高清視頻技術在高速公路監控系統中的應用

江西省高速公路投資集團有限責任公司撫州管理中心 / 胡靖 彭曉敏

1.高清視頻技術常用的視頻信號標準研究

對于高清視頻技術來說，在高速公路監控系統中，它的應用方式主要是視頻信號標清方式，還有高清方式兩種。這兩種的主要區別是在畫面的清晰度方面而判定畫面清晰度的參數，它包含了分辨率還有像素。對于高清技術來說，它的圖像有著很大的特點也，就是說像素越大，圖像的清晰度越高，一般來說，標清視頻主要有QCIF（176×144）和HALF（704×288）等分辨率。但是通過相關的分析可知分辨率參數，在實踐應用的過程中，標簽圖像能夠滿足最大的標準要求D1，因此，高速公路監控系統使用標清視頻有著較大的限制。高清視頻基本上可以達到720P、1080P 及 1080i 等要求，傳輸到高速公路監控設備上的畫面寬高比為 16：9，能夠將路面信息清晰的顯示出來。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控質量，滿足日常的管理工作需要。兩種視頻的具體參數詳見表 1 所示。

通過表1數據分析，可以知道高清視頻技術的應用比標準視頻清晰技術的應用效果要更好，尤其是在水平水質兩個方面的領域表現更為突出。在實踐的過程中采用同一監控方式，標簽技術，它只能達到720批的標準，而最終的畫面單幅圖像約有90萬個像素點，是D1的兩倍。而通過高清視頻技術的應用，而高清視頻技術能夠達到1080P或者1080i標準，單幅圖像中的像素點能夠達到200萬個，能夠在監控圖像中獲取大量的細節信息，同時還能夠消除不清晰視頻所造成的不良影響，使得監控質量、效率得到有效的提升，滿足當前高速公路的管理需要。

2.高清視頻信號數字編碼

高清視頻數字編碼一般可以分成數字非壓縮編碼和數字壓縮編碼兩種。前者主要就是針對于視頻信號并不進行任何的壓縮和處理，其主要的優勢就是視頻的質量相對比價高、延時性低且應用效果非常好，但是這種方式的碼流比較大，并且不能使用TCP/IP網絡進行傳輸，在存儲的過程中還需要應用壓縮技術，否則將會導致數據存儲受到影響；而后者主要是通過進行視頻信號的有效壓縮處理，其碼流有所下降，還能夠使用TCP/IP 網絡進行傳輸，無論是存儲還是發布，都會比較便捷，操作也更為方便。DVI-D和DVI-I3種接口形式，其中以DVID用應用最為廣泛，但是只能進行數字信號的接收，并不能接收模擬信號，導致設備的兼容性比較差，且最大傳輸間距為5m。

3.視頻存儲和設備顯示接口

當前我國所應用的高清視頻很多情況下都是通過使用 NVR( 網絡硬盤錄像機) 來完成。NVR是通過網絡系統來獲取 IPC ( 網絡攝像機) 傳輸的數字視頻碼流，然后對于視頻文件進行存儲與管理，通過網絡系統可以實現文件的分享和保留，滿足各種條件的使用 。高速公路高清視頻圖像通過設備傳輸到監控室中，要通過顯示設備展示在使用者的面前，當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(數字視頻接口)2種。

HDMI是一種非常先進的影像數字傳輸接口的形式，能夠把物壓縮音頻或者高清視頻信號進行準確的傳輸，其最大傳輸速度可達2.25GB/s，并且在信號傳輸之前并不需要進行數/模或模/數轉換，保證信號傳輸的質量和效率。HDMI最大傳輸間隔距離能夠達到15m，目前最為常見的就是 DVI有DVI-A、

