高清視頻技術(shù)在高速公路監(jiān)控系統(tǒng)中的應(yīng)用

江西省高速公路投資集團(tuán)有限責(zé)任公司撫州管理中心 / 胡靖 彭曉敏

1.高清視頻技術(shù)常用的視頻信號(hào)標(biāo)準(zhǔn)研究

對(duì)于高清視頻技術(shù)來(lái)說(shuō)，在高速公路監(jiān)控系統(tǒng)中，它的應(yīng)用方式主要是視頻信號(hào)標(biāo)清方式，還有高清方式兩種。這兩種的主要區(qū)別是在畫面的清晰度方面而判定畫面清晰度的參數(shù)，它包含了分辨率還有像素。對(duì)于高清技術(shù)來(lái)說(shuō)，它的圖像有著很大的特點(diǎn)也，就是說(shuō)像素越大，圖像的清晰度越高，一般來(lái)說(shuō)，標(biāo)清視頻主要有QCIF（176×144）和HALF（704×288）等分辨率。但是通過(guò)相關(guān)的分析可知分辨率參數(shù)，在實(shí)踐應(yīng)用的過(guò)程中，標(biāo)簽圖像能夠滿足最大的標(biāo)準(zhǔn)要求D1，因此，高速公路監(jiān)控系統(tǒng)使用標(biāo)清視頻有著較大的限制。高清視頻基本上可以達(dá)到720P、1080P 及 1080i 等要求，傳輸?shù)礁咚俟繁O(jiān)控設(shè)備上的畫面寬高比為 16：9，能夠?qū)⒙访嫘畔⑶逦娘@示出來(lái)。其中，1080P是目前分辨率最高的圖像，可以全面的提升高速公路監(jiān)控質(zhì)量，滿足日常的管理工作需要。兩種視頻的具體參數(shù)詳見表 1 所示。

通過(guò)表1數(shù)據(jù)分析，可以知道高清視頻技術(shù)的應(yīng)用比標(biāo)準(zhǔn)視頻清晰技術(shù)的應(yīng)用效果要更好，尤其是在水平水質(zhì)兩個(gè)方面的領(lǐng)域表現(xiàn)更為突出。在實(shí)踐的過(guò)程中采用同一監(jiān)控方式，標(biāo)簽技術(shù)，它只能達(dá)到720批的標(biāo)準(zhǔn)，而最終的畫面單幅圖像約有90萬(wàn)個(gè)像素點(diǎn)，是D1的兩倍。而通過(guò)高清視頻技術(shù)的應(yīng)用，而高清視頻技術(shù)能夠達(dá)到1080P或者1080i標(biāo)準(zhǔn)，單幅圖像中的像素點(diǎn)能夠達(dá)到200萬(wàn)個(gè)，能夠在監(jiān)控圖像中獲取大量的細(xì)節(jié)信息，同時(shí)還能夠消除不清晰視頻所造成的不良影響，使得監(jiān)控質(zhì)量、效率得到有效的提升，滿足當(dāng)前高速公路的管理需要。

2.高清視頻信號(hào)數(shù)字編碼

高清視頻數(shù)字編碼一般可以分成數(shù)字非壓縮編碼和數(shù)字壓縮編碼兩種。前者主要就是針對(duì)于視頻信號(hào)并不進(jìn)行任何的壓縮和處理，其主要的優(yōu)勢(shì)就是視頻的質(zhì)量相對(duì)比價(jià)高、延時(shí)性低且應(yīng)用效果非常好，但是這種方式的碼流比較大，并且不能使用TCP/IP網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行傳輸，在存儲(chǔ)的過(guò)程中還需要應(yīng)用壓縮技術(shù)，否則將會(huì)導(dǎo)致數(shù)據(jù)存儲(chǔ)受到影響；而后者主要是通過(guò)進(jìn)行視頻信號(hào)的有效壓縮處理，其碼流有所下降，還能夠使用TCP/IP 網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行傳輸，無(wú)論是存儲(chǔ)還是發(fā)布，都會(huì)比較便捷，操作也更為方便。DVI-D和DVI-I3種接口形式，其中以DVID用應(yīng)用最為廣泛，但是只能進(jìn)行數(shù)字信號(hào)的接收，并不能接收模擬信號(hào)，導(dǎo)致設(shè)備的兼容性比較差，且最大傳輸間距為5m。

