HD-SDI在地鐵高清視頻監(jiān)控系統(tǒng)中的應(yīng)用

目前很多廠商針對HD-SDI矩陣或是HD-DVR推出新的全數(shù)字化、開放式的網(wǎng)絡(luò)視頻聯(lián)網(wǎng)平臺(tái)，可以調(diào)用矩陣編碼或是HD-DVR編碼后的視頻、能夠?qū)崿F(xiàn)地鐵各站系統(tǒng)間的相互集成、報(bào)警聯(lián)動(dòng)、信息集成以及控制信息的統(tǒng)一發(fā)布和管理，具備強(qiáng)大數(shù)據(jù)管理功能，可對系統(tǒng)數(shù)據(jù)進(jìn)行集中管理、檢索、查詢、分析和統(tǒng)計(jì)...

高清的需求關(guān)鍵

高清具有豐富的畫面細(xì)節(jié)，覆蓋范圍廣，圖像越清晰，細(xì)節(jié)越明顯，辨識效果才能更佳。因此在人流、車輛及物品流動(dòng)密度的公共場所可以得到很好的應(yīng)用。并且，通過與智能視頻分析技術(shù)相結(jié)合，為智能監(jiān)控提供高清晰的視頻畫面分辨率，有效提高智能預(yù)警的可靠性。因此對于地鐵監(jiān)控而言，HD-SDI圖像清晰度無疑是最關(guān)鍵的技術(shù)指標(biāo)，基于高清，地鐵需求主要有以下幾點(diǎn)。

1.為地鐵出入口及站臺(tái)等關(guān)鍵場所提供高分辨率圖像視頻信息，基于高清攝影機(jī)一般可以做到1280×960、1920×1080、2048×1536，甚至2560×1920的分辨率，HD-SDI高清則可以提供1920×1080及1280×720等寬廣角且清晰細(xì)膩的高清圖像，能夠更好的捕捉一切目標(biāo)細(xì)節(jié)，實(shí)現(xiàn)目標(biāo)清晰可辨要求。

2.為地鐵系統(tǒng)提供更廣的視頻覆蓋面，一臺(tái)架設(shè)于地鐵出入口的高清攝影機(jī)可以替代原有架設(shè)的2或3臺(tái)標(biāo)清攝影機(jī)，甚至更多。因此，對于站臺(tái)區(qū)、票務(wù)窗口、進(jìn)出卡口、主要出入口及大廳等，只需部署少量的高清攝影機(jī)即可達(dá)到效果。

3.除了IP網(wǎng)絡(luò)攝像機(jī)，HD-SDI高清目前在720P和1080i/1080P都可以支持60幀/秒，圖像流暢度比標(biāo)清高一倍?？梢灾С执笃溜@示，16：9寬屏顯示，大大增強(qiáng)地鐵監(jiān)控上操作者的觀看體驗(yàn)。

4.HD-SDI高清監(jiān)控可以提供更實(shí)時(shí)、更多細(xì)節(jié)、清晰的視頻，為未來智能監(jiān)控創(chuàng)造有利的條件。

HD-SDI高清前端應(yīng)用方案

地鐵監(jiān)控系統(tǒng)過去一直都是在網(wǎng)絡(luò)監(jiān)控及模擬監(jiān)控混合架構(gòu)下運(yùn)行，網(wǎng)絡(luò)監(jiān)控分為高清與標(biāo)清二種方式。目前地鐵系統(tǒng)仍以矩陣系統(tǒng)搭配網(wǎng)絡(luò)儲(chǔ)存設(shè)備DVR/NVR為主，因此在局域網(wǎng)絡(luò)帶寬及骨干帶寬普遍不足下，本地存儲(chǔ)與遠(yuǎn)程視頻調(diào)閱都無法獲得良好的高清圖像效果，采用HD-SDI高清攝像機(jī)，首先可解決前端視頻質(zhì)量與順暢問題，其次，在既有線路均為同軸電纜的情況下，更替HD-SDI攝像機(jī)取代原有模擬攝像機(jī)容易簡單。

地鐵HD-SDI高清應(yīng)用構(gòu)架圖

為了有效提出HD-SDI攝像機(jī)在地鐵監(jiān)控系統(tǒng)的應(yīng)用解決方案，筆者將地鐵各監(jiān)控點(diǎn)使用HD-SDI高清產(chǎn)生的實(shí)際效能做具體分析。

1.地鐵車站出入口：原系統(tǒng)采用部分為PTZ模擬攝像機(jī)及百萬像素網(wǎng)絡(luò)攝影機(jī)，模擬畫面分辨率不足，人臉特征無法辨識。PTZ攝影機(jī)無法一次涵蓋特定范圍，容易產(chǎn)生畫面死角;百萬像素網(wǎng)絡(luò)攝像機(jī)由于帶寬問題導(dǎo)致錄像前存在延遲或失幀情況，使錄像結(jié)果不完整，損失部份細(xì)節(jié)內(nèi)容。采用HD-SDI攝像機(jī)后，1080P畫面涵蓋出入口范圍大小約為模擬攝像機(jī)的2至2.5倍，且進(jìn)入存儲(chǔ)系統(tǒng)之前為實(shí)時(shí)影像，無延遲及掉幀情況。

