铁路视频监控系统

2024-08-14

铁路视频监控系统（精选10篇）

铁路视频监控系统第1篇

越来越多的发生在铁路道口的事故,给人们生产生活带来巨大损失。主要是因为机车司机无法及时获得道口的信息。因此,对铁路平交道口的监控有着重要的意义。但是,传统的视频监控方案如:模拟视频压缩存储事后调用方案,需要靠人工监视,智能化差、劳动强度大、可靠性差;数字视频压缩后无线传输给机车方案,除了需要大的带宽外,还极易受到铁路线上恶劣的电磁环境影响而效果欠佳。针对这些状况,在考虑了铁路平交道口自身的独特性的基础上,本文对铁路路障视频检测与报警系统中的运动目标及其运动趋势检测进行了研究,通过在铁路道口架设摄像机与DSP处理系统,运用现代智能监控的方法,对穿越铁路道口的行人及时准确地检测,向远方一定距离内的机车发出无线报警信号,使机车可以提前获得道口情况而及时采取动作。

1 算法说明

核心算法由两部分组成:运动目标检测和运动目标的运动趋势判定,若目标走向铁轨,则报警;若目标离开铁轨,则不报警。

1.1 运动目标检测

在三种传统又经典的运动目标检测算法中,光流法由于算法复杂,不利于满足实时性,而且抗噪性能差,因而不适合本系统方案。相比于背景差分法[1],邻帧差分法[2]由于不易受光照和天气影响,无需提前预置背景和采用自适应算法更换存储背景,使得其在实时性和自动化程度上都有明显的优势。因此,本文选择邻帧差分法检测运动目标的出现。

在邻帧差分法中,设定了两个要素:所有像素值差的绝对值和SS是否超过阈值Th1,像素值差超过阈值Th3的像素个数UT是否超过阈值Th2。对这两个要素进行综合评判,确定是否有运动目标出现。

$S S = \sum_{i = 0}^{w i d t h - 1} \sum_{j = 0}^{h e i g h t - 1} | Y_{i j}^{1} - Y_{i j}^{0} |$ ; $i f (| Y_{i j}^{1} - Y_{i j}^{0} | > Τ h 3) U Τ + +$

根据具体需要监控的范围,确定这两个要素相应的阈值Th1,Th2,Th3是检测可靠性的重要保证。

1.2 运动目标的运动趋势检测

目标的运动趋势判定实际上都是和铁轨相关的,走向铁轨可以理解为运动物体中心到铁轨的距离逐渐缩小;离开铁轨可以理解为运动物体中心到铁轨的距离逐渐增大;在铁轨上行走,由于左右摇摆,运动物体与铁轨的距离变化大小相间。如何准确提取铁轨中间线,就成为运动趋势判定的先决条件。铁轨可以认为是序列中最长的直线,提取铁轨可以转换为提取最长的直线。Hough变换是Paul Hough于1962年提出的用来提取图像中最长直线的算法[3],在涉及直线和规则曲线提取领域被广泛的研究和应用[4]。

ρ=xcosθ+ysinθ (x∈[0,width-1],y∈[0,height-1],θ∈[0,180])

式中,x,y,θ均取整数,width,height分别为图像的宽度和高度。

Hough变换利用空间转换后的点线对偶关系,把笛卡儿坐标下的直线映射为极坐标下的点,极坐标下通过一点的曲线条数即为笛卡儿坐标系下直线上点的个数,遍历全图即可找到最长的直线。这一转换同时避免了笛卡儿坐标系下直线斜率无穷大而引发的定义域无限的问题,使得Hough变换更具有实际意义。

然而,对于复杂图像,发现很多时候直接对经过边缘提取或轮廓提取的图像进行Hough变换并不能准确检测出铁轨(如图2 (b)所示)。我们曾考虑过将图像按中线平分为四个方块[5],再用Hough变换来测,但效果很不好。经分析,是由于图像划分不合理造成的,好的划分应该是依据图像的特点而作出的。我们分别对进行了正反对角划分的图像进行Hough变换,再对四种结果进行综合评判,选取夹角最小的两条直线作为铁轨,求取其中间值作为铁轨中间值。如图3所示。

