高清監(jiān)控應(yīng)用

　　體育場(chǎng)館的視頻監(jiān)控一般設(shè)在場(chǎng)館周界、室外停車(chē)場(chǎng)、場(chǎng)館出入口、檢錄廳、主賽場(chǎng)及看臺(tái)、熱身訓(xùn)練場(chǎng)、樓梯前室、電梯廳、電梯轎廂、重要機(jī)房等區(qū)域。

　　在大多數(shù)室外場(chǎng)所，如周界、室外停車(chē)場(chǎng)區(qū)域，一般建議采用標(biāo)清D1分辨率的固定或球型攝像機(jī)產(chǎn)品。而在室內(nèi)重點(diǎn)場(chǎng)所，如檢錄廳、場(chǎng)館出入口、比賽場(chǎng)館等作為運(yùn)動(dòng)員、來(lái)賓、要員及觀眾出入的通道和人員聚集區(qū)，則續(xù)架設(shè)高清(百萬(wàn)像素)分辨率的攝像機(jī)產(chǎn)品實(shí)現(xiàn)高清視頻監(jiān)控。透過(guò)高清攝像機(jī)監(jiān)控覆蓋更大范圍以及更清晰的人員特征及活動(dòng)情況。這無(wú)論是對(duì)于攝像機(jī)的清晰度、圖像的實(shí)時(shí)控制要求，還是對(duì)于視頻的傳輸、存儲(chǔ)、顯示設(shè)備的技術(shù)要求都相對(duì)較高。

　　從視頻監(jiān)控的技術(shù)角度出發(fā)，要實(shí)現(xiàn)真正意義上的高清監(jiān)控，滿足“看得清”的監(jiān)控需求，就必須在視頻的采集、編碼、傳輸、實(shí)時(shí)預(yù)覽、錄像存儲(chǔ)和回放等各個(gè)環(huán)節(jié)全面支持高清信號(hào)(視頻監(jiān)控系統(tǒng)的一般結(jié)構(gòu)如圖1)。

　　將上述系統(tǒng)架構(gòu)與體育場(chǎng)館的實(shí)際情況相結(jié)合，可以清晰地把監(jiān)控系統(tǒng)分為前端子系統(tǒng)、傳輸子系統(tǒng)、存儲(chǔ)子系統(tǒng)以及顯示與控制等部分。

　　1、前端子系統(tǒng)高清技術(shù)選擇

　　前端子系統(tǒng)，主要涉及到監(jiān)控系統(tǒng)中的攝像機(jī)產(chǎn)品，根據(jù)監(jiān)控技術(shù)的發(fā)展，目前攝像機(jī)實(shí)現(xiàn)高清分辨率，根據(jù)輸出信號(hào)類(lèi)型的不同，主要有兩種技術(shù)：數(shù)字高清、網(wǎng)絡(luò)高清。

　　數(shù)字高清：

　　攝像機(jī)產(chǎn)品以數(shù)字信號(hào)輸出為主，接口一般為SDI或光纖接口，無(wú)損視頻碼流達(dá)到1500Mbps。由于無(wú)損視頻碼流太大，硬盤(pán)規(guī)格相對(duì)較小，目前不適合直接存儲(chǔ)，需通過(guò)具備雙操作系統(tǒng)的數(shù)字高清硬盤(pán)錄像機(jī)經(jīng)H.264(MPEG4-part10)編碼后再進(jìn)行本地化存儲(chǔ)。200萬(wàn)像素經(jīng)編碼后，碼流一般為8Mbps。

　　數(shù)字高清監(jiān)控系統(tǒng)的傳輸以點(diǎn)對(duì)點(diǎn)傳輸方式為主，一般適用于模擬系統(tǒng)的數(shù)字高清網(wǎng)絡(luò)改造。即在不改造原有傳輸線路的情況下，只需更換前端攝像機(jī)和后端存儲(chǔ)設(shè)備即可實(shí)現(xiàn)高清化監(jiān)控，高清視頻經(jīng)硬盤(pán)錄像機(jī)編碼和網(wǎng)絡(luò)化之后，可由監(jiān)控中心集中、統(tǒng)一管理。適合分區(qū)管理和集中管理、分區(qū)存儲(chǔ)和集中存儲(chǔ)的兩級(jí)管理模式。

