HD-SDI在地铁高清视频监控系统中的应用

　　高清的需求关键 

　　高清具有丰富的画面细节，覆盖范围广，图像越清晰，细节越明显，辨识效果才能更佳。因此在人流、车辆及物品流动密度的公共场所可以得到很好的应用。并且，通过与智能视频分析技术相结合，为智能监控提供高清晰的视频画面分辨率，有效提高智能预警的可靠性。因此对于地铁监控而言，HD-SDI图像清晰度无疑是最关键的技术指标，基于高清，地铁需求主要有以下几点。

　　1.为地铁出入口及站台等关键场所提供高分辨率图像视频信息，基于高清摄影机一般可以做到1280×960、1920×1080、2048×1536，甚至2560×1920的分辨率，HD-SDI高清则可以提供1920×1080及1280×720等宽广角且清晰细腻的高清图像，能够更好的捕捉一切目标细节，实现目标清晰可辨要求。

　　2.为地铁系统提供更广的视频覆盖面，一台架设于地铁出入口的高清摄影机可以替代原有架设的2或3台标清摄影机，甚至更多。因此，对于站台区、票务窗口、进出卡口、主要出入口及大厅等，只需部署少量的高清摄影机即可达到效果。

　　3.除了IP网络摄像机，HD-SDI高清目前在720P和1080i/1080P都可以支持60帧/秒，图像流畅度比标清高一倍。可以支持大屏显示，16：9宽屏显示，大大增强地铁监控上操作者的观看体验。

　　4.HD-SDI高清监控可以提供更实时、更多细节、清晰的视频，为未来智能监控创造有利的条件。

　　HD-SDI高清前端应用方案

　　地铁监控系统过去一直都是在网络监控及模拟监控混合架构下运行，网络监控分为高清与标清二种方式。目前地铁系统仍以矩阵系统搭配网络储存设备DVR/NVR为主，因此在局域网络带宽及骨干带宽普遍不足下，本地存储与远程视频调阅都无法获得良好的高清图像效果，采用HD-SDI高清摄像机，首先可解决前端视频质量与顺畅问题，其次，在既有线路均为同轴电缆的情况下，更替HD-SDI摄像机取代原有模拟摄像机容易简单。 

　　地铁HD-SDI高清应用构架图

　　为了有效提出HD-SDI摄像机在地铁监控系统的应用解决方案，笔者将地铁各监控点使用HD-SDI高清产生的实际效能做具体分析。

　　1.地铁车站出入口：原系统采用部分为PTZ模拟摄像机及百万像素网络摄影机，模拟画面分辨率不足，人脸特征无法辨识。PTZ摄影机无法一次涵盖特定范围，容易产生画面死角;百万像素网络摄像机由于带宽问题导致录像前存在延迟或失帧情况，使录像结果不完整，损失部份细节内容。采用HD-SDI摄像机后，1080P画面涵盖出入口范围大小约为模拟摄像机的2至2.5倍，且进入存储系统之前为实时影像，无延迟及掉帧情况。

　　2.地铁停车场：采用模拟摄像机或PTZ摄像机，对于车辆进出及人员进出存在画面不够清晰、车牌无法辨识及车灯光线的阻碍监控问题，改采用HD-SDI摄像机后，进出人员辨识度提高，车牌模糊度降低，加上HD-SDI摄像机的宽动态与背光补偿的电路能力高，因此对于灯光影响及逆光宽动态的解决能力远胜于原有模拟系统化，当然在停车场与DVR主控距离上可能存在问题，但在传输介质与转换器的搭配下，HD-SDI摄像机可以克服传输距离问题。

　　3.站台：动态分析在此处是重要议题，为了掌握地铁站台层的人潮动态及站台边缘人群活动，同时还需掌握列车进出站的状态，及屏蔽门的运作正常与否，因此站台层的摄像机布建密度及功能最多最强。过去模拟高速球正常状态下没有办法立即补捉细微动作及清晰画质，因此给了HD-SDI在站台层应用的契机。此处采用HD-SDI摄像机不但可以降低摄像机布放的密度，更可以实现HD-SDI高速球巡查站台。至于百万像素网络摄像机所能提供的智能分析等功能，HD-SDI摄像机ISP芯片也可在固定或高速球机上提供完整的方案实现应用。