2.地鐵停車場：采用模擬攝像機(jī)或PTZ攝像機(jī)，對于車輛進(jìn)出及人員進(jìn)出存在畫面不夠清晰、車牌無法辨識及車燈光線的阻礙監(jiān)控問題，改采用HD-SDI攝像機(jī)后，進(jìn)出人員辨識度提高，車牌模糊度降低，加上HD-SDI攝像機(jī)的寬動(dòng)態(tài)與背光補(bǔ)償?shù)碾娐纺芰Ω?，因此對于燈光影響及逆光寬?dòng)態(tài)的解決能力遠(yuǎn)勝于原有模擬系統(tǒng)化，當(dāng)然在停車場與DVR主控距離上可能存在問題，但在傳輸介質(zhì)與轉(zhuǎn)換器的搭配下，HD-SDI攝像機(jī)可以克服傳輸距離問題。

3.站臺(tái)：動(dòng)態(tài)分析在此處是重要議題，為了掌握地鐵站臺(tái)層的人潮動(dòng)態(tài)及站臺(tái)邊緣人群活動(dòng)，同時(shí)還需掌握列車進(jìn)出站的狀態(tài)，及屏蔽門的運(yùn)作正常與否，因此站臺(tái)層的攝像機(jī)布建密度及功能最多最強(qiáng)。過去模擬高速球正常狀態(tài)下沒有辦法立即補(bǔ)捉細(xì)微動(dòng)作及清晰畫質(zhì)，因此給了HD-SDI在站臺(tái)層應(yīng)用的契機(jī)。此處采用HD-SDI攝像機(jī)不但可以降低攝像機(jī)布放的密度，更可以實(shí)現(xiàn)HD-SDI高速球巡查站臺(tái)。至于百萬像素網(wǎng)絡(luò)攝像機(jī)所能提供的智能分析等功能，HD-SDI攝像機(jī)ISP芯片也可在固定或高速球機(jī)上提供完整的方案實(shí)現(xiàn)應(yīng)用。

4.售票機(jī)及票務(wù)卡口：原有地鐵此部分均實(shí)行多組固定攝像機(jī)方式，對于售票區(qū)的監(jiān)控甚至只采用一個(gè)高速球來因應(yīng)，因此發(fā)生票務(wù)爭紛時(shí)無法做好查證工作，同時(shí)對于卡口的人流也無法清晰的記錄進(jìn)出過程，對于取證存在錄像結(jié)果誤差產(chǎn)生糾紛。若在此二處也改采用HD-SDI攝像機(jī)，由于其不壓縮無延時(shí)的特性，可以將售票取票付鈔過程清晰記錄，票務(wù)卡口進(jìn)出的人群圖像清楚的記錄存查。從上述地鐵四大關(guān)鍵地點(diǎn)HD-SDI攝像機(jī)的采用解決方案來看，對于地鐵前端高清采集，網(wǎng)絡(luò)百萬象素?cái)z像機(jī)并非唯一選項(xiàng)，需要評估解決方案如何布建及選型。當(dāng)談，HD-SDI地鐵高清解決方案不只是前端問題，還需考慮傳輸、存儲(chǔ)與管理解決方案內(nèi)容及方法。

HD-SDI系統(tǒng)傳輸解決方案

地鐵傳輸系統(tǒng)主要采用局域網(wǎng)或同軸線纜轉(zhuǎn)換構(gòu)成，為了實(shí)現(xiàn)地鐵系統(tǒng)中本地信息的處理和存儲(chǔ)要求，遠(yuǎn)程傳輸系統(tǒng)是地鐵監(jiān)控集中監(jiān)控管理系統(tǒng)的關(guān)鍵，負(fù)責(zé)各種信號和指令的上傳下達(dá)，實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)的集中管理、多級聯(lián)網(wǎng)、信息共享、互聯(lián)互通互控。遠(yuǎn)程集中監(jiān)控管理系統(tǒng)，地鐵現(xiàn)行是以局域網(wǎng)為基礎(chǔ)、通過互聯(lián)網(wǎng)完成數(shù)據(jù)傳輸，將前端HD-SDI音視頻數(shù)字信號進(jìn)入DVR/NVR存儲(chǔ)端后，將音視頻信號轉(zhuǎn)換后進(jìn)行壓縮編碼傳送到OCC集中監(jiān)控中心控制端，同時(shí)將各級車站的副監(jiān)控中心控制端，發(fā)出控制信號傳回監(jiān)控前端以完成雙向視頻控制需求。

