淺談高清視頻監控在智能建筑中的應用

一、何謂“高清”

對于視頻監控而言，圖像清晰度無(wú)疑是最關(guān)鍵的特性。圖像越清晰，細節越明顯，觀(guān)看體驗越好，智能分析等應用業(yè)務(wù)的準確度也越高。所以圖像清晰度是視頻監控永恒的追求。

衡量圖像清晰度的標準是分辨率，單位是像素。這個(gè)值越大，圖像越清晰。所謂高清、標清，差異也就體現在這里。兩者之間的分界線(xiàn)就是百萬(wàn)像素或720p，達到百萬(wàn)像素或720p的就是高清。

(1)1080i格式，是標準數字電視顯示模式。1125條垂直掃描線(xiàn)，1080條可見(jiàn)垂直掃描線(xiàn)，16:9，分辨率為1920×1080，隔行/60Hz，行頻為33.75KHz。

(2)720p格式，是標準數字電視顯示模式。750條垂直掃描線(xiàn)，720條可見(jiàn)垂直掃描線(xiàn)，16:9，分辨率為1280×720，逐行/60Hz，行頻為45KHz。

(3)1080p格式，是標準數字電視顯示模式。1125條垂直掃描線(xiàn)，1080條可見(jiàn)垂直掃描線(xiàn)，16:9，分辨率為1920×1080逐行掃描，專(zhuān)業(yè)格式。

二、高清監控的優(yōu)勢

無(wú)論是從分辨率、顯示效果還是流暢度來(lái)看，高清都比標清更有優(yōu)勢。從分辨率來(lái)看，720p的分辨率是CIF分辨率的9倍、1080i/1080p的分辨率是CIF分辨率的20倍，在同樣的顯示環(huán)境下，高清會(huì )清晰得多。從顯示效果來(lái)看，高清既支持大屏顯示，又支持16:9寬屏顯示，可以大大增強用戶(hù)的觀(guān)看體驗。從流暢度來(lái)看，高清支持更高的幀率，比如720p和1080i/1080p都可以支持60幀/秒或60場(chǎng)/秒，其圖像流暢度比標清要高一倍。所以，高清監控是監控行業(yè)發(fā)展最主流的趨勢之一。

對客戶(hù)而言，高清只有在包含了前端、平臺、存儲、瀏覽、顯示等各個(gè)環(huán)節時(shí)才有意義。因此，要實(shí)現真正的高清監控，必須從視頻源的采集、視頻信號的編碼壓縮、視頻信號的傳輸、視頻的瀏覽、錄像文件的回放等環(huán)節全面支持高清。

三、高清監控在智能建筑中應用

前端

在此前，智能建筑行業(yè)多是采用摸擬系統，相對于這些傳統的閉路電視監控系統，高清攝像機無(wú)須同軸電纜、無(wú)須龐大的視頻分配器;安裝所需設備少，可大幅減少線(xiàn)材，從而大幅降低工程成本;同時(shí)，高清網(wǎng)絡(luò )攝像機是利用寬帶網(wǎng)傳輸圖像，非常廉價(jià)，可充分利用網(wǎng)絡(luò )資源，增強監控范圍的靈活性，并可利用網(wǎng)絡(luò )更新軟件，直接實(shí)現遠端監控。

傳輸

監控系統傳輸技術(shù)主要有視頻基帶傳輸、光纖傳輸、網(wǎng)絡(luò )傳輸、微波傳輸、雙絞線(xiàn)平衡傳輸和寬頻共纜傳輸等六種傳輸方式。每種技術(shù)都有其自身特點(diǎn)及應用層面。在過(guò)去，由于光纖傳輸有著(zhù)衰減小、頻帶寬、不受電磁波干擾、保密性好等優(yōu)點(diǎn)，因此光纖專(zhuān)線(xiàn)傳輸曾經(jīng)是解決長(cháng)距離視頻監控高速傳輸的最佳方式。隨著(zhù)網(wǎng)絡(luò )技術(shù)迅猛發(fā)展，目前各種寬帶網(wǎng)絡(luò )層出不窮，除了企業(yè)自建的光纖專(zhuān)網(wǎng)達到千兆帶寬，局域網(wǎng)也逐漸朝1000M、10000M方向發(fā)展。

同時(shí)，各大運營(yíng)商也在大力發(fā)展EPON、GPON光網(wǎng)，使得帶寬達到Gbit以上。這些都為高清視頻圖像在網(wǎng)絡(luò )中的高效傳輸提供了更好的載體，并使得網(wǎng)絡(luò )傳輸也成為長(cháng)距離音視頻傳輸的另一種最佳選擇。