在获得铁轨中心线坐标后可以求得其笛卡儿系下的方程式:Ax+By+C=0后,求出运动目标的中心坐标: $x_{m i d} = \frac{x_{\min} + x_{\max}}{2} ‚ y_{m i d} = \frac{y_{\min} + y_{\max}}{2}$ ;xmax,xmin,ymax,ymin为运动物体x,y方向的最大和最小坐标值。由点到直线距离公式 $d = \frac{| A x_{m i d} + B y_{m i d} + C |}{\sqrt{A^{2} + B^{2}}}$ ,算出运动目标距铁轨中心的距离d0,d1,比较d0,d1的大小,就可以判断出目标是走向铁轨还是离开铁轨。

2 软件实现流程

步骤1:读入第一帧YUV图像,只取Y信号进行二值化,轮廓提取,改进的Hough变换提取铁轨直线,求取铁轨中间线;

步骤2:读取下两帧,计算两帧差,计算差量和SS,计算差值超过阈值的像素个数UT;

步骤3:求取运动目标的中心,求取运动目标中心点到铁轨中间线的距离d0;

步骤4:Goto 步骤2得出d1;

步骤5:判断if((d0>d1) && ((UT> Th2) ||(SS>Th1)))为真则报警,为假不报警;

步骤6:取12帧之后,goto 步骤2。

3 软件实现的优化

YUV序列中Y分量包含视频的主要信息,只对Y信号进行处理。实验效果很好,而运算量减少了1/3。

每四帧实际图像得出两个距离d0,d1,得出一个Δd=d1-d0,每秒25帧可进行6次以上报警判断。没有必要对所有帧进行邻帧差分,为此,每隔12帧做一次帧差,每秒得出两个差图、一个报警信号。保证了系统实际需求,减少了计算量,由于我们只需计算出距离的变化趋势,所计算d0和d1并不是实际距离,而是和实际距离成正比的: $d = | A x_{m i d} + B y_{m i d} + C |$ ;这样,在每次运算中只需两次乘法(可采用硬件乘累加单元实现)和两次加法,就避免了两次平方,一次开方和一次除法,从而大大减少了运算量。

4 实验结果与分析

实验采用了多条件综合评判,有令人满意的实时性,在合适的阈值设定情况下,没有发现漏警率,误警率很低,见表1。实验条件: Th1=1100000,Th2=5000,Th3=20,视频序列测试是采集PAL输入后的4:2:0的720×576的YUV序列。

5 结语

在整个过程中,图像的二值化、轮廓提取只是利用图像自身的灰度和位置信息,是lowlevel级别的处理;通过Hough变换提取直线,是在明确了具体要提取的形状后,给出该形状的参数方程,依照给出的方程来搜索,是属于midlevel级别的处理;而根据提取出来的直线进行运动趋势检测、行为理解判定,则属于highlevel级别的处理。

实验结果显示,在准确检测出铁轨中心线的前提下,该软件能很好地检测有无运动目标出现,并且能够智能地判定其是走向铁轨还是离开铁轨,进而综合这些情况,有效地进行报警。

如何对路口铁轨区域静止障碍物、弯道区域动目标和静目标进行检测,解决多目标行为理解和含有长干扰直线的复杂背景情况,以及软件在DSP上的实现,将是下一步研究和工作的重点。

参考文献

[1]Ren Ying,Chua ChinSeng,Ho Yeong Khing.Motion detection withnon-stationary background[C].Image Analysis and Processing.Pro-ceedings 11th International Conference on 26-28 Sept.2001:78.

[2]Anderson C,Burt Peter,Wal G van der.Change detection and trackingusing pyramid transformation techniques[J].In Proceedings of SPIEIntelligent Robots and Computer Vision,1985,579:72.

[3]Hough PVC.Amethod and means for recognizing complexpatterns.USpatent 3,069,654 1962.

