画像電子学会第10回安全な暮らしのための情報技術研究会 講演資料

街角映像の蓄積・リアルタイム公開システム

平成26年9月19日
大阪大学
中西 浩

研究の背景、目的
１．背景（１）誘拐、強盗、詐欺など、日常生活の安心・安全を脅かす事件が発生している。
（２）ゴミの不法投棄など、美観や環境の破壊行為が続いている。
２．目的（１）街角の人の動きの映像を蓄積し、リアルタイムで可視化するシステムを実現する（２）そのための、ストレージ構成法を含むシステム設計法を明らかにする。

街角映像蓄積・公開サービスの概要と分類（１）サービス概要
街角の様子を切れ目無く映像化して記憶し、公開する。
（２）サービス分類① 一定期間記憶・公開に限定されるサービス
・多くの人が集まる街角の様子②長期間記憶・公開・アーカイブするサービス
・不法投棄や治安上の問題のある街角の様子
・街の再開発による街並みの変化・変貌の様子

研究内容
１．基本設計（１）映像方式と符号化伝送速度および所要蓄積容量（２）階層記憶システム構成
２．システム設計（１）NWカメラ配置設計（２）ファイルサーバ設計（３）システム設計

映像方式と符号化伝送速度および蓄積容量

映像方式

画素数

符号化
伝送速度

24時間受信映像
蓄積容量

Mpeg-1

362x240

1.5Mbps

16.2GigaByte

SDTV

720x480

6Mbps

64.8GigaByte

HDTV

1440x1080

24Mbps259.2GigaByte

FHDTV

1920x1080

48Mbps

518.4GigaByte

街角設置映像
撮影NWカメラ

街角設映像・
蓄積サーバ

NW

人々

カメラ配置２メガピクセル［16：9］モード時画角
方向
水平
垂
直

道路

Wide時
86.6度

L:カメラ
設置間隔

47.57度

http://panasonic.biz/security/support/technic/gakaku_configinfo.html

L:カメラ
設置間隔

日本道路総延長
道路種別

総延長※1

実延長※2

高速自動車国道

9,267.7㎞

8,050.3㎞

一般国道

67,427.3㎞

55,222.3㎞

都道府県道142,408.9㎞

129,396.8㎞

市町村道

1,054,516.5㎞ 1,022,247.8㎞

合計

1,273,620.4㎞ 1,214,917.1㎞

1 総延長：道路法の規定に基づき指定又は認定された路線の全延長
2 実延長：「総延長」から「重用延長※3」「未供用延長※4」「渡船延長※5」を除いた延長
3 重用延長：上級の路線に重複している区間の延長
4 未供用延長：路線の認定の告示がなされているが、まだ供用開始の告示がなされていない区間の延長
http://www.mlit.go.jp/road/soudan/soudan_10b_01.html

蓄積容量計算

C(i)=V(i)・R・T/L
C(i):蓄積容量、 V(i):伝送速度、 R：カメラ配置総距離
L:カメラ配置間隔
映像方式

画素数

符号化
伝送速度
V(i)

24時間受信映像
蓄積容量

総延長距離に10メートル間隔
カメラ配置
24時間蓄積容量

Mpeg-1362x240

1.5Mbps(V(1))

16.2GigaByte

2.062Exabyte

SDTV

720x480

6Mbps((V(2))

64.8GigaByte

8.248Exabyte

HDTV

1440x1080

24Mbps((V(3))

259.2GigaByte

32,992Exabyte

FHDTV

1920x1080

48Mbps((V(4))

518.4GigaByte

65.984Exabyte

街角映像蓄積システム構成の課題
１．ストレージについての現状認識（１）ストレージの代表のHDDのスループットは、数十MB/S（２）街角映像蓄積・公開の利用シーンにおいて、ストレージ構成問題が発生する①膨大なデータ量（ゼッタバイト）に対応するストレージ媒体の選択②何台のカメラに対して何台のHDDを対応させるか
同時映像書込み数と同時読み出し要求数

HDD書込速度実測例
100MByte書込み時間を、１つのWriteコマンドでの書込単位を変えて実測。書込み単位が大きいほど、速い。外周の方が、速い。 最外周領域
最内周領域
書込
書込
実測値
単位回数4KB 25600 215.228381sec