　　4.售票机及票务卡口：原有地铁此部分均实行多组固定摄像机方式，对于售票区的监控甚至只采用一个高速球来因应，因此发生票务争纷时无法做好查证工作，同时对于卡口的人流也无法清晰的记录进出过程，对于取证存在录像结果误差产生纠纷。若在此二处也改采用HD-SDI摄像机，由于其不压缩无延时的特性，可以将售票取票付钞过程清晰记录，票务卡口进出的人群图像清楚的记录存查。从上述地铁四大关键地点HD-SDI摄像机的采用解决方案来看，对于地铁前端高清采集，网络百万象素摄像机并非唯一选项，需要评估解决方案如何布建及选型。当谈，HD-SDI地铁高清解决方案不只是前端问题，还需考虑传输、存储与管理解决方案内容及方法。

　　HD-SDI系统传输解决方案

　　地铁传输系统主要采用局域网或同轴线缆转换构成，为了实现地铁系统中本地信息的处理和存储要求，远程传输系统是地铁监控集中监控管理系统的关键，负责各种信号和指令的上传下达，实现系统的集中管理、多级联网、信息共享、互联互通互控。远程集中监控管理系统，地铁现行是以局域网为基础、通过互联网完成数据传输，将前端HD-SDI音视频数字信号进入DVR/NVR存储端后，将音视频信号转换后进行压缩编码传送到OCC集中监控中心控制端，同时将各级车站的副监控中心控制端，发出控制信号传回监控前端以完成双向视频控制需求。

　　视频信号从前端到存储DVR或NVR，再往地铁OCC传送网络传输受到网络带宽的约束。以目前高清720P规格计算码流约是D1的2倍带宽达到4M左右，采取1080P计算码流所用带宽约为10M。以100M以太网为例，在确保流畅的前提下，实际上同时能承载5路左右的高清图像，如果同一视频源有多个使用者访问，占用的带宽会更大。换成千兆以太网可以承担几十路、对于小规模高清监控系统可以有效解决，对于大工程而言由于光纤通信技术的飞速发展，使得光纤传输监控系统的造价大幅降低，所以光纤和光端机在地铁监控系统中的应用将越来越普及。

　　此外，在地铁监控系统中HD-SDI的信号传输，短距离100-200米左右可以采用同轴电缆传输，也可以加中继器的方式延长传输距离至400-500米左右。地铁隧道中长距离传输，可以通过转Fiber的光端机转换为光纤电缆传送，且为了满足多路HD-SDI信号单向或双向传送，光端机也有以WDM/DWDM/CWDM等多频道光波长分频方式的传输，达成一路以上的HD-SDI光纤信号载送传输要求，这可以让HD-SDI摄像机信号传输达到30-70公里。此种传输应用，以地铁系统原有光纤网络为基础，其他互联网络为辅，最大限度节约成本及降低带宽对高清传输的影响。

　　HD-SDI存储应用

　　地铁系统大部分存储系统都采用分布式存储方式，不管是HD-SDI信号或是模拟或网络高清图像都可采用嵌入式HD-DVR，HD-NVR进行接入及存储。HD-SDI，这个标准主要针对分辨率为720P或1080P，帧率为25或者30，模数转换后的数据量为1.485Gbps，这样的数据量直接存储代价相当大，从实际考虑，视频存储要进行压缩处理，采用D1画质进行录像，这样不但无损于高清图像的转录，更可以提供实时顺畅的录像源。若按照720P或1080P@30帧的转换录像推估，每小时400-650兆的数据量计算，一个月每路大概需要350-500G的容量，以此类推估算出需要的数字硬盘录像机的数量以及配置。

　　HD-SDI高清在地铁监控管理中心的应用

　　目前很多厂商针对HD-SDI矩阵或是HD-DVR推出新的全数字化、开放式的网络视频联网平台，可以调用矩阵编码或是HD-DVR编码后的视频、能够实现地铁各站系统间的相互集成、报警联动、信息集成以及控制信息的统一发布和管理，具备强大数据管理功能，可对系统数据进行集中管理、检索、查询、分析和统计，包括各类事件信息、报警信息等。

　　目前，很多行业人士对HD-SDI摄像机的管理平台持怀疑态度，而实际上，HD-SDI摄像机在整合、集中管控上真的会遇到问题，但是遇见的问题可以通过有效途径解决。如：前端部分采取同轴缆线搭配光端机的传送方式，将所有视频信号送回控制中心，视频解压后再连接到大屏实时监视，同时也将信号解压后进入有连网功能的HD-SDI录像机，通过管理平台软件将所有的SDI矩阵或HD-DVR进行联网管理收编，这样不仅可以达成平台管理的要求，更可以便捷、快速的实现地铁各站区的高清画面转发工作。同时，另一种解决方法是视频解压后通过编码器编码后进入高清NVR后进行存储和管理。