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技術方案:高清監(jiān)控在智能建筑中的應用
來源:無線安防技術
摘要: 對于視頻監(jiān)控而言,,圖像清晰度無疑是最關鍵的特性,。圖像越清晰,細節(jié)越明顯,,觀看體驗越好,,智能分析等應用業(yè)務的準確度也越高,。所以圖像清晰度是視頻監(jiān)控永恒的追求,?!?
Abstract:
Key words :

          一、什么是“高清”
    對于視頻監(jiān)控而言,,圖像清晰度無疑是最關鍵的特性,。圖像越清晰,細節(jié)越明顯,,觀看體驗越好,智能分析等應用業(yè)務的準確度也越高,。所以圖像清晰度是視頻監(jiān)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,。這個值越大,,圖像越清晰。所謂高清,、標清,,差異也就體現(xiàn)在這里。兩者之間的分界線就是百萬像素或720p,,達到百萬像素或720p的就是高清,。
    (1)1080i格式,是標準數(shù)字電視顯示模式,。1125條垂直掃描線,,1080條可見垂直掃描線,,16:9,分辨率為1920×1080,,隔行/60Hz,,行頻為33.75KHz。
    (2)720p格式,,是標準數(shù)字電視顯示模式,。750條垂直掃描線,720條可見垂直掃描線,,16:9,,分辨率為1280×720,逐行/60Hz,,行頻為45KHz,。
    (3)1080p格式,是標準數(shù)字電視顯示模式,。1125條垂直掃描線,,1080條可見垂直掃描線,16:9,,分辨率為1920×1080逐行掃描,,專業(yè)格式。
    二,、高清監(jiān)控的優(yōu)勢 

    無論是從分辨率,、顯示效果還是流暢度來看,高清都比標清更有優(yōu)勢,。從分辨率來看,,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,,高清會清晰得多。從顯示效果來看,,高清既支持大屏顯示,,又支持16:9寬屏顯示,可以大大增強用戶的觀看體驗,。從流暢度來看,,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/秒,,其圖像流暢度比標清要高一倍,。所以,高清監(jiān)控是監(jiān)控行業(yè)發(fā)展最主流的趨勢之一。
    對客戶而言,,高清只有在包含了前端,、平臺、存儲,、瀏覽,、顯示等各個環(huán)節(jié)時才有意義。因此,,要實現(xiàn)真正的高清監(jiān)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(jié)全面支持高清,。
  三,、高清監(jiān)控在智能建筑中應用

