項(xiàng)目概述
2010上海世博會(huì)是中國(guó)繼奧運(yùn)之后舉辦的又一屆國(guó)際性盛會(huì),在世博安保項(xiàng)目中占“重中之重”地位的上海浦東城區(qū)高清監(jiān)控覆蓋項(xiàng)目,總投資逾10億人民幣,有超過(guò)13000余個(gè)監(jiān)控點(diǎn),大規(guī)模采用了高清技術(shù),是截止目前國(guó)內(nèi)乃至全球最大的高清監(jiān)控項(xiàng)目,也是中國(guó)監(jiān)控市場(chǎng)上第一個(gè)名副其實(shí)的大型高清監(jiān)控工程。值得一提的是,海康威視HD-SDI高清攝像機(jī)憑借其在功能和性能上的出色表現(xiàn),成為該項(xiàng)目國(guó)內(nèi)唯一的高清數(shù)字?jǐn)z像機(jī)提供商,打破了國(guó)外品牌攝像機(jī)在高端安防領(lǐng)域的長(zhǎng)期壟斷。
項(xiàng)目意義:
l 全球高清監(jiān)控工程的標(biāo)桿
上海浦東城區(qū)高清監(jiān)控覆蓋項(xiàng)目總投資逾10億人民幣,是截止目前國(guó)內(nèi)最大單一視頻監(jiān)控項(xiàng)目,也是全球最大的高清監(jiān)控項(xiàng)目。此項(xiàng)目有超過(guò)一萬(wàn)余個(gè)監(jiān)控點(diǎn),大規(guī)模采用了高清技術(shù),成為中國(guó)監(jiān)控市場(chǎng)上第一個(gè)名副其實(shí)的大型高清監(jiān)控工程,具有深遠(yuǎn)的代表意義。
l 大大推進(jìn)安防新技術(shù)的實(shí)戰(zhàn)化應(yīng)用
上海浦東的高清監(jiān)控聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)項(xiàng)目,是目前國(guó)內(nèi)高清點(diǎn)數(shù)最多、存儲(chǔ)和管理規(guī)模最大、且智能應(yīng)用最具實(shí)戰(zhàn)意義的項(xiàng)目。上海浦東高清監(jiān)控項(xiàng)目的成功實(shí)施,有效演練了高清系統(tǒng)在前端、傳輸、編解碼、存儲(chǔ)、顯示、系統(tǒng)平臺(tái),以及工程施工與調(diào)試等環(huán)節(jié)上的產(chǎn)品技術(shù)和應(yīng)用維護(hù)工作,是項(xiàng)目技術(shù)架構(gòu)模式的成功實(shí)現(xiàn)。
作為中國(guó)監(jiān)控發(fā)展史上的重大歷史事件,上海浦東高清監(jiān)控項(xiàng)目不僅檢驗(yàn)了相關(guān)產(chǎn)品技術(shù)的融合與應(yīng)用,還檢驗(yàn)了參與的企業(yè)。它解決了大型高清監(jiān)控系統(tǒng)的搭建難題,使得用戶對(duì)安防監(jiān)控有了全新的應(yīng)用認(rèn)知,從半信半疑的態(tài)度,轉(zhuǎn)向快速認(rèn)同與嘗試應(yīng)用態(tài)度,這對(duì)產(chǎn)業(yè)發(fā)展起到了重大的推動(dòng)作用。
通過(guò)北京奧運(yùn)、上海世博等大型安保項(xiàng)目,海康威視取得了一系列技術(shù)突破和積累,在高清攝像機(jī)、高清編解碼器、高清傳輸、高清存儲(chǔ)等前后端系統(tǒng)化的高清設(shè)備的研發(fā)和生產(chǎn)上,均獲得了大幅度的提升;同時(shí),大量前后端設(shè)備的應(yīng)用,促進(jìn)了??低暩咔搴椭悄芟到y(tǒng)解決方案的成熟,為接下來(lái)推出更優(yōu)化的全套高清和智能解決方案打下了堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。
l 國(guó)內(nèi)品牌漸成高清與智能時(shí)代的中堅(jiān)力量
很多國(guó)內(nèi)品牌成為此次浦東高清項(xiàng)目的參與者,為推動(dòng)安防新技術(shù)的發(fā)展和應(yīng)用,做出民族品牌應(yīng)有的貢獻(xiàn)。該項(xiàng)目的實(shí)施,再次證明國(guó)內(nèi)品牌在先進(jìn)安防技術(shù)開(kāi)發(fā)和應(yīng)用上所具備的核心能力,如壓縮算法、編解碼設(shè)備制造技術(shù)、圖像優(yōu)化分析技術(shù),以及大規(guī)模生產(chǎn)管理經(jīng)驗(yàn)等。國(guó)內(nèi)品牌有能力站到世界安防行業(yè)的前列,為世界頂級(jí)項(xiàng)目提供精品系統(tǒng)。
解決方案
一、 項(xiàng)目挑戰(zhàn)
