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　　一、前言

　　在我國，公安機關(guān)交通管理部門作為交通安全的管理和執(zhí)法的主體，承擔(dān)著交通指揮、道路管理、車輛、駕駛員和行人管理，維護交通秩序，保障交通安全和暢通，維護社會治安等任務(wù)。

　　近年來，隨著我國經(jīng)濟的快速發(fā)展，城市面貌日新月異，道路基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)突飛猛進，機動車保有量日益劇增，交通安全管理面臨著前所未有的新機遇和新挑戰(zhàn)，傳統(tǒng)的交通管理模式和手段已不能更好地適應(yīng)時代發(fā)展的要求。那么走科技強警之路，將科學(xué)技術(shù)應(yīng)用到交通管理的各項業(yè)務(wù)當(dāng)中、不斷提升交通管理工作的現(xiàn)代化水平成為必然。

　　視頻監(jiān)控系統(tǒng)可以幫助交警部門動態(tài)監(jiān)控以及準(zhǔn)確記錄道路車輛及人員信息，提高道路安全管理水平，提升打擊違法犯罪的戰(zhàn)斗力，并為快速偵破案件提供科學(xué)、有效的依據(jù)。

　　下面我們先來回顧一下視頻監(jiān)控技術(shù)的發(fā)展歷程及最新潮流，并就視頻監(jiān)控新技術(shù)在交警行業(yè)中的應(yīng)用展開分析。

　　二、視頻監(jiān)控技術(shù)的發(fā)展歷程

　　20世紀(jì)80年代，安全技術(shù)防范在我國民用領(lǐng)域率先興起，視頻監(jiān)控成為當(dāng)時最主要的技術(shù)防范手段之一。當(dāng)時的視頻監(jiān)控技術(shù)比較簡單，都是直接采用視頻同軸電纜將視頻圖像從前端監(jiān)控點傳回監(jiān)控中心，并逐一顯示在監(jiān)視器上。隨著監(jiān)控點的增多問題隨之顯現(xiàn)出來:視頻顯示設(shè)備和錄像設(shè)備的大幅增多，增加了建設(shè)成本，加大了管理難度。

　　為了方便管理，提高監(jiān)控效率，人們引入了視頻矩陣技術(shù)，即將視頻圖像從任意一個輸入通道切換到任意一個輸出通道。視頻矩陣的出現(xiàn)，解決了大量視頻圖像的切換顯示和分配共享等問題。視頻采集(攝像機)、視頻傳輸(視頻同軸電纜)、視頻管理(矩陣)、視頻顯示(監(jiān)視器)和視頻錄像(錄像機)就構(gòu)成了一個基本的視頻監(jiān)控系統(tǒng)。

　　到了90年代，隨著對視頻監(jiān)控系統(tǒng)要求的提高以及視頻監(jiān)控應(yīng)用在諸多領(lǐng)域的普及，視頻監(jiān)控技術(shù)也有了飛速發(fā)展，不僅實現(xiàn)了遠距離監(jiān)控，還實現(xiàn)了視頻聯(lián)網(wǎng)監(jiān)控。光端機的出現(xiàn)解決了視頻圖像遠距離傳輸?shù)膯栴}。

　　視頻聯(lián)網(wǎng)監(jiān)控是遠距離大范圍監(jiān)控發(fā)展到一定階段的產(chǎn)物，視頻聯(lián)網(wǎng)監(jiān)控使人們對遠距離大范圍監(jiān)控以及視頻資源共享的迫切需求得到了滿足。初期矩陣之間的聯(lián)網(wǎng)是通過RS232/422低速數(shù)據(jù)的通訊來完成的，其缺陷是:RS232/422數(shù)據(jù)的傳輸速率低、節(jié)點不能任意編號、不支持遠程管理使聯(lián)網(wǎng)規(guī)模受到限制;后期開發(fā)的IP聯(lián)網(wǎng)控制功能，即聯(lián)網(wǎng)控制數(shù)據(jù)則走IP通道，視頻圖像數(shù)據(jù)走光纖通道，彌補了RS232/422聯(lián)網(wǎng)的缺陷，增強了視頻聯(lián)網(wǎng)的擴容能力。