　　網(wǎng)絡(luò)高清：

　　網(wǎng)絡(luò)高清，顧名思義，是通過(guò)網(wǎng)絡(luò)、以太網(wǎng)傳輸方式傳輸網(wǎng)絡(luò)高清視頻信號(hào)，在體育場(chǎng)館的視頻監(jiān)控系統(tǒng)中，經(jīng)常采用星形架構(gòu)的以太網(wǎng)絡(luò)實(shí)現(xiàn)高清網(wǎng)絡(luò)視頻信號(hào)的傳輸。傳輸距離根據(jù)選用的線路不同，從百米到幾十公里，與之前模擬、數(shù)字這兩種方式相比，傳輸?shù)脑靸r(jià)相對(duì)較低，且性能穩(wěn)定，是目前在高清監(jiān)控系統(tǒng)中應(yīng)用范圍最廣的一種高性價(jià)比傳輸方式其攝像機(jī)產(chǎn)品以網(wǎng)絡(luò)高清信號(hào)輸出，接口為RJ45接口或光纖接口，視頻輸出格式為高清H.264(MPEG4-part10)格式，管理中心存儲(chǔ)設(shè)備支持高清網(wǎng)絡(luò)視頻的存儲(chǔ)，設(shè)備形態(tài)主要以網(wǎng)絡(luò)型硬盤(pán)錄像機(jī)(NVR)及磁盤(pán)陣列(IPSAN)為主，解碼及顯示設(shè)備支持高清視頻的解碼輸出與顯示。

　　高質(zhì)量的200萬(wàn)高清碼流一般為8Mbps左右。網(wǎng)絡(luò)攝像機(jī)部署相對(duì)簡(jiǎn)單，一根以太網(wǎng)線即可完成視頻傳輸、云臺(tái)控制、設(shè)備供電(需攝像機(jī)和交換機(jī)同時(shí)支持PoE供電)。設(shè)備集成度較高，通過(guò)最新的DSP芯片處理技術(shù)，可在一個(gè)攝像機(jī)上完成高清編碼、智能分析等功能，可減少后端服務(wù)器的投入，分散系統(tǒng)故障點(diǎn)。

　　網(wǎng)絡(luò)高清系統(tǒng)的傳輸可利用計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)的星形傳輸結(jié)構(gòu)，相對(duì)數(shù)字高清系統(tǒng)的點(diǎn)位點(diǎn)傳輸方式，鏈路簡(jiǎn)單，適用于新建的體育館高清監(jiān)控系統(tǒng)。

　　2、高清傳輸方式選擇

　　目前，高清視頻信號(hào)有模擬、數(shù)字、網(wǎng)絡(luò)三種傳輸方式。前兩種方式用于傳輸無(wú)損、無(wú)壓縮的模擬和數(shù)字高清信號(hào)。

　　模擬高清信號(hào)傳輸一般采用YPbPr分量傳輸，一路高清視頻信號(hào)需要三根同軸線纜同時(shí)傳輸，線纜使用量非常大。分量傳輸?shù)木嚯x雖然可以通過(guò)第三方設(shè)備延伸，但由于傳輸?shù)氖悄M信號(hào)，經(jīng)遠(yuǎn)距離傳輸后信號(hào)有損。因此，YPbPr分量傳輸不適合于高清監(jiān)控。

　　數(shù)字高清信號(hào)傳輸一般采用DVI、HDMI或者HD-SDI傳輸，其中DVI或HDMI的傳輸距離只有幾米，不適合用于監(jiān)控傳輸，HD-SDI雖可以傳輸百米左右，但對(duì)同軸電纜的要求很高，線纜的價(jià)格也非常昂貴，因此，對(duì)于系統(tǒng)中大規(guī)模的應(yīng)用也只能望而卻步。

　　網(wǎng)絡(luò)高清信號(hào)傳輸，顧名思義，是通過(guò)網(wǎng)絡(luò)傳輸方式傳輸網(wǎng)絡(luò)高清視頻信號(hào)，常采用星形架構(gòu)的以太網(wǎng)絡(luò)實(shí)現(xiàn)高清網(wǎng)絡(luò)視頻信號(hào)的傳輸。傳輸距離根據(jù)選用的線路不同，從百米到幾十公里，與之前模擬、數(shù)字這兩種方式相比，傳輸?shù)脑靸r(jià)相對(duì)較低，且性能穩(wěn)定，是目前在高清監(jiān)控系統(tǒng)中應(yīng)用范圍最廣的一種高性價(jià)比傳輸方式。