挑戰(zhàn)一:高清視頻監(jiān)控技術(shù)達(dá)到前所未有的應(yīng)用規(guī)模
按《浦東新區(qū)迎世博600天行動(dòng)計(jì)劃綱要》的要求,浦東新區(qū)城市圖像監(jiān)控覆蓋項(xiàng)目需要完成13,002個(gè)圖像監(jiān)控點(diǎn)、42個(gè)派出所機(jī)房擴(kuò)容、6個(gè)圖像分控中心機(jī)房和1個(gè)分局圖像中心機(jī)房的建設(shè)。項(xiàng)目建成后,圖像監(jiān)控點(diǎn)密度在世博園區(qū)周邊的周家渡派出所、上鋼新村派出所、南碼頭派出所以及花木派出所和世紀(jì)廣場(chǎng)派出所轄區(qū)達(dá)到80個(gè)/平方公里左右,城市化地區(qū)達(dá)到50個(gè)/平方公里左右,城郊結(jié)合及農(nóng)村集鎮(zhèn)達(dá)到30個(gè)/平方公里左右,農(nóng)村地區(qū)達(dá)到5個(gè)/平方公里左右。使全區(qū)(不含原南匯地區(qū))的監(jiān)控點(diǎn)密度平均達(dá)到34個(gè)/平方公里左右,完成對(duì)浦東新區(qū)重點(diǎn)目標(biāo)的圖像監(jiān)控覆蓋。
本項(xiàng)目新建高清視頻監(jiān)控點(diǎn)達(dá)到12,037個(gè),高清視頻監(jiān)控技術(shù)達(dá)到前所未有的應(yīng)用規(guī)模。采用200萬(wàn)像素高清攝像機(jī)覆蓋浦東新區(qū)重要監(jiān)控點(diǎn),滿足公安部門(mén)對(duì)視頻圖像清晰度的高要求,全面捕獲路面上行人、車輛的特征,真正實(shí)現(xiàn)不僅看得見(jiàn),而且看得清楚。
挑戰(zhàn)二:如何將多種視頻資源整合
本項(xiàng)目是在浦東新區(qū)城市圖像監(jiān)控系統(tǒng)一期、二期和三期工程項(xiàng)目建設(shè)經(jīng)驗(yàn)的基礎(chǔ)上,本著提高圖像清晰度、加大監(jiān)控覆蓋面、保障上海世博會(huì)期間的安全保障、提升浦東新區(qū)整體治安環(huán)境的目的,全面應(yīng)用新技術(shù)、新產(chǎn)品來(lái)滿足浦東公安提出的嶄新的監(jiān)控要求。因此在系統(tǒng)設(shè)計(jì)時(shí),既全面、詳細(xì)地設(shè)計(jì)高清視頻監(jiān)控系統(tǒng),又充分考慮與已建系統(tǒng)的兼容,實(shí)現(xiàn)視頻圖像、錄像資料和管理控制的全面整合。
本項(xiàng)目需要將已建模擬監(jiān)控點(diǎn)、待建模擬監(jiān)控點(diǎn)、固定高清監(jiān)控點(diǎn)、可控高清監(jiān)控點(diǎn)全部整合至同一綜合管理平臺(tái)。因地制宜地選用傳輸方式,在派出所和總控中心完成視頻圖像的高度融合,確保用戶對(duì)圖像資源利用的易用性。
挑戰(zhàn)三:對(duì)方案提供商的新技術(shù)整體應(yīng)用能力提出了極高的要求
系統(tǒng)要求采用先進(jìn)的、具有前瞻性的視頻監(jiān)控技術(shù),包括百萬(wàn)像素?cái)?shù)字高清技術(shù)、萬(wàn)兆以太環(huán)網(wǎng)技術(shù)、高清視頻編解碼技術(shù)、視頻海量存儲(chǔ)和高效檢索技術(shù)和視頻智能分析技術(shù)等。同時(shí)要求采用先進(jìn)的綜合視頻管理平臺(tái),借鑒海量多媒體資料管理系統(tǒng)的經(jīng)驗(yàn)和技術(shù),不僅要實(shí)現(xiàn)對(duì)高清、標(biāo)清視頻的統(tǒng)一管理,還應(yīng)實(shí)現(xiàn)整個(gè)系統(tǒng)設(shè)備的運(yùn)維管理,以及各類視頻綜合智能化應(yīng)用。
整個(gè)系統(tǒng)必須完成圖像前端采集(控制)、傳輸、存儲(chǔ)、顯示、調(diào)用、檢索、管理等一體化功能及應(yīng)用,并具有足夠的系統(tǒng)開(kāi)放接口,以滿足后續(xù)系統(tǒng)擴(kuò)容、視頻分析、視頻智能化應(yīng)用等的擴(kuò)展需求。
對(duì)數(shù)字高清圖像系統(tǒng)要求分辨率達(dá)到200萬(wàn)像素,主要采用IP傳輸及分布式集中存儲(chǔ),并實(shí)現(xiàn)圖像的高效檢索和遷移取證等功能,同時(shí)必須兼容浦東分局現(xiàn)有的模擬標(biāo)清圖像系統(tǒng),達(dá)到統(tǒng)一平臺(tái)、統(tǒng)一界面下的視頻切換、控制、實(shí)時(shí)瀏覽、錄像資源調(diào)用和統(tǒng)一的設(shè)備管理目標(biāo)。[nextpage]