3.視頻存儲(chǔ)和設(shè)備顯示接口

當(dāng)前我國(guó)所應(yīng)用的高清視頻很多情況下都是通過(guò)使用 NVR( 網(wǎng)絡(luò)硬盤錄像機(jī)) 來(lái)完成。NVR是通過(guò)網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)來(lái)獲取 IPC ( 網(wǎng)絡(luò)攝像機(jī)) 傳輸?shù)臄?shù)字視頻碼流，然后對(duì)于視頻文件進(jìn)行存儲(chǔ)與管理，通過(guò)網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)可以實(shí)現(xiàn)文件的分享和保留，滿足各種條件的使用 。高速公路高清視頻圖像通過(guò)設(shè)備傳輸?shù)奖O(jiān)控室中，要通過(guò)顯示設(shè)備展示在使用者的面前，當(dāng)前最為主要的顯示接口方式即為 HDMI( 高清晰度多媒體接口)、DVI(數(shù)字視頻接口)2種。

HDMI是一種非常先進(jìn)的影像數(shù)字傳輸接口的形式，能夠把物壓縮音頻或者高清視頻信號(hào)進(jìn)行準(zhǔn)確的傳輸，其最大傳輸速度可達(dá)2.25GB/s，并且在信號(hào)傳輸之前并不需要進(jìn)行數(shù)/模或模/數(shù)轉(zhuǎn)換，保證信號(hào)傳輸?shù)馁|(zhì)量和效率。HDMI最大傳輸間隔距離能夠達(dá)到15m，目前最為常見的就是 DVI有DVI-A、

4.高清視頻技術(shù)應(yīng)用到高速公路監(jiān)控工作中

4.1 高 速公路監(jiān)控系統(tǒng)中高清信號(hào)源的應(yīng)用

當(dāng)前只有達(dá)到720P、1080i及1080P標(biāo)準(zhǔn)的視頻信號(hào)，才能確定為高清信號(hào)。從傳統(tǒng)的高速公路監(jiān)控系統(tǒng)的工作條件分析，很多攝像機(jī)都是應(yīng)用計(jì)算機(jī)顯示格式或者數(shù)碼格式，畫面的清晰度不高，不能夠?qū)崿F(xiàn)高頻率的監(jiān)控，卻被一些應(yīng)用者使用是高清設(shè)備設(shè)施。對(duì)于高清視頻信號(hào)的攝像機(jī)來(lái)說(shuō)，它主要是分成兩種類型的，對(duì)于這兩種設(shè)備來(lái)說(shuō)，它是不能夠?qū)崿F(xiàn)正常應(yīng)用的，這主要是因?yàn)樵趹?yīng)用的時(shí)候需要用的頻率比較高，同時(shí)操作的時(shí)候工作量比較大，很容易使人疲憊，不能夠進(jìn)行全面的監(jiān)控。隨著高清視頻技術(shù)的實(shí)現(xiàn)之后，能夠切實(shí)的將傳統(tǒng)應(yīng)用方法的不足彌補(bǔ)，大大的提高了圖像信息的監(jiān)控管理水平使得監(jiān)控工作更加的細(xì)化，實(shí)現(xiàn)了智能化的控制，不僅工作量和勞動(dòng)強(qiáng)度有所下降，還能夠全面的提升監(jiān)控質(zhì)量。

表1 高清視頻與標(biāo)清視頻的分辨率全范圍比較

4.2 高 清視頻技術(shù)的視頻傳輸應(yīng)用

在高清視頻技術(shù)應(yīng)用的過(guò)程中，它的傳輸信號(hào)包含了上傳接入兩方面，對(duì)于信號(hào)接入來(lái)說(shuō)，它主要是從采集點(diǎn)直接傳輸?shù)娇刂剖耶?dāng)中，而上傳就是將該信號(hào)從一級(jí)的控制中心傳輸?shù)缴弦患?jí)的控制中心，然后就能夠?qū)崿F(xiàn)整個(gè)監(jiān)控系統(tǒng)的分析。高清視頻技術(shù)應(yīng)用到高速公路監(jiān)控領(lǐng)域，已經(jīng)逐步的使用光纖傳輸方式取代數(shù)字信號(hào)方式，傳輸距離更遠(yuǎn)且能夠達(dá)到穩(wěn)定性標(biāo)準(zhǔn)，消除模糊圖像所產(chǎn)生的不利影響。從高清視頻信號(hào)傳播的角度出發(fā)，其重量更輕且保密性好，還能夠防止其受到電磁波干擾的影響。