　　目前，以太網(wǎng)帶寬已經(jīng)可以實(shí)現(xiàn)100/1000Mbps到桌面(終端設(shè)備)，核心單端口萬(wàn)兆帶寬。因此，體育場(chǎng)館內(nèi)的局域網(wǎng)絡(luò)完全可以擔(dān)負(fù)起任何大規(guī)模網(wǎng)絡(luò)高清監(jiān)控系統(tǒng)的高清信號(hào)傳輸。

　　對(duì)于廣域網(wǎng)而言，由于帶寬限制，網(wǎng)絡(luò)高清視頻在廣域網(wǎng)上傳輸存在限制，加強(qiáng)廣域網(wǎng)帶寬建設(shè)是解決高清傳輸和網(wǎng)絡(luò)帶寬問(wèn)題的重要途徑。另外，對(duì)于同一視頻源多個(gè)用戶訪問(wèn)時(shí)的重復(fù)占用帶寬問(wèn)題，通過(guò)流媒體轉(zhuǎn)發(fā)、組播等技術(shù)的使用可以降低此類(lèi)情況的帶寬重復(fù)占用。

　　3、存儲(chǔ)模式選擇

　　高清化、網(wǎng)絡(luò)化的視頻監(jiān)控系統(tǒng)，一般采用IPSAN(iSCSI)、NVR等存儲(chǔ)方式進(jìn)行海量視頻數(shù)據(jù)的存儲(chǔ)。大型、多場(chǎng)館的體育建筑，建筑體相對(duì)分散，對(duì)于系統(tǒng)管理來(lái)說(shuō)，一方面需要實(shí)現(xiàn)集中管理，另一方面也應(yīng)實(shí)現(xiàn)穩(wěn)定的本地化管理。在這里，建議使用NVR模式的存儲(chǔ)方式。NVR存儲(chǔ)模式，采用的NVR存儲(chǔ)設(shè)備自帶雙操作系統(tǒng)，支持本地化管理，確保了存儲(chǔ)功能及系統(tǒng)運(yùn)行的穩(wěn)定(IPSAN與NVR存儲(chǔ)技術(shù)的對(duì)比見(jiàn)表1)。[nextpage]

　　4、高清顯示選擇

　　高清效果必須使用優(yōu)秀的顯示設(shè)備才能表現(xiàn)出來(lái)。后端的顯示設(shè)備一般有CRT、LCD、PDP三種。而高清顯示效果必須要使用大尺寸、具有高清分辨率的顯示器才能表現(xiàn)出來(lái)，現(xiàn)在采用的高清顯示，基本使用拼接大屏。目前拼接屏中DLP最成熟，但LCD拼接墻也正在逐漸搶占市場(chǎng)，從清晰度來(lái)說(shuō)，LCD完全可以滿足1080P的使用要求。此外還有新的顯示技術(shù)(如OLED高清屏)等都已將高清晰指標(biāo)放在最重要的位置，而各類(lèi)顯示屏也都將16∶9寬屏成為高清產(chǎn)品的標(biāo)準(zhǔn)規(guī)格。

　　在接口方面，高清數(shù)字接口也成為了液晶拼接屏的標(biāo)配，常見(jiàn)的DVI、HDMI、HD-SDI等接口都廣泛應(yīng)用在不同型號(hào)和廠家的顯示設(shè)備中。不同的接口有各自的優(yōu)點(diǎn)。譬如，DVI接口的傳輸完全采用了數(shù)字格式，保證了視頻源到顯示終端傳輸過(guò)程中信息的完整性，可以得到更快捷的傳輸速度以及更清晰的影像。再如HDMI接口，避免了DVI接口面積過(guò)大、不能傳輸音頻等缺點(diǎn)，雖然HDMI最高傳輸速度小于DVI(DVI可達(dá)8Gbps，HDMI為5Gbps，最高畫(huà)質(zhì)的HDTV信號(hào)傳輸需要2Gbps)，但其支持八聲道或單聲道的數(shù)碼音頻傳輸，無(wú)需單獨(dú)使用音頻連接線。同時(shí)其連接線的長(zhǎng)度也可以達(dá)到20多米(DVI線在8米以上就會(huì)影響畫(huà)質(zhì))。與DVI接口相比，HDMI不僅擁有更高帶寬和更高分辨力等特性，還能集視頻傳輸和音頻傳輸于一身，大大簡(jiǎn)化了線纜的連接。

