地鐵高清視頻監(jiān)控應(yīng)用的技術(shù)需求

    “我們記錄下現(xiàn)場(chǎng)大致的圖像，卻無(wú)法看清某些細(xì)節(jié)！”隨著視頻監(jiān)控技術(shù)的不斷發(fā)展，在不同行業(yè)中其業(yè)務(wù)也不斷深化，用戶對(duì)于視頻圖像清晰度的要求也越來(lái)越高，地鐵行業(yè)同樣如此。究其原因，主要是因?yàn)槟壳暗罔F視頻監(jiān)控的建設(shè)中，以數(shù)模混合的系統(tǒng)為主，前端均為模擬攝像機(jī)，傳統(tǒng)模擬攝像機(jī)的像素一般只能達(dá)到30-40萬(wàn)像素，無(wú)法提供720P、1080P的高清畫(huà)質(zhì)。地鐵高清視頻監(jiān)控應(yīng)用需求呼之而出。當(dāng)然除了更清晰的細(xì)節(jié)以外，高清視頻監(jiān)控還能為地鐵用戶帶來(lái)其他兩方面的好處：

    其一，單臺(tái)攝像機(jī)可以監(jiān)控更大的范圍，如站臺(tái)的監(jiān)控，可能需要一臺(tái)高速模擬球機(jī)和多臺(tái)固定槍機(jī)才能完全覆蓋，而采用高清數(shù)字?jǐn)z像機(jī)只需要一兩臺(tái)高清攝像機(jī)即可。在位置像素?cái)?shù)和整體視場(chǎng)不變前提下，可以大量減少攝像機(jī)數(shù)量；視頻智能分析技術(shù)在地鐵視頻監(jiān)控中逐步有所應(yīng)用，但限于基礎(chǔ)算法、硬件芯片、復(fù)雜環(huán)境等因素，其分析準(zhǔn)確率還有待提高。而高清視頻監(jiān)控恰恰為視頻智能分析提供一個(gè)更高的平臺(tái)，因?yàn)橛辛烁�高質(zhì)量的視頻源，智能分析的準(zhǔn)確率也必將大大提高。

    其二，地鐵高清視頻監(jiān)控系統(tǒng)是一個(gè)整體解決方案，并非單純采用高清攝像機(jī)就得以實(shí)現(xiàn)。由于高清視頻流的數(shù)據(jù)量大幅增加，也就對(duì)傳輸帶寬、數(shù)據(jù)交換、媒體轉(zhuǎn)發(fā)、平臺(tái)穩(wěn)定性提出更高的要求，而不同于標(biāo)清的分辨率，又對(duì)解碼上墻、視頻顯示等提出了不一樣的要求。因此，在地鐵視頻監(jiān)控中要實(shí)現(xiàn)真正的高清，需要對(duì)前端設(shè)備、傳輸系統(tǒng)、管理平臺(tái)等各個(gè)環(huán)節(jié)進(jìn)行重新的規(guī)劃設(shè)計(jì)。在地鐵整體高清解決方案中，我們需要關(guān)注如下一些問(wèn)題：

    監(jiān)控場(chǎng)景

    考慮到高清攝像機(jī)自身的一些局限性，如：夜視效果相對(duì)較弱、不適宜云臺(tái)控制、傳輸帶寬要求高等，并非所有地鐵監(jiān)控場(chǎng)景都需要設(shè)置高清攝像機(jī)。根據(jù)其特點(diǎn)和局限性，可以考慮在兩類場(chǎng)景設(shè)置高清攝像機(jī)：大場(chǎng)景監(jiān)控場(chǎng)所（比如大廳這樣面積較大的區(qū)域）和對(duì)細(xì)節(jié)要求高的場(chǎng)所（比如出入口這樣人流密集的區(qū)域）。

    當(dāng)然，在不同場(chǎng)景中采用的高清攝像機(jī)類型也不一樣：

    自動(dòng)光圈定焦鏡頭高清固定彩色攝像機(jī)：站臺(tái)每側(cè)設(shè)置2臺(tái)，提供整個(gè)站臺(tái)重迭無(wú)盲點(diǎn)的圖像，如站臺(tái)有彎度或監(jiān)視范圍不全，可能需多設(shè)固定攝像機(jī)以提供足夠的監(jiān)視覆蓋。

    自動(dòng)光圈變焦鏡頭高清固定彩色攝像機(jī)：站廳、站內(nèi)每個(gè)自動(dòng)扶梯、人行步道處、車站出入口、自動(dòng)/人工售票處、檢票口、出入口自動(dòng)扶梯、閘機(jī)、通道拐彎處。

    一體化球型高清數(shù)字?jǐn)z像機(jī)：各變電所內(nèi)分別設(shè)2~3臺(tái)、各車站票務(wù)室內(nèi)設(shè)置一臺(tái)、站廳、出入口、換乘通道、閘機(jī)等。