二、 系統(tǒng)架構(gòu)
(一) 三級(jí)架構(gòu)
從現(xiàn)狀分析可知,已建成的浦東新區(qū)城市圖像監(jiān)控系統(tǒng)按“派出所—分控中心—分局中心”三級(jí)架構(gòu)進(jìn)行設(shè)計(jì)完工。那么,從系統(tǒng)總體架構(gòu)垂直層次上分,本期項(xiàng)目依然按照“派出所—分控中心—分局中心”三級(jí)架構(gòu)進(jìn)行設(shè)計(jì)。
前端監(jiān)控點(diǎn)按就近接入原則接入屬地派出所。模擬監(jiān)控點(diǎn)在派出所錄像;高清監(jiān)控點(diǎn)在分控中心錄像,同時(shí),在派出所安裝NVR,當(dāng)派出所與分控中心之間通信鏈路發(fā)生故障時(shí),可作為臨時(shí)緩存;在總控中心安裝網(wǎng)絡(luò)磁盤(pán)陣列,用作取證錄像的長(zhǎng)期備份保存。
新建模擬監(jiān)控點(diǎn)按照屬地派出所已建模擬系統(tǒng)的接入方式完成接入,當(dāng)派出所接入容量超出時(shí),對(duì)已有模擬系統(tǒng)進(jìn)行升級(jí)、擴(kuò)容,不改變已有模擬系統(tǒng)的建設(shè)方式和用戶的操作習(xí)慣,做到無(wú)縫接入、平滑升級(jí)。
新建高清監(jiān)控點(diǎn)中,固定高清監(jiān)控點(diǎn)24小時(shí)不間斷監(jiān)控固定場(chǎng)景,無(wú)需執(zhí)行PTZ操作,因此選擇前端編碼方式,輸出IP編碼數(shù)據(jù),在派出所直接接入圖像網(wǎng)??煽馗咔灞O(jiān)控點(diǎn)作為固定高清監(jiān)控點(diǎn)的補(bǔ)充,用于監(jiān)控范圍較寬闊的場(chǎng)所,由于可控高清監(jiān)控點(diǎn)需要執(zhí)行PTZ操作,為了保證PTZ操作的流暢性和低延時(shí)要求,選擇后端編碼方式,即在派出所完成編碼并接入圖像網(wǎng)。
分控中心主要完成下屬派出所視頻圖像的匯聚,并實(shí)現(xiàn)實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)的交換與轉(zhuǎn)發(fā),對(duì)高清視頻數(shù)據(jù)的分布式集中存儲(chǔ)。
總控中心作為系統(tǒng)的“大腦”,將完成整個(gè)系統(tǒng)的集中管理與指揮調(diào)度。
由此,新建監(jiān)控系統(tǒng)的傳輸鏈路將依托浦東已敷設(shè)的光纖資源和萬(wàn)兆IP圖像專網(wǎng),并在萬(wàn)兆IP圖像專網(wǎng)上實(shí)現(xiàn)跨層級(jí)、跨部門(mén)、跨區(qū)域的圖像資源共享與調(diào)度。[nextpage]
(一) 系統(tǒng)組成結(jié)構(gòu)(固定高清視頻監(jiān)控模式
1. 外場(chǎng)
高清攝像機(jī)與高清編碼器通過(guò)同軸電纜連接,輸出200萬(wàn)像素高清數(shù)字圖像至高清編碼器進(jìn)行編碼,編碼采用雙碼流技術(shù),實(shí)時(shí)點(diǎn)播流采用H.264編碼,幀率≥25幀/秒,用于實(shí)時(shí)、連續(xù)的治安面監(jiān)控;錄像存儲(chǔ)采用MJPEG編碼,幀率≥5幀/秒,用于錄像存儲(chǔ)和事后取證。
2. 派出所
完成高清視頻碼流輸入萬(wàn)兆圖像網(wǎng)。以太網(wǎng)光端機(jī)(中心端)接入派出所圖像網(wǎng)交換機(jī),將前端傳回的實(shí)時(shí)流和存儲(chǔ)流送入萬(wàn)兆圖像網(wǎng)。派出所專用圖像工作站和插卡式高清解碼器也接入派出所交換機(jī)。專用圖像工作站安裝客戶端軟件,軟解碼查看,也可送入插卡式高清解碼器硬解碼上墻顯示。
3. 分控中心與總控中心
派出所與分控中心、總控中心之間通過(guò)萬(wàn)兆圖像網(wǎng)互聯(lián),實(shí)時(shí)點(diǎn)播流經(jīng)分控中心流媒體服務(wù)器轉(zhuǎn)發(fā)至總控中心,供總控中心專用圖像工作站軟解碼查看,也可送入插卡式高清解碼器硬解碼上墻顯示,存儲(chǔ)流送入分控中心IP SAN進(jìn)行存儲(chǔ)。
系統(tǒng)優(yōu)勢(shì)
(一) LED夜間補(bǔ)光能獲得清晰車牌
要實(shí)現(xiàn)24小時(shí)不間斷有效監(jiān)控,尤其夜間監(jiān)控,確保保存的錄像資料能有效記錄行人和車輛的特征信息,夜間采取有效補(bǔ)光措施具有極為重要的意義。否則夜間實(shí)時(shí)監(jiān)控?zé)o法起到監(jiān)控作用,錄像資料保存的都是無(wú)用數(shù)據(jù),對(duì)公安刑偵起不到支撐作用。以下是LED補(bǔ)光后的效果圖。