4.3 高 清視頻信息信號(hào)傳輸規(guī)劃分析

高速公路的監(jiān)控系統(tǒng)內(nèi)，高清視頻技術(shù)的應(yīng)用過(guò)程中，能夠快速的實(shí)現(xiàn)視頻圖像的壓縮編碼處理，在結(jié)束后可以應(yīng)用TCP或者IP網(wǎng)絡(luò)來(lái)完成實(shí)時(shí)傳輸。這種信號(hào)形式組成相對(duì)比較簡(jiǎn)單，且數(shù)據(jù)量比較少。因?yàn)楦咔逡曨l技術(shù)應(yīng)用到高速公路的監(jiān)控系統(tǒng)中，能夠體現(xiàn)出高嗎流連續(xù)傳輸?shù)男Ч?，?duì)于網(wǎng)絡(luò)環(huán)境要求是非常高的，在進(jìn)行監(jiān)控管理的環(huán)節(jié)過(guò)程中，可以采用以上的兩種方式實(shí)現(xiàn)視頻圖像的傳輸。從實(shí)際應(yīng)用情況分析，應(yīng)用SDH同步數(shù)字體系來(lái)進(jìn)行信號(hào)的傳輸；將單獨(dú)視頻傳輸網(wǎng)絡(luò)體系建立，然后通過(guò)該網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)將下一級(jí)的管理內(nèi)容上傳到系統(tǒng)中，保證整個(gè)傳輸系統(tǒng)具備快捷性，且能夠保證傳輸?shù)男屎唾|(zhì)量。

4.4 高 清視頻技術(shù)的存儲(chǔ)應(yīng)用

從當(dāng)前我國(guó)的高速公路視頻監(jiān)控現(xiàn)狀分析，監(jiān)控工作主要是從記錄為出發(fā)點(diǎn)，確保相關(guān)的視頻信號(hào)都儲(chǔ)存到設(shè)備當(dāng)中，儲(chǔ)存的時(shí)間需要規(guī)定在15個(gè)工作日，同時(shí)一些地區(qū)要求它的儲(chǔ)存時(shí)間最少為90天。這樣做的目的就是為了在發(fā)生突發(fā)事件的情況下，能夠及時(shí)、快速、準(zhǔn)確的獲取相應(yīng)的視頻信息和資料。但是這種情況下，會(huì)導(dǎo)致存儲(chǔ)成本比較高，需要大量的存儲(chǔ)設(shè)備才能保持運(yùn)行，信號(hào)寬帶一般都比較大，如果超出系統(tǒng)的最大儲(chǔ)存量，就會(huì)導(dǎo)致較高的成本出現(xiàn)。因此，高速公路監(jiān)控系統(tǒng)在具體的應(yīng)用環(huán)節(jié)，一方面應(yīng)該結(jié)合當(dāng)前高清信號(hào)量較少的情況，直接保存高清信號(hào)；另一方面，也可以根據(jù)存儲(chǔ)服務(wù)器的具體形式將其分成分布存儲(chǔ)和集中存儲(chǔ)兩種。網(wǎng)絡(luò)服務(wù)器的正常運(yùn)行，主要以IP架構(gòu)和以太網(wǎng)傳輸為主。如果將較高容量的存儲(chǔ)系統(tǒng)應(yīng)用到目前的高速公路監(jiān)控系統(tǒng)內(nèi)，可以更好的提升監(jiān)控存儲(chǔ)能力，以滿足日常的監(jiān)控工作需要，對(duì)于高速公路的管理也是非常有益的。

5.結(jié)束語(yǔ)

當(dāng)前高清視頻監(jiān)控的方式應(yīng)用到我國(guó)的高速公路監(jiān)控系統(tǒng)已經(jīng)是非常普遍的，其所產(chǎn)生的價(jià)值是比較高的。本文主要分析當(dāng)前的高清視頻相關(guān)的概念以及技術(shù)，對(duì)于高清視頻有了初步的了解，在確定應(yīng)用高清視頻時(shí)，應(yīng)該充分的考慮到其系統(tǒng)的特性，分析高速公路監(jiān)控所需要的功能，然后確定最為合適的高清視頻系統(tǒng)形式，從而可以保證高清視頻可以發(fā)揮出其應(yīng)有的作用，滿足高速公路監(jiān)控系統(tǒng)的運(yùn)行需要，為高速公路有效的管理提供良好的基礎(chǔ)條件。