地铁高清视频监控应用的技术需求

    “我们记录下现场大致的图像，却无法看清某些细节！”随着视频监控技术的不断发展，在不同行业中其业务也不断深化，用户对于视频图像清晰度的要求也越来越高，地铁行业同样如此。究其原因，主要是因为目前地铁视频监控的建设中，以数模混合的系统为主，前端均为模拟摄像机，传统模拟摄像机的像素一般只能达到30-40万像素，无法提供720P、1080P的高清画质。地铁高清视频监控应用需求呼之而出。当然除了更清晰的细节以外，高清视频监控还能为地铁用户带来其他两方面的好处：

    其一，单台摄像机可以监控更大的范围，如站台的监控，可能需要一台高速模拟球机和多台固定枪机才能完全覆盖，而采用高清数字摄像机只需要一两台高清摄像机即可。在位置像素数和整体视场不变前提下，可以大量减少摄像机数量；视频智能分析技术在地铁视频监控中逐步有所应用，但限于基础算法、硬件芯片、复杂环境等因素，其分析准确率还有待提高。而高清视频监控恰恰为视频智能分析提供一个更高的平台，因为有了更高质量的视频源，智能分析的准确率也必将大大提高。

    其二，地铁高清视频监控系统是一个整体解决方案，并非单纯采用高清摄像机就得以实现。由于高清视频流的数据量大幅增加，也就对传输带宽、数据交换、媒体转发、平台稳定性提出更高的要求，而不同于标清的分辨率，又对解码上墙、视频显示等提出了不一样的要求。因此，在地铁视频监控中要实现真正的高清，需要对前端设备、传输系统、管理平台等各个环节进行重新的规划设计。在地铁整体高清解决方案中，我们需要关注如下一些问题：

    监控场景

    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、传输带宽要求高等，并非所有地铁监控场景都需要设置高清摄像机。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（比如大厅这样面积较大的区域）和对细节要求高的场所（比如出入口这样人流密集的区域）。

    当然，在不同场景中采用的高清摄像机类型也不一样：

    自动光圈定焦镜头高清固定彩色摄像机：站台每侧设置2台，提供整个站台重迭无盲点的图像，如站台有弯度或监视范围不全，可能需多设固定摄像机以提供足够的监视覆盖。

    自动光圈变焦镜头高清固定彩色摄像机：站厅、站内每个自动扶梯、人行步道处、车站出入口、自动/人工售票处、检票口、出入口自动扶梯、闸机、通道拐弯处。

    一体化球型高清数字摄像机：各变电所内分别设2~3台、各车站票务室内设置一台、站厅、出入口、换乘通道、闸机等。

    传输带宽

    高清视频流在带来更高分辨率图像的同时，其传输码流也是标清的数倍，720P视频码流一般为2-5M，1080P视频码流一般为4-8M。因此在设计地铁传输系统时，需要考虑其对于高清视频码流的承载能力。在前端接入部分，建议采用光纤接入方式，如PON接入还可以节约光纤铺设的成本。而在车站与总控制中心之间的传输带宽建议不低于100M。当传输带宽资源紧张时，为了降低高清码流对传输的压力，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。

    视频平台

    高清码流的大数据量，不仅要求更大的传输带宽，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，在建设地铁高清视频监控系统时，应对平台的这三方面能力进行优化和提升。同时高清视频监控平台需要考虑与现有标清系统的兼容，以及对不同编码协议的兼容。

数据流与视频流分离技术

    对于大数据量的视频监控平台，采用模块化设计是一种常见的做法，从而能够支持集中式或者分布式部署系统平台，也便于系统根据实际的数据需求进行平滑扩容。同时平台软件对于视频流和数据流的路径优化也尤为重要，可以减轻对重要管理模块的流量冲击，使系统更加稳定。

    目前地铁常见的存储方式是在车站的集中式存储，其最大的特点是易于管理维护、容灾成本低，但是对主干要求带宽要求高。高清码流存储时，存储设备需要更大的吞吐量、更强的扩展性和更高的整合效率，最终能够实现海量数据的实时存储。在存储策略上也可作一些处理，如选择合适的数据块存储、无用图像变码流存储等技术。

    高清视频平台对于前端高清摄像机兼容的方式主要有两种：一、平台与摄像机均支持某些标准协议，高清协议如国际标准ONVIF；二、针对不同厂家的SDK进行二次开发，但这种方式后期的开发成本更高。

    解码显示

    如果在建设地铁视频监控时，前端采用720P甚至1080P的高清摄像机，但在后端解码输出的却是标清图像，那无疑是投资的巨大浪费。因此，地铁高清视频监控系统必须采用具备高清解码能力的解码器，常见的接口有HDMI、VGA等。目前市面的高清解码器包括嵌入式和工控机式两种，嵌入式高清解码器具备更好的稳定性，而工控机式高清解码器具备更佳的兼容性，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，因此需要高清的输出也能够9:16、4:3、3:4等比例。

    在客户端上，也需要根据地铁高清视频的特点实现某些功能，如局部放大功能、全景调用功能、智能布局功能等，这样能让高清图像为地铁的行车、防灾、调度等业务更好的服务。