1.200萬(wàn)像素全尺寸實(shí)拍效果圖:
車輛特寫(xiě)部分效果圖:
關(guān)閉LED補(bǔ)光燈時(shí),左右兩個(gè)車道的車輛完全看不清楚。
開(kāi)啟LED補(bǔ)光燈時(shí),左右兩個(gè)車道的車輛能看清輪廓和清晰車牌。
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(一) 自動(dòng)白平衡功能色彩還原度最佳
公安系統(tǒng)應(yīng)用視頻監(jiān)控時(shí),對(duì)圖像色彩還原度有極高要求。圖像色彩還原不真實(shí)將嚴(yán)重影響到刑偵破案。比如:需要搜捕的車輛顏色為鮮紅色,結(jié)果監(jiān)控圖像呈現(xiàn)為橘黃色,那么以此為線索來(lái)破案,將對(duì)刑偵過(guò)程起到嚴(yán)重的誤導(dǎo)。視頻監(jiān)控中影響圖像色彩還原度的主要因素是攝像機(jī)的自動(dòng)白平衡功能,即在任何光照條件下,攝像機(jī)均可自動(dòng)、準(zhǔn)確地還原現(xiàn)場(chǎng)畫(huà)面的真實(shí)色彩。
攝像機(jī)支持自動(dòng)白平衡功能,在不同的燈光環(huán)境下,攝像機(jī)根據(jù)色溫的變化,自動(dòng)調(diào)整白平衡,使色彩逼真亮麗、還原度最佳。
白平衡主要是模擬人眼的視覺(jué)功能,使攝像機(jī)經(jīng)白平衡處理以后與人眼觀測(cè)與視覺(jué)理解一致。攝像機(jī)在不同的光源條件下具有不同的光譜成分與分布規(guī)律,不同色溫條件下即使對(duì)同一目標(biāo)物體也會(huì)有不同的色彩表現(xiàn),如低色溫下目標(biāo)物體整體偏向橙色,高色溫下目標(biāo)物體整體偏向藍(lán)色。人眼經(jīng)過(guò)漫長(zhǎng)的進(jìn)化過(guò)程后,能夠自動(dòng)適應(yīng)色溫變化,使在各種色溫條件下看到的目標(biāo)物體色彩始終一致。自動(dòng)白平衡使目標(biāo)物體在各種色溫條件下所拍攝的圖像呈現(xiàn)與人眼觀測(cè)理解一致的色彩。
(二) 高清數(shù)字?jǐn)z像機(jī)支持光模塊
本項(xiàng)目采用的海康威視的高清攝像機(jī)同時(shí)具備BNC(HD-SDI)接口和已預(yù)留光模塊接口,未來(lái)直接插入光通信模塊即可完成無(wú)縫升級(jí),支持用戶根據(jù)不同應(yīng)用環(huán)境選用不同功率和鏈損的LC接口光模塊。高清攝像機(jī)直接與路面光纖連接,將視頻圖像傳回派出所。該方式具有以下幾種好處:
1. 光接口不用配置IP地址,可避免IP地址暴露在外部,有利于提高公安圖像網(wǎng)信息安全。
2. 光接口對(duì)攝像機(jī)防止雷擊、抗電磁干擾起到重要作用。
3. 直接輸出光信號(hào),光信號(hào)在光纖中傳輸有利于信息傳輸?shù)乃矫苄浴?/p>
本項(xiàng)目采用的海康威視的攝像機(jī)帶有BNC(HD-SDI)電接口,通過(guò)加裝高清視頻防雷器來(lái)防止雷擊造成設(shè)備損壞。在固定高清監(jiān)控模式下,高清編碼器前置,通過(guò)將高清編碼器MAC地址與IP地址捆綁方式來(lái)確保圖像網(wǎng)的信息安全。
(三) 高清編碼卡支持光模塊并預(yù)留HD-SDI環(huán)通
本項(xiàng)目采用的??低暩咔寰幋a卡已預(yù)留光模塊接口,未來(lái)直接插入光通信模塊即可與前端高清數(shù)字?jǐn)z像機(jī)配套使用,高清視頻圖像可從高清數(shù)字?jǐn)z像機(jī)直接輸入高清編碼卡,無(wú)需額外借助以太網(wǎng)光端機(jī)傳輸。
高清編碼卡預(yù)留HD-SDI環(huán)通接口,能將高清視頻圖像環(huán)通輸出至高清視頻交換設(shè)備,供非壓縮實(shí)時(shí)上墻顯示,省卻了HD-SDI高清視頻分配器。
(四) 采用先進(jìn)1GHz TI處理芯片
本項(xiàng)目??低暡捎玫母咔鍞z像機(jī)處理芯片為最先進(jìn)的1GHz TI TMS320DM6467處理芯片。該處理芯片運(yùn)算能力強(qiáng),適合高清數(shù)字圖像處理所必須的運(yùn)算要求,同時(shí)芯片處理能力保有余量,為未來(lái)公安所需要在攝像機(jī)上增加新的業(yè)務(wù)功能提供良好的擴(kuò)充性,可做到無(wú)縫擴(kuò)展新應(yīng)用。
(五) 支持遠(yuǎn)程調(diào)節(jié)高清攝像機(jī)參數(shù)
