高清摄像机在高速公路全程监控的应用
摘 要:
为了提高高速公路的管理和服务水平～目前各高速公路都在实施或即将实施全程监控。高速公路全程监控正日益成为高速公路日常运营管理的一个重要手段～发挥着越来越重要的作用。闭路电视监控是高速公路全程监控的重要组成部分～可供监控人员直观了解道路交通状况～同时也可增加自动检测设备～及时发现交通事件或异常隋况～还可通过录像回放对事件发生过程进行了解和调查～为及时发现和处理交通事故、避免二次事故、保障交通畅通、减少财产损失、提高服务水平提供了有力支持。因此闭路电视监控系统的重要性不言而喻。
普通摄像机监控系统的弊端
目前高速公路全程监控的主要构成方式是采用
标准
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的摄像机作为前端设备～其最大图像分辨率可达到D1标准。信号传输采用视频光端机～为了节省光缆纤芯～一般采用节点式光端机。后端设备包括视频分配器、视频矩阵、硬盘录像机、监视器、事件分析仪等。
一、信号的反复转换造成图像质量的下降
摄像机的CCD采集的图像为点阵数字模式～在摄像机内转换为复合视频信号输出。光端机传输为数字信号～在光端机传输中又经历模拟到数字、数字到模拟两次转换。视频信号传输到监控中心后～硬盘录像机的存储又经过一次模拟到数字的转换～事件分析仪的处理也是经过一次模拟到数字的转换。
二、视频光端机的传输是一套专用系统～且扩容不方便
由于其本质上的点对点传输特点～增加任何传输通道～都需要在定货时一次确定～所传输数据的接口形式也需要一次确定。传输系统一旦建成～若要有增加摄像机等调整～只能更换设备或再增加传输设备。且视频光端机难以和其他传输系统整合～不能构建传输平台。
三、视频存储采用硬盘录像机
目前多采用H.264
格式
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～其主要特点是动态实时录像～且压缩效率高。但动态压缩的特点使其不适合高速公路应用。因为高速公路主要关注的是运动～H.264的特点使其在压缩运动图像时可能产生马赛克。交通事件发生的关键时刻～若记录的图像产生马赛克是令人尴尬的～且硬盘录像机记录是后端记录～当传输系统发生故障时～会彻底丢失相应图像。
四、监视效果不理想
由于标准摄像机的分辨率低～难以兼顾场景监控和细节监控。作为交通状态监控时～一般是作为场景监控～监视范围大～主要是监视车流是否畅通。作为事件检测时～则需要监视范围在摄像机监视的一定范围之内。而当发生交通事故时～由于显示细节少～在监视画面上只能粗略判断事故情况。不同的应用目的造成使用要求不一致～难以兼顾。
目前在传输系统有一些新的
方案
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～如采用以太网通道和动态压缩方式传输～使传输系统和其他的传输系统整合～构成了统一的传输平台。但由于系统的其他部分未变～使得传输到监控中心的图像质量下降更大～对后续的信号处理如事件分析带来了更不利的影响。高清摄像机监控系统的功能及特点
高清摄像机的图像分辨率高～可从100万像素到500万像素～分辨率动态可变。由于其分辨率高～其输出不再是视频信号～而是采用了以太网接口～直接输出数字图像～当然也可输出标准分辨率的图像～因此高清体现的是真正的全数字。
高清摄像机在高速公路上的应用是一个完全IP数字高清视频监控系统～采用分布存储集中管理方案～主要特点为全数字、全IP寻址、分布式存储架构、两可变图像监控。
系统中的视频信号由摄像机传感器采集后～包括传输、存储、分配、显示等全部以数字化方式进行～由此减少了传统视频系统中多次A/D、D/A转换和频繁的图像预处理～大大减少了由于转换和处理引起的图像失真和延时～切实保证了图像的质量。完全的数字图像也方便后续的车辆检测、事件检测处理。