[4]吴福朝,胡占义.直线和圆一般参数化形式的研究[J].自动化学报,2000,126(5):577.

铁路无线网络智能视频监控系统方案第2篇

铁路无线网络智能视频监控

系统方案

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2009-4-20 杭州海康威视数字技术股份有限公司

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铁路无线网络智能视频监控系统方案

1概述.............................................................................................................................3 2需求分析.....................................................................................................................3 3系统设计.....................................................................................................................4

3.1 前端采集设备..................................................................................................4 3.2 视频分析与编码设备......................................................................................4 3.3 无线传输网络..................................................................................................4 3.4 监控中心..........................................................................................................4 4功能应用.....................................................................................................................5

4.1视频实时监控...................................................................................................5 4.2智能视频分析...................................................................................................5 4.3电子地图...........................................................................................................5 4.4报警集中管理...................................................................................................5 4.5权限管理...........................................................................................................6 4.6安全管理...........................................................................................................6 5关键设备选型.............................................................................................................6

5.1智能视频服务器...............................................................................................6 5.2无线路由器.......................................................................................................7 6系统特点.....................................................................................................................7

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铁路无线网络智能视频监控系统方案

1概述

在各种交通运输方式中，铁路不仅具有运能大、运距长、成本低的特点，还具有占地少、能耗低、污染小的优势。目前中国大量长距离物资运输和中长途旅客运输主要由铁路承担，每年完成的旅客周转量约占全社会旅客周转量的1/3多，完成货物周转量约占全社会货物周转量的55％。因此，铁路作为国民经济的大动脉，在社会主义建设中发挥了重大作用。铁路系统是国家重要的运输部门，其日常的稳定运行决定了国民生产、生活的正常运转。

随着铁路营运线路的加长，铁路提速的发展，如何保证铁路沿线的安全就显得越来越急迫。目前，大部分铁路沿线的安全保卫工作都还是采用人工巡视的方式，铁路沿线跨度大、点位多、地点分散、现场环境复杂，使得日常安全管理工作变得非常困难。如果采用传统的人工监控的方式，不能适应铁路安全管理的实际需要。由于人类自身的弱点，在同时面对多个画面以及需要全天24小时监控的情况，很有可能在危险发生时不能做出及时的响应和处理，从而存在很大的安全隐患。

因此，在整个铁路沿线建立一套技术先进、使用方便、布防严密的智能视频监控系统具有十分重要的现实意义。

2需求分析

对铁路沿线进行监控，利用区域入侵防止人员进入铁路监控区域；对铁路沿线周边重点区域进行人员逗留检测，预防危险事件的发生；对铁路沿线危险物品遗留检测，防范蓄意破坏铁路设施的恶性事件的发生；对岔道口、交叉路口等处进行遗留物侦测；

监测铁路沿线的隧道、重要桥梁，防止异常行为发生；实时监测泥石流、路段塌方等自然灾害并提供报警；视频信号实时监测，对视频丢失、视频遮挡等情况自动报警；能适应雨雪等恶劣天气、全天24小时工作；

报警信息能联动监控中心语音提示、电子地图等功能；能实时调阅任意监控点的图像和录像文件。

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铁路无线网络智能视频监控系统方案

3系统设计

系统拓扑图如下图所示。

摄像机智能DVS无线路由器电视墙CDMA摄像机智能DVS无线路由器INTERNET解码器模拟网线摄像机智能DVS无线路由器铁路无线智能视频监控系统管理服务器客户端

3.1 前端采集设备

在铁路沿线、岔道口、铁路与公路的交叉口以及隧道与重要桥梁等处安装摄像机以采集现场实时视频图像。考虑到无线传输的带宽限制，采集图像的质量建议为CIF。建议在铁路沿线每隔200米左右架设一台摄像机，在夜晚情况下需要使用带有红外功能的摄像机或增加补光设备。3.2 视频分析与编码设备

各监控点的视频图像通过视频线就近接入到智能视频服务器，即智能DVS。智能DVS主要完成两个功能：一是根据用户设定的警戒规则对输入的视频图像进行实时分析，发现报警上传报警信号至监控中心；二是完成视频的编码压缩工作，以便通过网络进行传输。3.3 无线传输网络