高清攝像機(jī)安裝在立桿上,一旦高清攝像機(jī)安裝完畢,若需要在使用過(guò)程中需要調(diào)節(jié)高清攝像機(jī)參數(shù),則必須要求高清攝像機(jī)支持遠(yuǎn)程調(diào)節(jié)其內(nèi)部參數(shù),否則將帶來(lái)調(diào)試的難度。
本項(xiàng)目采用的??低暤母咔鍞z像機(jī)支持遠(yuǎn)程調(diào)節(jié)參數(shù),包括色度、亮度、飽和度、對(duì)比度、自動(dòng)聚集、中遠(yuǎn)焦調(diào)節(jié)等等。
(六) 高清編碼器支持輸出三路以上視頻流
本項(xiàng)目要求高清編碼器能輸出碼流至流媒體服務(wù)器進(jìn)行轉(zhuǎn)發(fā)、輸出碼流至IP SAN進(jìn)行存儲(chǔ)、輸出碼流至NVR緩存等等。并且當(dāng)直寫(xiě)IP SAN無(wú)法實(shí)現(xiàn)時(shí),能自動(dòng)切換至NVR進(jìn)行緩存。若NVR緩存策略無(wú)法自動(dòng)實(shí)現(xiàn),則將導(dǎo)致錄像文件丟失。
本項(xiàng)目采用的海康威視的高清編碼器支持輸出多路視頻流,包括H.264實(shí)時(shí)流至流媒體服務(wù)器轉(zhuǎn)發(fā)給圖像工作站觀看、MJPEG碼流至IP SAN進(jìn)行存儲(chǔ)、能自動(dòng)切換到NVR進(jìn)行緩存,無(wú)需人工干預(yù)。
(七) 支持全網(wǎng)設(shè)備統(tǒng)一校時(shí)
支持整網(wǎng)設(shè)備校時(shí),統(tǒng)一設(shè)備的時(shí)間,保障系統(tǒng)的高效管理和應(yīng)用。
視頻監(jiān)控系統(tǒng)整網(wǎng)校時(shí)在公安業(yè)務(wù)應(yīng)用中具有非常重要的作用和意義,尤其是在公安刑偵過(guò)程中,需要基于視頻圖像精確的時(shí)間進(jìn)行監(jiān)控取證和資料對(duì)比等工作,對(duì)于擁有龐大監(jiān)控點(diǎn)浦東新區(qū)視頻圖像監(jiān)控系統(tǒng),若各種前端設(shè)備或中心設(shè)備時(shí)間不一致,將導(dǎo)致各種不良后果,不能高效地實(shí)現(xiàn)如基于時(shí)間的人員或車輛軌跡查詢、錄像資料的按時(shí)查詢回放、對(duì)報(bào)警事件的快速響應(yīng)等。
目前市局已建立了NTP網(wǎng)絡(luò)校時(shí)服務(wù)器,??低曁峁┑母咔逡曨l編碼器、數(shù)字硬盤(pán)錄像機(jī)等產(chǎn)品均可提供SDK開(kāi)發(fā)包,可支持平臺(tái)應(yīng)用服務(wù)器對(duì)設(shè)備的主動(dòng)校時(shí)。對(duì)前端設(shè)備具備NTP功能的產(chǎn)品如海康威視數(shù)字硬盤(pán)錄像機(jī),將主動(dòng)向市局NTP時(shí)鐘服務(wù)器進(jìn)行自動(dòng)校時(shí)。[nextpage]
二、 項(xiàng)目啟示
啟示一:高清技術(shù)整體應(yīng)用能力成角逐重點(diǎn)
本項(xiàng)目新建視頻監(jiān)控點(diǎn)達(dá)到13,002個(gè),其中高清視頻監(jiān)控點(diǎn)達(dá)到12,037個(gè),高清視頻監(jiān)控技術(shù)達(dá)到前所未有的應(yīng)用規(guī)模。采用200萬(wàn)像素高清攝像機(jī)覆蓋浦東新區(qū)重要監(jiān)控點(diǎn),滿足公安部門(mén)對(duì)視頻圖像清晰度的高要求,全面捕獲路面上行人、車輛的特征,真正實(shí)現(xiàn)不僅看得見(jiàn),而且看得清楚。出于公安取證的嚴(yán)謹(jǐn)性和圖像質(zhì)量的考慮,所有高清攝像機(jī)均以H.264實(shí)時(shí)監(jiān)看和MJPEG存儲(chǔ)雙碼流輸出。高清攝像機(jī)實(shí)現(xiàn)高清視頻采集,只是完成了高清監(jiān)控的第一步,接下來(lái)需要進(jìn)行高清編碼和高清碼流的傳輸,實(shí)現(xiàn)對(duì)高清數(shù)字信號(hào)進(jìn)行交換控制,以及高清碼流的存取和高清顯示等。此次浦東全高清項(xiàng)目,對(duì)廠商在“高清與智能”時(shí)代的競(jìng)爭(zhēng)中,所需要具備的整體解決方案的能力提出了極高的要求。
