高清技术在视频监控系统中的应用

【摘 要 】本文从高清视频技术标准、视频设备、传输系统、监控平台、解码显示等方面介绍高清视频技术在企业安全管理中的应用.利用高清视频图像清晰度的提升、信息量的增加,为现代安全管理提供更好的怎么写作.

【关 键 词 】高清；监控；应用

【分类号】：TG333.7

前言

随着技术的进步,视频监控经历了模拟、数字化、网络化的变迁,现已广泛应用在各行各业之中,同时人们对高质量图像的需求,也促使着视频监控技术不断向前发展.在数字网络的潮流下,高清图像成了视频监控一个重要的发展趋势.视频监控系统已成为应急指挥、日常监控、事故记录的重要手段.而传统以数模混合系统为主的监控系统,常常暴露出图像细节不清的缺陷,且不适应大规模联网和长时间存储的需要.因此,高清视频监控应运而出.

1.高清技术标准

标清：是物理分辨率在720P（1280*720）以下的一种视频格式（D1/DCIF/CIF）.具体的说是指分辨率在400 线及以下的VCD、DVD、电视节目等“标清”视频格式,即标准清晰度.

高清：物理分辨率达到720P（1280*720）以上则称作高清,（英文表述：High Definition）简称：HD,720P 是指视频的垂直分辨率为720 线逐行扫描, 它作为高清的入门级标准,相当于2.5 个D1 的分辨率.

全高清： 物理分辨率最高可达到1920*1080, 简称Full HD,分1080P/1080I 显示设备水平分辨率达到1080 线,从视觉效果看,1080P 为最高规格的电视信号,其图像质量可达到或接近35mm 宽银幕电影的水平.1080P 的图像分辨率相当于6 个D1 的分辨率.1080i 是指1080 线的隔行扫描,1080P是指1080 线的逐行扫描.

所以,只有前端摄像机是摄像机,1080P、1080i、720P 才是高清,其中1080i 采用的是隔行扫描模式,每一帧都是通过两次扫描来完成的,每次实际扫描线数只有一半即1080/2等于540 线,分为奇数线和偶数线,实际的图像清晰度和720P 差不多, 此种格式在安防监控中不会成为主流.1080P 和720P 采用的是逐行扫描方式是主流.

2.高清监控需求分析

2.1 管理职能的需求

视频监控系统作为安全管理的重要手段,它能够发挥以下的管理职能：

（1）应急管理：应急管理平台担负系统内突发重大公共事件和安全事故时应急指挥部职能,是处置突发事故的信息传递中心；并对日常应急预案的演练、评价和修订工作起到辅助作用.

（2）值班管理：应急管理平台是内外联络、沟通协调的中枢.平时由安保人员24小时全天侯值班,并有检查督促基层单位值班情况的功能.

（3）实时监控：对系统内中控室、停车场、库房、配电室、空压机房、锅炉房、财务室、档案室、机房、职工食堂、院门等重点要害场所和部位实行24小时实时监控.

（4）安全检查：对风险较大的建设项目的施工现场、系统内大型会议和活动场所,生产作业现场的设备设施安全运行状况、人员作业情况、物资安全状况等安全情况进行远程监督检查.

综上所述视频监控系统能够实现以下功能：实时监看、图像选择调用、录像存储、摄像范围控制、优先级设置、字符迭加、智能分析和远程系统管理控制,且能够被综合监控系统所集成等.

2.2 高清图像的需求

目前我系统采用数模结合的视频监控系统,摄像机采用的是模拟摄像机,监控存储图像采用CIF 或4CIF 分辨率,CIF 存储图像回放质量是比较差的,4CIF 存储图像回放质量相对较好,在记录事件过程上,信息量基本够用,但在分辨嫌疑人面部细节特征上,仍有不足,前端模拟摄像机一般要求达到480 线, 视频源清晰度本身就不高,加上传输环节信号的损失,要看清大场面的某个具体细节不太可能；如果用高速球型摄像机对局部画面进行记录（即图像拉近）,那附近必须有高速球型摄像机,且需要有专人操作.数字高清摄像机引入安防系统是现代安全管理的大趋势,不仅有清晰的全景记录,更有清晰的细节图像,可以作为取证资料.当然除了更清晰的细节图像以外,高清视频监控还有其他的优势,一台摄像机可以监控更大的范围,如停车场的监控,一般需要两个模拟高速球机和几个固定机才能全面覆盖, 而采用高清数字摄像机只需要一两个即可.