考虑各监控点比较分散，网络传输采用基于CDMA无线网络传输。将智能DVS通过网线接入到无线路由器。智能DVS的IP地址与无线路由器的地址设置为同一网端，网关指向路由器地址。以大功率基站加特殊方向图天线的方式为设计原则，如果有特别的地方无法覆盖，再考虑使用中继方式，做到无线信号全面覆盖。3.4 监控中心

在车站的每个路段设置监控中心，部署宽带网络、管理服务器、电视墙以及监控软件等。无线网络最终在监控中心与内部有线网络结合，监控中心需要有一个固定的公网IP。监控中心的工作人员可以在管理服务器上安装视频监控软件，通过监控软件，观看现场情况，也可以将远程图像直接解码上传电视墙，供多人杭州海康威视数字技术股份有限公司

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铁路无线网络智能视频监控系统方案

观看，或现场集中指挥等。

4功能应用

4.1视频实时监控

系统可实现大容量、分布式的监看监听，可实现在监控中心的监控大屏幕或监视器24小时监视各监控点的所有图像信息，对前端监控点视频进行7*24小时实时分析。4.2智能视频分析

系统自动检测识别周界防范、区域入侵、物品遗留、人员徘徊、视频丢失、视频遮挡等行为。

视频分析报警示意图

4.3电子地图

为使操作者能方便、直观的进行操作，提供电子地图功能。在电子地图上标有各网点各摄像机的位置，通过点击这些摄像机图标便能直接调用这个摄像机的图像进行浏览。

支持双屏显示的电子地图与图像信息，支持多层级的电子地图关联显示，可通过电子地图反映报警点的状况信息，并通过电子地图实时调阅现场视频信息；报警后自动展开电子地图。4.4报警集中管理