甲方從前端傳感器開(kāi)始,便提出了采用大尺寸CCD芯片的要求,從而進(jìn)一步要求攝像機(jī)需要具備更清晰的圖像處理和圖像表現(xiàn)能力。這直接考驗(yàn)廠商對(duì)高清攝像機(jī)核心處理技術(shù)的掌握能力,而這在過(guò)去,往往是歐美品牌的角逐點(diǎn)。作為國(guó)內(nèi)品牌代表,??低暿侨虻谝患野袶.264算法引進(jìn)視頻監(jiān)控產(chǎn)品的企業(yè)。通過(guò)多年的研發(fā)投入,海康威視還突破性地掌握了ISP等多項(xiàng)視頻處理與分析技術(shù),擁有世界一流的圖像處理技術(shù):比如3D去噪、動(dòng)態(tài)對(duì)比度、固態(tài)噪聲過(guò)濾等等一系列的圖像采集后處理技術(shù),最大限度保證了高品質(zhì)的圖像源,加上高效的H.264編碼算法,成功實(shí)現(xiàn)了200萬(wàn)像素CCD實(shí)時(shí)視頻采集,并在高清攝像機(jī)上滿足了甲方提出的各種功能和性能的要求,成為該項(xiàng)目中國(guó)內(nèi)唯一的高清數(shù)字?jǐn)z像機(jī)提供商。
再到傳輸、編解碼等環(huán)節(jié),由于高清圖像包含的信息量大,因此傳輸帶寬要求額外高,以1路為例,至少需要800Mb/s的傳輸帶寬;如此之大的傳輸帶寬,給傳輸、匯聚、交換等環(huán)節(jié)都帶來(lái)了很大的壓力,傳統(tǒng)方式面臨前所未有的挑戰(zhàn)。在這次浦東項(xiàng)目中,??低暷鄱嗄暝赥I芯片開(kāi)發(fā)和處理上的深厚積累,基于最新的TI芯片,通過(guò)不斷優(yōu)化、調(diào)試,最終,開(kāi)創(chuàng)性地提供了嵌入式高清圖像編碼器,將前端圖像進(jìn)行數(shù)字化壓縮后傳輸,到后端進(jìn)行相關(guān)的業(yè)務(wù)應(yīng)用,例如存儲(chǔ)、顯示等,較好地滿足了本項(xiàng)目中甲方對(duì)圖像編碼的要求。
雖然高清監(jiān)控系統(tǒng)在圖像清晰度等方面有一個(gè)質(zhì)的飛躍,但隨之也帶來(lái)一系列的問(wèn)題,尤其是網(wǎng)絡(luò)帶寬、存儲(chǔ)空間將成倍增加,想要實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)性的變革,首先應(yīng)解決高清監(jiān)控系統(tǒng)存在的傳輸、壓縮、存儲(chǔ)、成本等各方面的問(wèn)題,推出真正成熟、穩(wěn)定、實(shí)用的,包含了前端、平臺(tái)、存儲(chǔ)、瀏覽、顯示等各個(gè)環(huán)節(jié)的高清系統(tǒng)整體解決方案。通過(guò)北京奧運(yùn)、上海世博等大型安保項(xiàng)目,海康威視取得了一系列技術(shù)突破和積累,在高清攝像機(jī)、高清編解碼器、高清傳輸、高清存儲(chǔ)等前后端系統(tǒng)化的高清設(shè)備的研發(fā)和生產(chǎn)上,均獲得了大幅度的提升;同時(shí),大量前后端設(shè)備的應(yīng)用,促進(jìn)了海康威視高清和智能系統(tǒng)解決方案的成熟,為接下來(lái)推出更優(yōu)化的全套高清和智能解決方案打下了堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。
啟示二:新建高清系統(tǒng)需考慮與已建系統(tǒng)的無(wú)縫融合
視頻監(jiān)控系統(tǒng)經(jīng)過(guò)了模擬監(jiān)控系統(tǒng)、數(shù)模結(jié)合監(jiān)控系統(tǒng)、全數(shù)字化監(jiān)控系統(tǒng)三個(gè)發(fā)展階段的建設(shè),已占據(jù)了絕大部分安防市場(chǎng),高清網(wǎng)絡(luò)監(jiān)控系統(tǒng)只有實(shí)現(xiàn)與目前已建視頻監(jiān)控系統(tǒng)的無(wú)縫融合,實(shí)現(xiàn)同一平臺(tái)的統(tǒng)一調(diào)度、統(tǒng)一管理和統(tǒng)一應(yīng)用,成為其重要的有機(jī)組成部分,才能逐步為客戶所接受和認(rèn)可,在市場(chǎng)中站穩(wěn)腳跟。
浦東項(xiàng)目建設(shè)的總點(diǎn)位數(shù)量在13000以上,如此龐大的數(shù)量,不管是從業(yè)務(wù)應(yīng)用要求、還是從管理要求來(lái)看,匯聚于一點(diǎn),顯然是不合適的。整個(gè)浦東全區(qū)有40多個(gè)派出所,如果按40多個(gè)派出所分別建設(shè)機(jī)房中心進(jìn)行設(shè)備安裝調(diào)試,耗費(fèi)的基建費(fèi)用相當(dāng)昂貴,對(duì)原來(lái)的老派出所來(lái)說(shuō),空間上較難實(shí)現(xiàn),未來(lái)設(shè)備也難于管理。