　　無論是RS232/422方式的矩陣聯(lián)網(wǎng)，還是IP方式的矩陣聯(lián)網(wǎng)，其核心都是基于模擬矩陣+光端機的視頻聯(lián)網(wǎng)監(jiān)控系統(tǒng)。模擬矩陣歷經(jīng)10多年的發(fā)展完善，以其成熟的技術(shù)、穩(wěn)定的表現(xiàn)、簡易的操作占據(jù)市場主流近10年，但是模擬視頻技術(shù)的發(fā)展已接近極限，基于模擬視頻的技術(shù)瓶頸，隨著監(jiān)控范圍和系統(tǒng)規(guī)模的不斷擴大，問題和局限也就越來越多的暴露出來。

　　視頻信號在多級傳輸中，需要經(jīng)過多次的A/D、D/A轉(zhuǎn)換，每次轉(zhuǎn)換都會導(dǎo)致視頻信號一定程度的損耗，系統(tǒng)規(guī)模越大，傳輸層次越多，傳輸距離越長，視頻損耗就越嚴重，導(dǎo)致圖像質(zhì)量無法保證。

　　視頻監(jiān)控系統(tǒng)中需要加入多種的大量的中間接入設(shè)備，如光端機、矩陣、視分器等等，且其中大部分設(shè)備不具備網(wǎng)管功能，無法實時偵測設(shè)備運行狀態(tài)，設(shè)備故障也不能自動查找。

　　所以基于模擬矩陣的視頻聯(lián)網(wǎng)監(jiān)控系統(tǒng)在面對大容量、大規(guī)模、多層次的聯(lián)網(wǎng)監(jiān)控需求時顯得力不從心，限于模擬視頻的技術(shù)瓶頸，無法解決根本問題，這使得人們不得不去開發(fā)新型的聯(lián)網(wǎng)監(jiān)控技術(shù)。

　　隨著數(shù)字技術(shù)與網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的發(fā)展，視頻監(jiān)控技術(shù)也進入了全數(shù)字化與網(wǎng)絡(luò)化階段，這使得傳統(tǒng)監(jiān)控系統(tǒng)中視頻圖像的傳輸與管理實現(xiàn)了統(tǒng)一。

　　數(shù)字化視頻最初是從硬盤錄像機開始的，視頻壓縮技術(shù)是硬盤錄像機最核心的技術(shù)。目前在視頻監(jiān)控領(lǐng)域，主流的壓縮標(biāo)準(zhǔn)采用H.264，資料顯示H.264視頻壓縮標(biāo)準(zhǔn)以其高效率的編碼效率和傳輸性能，在視頻監(jiān)控領(lǐng)域得到了廣泛應(yīng)用。

　　隨著網(wǎng)絡(luò)技術(shù)在我國的普及，人們又提出了網(wǎng)絡(luò)虛擬矩陣的全數(shù)字化矩陣概念。網(wǎng)絡(luò)虛擬矩陣是以IP網(wǎng)絡(luò)為媒質(zhì)，基于TCP/IP協(xié)議，采用網(wǎng)絡(luò)視頻編解碼器、網(wǎng)絡(luò)交換機、路由器、網(wǎng)絡(luò)視頻存儲設(shè)備、網(wǎng)絡(luò)視頻管理平臺所構(gòu)建的基于IP網(wǎng)絡(luò)的全數(shù)字網(wǎng)絡(luò)監(jiān)控平臺。全數(shù)字網(wǎng)絡(luò)監(jiān)控系統(tǒng)的顯著優(yōu)勢在于充分發(fā)揮了數(shù)字技術(shù)和網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的特性，在很多方面解決了模擬矩陣技術(shù)無法解決的難題，例如:視頻的無損交換、復(fù)制與存儲;遠距離監(jiān)控與任意擴展;支持任意網(wǎng)絡(luò)拓撲結(jié)構(gòu)。全數(shù)字化的網(wǎng)絡(luò)監(jiān)控還簡化了管理層次，全網(wǎng)視頻統(tǒng)一管理與后臺的靈活應(yīng)用等顯著優(yōu)勢使得全數(shù)字的網(wǎng)絡(luò)監(jiān)控平臺在2000年以后逐步成為安防監(jiān)控的主流。

