高清视频监控系统

　　近几年中国的铁路建设进入了高速发展时期，为了保障铁路的安全运营，视频监控得到了大量应用。同时，人们对图像的要求也越来越高，从最开始的能 看到图像，到现在的要看到清晰的图像，再到今后的能进行处理分析的高清晰图像……等等。在数字监控潮流下，对图像清晰度的追求成为了视频监控一个重要的发 展趋势，高清摄像机及高清监控系统的应用也逐渐被铁路行业所重视。

　　什么是高清摄像机?什么样的系统算是高清监控系统呢?国际上，SMPTE(美国电影电视工程师协会)定义的两个HDTV标准是SMPTE 296M和SMPTE 274M。SMPTE 296M(HDTV 720P)定义的主要参数有：分辨率为1280×720像素、16:9格式的高保真色彩，逐行扫描频率25/30Hz。SMPTE 274M(HDTV 1080)则要求：分辨率为1920×1080像素、16:9格式的高保真色彩、使用25/30Hz和50/60Hz的隔行或逐行扫描频率。符合 SMPTE标准的摄像机表示遵从HDTV质量，并应提供HDTV的所有分辨率、色彩保真度和帧速率优点。参考国际上HDTV高清电视的公认标准，针对目前 国内对高清网络摄像机的需求，高清网络摄像机的定义为“录像视频分辨率达到或超过720P(1280×720，25fps)，水平解析度达到或超过700 线的网络摄像机”。而其它高分辨率的摄像机可称为百万像素网络摄像机或MEGA IPC。从目前市场上发展趋势上来看，HDTV的高清网络摄像机能够获得后端高清LCD、PDP、DLP、高清监视器等更好的支持，从而获得比MEGE IPC更好的显示效果，是未来的发展趋势。而高清监控系统是指其传输的每一路图像都能达到高清分辨率，且视频采集、编码、传输、浏览、录像、回放等全面高 清，并能够支持前端HDTV高清网络摄像机的监控系统。

　　高清视频监控在铁路行业的应用方案

　　在铁路行业，高清监控系统带来的不仅是更清晰的图像和更好的效果，也带来了更大的系统性能需求、远距离传输带宽和存储等问题。什么样的高清系统才能适合铁路行业多级调阅、远距离传输、监控规模大的行业特点呢?

　　如图1所示，在整个传统铁路行业视频监控方案中，其中心是流媒体服务器，这种方式常见于车站监控系统的架构中。前端的编码器或者IPC输出的单播流通过网络传输到分发/存储服务器，由分发/存储服务器实现单播转多播、按需分发、按需存储。整个数据流如图1所示。在全标清系统的情况下，该方案还能基本满足多用户操作的需求，但是如果此方案应用于高清系统，则流媒体分发方式的弊端将会凸显出来：

　　1.服务器规模随着监控点数的增加成等比例上升，尤其是高清IPC想要得到较好的应用效果，输出码流一般在6M-8M，是传统标清的3-4倍，分发/存储服务器数量将会大增，并且必须增加服务器的档次，因为服务器的性能成为了方案中的性能瓶颈。

　　2.系统存在着较多的局部故障点，当其中某台分发/存储服务器发生故障时，将会影响其所管理的多路视频图像的存储和实时监看，不符合交通行业对 安防系统高可靠性的要求。虽然可以通过冗余服务器解决该问题，但是每个车站配置冗余服务器从成本角度考虑，现实工程中很少被实际采用。

　　3.前端IPC输出单播流，造成存储流和实时流占用同样带宽，如果为了得到高清系统带来的良好图像质量，那么磁盘阵列将会面临较大的压力，尤其是成本将会大幅提高；若是为了减小磁盘成本的压力，增大存储流压缩比，又会大大降低高清监控图像的清晰度。

　　4.大量的服务器及其设备机架不仅占据了大量设备的空间，不符合绿色环保的要求，更致命的是增加了系统的不可靠性，增多了故障点。当面对突发事件、出现多个热点区域的时候，大规模突发的流量很容易导致整个服务器群的瘫痪。

　　在图2中，则代表了目前比较先进的一种视频监控解决方案，它采用电信领域比较成熟的软交换架构：NGN架构。管理服务器仅负责处理设备管理、信 令分发、会话的建立，且不参与到实时的业务流之中(实时流和存储流)。在图2中，存储流和实时流均是通过网络直接传输到磁盘阵列、解码器或监控客户端，如 此解决了此前的服务性能和可靠性瓶颈的问题。当有多个用户同时调阅同一路图像实时视频时，则通过网络组播提供支持，如图2中标号①的视频流所示：解码器和 监控客户端同时调阅同一路图像，此时因为前端IPC输出的是组播流，则由网络中的交换机提供类似码流复制的功能，解决对前端IPC大规模同时调阅而带来的 性能和带宽的冲击问题。这种解决方案在高清系统中带来了较多的优点：