报警可集中上传到监控中心，根据预先设置好的联动动作进行处理外，还以声音等方式及时提醒管理员注意并处理。联动动作包括：

所有报警均记入日志；

当报警发生时，显示报警发生地具体位置，并在电子地图上突出显示位置；当报警发生时，通过声音和画面提醒有报警发生；当报警发生时，触发相关IO输出；

当报警发生时，在电视墙上显示相关视频图像；

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铁路无线网络智能视频监控系统方案

当报警发生时，触发集中存储服务器录像。4.5权限管理

系统具有精细权限管理功能，能对系统中所有权限用户进行统一、准确、精细的管理和权限划分，可设置不同用户角色，按照角色分配权限。4.6安全管理

系统实行操作权限管理，按实际的管理架构对每个用户赋予不同权限等级；系统登录、操作都需要进行权限查验；

系统所有重要操作,如登录、控制、退出、报警确认等，均有操作记录，系统可对操作记录进行查询和统计，所有操作记录具有不可删除和不可更改性。

5关键设备选型

5.1智能视频服务器

产品厂家：杭州海康威视数字技术股份有限公司产品型号：DS-6101HF/B 产品类型：视频服务器，DVS。

视频压缩标准：H.264。

视频处理芯片：DAVINCI处理器。

功能特点：

 基于最新TI DAVINCI处理器平台开发，集成度高；

 采用H.264视频压缩技术，压缩比高，且处理非常灵活；

 支持完整的TCP/IP协议簇，支持视频、音频、报警、语音数据、串行数据通过TCP/IP网络传输；

 支持PPPOE、DHCP协议；

 内置WEB预览功能，可进行IE访问；

 支持云台与电动镜头的控制，支持多种解码器协议，可进行预置位、巡航、轨迹的设置与调用；

 RS-232接口支持网络透明通道连接；

 支持双向双工语音对讲、单向语言广播；

 具有报警输入、移动侦测报警、遮挡报警、报警联动输出等报警功能。

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铁路无线网络智能视频监控系统方案

5.2无线路由器

用户可根据应用具体需要自选。

6系统特点

 采用先进数字化监控设备——智能DVS，操作简便；

 系统7*24小时实时自动分析判断各种可疑行为，有效保护铁路免遭犯罪分子的破坏；

 基于无线网络传输，在保证视频传输效果的前提下节约开支；  整个系统具有一定的扩容能力。

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铁路视频监控系统第3篇

永煤集团铁路运输处担负着集团公司的煤炭及地方货物的铁路运输任务。矿区铁路线路总延长里程为120公里，其中干线80公里，车站九个， 1个编组集配站、1个交接站、1个客运站、4个装车站、1个中间会让站、1个卸车站，有人看守道口17座，铁路设计运输能力为年外运800万吨，每年完成运量在1000万吨左右，大大超出了设计能力。

随着煤炭运量的增加，给安全质量管理、生产技术管理带来了一系列的难题，为了解决这些问题，负责生产技术指挥工作的各级领导及相关调度指挥人员只有一遍遍、不厌其烦地到生产一线调查、研究、解决问题。另外，生产任务的增多，各岗位的互相协作与配合显得尤其重要，如因某一岗位或环节未及时开展生产作业，则既耽误生产，又增加了时间成本，降低了生产效率；当同时多处出现需解决的问题时，生产指挥人员有捉襟见肘之难、分身乏术之困。

2.对策：合理布点，设计、安装视频监控系统

为更好地掌握生产现场的第一手资料，及时、科学、细致地解决生产难题，打造数字化矿山，实现企业超常规、跨越式发展，公司聘请了信息中心，对铁路运输及装车系统开展了视频监控的设计安装工程。

2.1合理布置监控点

为充分发挥视频监控系统的作用，铁运处专业技术人员多方收集资料，深入运输装车、有人看守道口等一线了解实情，结合视频探头的技术参数，本着科学、经济、适用的原则，科学合理地布置视频监控的采集点。

本次工程主要对在宿县道口等17座有人看守道口、城郊站等4个装车站以及编组集配站等关键区域安装视频监控系统，以便对重要区域进行监控。共计46个摄像头，其中行车室内半球摄像头4个，室外摄像头为亚安云台一体机42个。另外组建分控中心和处调度中心可分别可对远端图像进行浏览与存储，同时可控制各远程区域摄象机的运动方向。因投资资金的限制将分1、2、3期分步实施，最终达到铁路沿线道口、车站全覆盖无盲点监控系统。

监控系统构建一个管理中心、多个权限分控中心和监控点。设于调度室的管理中心包括管理平台、储存平台、系统维护设备等。管理平台是业务系统的核心，主要完成业务管理、用户管理、设备管理和系统管理等功能；存储平台是系统图像数据存储管理中心，主要完成图像中心存储的管理和检测功能；设于站段的分控中心受权限限制可以浏览、操作所管理的摄像机，并可调看前端设备中存储的图像，可有选择地在本机硬盘中记录；设于站场、道口监控点部分负责现场图像的采集、报警信号和各种监控外围设备的控制。

2.2视频监控系统设计原则

以构架合理、高水准、高质量，低成本、低维护为出发点，在设计上充分体现当前数字化趋势，同时考虑到今后使用、维护、保养的方便性。本系统可实现以下目标：

先进性：采用目前国内监控领域较为先进的光纤传输和数字硬盘录像技术，以其集成画面多，录像、报警、智能控制、传输距离远，图像清晰实时，其性能可靠；高清晰、高画质，成为技术先驱。

可靠性：系统可采用双系统备份方式进行工作，使系统可靠性大大增强。

可扩充性：系统采用数字化矩阵及录像技术，具备网络叠加功能，可实现级联扩容。传输采用24和6芯单模光缆，可实现每分支最大24路监控。

实用性：其计算机操作人机界面操作简便（通过鼠标完成），矩阵切换控制通过摇杆按键进行画面切换及云台镜头控制。一般人员通过简单培训即可完成操作，维护简便。

（3）系统构成及工作原理：本系统由前端监控点、传输介质、监控中心三部分组成。

前端监控由固定摄像机、云台一体化的摄像机组成；前端视频采集设备安装在监视现场，它包括一体化摄像机、解码器、电源箱及光纤转换器等。前端摄像机将现场图像经过光纤转换器转换变为光信号，经过光缆传送到监控中心。

