes: Tự động hóa việc triển khai, quản lý và mở rộng ứng dụng.

VIII. Sơ đồ kiến trúc:

      +--------+       +----------+       +---------+      +-----------+
     | Camera +------>+ Backend  +------>+ Redis   +----->+ Frontend  |
     |  IP    |       | (Python) +------>+         +----->+ (Web)    |
     +--------+       |          |       +---------+      +-----------+
                      |          |       
                      |          +------>+ PostgreSQL +
                      |                  +-----------+
                      |
                      +------>+ FFmpeg (lưu trữ video) +
                             +--------------------------+
    

Use code with caution.

Kết luận:

Kiến trúc hệ thống web camera với các chức năng nâng cao như trên đòi hỏi sự kết hợp linh hoạt và hiệu quả giữa phần cứng, phần mềm và các công nghệ hiện đại.