　　智能分析應(yīng)用

　　體育場(chǎng)館在視頻監(jiān)控系統(tǒng)建設(shè)中，基本確立了“全方位、立體式”的建設(shè)目標(biāo)，尤其在智能監(jiān)控系統(tǒng)部署上提出了全面監(jiān)控的要求，其中包括多種最新智能視頻技術(shù)的整合應(yīng)用。智能視頻分析主要包括兩大類(lèi)：一類(lèi)是基于背景建模技術(shù)的智能行為分析;另一類(lèi)是基于特征識(shí)別技術(shù)的智能特征識(shí)別(如圖2所示)。智能行為分析，其原理主要是：對(duì)視頻流采用對(duì)運(yùn)動(dòng)目標(biāo)的檢測(cè)、跟蹤、分類(lèi)技術(shù)，將視頻內(nèi)的目標(biāo)經(jīng)背景建模、前景目標(biāo)分割、跟蹤及分類(lèi)等圖像識(shí)別算法，完成由圖像數(shù)據(jù)到事件參數(shù)的轉(zhuǎn)變，從而實(shí)現(xiàn)對(duì)各種突發(fā)事件的實(shí)時(shí)智能檢測(cè)。智能特征識(shí)別是通過(guò)建立特征識(shí)別無(wú)需背景模型而需要目標(biāo)物體的特征，因此機(jī)器會(huì)存有一個(gè)可以用于描述這些特征的數(shù)據(jù)庫(kù)，特征識(shí)別也就是在所得的圖像中尋找與特征庫(kù)里具有一定相似程度的物體以進(jìn)行匹配，如果特殊庫(kù)里描述的特征越多，得到的結(jié)果越正確，同時(shí)需要的計(jì)算量也越大。

　　體育場(chǎng)館智能分析的應(yīng)用，主要包括以下幾點(diǎn)。

　　· 非法闖入人員自動(dòng)檢測(cè)、報(bào)警。為防止有人未經(jīng)許可闖入體育場(chǎng)館，出現(xiàn)漏票、逃票等情況，需要對(duì)館區(qū)周界區(qū)域進(jìn)行視頻智能分析，對(duì)周界入侵行為進(jìn)行檢測(cè);當(dāng)檢測(cè)到有目標(biāo)入侵場(chǎng)館周界即產(chǎn)生報(bào)警，并驅(qū)動(dòng)球機(jī)進(jìn)行自動(dòng)跟蹤，對(duì)入侵目標(biāo)進(jìn)行取證;

　　· 異常事件的自動(dòng)檢測(cè)。對(duì)館內(nèi)重要區(qū)域的視頻進(jìn)行智能分析，對(duì)多種異常事件進(jìn)行檢測(cè)，包括徘徊、物品拿取、物品放置、涂鴉、違章停車(chē)等異常事件的檢測(cè);

　　· 設(shè)備運(yùn)行狀態(tài)的自檢測(cè)。為了保障體育場(chǎng)館視頻監(jiān)控系統(tǒng)的正常運(yùn)作，系統(tǒng)需要支持?jǐn)z像機(jī)異常狀態(tài)檢測(cè)功能，對(duì)攝像機(jī)的多種異常狀態(tài)進(jìn)行檢測(cè)，包括視頻線斷開(kāi)、攝像機(jī)被破壞及攝像機(jī)被移動(dòng)等;

　　· 事后快速取證。為了在發(fā)生異常事件后，快速定位及取證，系統(tǒng)需要具有事件后檢索功能，能夠?qū)ο到y(tǒng)內(nèi)任意一路視頻進(jìn)行快速事件檢索，及時(shí)定位異常事件發(fā)生的時(shí)間點(diǎn);

　　· 客流量統(tǒng)計(jì)。體育場(chǎng)館舉辦各類(lèi)賽事、表演時(shí)是客流量最高的時(shí)候，一方面高密度的客流量給商家?guī)?lái)龐大的商機(jī);另一方面，密集的客流量也增加了安保、服務(wù)等管理上困難。因此，如果能掌握正確的客流量數(shù)據(jù)，就能幫助我們做出正確的決策。

　　客流量統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)是體育場(chǎng)館在管理和決策方面不可缺少的數(shù)據(jù)。而對(duì)相關(guān)職能部門(mén)而言，得到相對(duì)確切的客流量統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)，可以指導(dǎo)合理的安保措施，服務(wù)措施，同時(shí)也可以更加有效的配置公共資源，提高公共資源的利用率，更好的為公眾服務(wù)。