從現(xiàn)狀分析可知,過(guò)去已建成的浦東新區(qū)城市圖像監(jiān)控系統(tǒng)按“派出所—分控中心—分局中心”三級(jí)架構(gòu)進(jìn)行設(shè)計(jì)完工。那么,從系統(tǒng)總體架構(gòu)垂直層次上分,本期新建項(xiàng)目依然按照“派出所—分控中心—分局中心”三級(jí)架構(gòu)進(jìn)行設(shè)計(jì)。在大的管理架構(gòu)中,本次項(xiàng)目采取了建設(shè)6個(gè)分控中心,將前端圖像通過(guò)自有敷設(shè)的光纖網(wǎng)絡(luò)傳輸?shù)脚沙鏊?,匯聚進(jìn)入分控中心,在分控中心實(shí)現(xiàn)存儲(chǔ)和流媒體圖像的轉(zhuǎn)發(fā)應(yīng)用。如此,每個(gè)分控中心約承擔(dān)2000路左右的高清圖像接入,達(dá)到了資金節(jié)約、空間利用和系統(tǒng)風(fēng)險(xiǎn)的平衡。
按照這個(gè)思路,存儲(chǔ)和流轉(zhuǎn)發(fā)的業(yè)務(wù)應(yīng)用集中于分控中心,而派出所則是真正投入實(shí)戰(zhàn)應(yīng)用的使用者。在監(jiān)控中心內(nèi)設(shè)置高清電視墻解碼服務(wù)器主機(jī),既可以調(diào)閱實(shí)時(shí)圖像上本地高清監(jiān)視器,又可以查閱歷史錄像。這種建設(shè)方式,和以往的道路監(jiān)控建設(shè)方式存在一定的差異,這種差異類似于本地服務(wù)器和無(wú)盤(pán)工作站之間的區(qū)別。
啟示三:云存儲(chǔ)和云分析在高清監(jiān)控中的應(yīng)用
出于公安取證的嚴(yán)謹(jǐn)性和圖像質(zhì)量的考慮,浦東高清項(xiàng)目所用的高清攝像機(jī)均以H.264實(shí)時(shí)監(jiān)看和MJPEG存儲(chǔ)雙碼流輸出,系統(tǒng)存儲(chǔ)容量高達(dá)20PB,每秒約會(huì)產(chǎn)生200Gbps以上的數(shù)據(jù)流量,每小時(shí)產(chǎn)生10300多個(gè)圖像文件,15天約370萬(wàn)個(gè)圖像文件,需要存儲(chǔ)的海量視頻數(shù)據(jù)有如潮水般的沖擊著存儲(chǔ)系統(tǒng),信息規(guī)模呈現(xiàn)爆炸式增長(zhǎng),對(duì)存儲(chǔ)設(shè)備的容量、讀寫(xiě)性能、可靠性提出了更高要求。系統(tǒng)已無(wú)法適應(yīng)傳統(tǒng)的存儲(chǔ)模式,需要引入高可靠、可伸縮、PB級(jí)的分布式文件系統(tǒng),也就是云存儲(chǔ)。系統(tǒng)采用云存儲(chǔ)技術(shù),從整體架構(gòu)上進(jìn)行設(shè)計(jì),實(shí)現(xiàn)統(tǒng)一管理和虛擬化集群服務(wù),按需分配,有效提高了數(shù)據(jù)的可管理性和利用率;各類數(shù)據(jù)流的分離與文件系統(tǒng)優(yōu)化,增強(qiáng)了存儲(chǔ)系統(tǒng)的性能;簡(jiǎn)單的網(wǎng)絡(luò)接入應(yīng)用、便捷的擴(kuò)容技術(shù)、系統(tǒng)多設(shè)備的冗余等,充分體現(xiàn)了云存儲(chǔ)技術(shù)的可用性與可靠型。
系統(tǒng)每天都會(huì)有大量的錄像數(shù)據(jù),日積月累就會(huì)形成海量的視頻數(shù)據(jù)。這些數(shù)據(jù)被訪問(wèn)的頻率非常低,它們都是一些“死”數(shù)據(jù)。要將這些“死”數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)化為可供檢索的情報(bào)數(shù)據(jù),就需要對(duì)這些海量數(shù)據(jù)進(jìn)行復(fù)雜的圖像分析算法,將有用的信息提取出來(lái),如人臉、車牌、行為以及相關(guān)的抓圖和錄像片段截取。這些情報(bào)數(shù)據(jù)同樣也是海量的,我們還需要“大海撈針”,在海量的情報(bào)數(shù)據(jù)中快速找出用戶關(guān)心的人、事、物,這就涉及到復(fù)雜的圖像比對(duì)和海量檢索。對(duì)海量的數(shù)據(jù)進(jìn)行圖像分析,對(duì)海量的情報(bào)數(shù)據(jù)進(jìn)行圖像比對(duì)和快速檢索,運(yùn)算量非常巨大,用單臺(tái)普通的計(jì)算機(jī)不可能完成,必須對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行云分析。云分析就是把云計(jì)算引入到視頻監(jiān)控系統(tǒng)中來(lái),是圖像分析技術(shù)和分布式計(jì)算相結(jié)合的產(chǎn)物。也就是將大量相對(duì)廉價(jià)的服務(wù)器通過(guò)高性能網(wǎng)絡(luò)相連接,進(jìn)行統(tǒng)一的調(diào)度和管理,它們相互協(xié)調(diào),共同完成海量的數(shù)據(jù)存儲(chǔ)、分析以及檢索任務(wù)。