    傳輸帶寬

    高清視頻流在帶來(lái)更高分辨率圖像的同時(shí)，其傳輸碼流也是標(biāo)清的數(shù)倍，720P視頻碼流一般為2-5M，1080P視頻碼流一般為4-8M。因此在設(shè)計(jì)地鐵傳輸系統(tǒng)時(shí)，需要考慮其對(duì)于高清視頻碼流的承載能力。在前端接入部分，建議采用光纖接入方式，如PON接入還可以節(jié)約光纖鋪設(shè)的成本。而在車站與總控制中心之間的傳輸帶寬建議不低于100M。當(dāng)傳輸帶寬資源緊張時(shí)，為了降低高清碼流對(duì)傳輸?shù)膲毫�，也可進(jìn)行基于發(fā)端的速率控制，對(duì)碼流進(jìn)行抽幀或打包等處理。

    視頻平臺(tái)

    高清碼流的大數(shù)據(jù)量，不僅要求更大的傳輸帶寬，也對(duì)平臺(tái)的管理能力、分發(fā)能力、存儲(chǔ)能力都提出了更高的要求，在建設(shè)地鐵高清視頻監(jiān)控系統(tǒng)時(shí)，應(yīng)對(duì)平臺(tái)的這三方面能力進(jìn)行優(yōu)化和提升。同時(shí)高清視頻監(jiān)控平臺(tái)需要考慮與現(xiàn)有標(biāo)清系統(tǒng)的兼容，以及對(duì)不同編碼協(xié)議的兼容。

數(shù)據(jù)流與視頻流分離技術(shù)

    對(duì)于大數(shù)據(jù)量的視頻監(jiān)控平臺(tái)，采用模塊化設(shè)計(jì)是一種常見(jiàn)的做法，從而能夠支持集中式或者分布式部署系統(tǒng)平臺(tái)，也便于系統(tǒng)根據(jù)實(shí)際的數(shù)據(jù)需求進(jìn)行平滑擴(kuò)容。同時(shí)平臺(tái)軟件對(duì)于視頻流和數(shù)據(jù)流的路徑優(yōu)化也尤為重要，可以減輕對(duì)重要管理模塊的流量沖擊，使系統(tǒng)更加穩(wěn)定。

    目前地鐵常見(jiàn)的存儲(chǔ)方式是在車站的集中式存儲(chǔ)，其最大的特點(diǎn)是易于管理維護(hù)、容災(zāi)成本低，但是對(duì)主干要求帶寬要求高。高清碼流存儲(chǔ)時(shí)，存儲(chǔ)設(shè)備需要更大的吞吐量、更強(qiáng)的擴(kuò)展性和更高的整合效率，最終能夠?qū)崿F(xiàn)海量數(shù)據(jù)的實(shí)時(shí)存儲(chǔ)。在存儲(chǔ)策略上也可作一些處理，如選擇合適的數(shù)據(jù)塊存儲(chǔ)、無(wú)用圖像變碼流存儲(chǔ)等技術(shù)。

    高清視頻平臺(tái)對(duì)于前端高清攝像機(jī)兼容的方式主要有兩種：一、平臺(tái)與攝像機(jī)均支持某些標(biāo)準(zhǔn)協(xié)議，高清協(xié)議如國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)ONVIF；二、針對(duì)不同廠家的SDK進(jìn)行二次開(kāi)發(fā)，但這種方式后期的開(kāi)發(fā)成本更高。

    解碼顯示

    如果在建設(shè)地鐵視頻監(jiān)控時(shí)，前端采用720P甚至1080P的高清攝像機(jī)，但在后端解碼輸出的卻是標(biāo)清圖像，那無(wú)疑是投資的巨大浪費(fèi)。因此，地鐵高清視頻監(jiān)控系統(tǒng)必須采用具備高清解碼能力的解碼器，常見(jiàn)的接口有HDMI、VGA等。目前市面的高清解碼器包括嵌入式和工控機(jī)式兩種，嵌入式高清解碼器具備更好的穩(wěn)定性，而工控機(jī)式高清解碼器具備更佳的兼容性，需根據(jù)實(shí)際情況進(jìn)行選擇。

    從高清圖像分辨率和人視覺(jué)舒適度上來(lái)說(shuō)，16:9的顯示設(shè)備顯然更加適合顯示高清圖像。但實(shí)際的監(jiān)控場(chǎng)景不一樣，16:9未必適合所有場(chǎng)景，因此需要高清的輸出也能夠9:16、4:3、3:4等比例。

    在客戶端上，也需要根據(jù)地鐵高清視頻的特點(diǎn)實(shí)現(xiàn)某些功能，如局部放大功能、全景調(diào)用功能、智能布局功能等，這樣能讓高清圖像為地鐵的行車、防災(zāi)、調(diào)度等業(yè)務(wù)更好的服務(wù)。