視頻信號從前端到存儲(chǔ)DVR或NVR，再往地鐵OCC傳送網(wǎng)絡(luò)傳輸受到網(wǎng)絡(luò)帶寬的約束。以目前高清720P規(guī)格計(jì)算碼流約是D1的2倍帶寬達(dá)到4M左右，采取1080P計(jì)算碼流所用帶寬約為10M。以100M以太網(wǎng)為例，在確保流暢的前提下，實(shí)際上同時(shí)能承載5路左右的高清圖像，如果同一視頻源有多個(gè)使用者訪問，占用的帶寬會(huì)更大。換成千兆以太網(wǎng)可以承擔(dān)幾十路、對于小規(guī)模高清監(jiān)控系統(tǒng)可以有效解決，對于大工程而言由于光纖通信技術(shù)的飛速發(fā)展，使得光纖傳輸監(jiān)控系統(tǒng)的造價(jià)大幅降低，所以光纖和光端機(jī)在地鐵監(jiān)控系統(tǒng)中的應(yīng)用將越來越普及。

此外，在地鐵監(jiān)控系統(tǒng)中HD-SDI的信號傳輸，短距離100-200米左右可以采用同軸電纜傳輸，也可以加中繼器的方式延長傳輸距離至400-500米左右。地鐵隧道中長距離傳輸，可以通過轉(zhuǎn)Fiber的光端機(jī)轉(zhuǎn)換為光纖電纜傳送，且為了滿足多路HD-SDI信號單向或雙向傳送，光端機(jī)也有以WDM/DWDM/CWDM等多頻道光波長分頻方式的傳輸，達(dá)成一路以上的HD-SDI光纖信號載送傳輸要求，這可以讓HD-SDI攝像機(jī)信號傳輸達(dá)到30-70公里。此種傳輸應(yīng)用，以地鐵系統(tǒng)原有光纖網(wǎng)絡(luò)為基礎(chǔ)，其他互聯(lián)網(wǎng)絡(luò)為輔，最大限度節(jié)約成本及降低帶寬對高清傳輸?shù)挠绊憽?/p>

HD-SDI存儲(chǔ)應(yīng)用

地鐵系統(tǒng)大部分存儲(chǔ)系統(tǒng)都采用分布式存儲(chǔ)方式，不管是HD-SDI信號或是模擬或網(wǎng)絡(luò)高清圖像都可采用嵌入式HD-DVR，HD-NVR進(jìn)行接入及存儲(chǔ)。HD-SDI，這個(gè)標(biāo)準(zhǔn)主要針對分辨率為720P或1080P，幀率為25或者30，模數(shù)轉(zhuǎn)換后的數(shù)據(jù)量為1.485Gbps，這樣的數(shù)據(jù)量直接存儲(chǔ)代價(jià)相當(dāng)大，從實(shí)際考慮，視頻存儲(chǔ)要進(jìn)行壓縮處理，采用D1畫質(zhì)進(jìn)行錄像，這樣不但無損于高清圖像的轉(zhuǎn)錄，更可以提供實(shí)時(shí)順暢的錄像源。若按照720P或1080P@30幀的轉(zhuǎn)換錄像推估，每小時(shí)400-650兆的數(shù)據(jù)量計(jì)算，一個(gè)月每路大概需要350-500G的容量，以此類推估算出需要的數(shù)字硬盤錄像機(jī)的數(shù)量以及配置。

HD-SDI高清在地鐵監(jiān)控管理中心的應(yīng)用

目前很多廠商針對HD-SDI矩陣或是HD-DVR推出新的全數(shù)字化、開放式的網(wǎng)絡(luò)視頻聯(lián)網(wǎng)平臺(tái)，可以調(diào)用矩陣編碼或是HD-DVR編碼后的視頻、能夠?qū)崿F(xiàn)地鐵各站系統(tǒng)間的相互集成、報(bào)警聯(lián)動(dòng)、信息集成以及控制信息的統(tǒng)一發(fā)布和管理，具備強(qiáng)大數(shù)據(jù)管理功能，可對系統(tǒng)數(shù)據(jù)進(jìn)行集中管理、檢索、查詢、分析和統(tǒng)計(jì)，包括各類事件信息、報(bào)警信息等。

目前，很多行業(yè)人士對HD-SDI攝像機(jī)的管理平臺(tái)持懷疑態(tài)度，而實(shí)際上，HD-SDI攝像機(jī)在整合、集中管控上真的會(huì)遇到問題，但是遇見的問題可以通過有效途徑解決。如：前端部分采取同軸纜線搭配光端機(jī)的傳送方式，將所有視頻信號送回控制中心，視頻解壓后再連接到大屏實(shí)時(shí)監(jiān)視，同時(shí)也將信號解壓后進(jìn)入有連網(wǎng)功能的HD-SDI錄像機(jī)，通過管理平臺(tái)軟件將所有的SDI矩陣或HD-DVR進(jìn)行聯(lián)網(wǎng)管理收編，這樣不僅可以達(dá)成平臺(tái)管理的要求，更可以便捷、快速的實(shí)現(xiàn)地鐵各站區(qū)的高清畫面轉(zhuǎn)發(fā)工作。同時(shí)，另一種解決方法是視頻解壓后通過編碼器編碼后進(jìn)入高清NVR后進(jìn)行存儲(chǔ)和管理。