系统采用全IP寻址方式～区别于传统视频监控系统中摄像机点对点传输方式～应用IP方式组网～使每一台前端摄像机在网络内拥有一个惟一的IP地址～以此保证大范围组网时的正确寻址～且接线简单～无端I:1对应关系。同时也为其他数据传输提供了统一的平台。
系统图像存储采用分布式存储方式～所有视频图像由前端记录～减少了网络传输开销～大大提高系统效率～提高图像存储的有效性和可靠性～降低系统风险。
系统采用高清IP摄像机(100万像素以上)～对图像的压缩采用JPEG格式～传输帧数(1，25帧)和图像分辨率(10万~U5oo万像素)可调～保障了监控系统中有效画面具有足够清晰的结果～彻底避免其他处理方式中关键图像的马赛克现象。
在使用中～ 日常监控和事件检测采用标清图像(640×480)进行～保证系统图像传输的动态连续～在有报警信息时～则可显示存储的高清图像～有助于判断事件情况～及时处理。 高清摄像机监控系统构成
系统分为三部分组成:前端的外场系统;中心系统;传输网络。
外场系统由外场摄像机、NMC (网络存储控制器)、联动控制设备等组成。实现图像采集和前端存储～执行预设的存储管理～以及中心系统下发的联动命令。
中心系统由服务器、监视工作站、局域网络设备组成～实现中心管理、设置、监控和监视及联动控制功能。
传输网络实现外场设备到中心系统的传输～由传输设备、交换设备、传输介质等组成～构成一个标准的以太网。
其拓扑结构为环及层级树状结构～分为根、次级结点及支结点和叶结点4层～根与次结点采用环型结构。次结点以下为层次树状结构～总体构造如下图示:
高清摄像机监控系统的应用优势
和传统系统相比～应用高清摄像机的监控系统有明显的优势:
一、图像的显示和存储质量稳定
高清摄像机的监控系统为全数字系统～没有多次转换造成的图像质量下降～直接采用摄像机产生的JPEG图片。
二、图像分辨率
高清摄像机的监控系统中日常监控浏览采用低分辨率方式～事件发生时又能兼顾细节监控～即能提供大范围的场景监视～又同时提供丰富的细节～避免了普通摄像机需要转动云台调整镜头焦距的操作～简单实用。
三、图像传输
高清摄像机的监控系统的图像传输采用通用的以太网设备～设备组成简单清晰～连接简单方便。
四、功能扩展
传统系统功能扩展如车辆检测、事件分析需要增加专用设备～处理复合视频信号。高清摄像机的监控系统的所有图像全部为数字图像～可在中心系统或NMC中通过选择嵌入的附加软件功能模块～实现相应功能～简单方便。
五、系统扩容
传统系统采用点对点传输系统～每次增加外场设备～传输系统和中心设备均需要增加并再次布线～不仅不方便～对系统的稳定运行产生影响～高清摄像机的监控系统增加外场设备～只需要在外场接入即可～中心只在操作界面上设置即可。
六、维护难度
传统系统中任意一路图像故障～都需要从外场到中心检查维护～中间接头多～维护难度大。高清摄像机的监控系统除了外场摄像机外～其他设备都是通用的IT类设备～从而保证了设备的成熟可靠～维护方便～解决了采用专用设备性价比不高和维护不便的问题～在监控界面上即可判断出故障范围～简单方便。
七、系统使用
传统系统由于其结构特点～只能在中心实现监控～否则增加许多的传输和监控设备。高清摄像机的监控系统可在网内任何一点即可实现中心的监控功能～灵活方便。且由于图像清晰～可代替人员例行巡查。结束语
总之～采用高清摄像机的全程监控系统～是基于成熟的技术在监控系统的合理应用～是一个真正的全数字的采用通用传输平台的系统～是对现有监控系统的真正的升级换代～其清晰的图片和可变分辨率且更适合监控系统的需要。
浙公网安备 33021202002483