3高清视频监控系统架构要求

3.1整体高清解决方案

高清视频监控系统为两级架构,在区县基层单位值班室设立二级监控中心,负责监控本单位相关情况,在市公司总部设立一级监控中心,负责整个系统内的远程监控.系统提供云台控制及实时监看、图像选择、视频分配、字符迭加、录像存储、图像回放、智能分析、优先级设置、网管等功能.

3.2 在整体高清解决方案中,我们需要关注以下一些方面：

3.2.1摄像机的选择

（1）不同类型高清摄像机的选择

网络摄像机是能直接输出数字化图像信号的摄像机,其内部增加了数字化转换、数字化视频压缩以及网络输出功能.根据传感芯片不同分为以下两类,他们各自有自己的特点.

一种是以CCD 作为成像器件的网络摄像机.此类摄像机在经历了Sony 公司推出的130 万像素的网络摄像机后,开始逐渐向高清迈步,其特点是灵敏度高但响应速度较低,故不太适合作为采用高分辨率逐行扫描方式的摄像机.

另一种是以CMOS 作为成像器件的网络摄像机.如Sanyo 公司的CC-HDN4000PC 10 倍AF 变焦网络摄像机,采用400 万像素的逐行扫CMOS 传感器,解析度均为传统VGA 摄像机的9 倍,并有H.264 和JPEG 二种引擎压缩技术.由于CMOS 在高像素方面有着一定的优势, 且成本较CCD 低,因此用于监控的高清摄像机基本都是以CMOS传感器直接输出数字化视频信号的网络摄像机.CMOS 传感器的不足就是在低照度和黑暗环境下有噪声且图像有噪点. （2）不同场所摄像机的选择

考虑到高清摄像机自身的一些局限性,如：夜视效果相对较弱、不适宜云台控制、传输带宽要求较高等,并不是所有场所都需要高清摄像机.根据其特点和局限性,可以考虑在两类场景设置高清摄像机：大场景监控场所（比如车场等面积较大的区域）和对细节要求高的场所（比如出入口人员密集的区域）.根据需要使用自动光圈定焦高清固定摄像机或一体化球型高清数字摄像机.

3.2.2 传输系统的设计

高清视频带来更高分辨率图像,但其数据传输量也是标清的数倍,720P 视频码流一般为2～5M,因此在设计传输系统时,需要考虑传输能力,要根据上传的图像数量设计带宽要求,避免在传输环节产生瓶颈效应.因此在区县的视频摄录环节建议采用光纤传输,图像主要存储在当地,当市公司监控中心调取某个视频时再上行传输,避免带宽的占用.当传输带宽紧张时,为了降低传输压力,也可进行基于发端的速率控制,对码流进行抽帧或打包等处理.

3.2.3 视频平台

高清视频信号的数据流较大,不仅要求更宽的传输带宽,也对平台的管理能力、分发能力、存储能力都提出了更高的要求,在建设高清视频监控平台时,应重点对平台的这三方面能力进行提升.同时高清视频监控平台需要考虑它的智能化,变被动安防监控为主动安防监控提升监控的主动管理能力.

3.2.4 解码显示

如果在建设视频监控系统时,前端采用720P 甚至更高的摄像机,但解码输出的却是标清的,那将是巨大的资源浪费.因此,高清视频监控系统所使用的必须具备高清解码能力,常见的接口有HDMI、VGA 等.目前市面的高清包括嵌入式和工控机式两种,嵌入式高清具备更好的稳定性,而工控机式高清具备更佳的兼容性,需根据实际情况进行选择.

从高清图像分辨率和人视觉舒适度上来说,16：9 的显示设备显然更加适合显示高清图像.但实际的监控场景不一样,16：9 未必适合所有场景, 因此输出也要能够9：16、4：3、3：4 等比例进行转换.在系统终端上也应实现高清平台的某些特定功能,如局部放大功能、全景调用功能、智能布局功能等,使高清图像为安全管理提供更好的怎么写作.

4.结束语

视频监控系统在安全管理方面发挥着越来越大的作用,例如“天网工程”就是对视频监控系统的有效利用.对于一个企业、一个集团建立自己视频监控系统将更加有效地提升安全管理水平.本文不对细节设计做过多的介绍,而只是着重考虑了一些共性的、架构方面的问题.利用视频图像清晰度的提升、有效信息量的增加, 使未来智能化视频监控系统能够实现看得清、判得明的目标,为现代安全管理提供怎么写作.