目前，采集后未經(jīng)壓縮的高清視頻信號有模擬和數字兩種傳輸方式，模擬傳輸一般采用YPbPr分量傳輸，一路高清視頻信號需要三根同軸線(xiàn)纜同時(shí)傳輸。數字傳輸一般采用DVI、HDMI或者HD-SDI傳輸，其中DVI或HDMI的傳輸距離只有幾米，不適合用于監控傳輸，HD-SDI雖可以傳輸百米左右，但對同軸電纜的要求很高，線(xiàn)纜的價(jià)格也非常昂貴。而如果在前端就對高清視頻進(jìn)行高效壓縮處理，然后通過(guò)IP網(wǎng)絡(luò )傳輸的話(huà)，其傳輸成本與標清監控網(wǎng)絡(luò )化傳輸成本相當。

由于高清視頻在廣域網(wǎng)上傳輸存在限制，加強帶寬建設是解決高清傳輸和網(wǎng)絡(luò )帶寬問(wèn)題的重要途徑。此外，因高清占用了更高的網(wǎng)絡(luò )帶寬，在組建高清系統特別是大路數高清系統時(shí)，對于網(wǎng)絡(luò )帶寬的使用要精心設計。例如，100M以太網(wǎng)，實(shí)際上同時(shí)只能承載5~6路高清圖像(考慮到以太網(wǎng)的碰撞偵聽(tīng)特性)，如果同一視頻源有多個(gè)用戶(hù)訪(fǎng)問(wèn)，占用的帶寬會(huì )更大。因此對于系統設計、組播、轉發(fā)等技術(shù)的使用就顯得尤為重要。

存儲

目前，安防系統中常用的存儲方式有DAS直連、NAS網(wǎng)絡(luò )硬盤(pán)和IPSAN等構架，其中IPSAN方式采用IP構架的以太網(wǎng)傳輸，具備良好的擴展性、共享性和較低的分攤應用成本，是目前大中型集中監控存儲主要采用的技術(shù)之一。這些存儲方式都是IT行業(yè)非常成熟的技術(shù)，存儲介質(zhì)也多半是采用IT上通用的數據硬盤(pán)，容量一般是TB級以上(按每路每小時(shí)數據量1G計算，1TB的數據硬盤(pán)大約可存儲720P的視頻圖像1000小時(shí)或者1000路攝像機同時(shí)錄像1個(gè)小時(shí)的數據)，現在2TB的數據硬盤(pán)也逐漸走入人們的視線(xiàn)。隨著(zhù)具體高清監控項目規模的不斷擴大，大型高清監控系統PB級海量存儲解決方案將得到普遍應用。

對于高清監控系統而言，高清視頻存儲的安全性要求也很高，特別是存儲的視頻錄像回放的問(wèn)題。視頻能否回放取決于幾個(gè)方面：

一，存儲設備是否具有足夠的混合讀寫(xiě)性能，以保證存儲可在大量高清視頻寫(xiě)入的同時(shí)滿(mǎn)足多路視頻的回放?；旌献x寫(xiě)性能不足，不僅可能影響正常的視頻寫(xiě)入和回放，嚴重時(shí)還有可能造成后續視頻完全無(wú)法寫(xiě)入。

二，存儲系統的安全性和穩定性，先進(jìn)的RAID技術(shù)、高可靠的企業(yè)級磁盤(pán)可有效降低因為磁盤(pán)損壞而造成數據丟失的可能性，保證高清視頻實(shí)時(shí)可用。

三，數據備份，重要場(chǎng)所的圖像或普通場(chǎng)所的某時(shí)段重要圖像往往需要有備份，以確保在一段時(shí)間內該視頻隨時(shí)可用。一般可在視頻采集時(shí)同時(shí)保存到多臺存儲，或先保存單個(gè)文件，之后再復制到另一臺存儲等方式來(lái)實(shí)現。對重要視頻文件的多重保存或備份是設計高清監控系統時(shí)必須考慮的問(wèn)題。

四，平臺軟件媒體管理系統的有效性，主要是媒體管理系統后臺的數據庫結構設計。能否通過(guò)關(guān)鍵字，快速、準確、有效地檢索到目標視頻是媒體管理系統的重要指標，否則高清視頻即使保存下來(lái)，也有可能無(wú)法檢索到、無(wú)法用于圖像調用和圖像分析，那么圖像存儲就變得沒(méi)有意義。

此外，智能分析和數據挖掘功能也在存儲系統中充分體現其應用價(jià)值。以智能建筑項目為例，存儲時(shí)間可由3個(gè)月或半年擴展到一年，加上前端監控點(diǎn)位的后期擴展，其需要的存儲容量則更大。若加裝智能分析模塊與時(shí)間、報警觸發(fā)存儲相結合，視頻存儲所需要的空間將大大減少。在一些重要場(chǎng)合(如機場(chǎng)、海關(guān))的出入口，也可將高清攝像機抓拍的人臉或車(chē)牌視頻與后臺存儲數據庫中黑名單進(jìn)行對比，判斷是否為犯罪嫌疑人或違法車(chē)輛等，若是與黑名單信息相吻合則進(jìn)行報警并聯(lián)動(dòng)配套系統。