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

孫超毅

（陜西高速交通工貿(mào)有限公司，陜西 西安 710000）

0 引 言

相關(guān)高速公路監(jiān)控工作人員應(yīng)明確高清視頻技術(shù)在當(dāng)前公路監(jiān)控體系中的應(yīng)用已極為廣泛。但是，相關(guān)工作人員并未清晰認(rèn)識(shí)高清視頻技術(shù)的概念以及關(guān)鍵技術(shù)，阻礙了高清視頻技術(shù)的進(jìn)一步應(yīng)用。因此，本文將高清視頻技術(shù)對(duì)展開全方位分析，并且細(xì)致研究其在高速公路監(jiān)控系統(tǒng)中的實(shí)際應(yīng)用情況，以期為相關(guān)行業(yè)人士提供參考。

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

當(dāng)前高速公路監(jiān)控系統(tǒng)中，高清視頻技術(shù)采用的視頻信號(hào)標(biāo)準(zhǔn)主要有標(biāo)清和高清兩種。標(biāo)清信號(hào)標(biāo)準(zhǔn)和高清信號(hào)標(biāo)準(zhǔn)的差別在于圖像清晰度，衡量圖像清晰度的標(biāo)準(zhǔn)是分辨率，分辨率的單位則是像素。高清視頻技術(shù)的像素往往具有一個(gè)特征，即像素越大，最終圖像越清晰。一般，標(biāo)清視頻往往有QCIF（176×144）和HALF（704×288）等分辨率。但是在眾多分辨率中，標(biāo)清圖像所能達(dá)到的最大標(biāo)準(zhǔn)也僅僅只是D1標(biāo)準(zhǔn)，所以在高速公路監(jiān)控系統(tǒng)中應(yīng)用標(biāo)清視頻具有一定限制性。高清視頻技術(shù)的標(biāo)準(zhǔn)信號(hào)通常有720P、1080P及1080i等，并且呈現(xiàn)在高速公路監(jiān)控系統(tǒng)中的畫面寬高比定義為16：9，便于將實(shí)際路況圖像清晰地呈現(xiàn)在監(jiān)控畫面中。其中，1080P是整個(gè)高清視頻技術(shù)中最高分辨率的圖像標(biāo)準(zhǔn)，因此高清視頻技術(shù)必會(huì)提升高速公路監(jiān)控體系的質(zhì)量[1]。高清視頻與標(biāo)清視頻的分辨率對(duì)比如表1所示。

表1 高清視頻與標(biāo)清視頻的分辨率全范圍比較

由表1可知，高清視頻技術(shù)在各方面都優(yōu)于標(biāo)清視頻技術(shù)，尤其是在水平方面和垂直方面。如果兩種技術(shù)對(duì)同一高速公路監(jiān)控信息展開檢測(cè)，標(biāo)清技術(shù)將會(huì)采用720P標(biāo)準(zhǔn)，所形成的單幅圖像大約有90萬(wàn)個(gè)像素點(diǎn)，是D1的兩倍；而高清視頻技術(shù)將會(huì)采用1080P或者1080i標(biāo)準(zhǔn)，所形成的像素點(diǎn)將達(dá)到200萬(wàn)個(gè)，相當(dāng)于D1的4倍。將高清視頻技術(shù)應(yīng)用到高速公路監(jiān)控系統(tǒng)中，會(huì)獲得監(jiān)控對(duì)象的更多細(xì)節(jié)，能科學(xué)解決標(biāo)清監(jiān)控系統(tǒng)中存在的視頻圖像模糊問題。

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

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

目前720P、1080i及1080P的視頻信號(hào)，才算是高清視頻信號(hào)。觀察以往高速公路監(jiān)控系統(tǒng)的運(yùn)作情況發(fā)現(xiàn)，大部分?jǐn)z像機(jī)都是在沿用計(jì)算機(jī)顯示格式或者數(shù)碼照相機(jī)應(yīng)用格式，并未很好地提升監(jiān)控系統(tǒng)的畫面清晰度，并且無(wú)法實(shí)現(xiàn)更高分辨率的監(jiān)控圖像解析工作，但卻被行業(yè)內(nèi)部人士認(rèn)為是高清視頻設(shè)備。通常生成高清視頻信號(hào)的攝像機(jī)有兩種形式，分別為IPC攝像機(jī)和HD-SD接口攝像機(jī)。這兩種攝像機(jī)仍難以滿足監(jiān)控工作的實(shí)際需求，原因是它們都由具體工作人員展開觀察，工作量巨大，且容易引起視覺疲勞，很難形成有效的視頻監(jiān)控。運(yùn)用高清視頻技術(shù)后，可全方位分析監(jiān)控工作中的圖像信息，并將圖像信息進(jìn)一步細(xì)化與提升，整個(gè)工作過程的開展極具智能化，不僅降低了工作難度，還進(jìn)一步提升了監(jiān)控質(zhì)量[2]。高速公路監(jiān)控系統(tǒng)設(shè)備分布如圖1所示。