書込
書込
実測値
単位
回数
4KB 25600 227.532387sec

16KB

6400

55.510494sec

16KB

6400

59.015780sec

64KB

1600

15.711799sec

64KB

1600

23.103657sec

128KB

800

9.518848sec

128KB

800

13.300210sec

256KB

400

6.869377sec

256KB

400

8.302222sec

512KB

200

3.707794sec

512KB

200

5.592292sec

HDDアクセス処理能力の見積もり
１シ ー ク 時 間 、 回 転 待 ち 時 間 、 デ ー タ 転 送 速 度 の 例 （ Hitachi
UltrastarA7K1000の場合）①シーク時間：平均数8.2ms,１トラックシーク：１ms、最大シーク：
十数ms②回転待ち時間：平均4.17ms,最大8.34ms③データ転送速度：85MB/S（最外ゾーン）～42MB/S（最内ゾーン）
２．HDD１台のアクセス処理能力の概算（上記１の値を用いて）①１アクセスで、４Mbitを書込み（読出し）②１アクセス処理時間(ms)＝・8.2（シーク）+4.17（回転待ち）+6(最外ｿﾞｰﾝWrite）
・8.2（シーク）+4.17（回転待ち）+11(最内ｿﾞｰﾝWrite)＝18.37ms（最外ｿﾞｰﾝWrite）＝23.37ms（最内ｿﾞｰﾝWrite）①１秒当たりのアクセス処理能力=54.4アクセス/秒～42.8アクセス/秒“上記は、HDDのデータ転送能力を最大限引き出すファイルシステムの場合”

街角映像蓄積システム構成（１）同じ時刻のファイルへのアクセスの集中への対応
・ファイルサーバCache－－－HDD Cache
・HDD先読み－－－HDD Cache（２）1つのファイルを、複数のHDDに分散して記憶する方式は・SCSIバスArbitrationが頻発して、スループットが落ちる
・要シミュレーション

記憶システム構成

1次記憶

1次、２次、３次記憶システム

HDD（１次記憶）Blue ray Disk
（２次記憶）

Blue ray Disk
（３次記憶）

ファイル・ブロック(on line)

ファイル・ブロック(on line)

ファイル・
ブロック

同じブロック書込み
同じブロック書込み街角映像蓄積システム構成
クライアント

NW

NFS

GFS

SCSI
HDD

GFS

GFS

NW
BD

iscsiサーバ

HDD

BD

ストレージシステムにおけるサービス

http://www.snia-j.org/tech/san/main/main4.html

コンピューターとストレージのWorld-wide市場状況（予測を含む）
１．コンピューター
（１）ＰＣ総稼動台数：

１０億台（2008.06)、２０億台（2014年）（２）サーバー出荷台数：２３０万台（2008.06)
２．ストレージ（１）総ディジタル容量：4.4ZB (2013年）、44ZB (2020年）
http://www.itmedia.co.jp/enterprise/articles/1212/12/news049.html（２）ＨＤＤ出荷台数：５．３億台（2013年）、５．７５億台（2016年）
３．Google（１）保有データー容量：１ＰＢ（2006年）（２）データー処理量 ：２０ＰＢ/day（2007年）

http://itpro.nikkeibp.co.jp/article/NEWS/20121001/426421/

NWサービスの分類

・世界情報

・国家情報

記
憶
容量

・県・市公共情報

・ビデオ/写真・家事/家計・防犯/見守り家庭・コミュニティ情報
イベント

コミュニティ

県・市

国

グローバル

距離

まとめ

（１）街角映像の記憶・公開サービスとして、①一定期間記憶・公開に限定されるサービス、②長期間記憶・公開するサービス、の2つに分類した。
（２）複数のカメラ映像の一定期間の記憶と並行して長期間保存記憶を行える、アクセス処理能力の高い、新たなファイルシステムを開発した。
（３）従来に無い、記憶媒体への映像ブロック書込みを実装した本ファイルシステムにより、従来に比べて高いアクセス処理能力を実現できる。
本ファイルシステムにより、高速で高価な記憶デバイスへの一定期間の映像記憶と、アクセス耐力の高い低価格な記憶デバイスへの長期間保存が同時に行えるシステ
ムが実現できる。