浅析应用于卡口监控系统的HD-SDI光端机 - 安防知识网 - 资讯

随着我国综合实力和国民收入水平的提高，加之国家出台相关政策刺激机动车消费，从而促使机动车保有量连续保持较快增长水平。与此同时，与交通相关的刑事和治安案件也逐年上升，特别是肇事或作案后驾车沿公路逃逸、盗抢机动车辆、车辆违章行驶等事件时有发生。而交通治安卡口监控系统的应用，可有效防治此类事件。
　　交通治安卡口监控系统是指在城市的进出口交通要道、高速公路的出入口、重点路段等处，利用先进的光电、计算机、图像处理、模式识别、远程数据访问等技术，对监控路面过往的每一辆机动车进行连续全天候实时24小时不间断、无遗漏的记录，获取过往车辆的前部物征特征图像和车辆全景图像，计算机根据所拍摄的图像进行车牌识别，自动识别车牌号码和颜色，自动记录相应车辆车型、颜色、车牌号、行驶方向、车速、路经时间等各种参数，自动采集保存车辆图像，并存入计算机生成数据库，数据具备联网查询功能，为各地公安及交警部门进行交通管理提供要线索和依据。为此，交通治安卡口提出了高清视频图像的需求。目前，行业内出现了高清摄像机、高清镜头等，但仅仅依靠这些是无法实现真正的高清需求的，还需要系统中的其他相关设备也要能够为高清图像提供“绿色通道”，而作为视频光纤传输设备的光端机也扮演着重要的角色。
　　传统系统的组成及优缺点
　　交通治安卡口监控系统通常是由系前端车辆检测系统、传输系统和后台数据管理系统三大部分组成。本文主要探讨高清光端机在交通治安卡口监控系统中的应用，因此对卡口监控系统涉及的摄像机和后台的车牌识别、车速测量以及数据联网等方面不作详细说明。
　　目前，国内常用的卡口监控系统可分为标清与高清两大类，其主要区别在于摄像机的清晰度以及传输方式两个方面。
　　标清系统
　　该系统具有通过数字非压缩光端机传输视频及数字信号、无时延、视频可通过分配器方便的在电视墙上进行显示、可靠性及安全性高等优点。但其视频图像分辩率不高，对驾驶室内情况不能清晰地反映出来，甚至对于摩托车的车牌都不易识别；单个摄像机的监控范围比较小，对于压线行驶的车辆不易识别；需要配备全景摄像机，导致设备多成本增加。
　　高清系统
　　该系统视频图像可达到140万像素甚至更高，可清晰地识别车牌及驾驶室内的人员特征；单个摄像机的覆盖面广，对压线行驶的车辆也可识别；设备少不需要另外配全景摄像机。但由于其采用的是网络摄像机，在前端直接IP化，存在一定的时延，且通过IP地址使内网易受不法分子的攻击；卡口的视频如果要在电视墙上实时显示还需要在中心配置相适应的视频解码器。
　　从上述的分析中可以看出，高清化是交通治安卡口监控系统的必然发展趋势。如果能够在高清系统中采用数字非压缩的方式将信号传回监控中心，那么就可以克服目前高清治安卡口监控系统的缺点，大大提高系统的灵活性及安全性。
　　高清视频的标准
　　对于普通的标清视频显示格式，业内一般以H.263CIF(352×288，普通VCD图像标准)，H.264CIF，H.2634CIF(704×576，普通DVD图像标准)等作为图像优劣的评判标准，并且将H.2634CIF作为标清视频会议的最高图像标准。而对于高清视频图像，则可从以下两个指标来分析。
　　分辨率
　　分辨率一般有两个概念，一个是可支持分辨率，它不是平板电视显示屏幕的实际指标，是指电视内部图像驱动芯片可以驱动的图像分辨力；另一个是物理分辨率，是可以看得到的实物指标。
　　高清分辨率就主要由物理分辨率来决定。全高清的分辨率是水平1920个像素数，垂直1080个像素数，一般表述为“分辨力为1920×1080，采用隔行扫描方式，简写为1080/50i”，另外全高清的表述还有“分辨力为1920×1080，采用逐行扫描方式，简写为1080/50P”——全高清的像素数为1920×1080，约等于200万像素。普通高清的分辨率是水平1280个像素数，垂直720个像素数，一般表示为“分辨力为1280×720，采用逐行扫描方式，简写为720/60P”——普通高清的像素数为1280×720，约等于100万像素。