　　但是這種基于IP網(wǎng)絡(luò)的全數(shù)字網(wǎng)絡(luò)監(jiān)控技術(shù)遠非完美:

　　首先，基于IP網(wǎng)絡(luò)的帶寬限制，我們必須將數(shù)字視頻進行壓縮處理，即以犧牲圖像質(zhì)量(延時、誤碼、丟幀等)來完成視頻的數(shù)字化和網(wǎng)絡(luò)化。圖像質(zhì)量下降，將導(dǎo)致無法為公安機關(guān)執(zhí)法部門提供強有力的視頻圖像支持，不能滿足技防實戰(zhàn)的需求。

　　其次，IP網(wǎng)絡(luò)本身并不是為視頻、音頻這樣的實時大容量業(yè)務(wù)傳輸而設(shè)計的，網(wǎng)絡(luò)虛擬矩陣簡單的將視頻流打包成IP數(shù)據(jù)包通過普通的網(wǎng)絡(luò)設(shè)備(交換機、路由器等)進行數(shù)據(jù)交換，這導(dǎo)致了在實際應(yīng)用中許多不盡人意的地方，包括圖像質(zhì)量、實時性、準(zhǔn)確性、控制失靈、延遲抖動等。

　　最后，網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的復(fù)雜性加大了管理、使用和維護難度，IP網(wǎng)絡(luò)使得安防監(jiān)控系統(tǒng)最關(guān)注的安全性無法得到保證。

　　所以，基于IP網(wǎng)絡(luò)的全數(shù)字化網(wǎng)絡(luò)監(jiān)控方案雖然能夠支持任意網(wǎng)絡(luò)拓撲結(jié)構(gòu)，實現(xiàn)全網(wǎng)視頻的統(tǒng)一管理與遠距離監(jiān)控，滿足大規(guī)模監(jiān)控和多層次管理需求，但基于IP網(wǎng)絡(luò)的特性，我們必須以犧牲視頻圖像的高質(zhì)量、視頻監(jiān)控的實時性和安全性為代價來完成視頻監(jiān)控的數(shù)字化與網(wǎng)絡(luò)化。那么還有更好的視頻監(jiān)控技術(shù)，既能夠保證視頻的高質(zhì)量，無延時，又能夠具備數(shù)字化網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)特性嗎?

　　現(xiàn)在視頻監(jiān)控行業(yè)有出現(xiàn)了一種將非壓縮視頻+光纖網(wǎng)絡(luò)和壓縮視頻+IP網(wǎng)絡(luò)相結(jié)合的技術(shù)手段，這種新技術(shù)是將模擬攝像機視頻進行數(shù)字化編碼，但不做壓縮，數(shù)字化后的視頻信號通過光纖網(wǎng)絡(luò)進行傳輸。根據(jù)高速非壓縮數(shù)字視頻的傳輸與交換原理，實現(xiàn)非壓縮視頻的采集、傳輸與交換。同時將非壓縮視頻傳輸管理與壓縮視頻應(yīng)用(存儲、桌面瀏覽等)進行無縫結(jié)合，從而解決圖像質(zhì)量與視頻資源的管理和應(yīng)用兩者間的矛盾。