圖1 高速公路監(jiān)控系統(tǒng)設(shè)備

2.2 高清視頻技術(shù)的視頻傳輸應(yīng)用

高清視頻技術(shù)的視頻傳輸應(yīng)用通常包括兩個(gè)方面，分別是信號(hào)接入部分和上傳部分。信號(hào)接入是指將信號(hào)從采集點(diǎn)收集到控制中心，而上傳是指將控制中心的信號(hào)長(zhǎng)傳到上一級(jí)控制中心，從而進(jìn)一步實(shí)現(xiàn)監(jiān)控系統(tǒng)的觀察研究。高清視頻技術(shù)在高速公路監(jiān)控系統(tǒng)的應(yīng)用，能將原本的數(shù)字信息利用光纖數(shù)字傳輸技術(shù)展開遠(yuǎn)距離的信號(hào)傳輸，并在傳輸過程中確保圖像信息的穩(wěn)定性，不存在甄別到的圖像出現(xiàn)模糊問題。高清視頻技術(shù)的信息傳播功能，具備重量輕、保密性能好及不受電磁波干擾的優(yōu)點(diǎn)。隨著時(shí)代的不斷發(fā)展，此視頻技術(shù)還會(huì)朝著1 000 M甚至是10 000 M的方向發(fā)展，圖像清晰度會(huì)越來越高，從而不斷提高高速公路監(jiān)控系統(tǒng)的質(zhì)量，保證高速公路經(jīng)濟(jì)持續(xù)健康的發(fā)展。

2.3 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)中，高清視頻技術(shù)將會(huì)對(duì)視頻圖像信息進(jìn)行壓縮編碼處理，壓縮編碼處理完成后，再通過TCP或者IP網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行實(shí)際傳輸。此種類型的信號(hào)相對(duì)較簡(jiǎn)便，且數(shù)據(jù)量也較低。由于高清視頻技術(shù)在高速公路監(jiān)控系統(tǒng)中的應(yīng)用往往呈現(xiàn)出高碼流持續(xù)傳輸?shù)奶卣鳎詫?duì)網(wǎng)絡(luò)運(yùn)行的要求非常高。高速公路中，通常會(huì)采用兩種方式展開視頻圖像的傳輸。具體地，通過SDH同步數(shù)字體系展開通信系統(tǒng)傳輸；組建單獨(dú)的視頻傳輸網(wǎng)絡(luò)，并接入到網(wǎng)絡(luò)提供的通道接收來自下一級(jí)管理點(diǎn)上傳的圖像，整個(gè)傳輸過程非常簡(jiǎn)便，傳輸過程中生成的圖像質(zhì)量相對(duì)較高。因此，在高速公路監(jiān)控系統(tǒng)中運(yùn)用高清視頻技術(shù)，能有效提升整個(gè)監(jiān)控系統(tǒng)的質(zhì)量[3]。

2.4 高清視頻技術(shù)的存儲(chǔ)應(yīng)用

觀察當(dāng)前國(guó)內(nèi)高速公路視頻監(jiān)控情況發(fā)現(xiàn)，整個(gè)監(jiān)控工作的開展都是以記錄為主要手段，要求所有的視頻信號(hào)都需要加以存儲(chǔ)，同時(shí)存儲(chǔ)時(shí)間不能少于半個(gè)月，更有甚者，要求保存時(shí)間達(dá)到三個(gè)月。這樣做的目的是為了能在高速公路特殊情況發(fā)生的第一時(shí)間內(nèi)快速查詢到當(dāng)時(shí)的實(shí)際路況。但是如此長(zhǎng)時(shí)間的監(jiān)控圖像存儲(chǔ)，其信號(hào)寬帶往往較大，如果超出了系統(tǒng)設(shè)備最大的存儲(chǔ)容量，那么必然會(huì)形成巨大的成本壓力。因此在高速公路監(jiān)控系統(tǒng)應(yīng)用過程中，一方面需針對(duì)高清混合系統(tǒng)中高清信號(hào)不多的情況，直接保存高清信號(hào)；另一方面，應(yīng)用網(wǎng)絡(luò)存儲(chǔ)服務(wù)器進(jìn)行分布式存儲(chǔ)和中心集中管理模式。網(wǎng)絡(luò)存儲(chǔ)服務(wù)器采用的都是IP構(gòu)架和以太網(wǎng)傳輸，具備良好的擴(kuò)展功能。當(dāng)高容量信號(hào)存儲(chǔ)設(shè)備應(yīng)用到高速公路監(jiān)控系統(tǒng)時(shí)，必會(huì)進(jìn)一步強(qiáng)化監(jiān)控系統(tǒng)的信號(hào)存儲(chǔ)能力。

3 結(jié) 論

本文全面分析了高清視頻技術(shù)的信號(hào)標(biāo)準(zhǔn)，并展開了實(shí)際應(yīng)用分析。相關(guān)高速公路監(jiān)控工作人員能通過高清視頻技術(shù)的應(yīng)用情況，充分了解技術(shù)優(yōu)勢(shì)，從而科學(xué)合理應(yīng)用高清視頻技術(shù)。