啟示四:智能分析等技術(shù)在大型高清項(xiàng)目中的應(yīng)用
由于攝像頭數(shù)量太多,靠人力查看屏幕無(wú)法做到萬(wàn)無(wú)一失,唯有結(jié)合智能化分析才可以實(shí)現(xiàn)全面掌控。系統(tǒng)以插件形式提供了可靈活配置的智能視頻分析功能,發(fā)現(xiàn)監(jiān)控畫(huà)面中的異常情況后,通知監(jiān)控人員進(jìn)行告警處理,從而減少大量的人員配置,更加有效地協(xié)助監(jiān)控人員處理突發(fā)情況,并最大限度的降低誤報(bào)和漏報(bào)現(xiàn)象,真正變被動(dòng)監(jiān)控為主動(dòng)監(jiān)控,減少人工干預(yù),確保被防護(hù)對(duì)象的安全。
但必須認(rèn)識(shí)到,智能分析技術(shù)的實(shí)時(shí)應(yīng)用,限于各種技術(shù)條件、現(xiàn)場(chǎng)條件及經(jīng)濟(jì)因素考量,并非所有監(jiān)控點(diǎn)位都具備該技術(shù),而一旦事件發(fā)生,豈不又陷入了大海撈針式的人海戰(zhàn)術(shù)視頻檢索之中?對(duì)此,系統(tǒng)提供了事后智能視頻分析技術(shù),即使事發(fā)時(shí)攝像機(jī)未啟用智能分析技術(shù),仍能夠通過(guò)事后分析將事件檢索出來(lái),將實(shí)時(shí)智能分析與事后智能分析技術(shù)無(wú)縫緊密結(jié)合,在大大減少人員成本的同時(shí),極大提高了案件偵破效率。[nextpage]
實(shí)施成效
上海浦東高清監(jiān)控聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)項(xiàng)目滿足了當(dāng)前上海平安城市建設(shè)過(guò)程中模擬與IP標(biāo)清,以及IP高清交叉使用、舊有系統(tǒng)與新建平臺(tái)整合的需求,并解決了困擾主管部門(mén)的大型數(shù)據(jù)的存儲(chǔ)、管理與綜合應(yīng)用等問(wèn)題。
浦東高清覆蓋項(xiàng)目建成后,在浦東全區(qū)內(nèi),等于設(shè)置了一張高清圖像大網(wǎng),配合頻閃LED補(bǔ)光措施,可以非常清晰的將過(guò)往車輛牌照特征記錄下來(lái),以備查詢的需要,這改變了以往道路監(jiān)控中由于錄像模糊造成的錄像錄而無(wú)用狀況。通過(guò)實(shí)地測(cè)試和安裝期間的試運(yùn)行,200萬(wàn)像素的攝像機(jī),1600*1200的分辨率,大約可以覆蓋12-15米寬度的區(qū)間,將這范圍內(nèi)的車牌清晰的記錄下來(lái),便于公安各業(yè)務(wù)單位應(yīng)用的需要。
項(xiàng)目的建成全方位提高了浦東新區(qū)監(jiān)控覆蓋面,夯實(shí)了平安浦東新區(qū)建設(shè)根基。同時(shí),該項(xiàng)目作為上海平安城市建設(shè)工程的重要組成部分,在上海世博會(huì)期間,發(fā)揮治安監(jiān)控系統(tǒng)在加強(qiáng)社會(huì)管理、組織群防群治、預(yù)防打擊犯罪等方面的特殊作用。
結(jié)語(yǔ):通過(guò)參與本次浦東高清覆蓋項(xiàng)目,海康威視在高清攝像機(jī)和高清編碼器的生產(chǎn)、研發(fā),在高清前后端系統(tǒng)化能力等方面均有了大幅度的提升。總量4/7的前端設(shè)備總數(shù)促進(jìn)了??低暩咔逑到y(tǒng)解決方案的成熟,為后一步??低曂瞥龈鼉?yōu)化的全套高清解決方案打下了堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。事實(shí)證明,海康威視高清解決方案已經(jīng)走在了行業(yè)的前列,在未來(lái)的數(shù)年間,??低暠貙{借自主掌握的一個(gè)個(gè)核心技術(shù)——ISP技術(shù)、壓縮算法、大規(guī)模生產(chǎn)管理經(jīng)驗(yàn)、編解碼設(shè)備制造技術(shù)、圖像優(yōu)化分析技術(shù)等,提供一套又一套精品高清系統(tǒng),始終站在國(guó)內(nèi)甚至全球安防行業(yè)的前列!