    高清監(jiān)控在智能建筑行業(yè)的應用拓樸圖
    前端
    在此前,智能建筑行業(yè)多是采用摸擬系統(tǒng),,相對于這些傳統(tǒng)的閉路電視監(jiān)控系統(tǒng),,高清攝像機無須同軸電纜、無須龐大的視頻分配器;安裝所需設備少,,可大幅減少線材,,從而大幅降低工程成本;同時,高清網(wǎng)絡攝像機是利用寬帶網(wǎng)傳輸圖像,,非常廉價,,可充分利用網(wǎng)絡資源,增強監(jiān)控范圍的靈活性,,并可利用網(wǎng)絡更新軟件,,直接實現(xiàn)遠端監(jiān)控。
    傳輸
    監(jiān)控系統(tǒng)傳輸技術主要有視頻基帶傳輸,、光纖傳輸,、網(wǎng)絡傳輸、微波傳輸,、雙絞線平衡傳輸和寬頻共纜傳輸?shù)攘N傳輸方式。每種技術都有其自身特點及應用層面,。在過去,,由于光纖傳輸有著衰減小、頻帶寬,、不受電磁波干擾,、保密性好等優(yōu)點,因此光纖專線傳輸曾經(jīng)是解決長距離視頻監(jiān)控高速傳輸?shù)淖罴逊绞?。隨著網(wǎng)絡技術迅猛發(fā)展,,目前各種寬帶網(wǎng)絡層出不窮,,除了企業(yè)自建的光纖專網(wǎng)達到千兆帶寬,局域網(wǎng)也逐漸朝1000M,、10000M方向發(fā)展,。同時,各大運營商也在大力發(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)絡中的高效傳輸提供了更好的載體,,并使得網(wǎng)絡傳輸也成為長距離音視頻傳輸?shù)牧硪环N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(shù)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纜同時傳輸。數(shù)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(jiān)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,線纜的價格也非常昂貴,。而如果在前端就對高清視頻進行高效壓縮處理,,然后通過IP網(wǎng)絡傳輸?shù)脑挘鋫鬏敵杀九c標清監(jiān)控網(wǎng)絡化傳輸成本相當,。
    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)絡帶寬問題的重要途徑。此外,,因高清占用了更高的網(wǎng)絡帶寬,,在組建高清系統(tǒng)特別是大路數(shù)高清系統(tǒng)時,對于網(wǎng)絡帶寬的使用要精心設計,。例如,,100M以太網(wǎng),實際上同時只能承載5~6路高清圖像(考慮到以太網(wǎng)的碰撞偵聽特性),,如果同一視頻源有多個用戶訪問,,占用的帶寬會更大。因此對于系統(tǒng)設計,、組播,、轉(zhuǎn)發(fā)等技術的使用就顯得尤為重要。
    存儲
    目前,安防系統(tǒng)中常用的存儲方式有DAS直連,、NAS網(wǎng)絡硬盤和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(jiān)控存儲主要采用的技術之一。這些存儲方式都是IT行業(yè)非常成熟的技術,,存儲介質(zhì)也多半是采用IT上通用的數(shù)據(jù)硬盤,,容量一般是TB級以上(按每路每小時數(shù)據(jù)量1G計算,1TB的數(shù)據(jù)硬盤大約可存儲720P的視頻圖像1000小時或者1000路攝像機同時錄像1個小時的數(shù)據(jù)),,現(xiàn)在2TB的數(shù)據(jù)硬盤也逐漸走入人們的視線,。隨著具體高清監(jiān)控項目規(guī)模的不斷擴大,大型高清監(jiān)控系統(tǒng)PB級海量存儲解決方案將得到普遍應用,。
    對于高清監(jiān)控系統(tǒng)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題,。視頻能否回放取決于幾個方面:
    一,,存儲設備是否具有足夠的混合讀寫性能,以保證存儲可在大量高清視頻寫入的同時滿足多路視頻的回放,?;旌献x寫性能不足,不僅可能影響正常的視頻寫入和回放,,嚴重時還有可能造成后續(xù)視頻完全無法寫入,。
    二,存儲系統(tǒng)的安全性和穩(wěn)定性,,先進的RAID技術,、高可靠的企業(yè)級磁盤可有效降低因為磁盤損壞而造成數(shù)據(jù)丟失的可能性,保證高清視頻實時可用,。
    三,,數(shù)據(jù)備份,重要場所的圖像或普通場所的某時段重要圖像往往需要有備份,,以確保在一段時間內(nèi)該視頻隨時可用,。一般可在視頻采集時同時保存到多臺存儲,或先保存單個文件,,之后再復制到另一臺存儲等方式來實現(xiàn),。對重要視頻文件的多重保存或備份是設計高清監(jiān)控系統(tǒng)時必須考慮的問題。
    四,,平臺軟件媒體管理系統(tǒng)的有效性,主要是媒體管理系統(tǒng)后臺的數(shù)據(jù)庫結構設計。能否通過關鍵字,,快速,、準確、有效地檢索到目標視頻是媒體管理系統(tǒng)的重要指標,,否則高清視頻即使保存下來,,也有可能無法檢索到、無法用于圖像調(diào)用和圖像分析,,那么圖像存儲就變得沒有意義,。
    此外,智能分析和數(shù)據(jù)挖掘功能也在存儲系統(tǒng)中充分體現(xiàn)其應用價值,。以智能建筑項目為例,,存儲時間可由3個月或半年擴展到一年,加上前端監(jiān)控點位的后期擴展,,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,。在一些重要場合(如機場、海關)的出入口,,也可將高清攝像機抓拍的人臉或車牌視頻與后臺存儲數(shù)據(jù)庫中黑名單進行對比,,判斷是否為犯罪嫌疑人或違法車輛等,若是與黑名單信息相吻合則進行報警并聯(lián)動配套系統(tǒng),。
          管理平臺
    面對智能建筑行業(yè)項目規(guī)模日益龐大和復雜,、系統(tǒng)整合趨勢越來越明顯的趨勢,一個強大的支撐調(diào)度軟件必不可缺少,,特別對于垂直集中的管理機制平臺,,授權管理(是否給某個用戶具備操作權限)與級別控制(不同級別的用戶具備不同的控制管理,操作權限)顯得尤為突出,。在軟件架構上C/S結構和B/S結構各有所長,,針對監(jiān)控系統(tǒng)的不同需求可以按需選擇。但是C/S架構的軟件系統(tǒng)的功能應用可以做得更豐富,,通信開銷更少,,建議以C/S結構為主。
    在硬件上,,考慮到原有的投資和未來擴展的需求,,硬件平臺的高度整合和大集成功能也非常重要。例如是否同時支持摸擬和數(shù)字接入,,是否同時支持高清和標清系統(tǒng),,是否支持智能分析功能,,是否擁有完善的編解碼功能,是否支持大規(guī)模組網(wǎng)……等,。
    顯示
    高清效果必須使用優(yōu)秀的顯示設備才能表現(xiàn)出來,。后端的顯示設備一般有CRT、LCD,、PDP三種,。而高清顯示效果必須要使用大尺寸顯示器才能表現(xiàn)出來,現(xiàn)在有采用拼接墻技術,,比如在體育場館,、建筑群的大型指揮中心,大都使用拼接大屏,。目前拼接屏中DLP最成熟,,但LCD拼接墻也正在逐漸搶占市場,從清晰度來說,,LCD完全可以滿足1080p的使用要求,。此外還有新的顯示技術(如OLED高清屏)等都已將高清晰指標放在最重要的位置,而各類顯示屏也都將16:9寬屏成為高清產(chǎn)品的定型規(guī)格,。
    譬如,,DVI接口的傳輸完全采用了數(shù)字格式,保證了視頻源到顯示終端傳輸過程中信息的完整性,,可以得到更快捷的傳輸速度以及更清晰的影像,。再如HDMI接口,避免了DVI接口面積過大,、不能傳輸音頻等缺點,,雖然HDMI最高傳輸速度小于DVI(DVI可達8Gbps,HDMI為5Gbps,,最高畫質(zhì)的HDTV信號傳輸需要2Gbps),,但其支持八聲道或單聲道的數(shù)碼音頻傳輸,無需單獨使用音頻連接線,。同時其連接線的長度也可以達到20多米(DVI線在8米以上就會影響畫質(zhì)),。與DVI接口相比,HDMI不僅擁有更高帶寬和更高分辨力等特性,,還能集視頻傳輸和音頻傳輸于一身,,大大簡化了線纜的連接。
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