　　這種方式與IP網(wǎng)絡(luò)監(jiān)控相同的是:全網(wǎng)圖像任意節(jié)點接入，任意節(jié)點輸出，實現(xiàn)了全網(wǎng)圖像的無損傳輸、無損交換和資源共享以及后臺應(yīng)用。與IP網(wǎng)絡(luò)監(jiān)控不相同的是:圖像未經(jīng)壓縮保證了圖像的高質(zhì)量、實時性和準(zhǔn)確性，以及改善整個監(jiān)控網(wǎng)絡(luò)的安全性。

　　三、高清視頻技術(shù)以及視頻智能分析技術(shù)介紹

　　前面我們回顧了視頻監(jiān)控技術(shù)的發(fā)展歷程，現(xiàn)在我們了解一下視頻監(jiān)控技術(shù)新的發(fā)展潮流：高清視頻技術(shù)與視頻智能分析技術(shù)。

　　怎么定義高清視頻呢?

　　近幾年“高清”的概念在視頻監(jiān)控行業(yè)火熱以來，越多來越多的廠商開始推出“高清”化的產(chǎn)品。透過市場上品類繁多的“高清”背后，我們發(fā)現(xiàn)，有很多產(chǎn)品對“高清”的指標(biāo)理解不一，表現(xiàn)效果也是千差萬別。那么，視頻監(jiān)控行業(yè)“高清”的概念究竟是什么呢?

　　根據(jù)美國電影電視工程師協(xié)會(SMPTE)、國際電聯(lián)(ITU)和我國國家廣電的相關(guān)定義，真正的高清視頻格式目前主要有三種：720P(1280*720分辨率，16:9寬屏顯示，逐行掃描/60Hz);1080i(1920*1080分辨率，16:9寬屏顯示，隔行掃描/60Hz);1080P(1920*1080分辨率，16:9寬屏顯示，逐行掃描/60Hz)。其中，1080P是最高等級的高清視頻清晰度標(biāo)準(zhǔn)。

　　由于高清正在起步，難免會有概念誤導(dǎo)，因此需要在此澄清一下：1)將D1(720×576)宣傳成高清的誤導(dǎo)，事實上真正的高清目前只有720P、1080i、1080P三種或超過這三種分辨率的;2)將DVR以多路D1畫面合成高清視頻輸出的功能宣傳成高清的誤導(dǎo)，事實上真正的高清是從前端開始的，每一路圖像都達到高清分辨率，只有這樣才能保證視頻采集、編碼、傳輸、瀏覽、錄像、回放等全面高清;3)某些高清網(wǎng)絡(luò)攝像機以靜態(tài)像素來宣傳而不是以動態(tài)分辨率來宣傳的誤導(dǎo)，如500萬像素攝像機，實際上其動態(tài)分辨率只有100萬像素;4)對用戶而言，高清視頻監(jiān)控只有在前端、平臺、存儲、瀏覽、顯示等各個環(huán)節(jié)針對高清開發(fā)設(shè)計才有意義，因此高清視頻監(jiān)控必須依托完整的高清整體解決方案，而不僅僅是提供單純的高清攝像機。

　　細節(jié)決定成敗，“看得更清”是高清視頻監(jiān)控的目標(biāo)。不同的行業(yè)、不同的場合對圖像清晰度的要求不同，如在車水馬龍的鬧市區(qū)如何看清一個人的面部特征、看清楚車輛的牌照、甚至車輛細節(jié)等是很重要的;在城市道路交叉口、道路區(qū)間、在高樓大廈的大廳內(nèi)，擁擠喧鬧的出入口、停車庫的出入口、高速公路、體育場館等場合，高清視頻監(jiān)控大大提升系統(tǒng)的應(yīng)用價值。下面是高清和標(biāo)清兩幅圖片，我們可以很明顯的從分辨率、場景大小、明暗程度以及細節(jié)程度等幾個方面區(qū)分高清和標(biāo)清的區(qū)別。