4.高清視頻技術應用到高速公路監控工作中

4.1 高 速公路監控系統中高清信號源的應用

當前只有達到720P、1080i及1080P標準的視頻信號，才能確定為高清信號。從傳統的高速公路監控系統的工作條件分析，很多攝像機都是應用計算機顯示格式或者數碼格式，畫面的清晰度不高，不能夠實現高頻率的監控，卻被一些應用者使用是高清設備設施。對于高清視頻信號的攝像機來說，它主要是分成兩種類型的，對于這兩種設備來說，它是不能夠實現正常應用的，這主要是因為在應用的時候需要用的頻率比較高，同時操作的時候工作量比較大，很容易使人疲憊，不能夠進行全面的監控。隨著高清視頻技術的實現之后，能夠切實的將傳統應用方法的不足彌補，大大的提高了圖像信息的監控管理水平使得監控工作更加的細化，實現了智能化的控制，不僅工作量和勞動強度有所下降，還能夠全面的提升監控質量。

表1 高清視頻與標清視頻的分辨率全范圍比較

4.2 高 清視頻技術的視頻傳輸應用

在高清視頻技術應用的過程中，它的傳輸信號包含了上傳接入兩方面，對于信號接入來說，它主要是從采集點直接傳輸到控制室當中，而上傳就是將該信號從一級的控制中心傳輸到上一級的控制中心，然后就能夠實現整個監控系統的分析。高清視頻技術應用到高速公路監控領域，已經逐步的使用光纖傳輸方式取代數字信號方式，傳輸距離更遠且能夠達到穩定性標準，消除模糊圖像所產生的不利影響。從高清視頻信號傳播的角度出發，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 清視頻信息信號傳輸規劃分析

高速公路的監控系統內，高清視頻技術的應用過程中，能夠快速的實現視頻圖像的壓縮編碼處理，在結束后可以應用TCP或者IP網絡來完成實時傳輸。這種信號形式組成相對比較簡單，且數據量比較少。因為高清視頻技術應用到高速公路的監控系統中，能夠體現出高嗎流連續傳輸的效果，對于網絡環境要求是非常高的，在進行監控管理的環節過程中，可以采用以上的兩種方式實現視頻圖像的傳輸。從實際應用情況分析，應用SDH同步數字體系來進行信號的傳輸；將單獨視頻傳輸網絡體系建立，然后通過該網絡系統將下一級的管理內容上傳到系統中，保證整個傳輸系統具備快捷性，且能夠保證傳輸的效率和質量。

4.4 高 清視頻技術的存儲應用

從當前我國的高速公路視頻監控現狀分析，監控工作主要是從記錄為出發點，確保相關的視頻信號都儲存到設備當中，儲存的時間需要規定在15個工作日，同時一些地區要求它的儲存時間最少為90天。這樣做的目的就是為了在發生突發事件的情況下，能夠及時、快速、準確的獲取相應的視頻信息和資料。但是這種情況下，會導致存儲成本比較高，需要大量的存儲設備才能保持運行，信號寬帶一般都比較大，如果超出系統的最大儲存量，就會導致較高的成本出現。因此，高速公路監控系統在具體的應用環節，一方面應該結合當前高清信號量較少的情況，直接保存高清信號；另一方面，也可以根據存儲服務器的具體形式將其分成分布存儲和集中存儲兩種。網絡服務器的正常運行，主要以IP架構和以太網傳輸為主。如果將較高容量的存儲系統應用到目前的高速公路監控系統內，可以更好的提升監控存儲能力，以滿足日常的監控工作需要，對于高速公路的管理也是非常有益的。

5.結束語

當前高清視頻監控的方式應用到我國的高速公路監控系統已經是非常普遍的，其所產生的價值是比較高的。本文主要分析當前的高清視頻相關的概念以及技術，對于高清視頻有了初步的了解，在確定應用高清視頻時，應該充分的考慮到其系統的特性，分析高速公路監控所需要的功能，然后確定最為合適的高清視頻系統形式，從而可以保證高清視頻可以發揮出其應有的作用，滿足高速公路監控系統的運行需要，為高速公路有效的管理提供良好的基礎條件。