　　幅型比
　　幅型比即是屏幕的长度与宽度的比例。高清标准要求电视屏幕幅型比为16：9，而不是传统电视机标准的4：3比例。高清标准的宽幅型比，更增加了观看的临场感，而且更符合人眼观看的习惯，该标准更适合应用于大屏幕尺寸的显示屏。
　　HD-SDI标准更适合高清应用
　　目前，市场中应用的高清设备主要采用用的高清标准包括HD-SDI、YPbPr、HDMI、DVI等(其比较见表1)。从表1可以看出HD-SDI接口在的传输距离方面比其它接口都要远，因此在监控领域有着较为突出的优势。
　　首先，我们需要理解SDI接口就是“数字分量串行接口”的缩写。而HD-SDI是专业高清设备所采用的无压缩高清视频1.5Gbps传输接口。该接口标准于1996年面试，被定义为“SMPTE(美国电影电视工程师协会)292M”，是高清信号中等距离传输的较佳选择。该接口标准于2006年进行过一次升级，基础的技术数据并没有改变，但对该接口标准与SMPTE相关标准的关系则通过路线图做了一次梳理。目前该标准体系下主要的标准有SMPTE259M，SMPTE297M，SMPTE310SMPTE305(SDTI)、SMPTE344等。
　　应用于卡口监控系统的HD-SDI高清光端机
　　为求高品质传输质量，诺龙开发出系列采用了HD-SDI标准的高清数字视频光端机产品。HD-SDI高清数字视频光端机可广泛应用于广播电视、现场转播、视频监控、安全防范等领域，是高可靠、高性能的串行数字光传输设备。其可在单根光纤上实现1路双向HD-SDI/SDI/ASI数字视频信号的长距离传输。设备由光发射端和光接收端构成，主要用于传输速率为1483.5Mbps和1485Mbps的HD-SDI高清数字视频信号，并向下兼容传输143Mbps、177Mbps、270Mbps、360Mbps、540Mbps五种速率的SD-SDI数字视频信号或ASI数字视频信号。
　　从以上叙述可总结得出，HD-SDI高清数字视频光端机具有以下特点：
　　支持SMPTE259M，SMPTE297M，SMPTE310SMPTE305(SDTI)、SMPTE344标准；
　　符合DVB-ASI(EN50083-9)接口标准；
　　自动适应SDI143Mbps、177Mbps、270Mbps、360Mbps、540Mbps、1483.5Mbps、1485Mbps传输速率；
　　SDI输入具有电缆均衡，可补偿电缆传输的损耗；
　　具有减小信号抖动电路，可以很好地处理畸变信号；
　　接收端两路输出；
　　单级传送距离可达100Km；
　　系统拓扑包括点对点、点对多点等。
　　可选1310nm、1550nm、CWDM或DWDM光传输方式，通过光复接实现多路信号传输。
　　采用HD-SDI高清数字光端机的交通治安卡口系统(见图2)，与传统的标清及高清系统基本相同，不论是系统新建或改造都将非常方便，并且将两类系统的优点完美地结合于一体。整个交通治安卡口监控系统具有以下特点：
　　采用非压缩数字视频传输，实时性好；
　　高清采集单元，视频分辩率高；
　　单个摄像机监控范围大，卡口设备少，易于安装维护；
　　全部设备工业化设计，系统可靠性高；
　　卡口至中心采用光纤传输，前端不需要IP地址，保密性强。
　　高清化将成为光端机应用趋势
　　尽管在当前的视频传输系统中，高清光端机的应用还比较少见，具备相关技术的厂家也仅为少数几家，但随着高清化需求的不断提出，特别是网络监控系统的异军突起，高清光端机的应用将越来越多，在未来几年内，高清也将成为主流光端机产品的必备标准。
　　当然，光端机只是光纤传输视频监控系统中的一环，要想实现真正的高清视频监控，不是一个厂家、一个设备所能够完成的，而是需要整个系统中的设备产品都要实现高清标准，如果某个环节无法实现高清，就会影响整个系统的高清视频质量。因此，在高清化需求的应用趋势下，需要安防业内有志向的厂家都要做出更大的努力，强化自身的技术实力，推以出更多、更完善的高清产品。