图像传输介质采用基于IP网络的视频服务器，线缆传输部分由双屏蔽视频电缆、光纤收发器和光缆组成，一根光缆可以同时传输1-120路图像及控制信号。

监控中心控制部分是视频监控系统的“大脑”，是实现整个系统功能的指挥中心，起到对前端摄像机的图像信号进行切换输出及云台镜头的控制，由多路光接收机、多路视频矩阵、视频分配器、矩阵键盘等设备组成。在监控中心机房，有人看守道口、编组站、装车站场等监控点的所有信号通过主干光缆引到监控中心机房，通过多路光接收机分别将光图像信号解调为视频电信号，经视频分配器分配为两路或三路摄像机的原始信号，传输至本地电视墙、硬盘录像机和远端电视墙进行显示，以便能够实时、直接地了解和掌握各区第一情况，并及时对发生的情况做出反应。

其云台、镜头的控制操作采用硬盘录像机或视频矩阵键盘经转换输出的485信号器进行双向传输的方式，这种方式抗干扰能力强，数据传输率高，控制稳定可靠。主控可对所有监控网络中的监控点（客户端）实现授权管理，其它用户可通过局域网对监控点进行监看、控制云台巡视、视频切换、报警处理、设备状态自检等工作。

视频监视、存储、控制设备由电视墙及视频矩阵和硬盘录像机共同构成。

3.系统功能

前端监控点具有以下功能：

监控点的视频监控设备要求24小时不间断运行。

监控点摄像机能够实现动态监控（水平180°或360°旋转，垂直180°旋转），图像放大、缩小。

监控点摄像机具备低照度彩色/黑白自动转换功能。

每路监控图像帧数在25帧/秒，传输延迟在500毫秒以内。

监控的摄像机具有RS232或485接口，监控中心可以控制监控点的摄像机的旋转和图像变焦。

筛选厂摄像机具备防尘处理功能。

能够通过网络远程管理前端的监控设备。

监控中心具有以下功能：

在监控中心通过视频矩阵来接受和控制前端的监控图像。

图像存储周期至少30天。

监控中心可放置多台监控管理服务器，用于监控的图像、报警、权限、用户、存储归档等管理。

控制台可自由的切换监控图像、调整画面的大小。

当某个监控点出现报警时，该点的监控画面可以自动出现在PC控制台16画面中，并可以根据要求自动放大的大屏幕。

控制台可对远端监控点的摄像机进行控制，如：变焦、云台转动等。

将前端监控图像存储到计算机硬盘中，建立目录索引和数据库，并提供数据库接口，实现网络终端图像检索、浏览。

能够通过IE浏览器浏览监控图像。视频服务器发送端可通过IP网络传输监控图像；同时在监控中心通过工作站的接收端软件收看远端的监控图像，可对远端任意摄像机进行控制，并将监控图像实时存储到计算机硬盘上。

4.系统拓扑图

5.多点监控和回放

相关部门可利用现有局域网的环境，通过采用硬盘录像网络分控的方式，将监控点的信号采用全数字的网络传输方式传送到领导办公室里，只需要利用一台普通PC机及硬盘录像分控软件即可进行实时监控及录像。利用硬盘录像的网络分控的方式来实现，分控的数量没有限制，集团公司现有的局域网资源，完全可以保证传输带宽。

基于局域网的网络分控拓扑图如下：

本设计方案采用模拟和数字系统相结合的方式，用模拟系统来实现实时监看，用数字系统来实现存储和回放等。

采用以上视频监控系统，基本实现了对铁路运输、装车系统的重点环节、岗位及场所的实时监控，达到了实时了解现场状态，随时处理问题，提高了运输、装车的效率，保障了安全生产。 [科]

铁路视频监控系统第4篇

SONY CCD.540TVL (D系列)

支持宽动态，采用安音插座，安装简便

中英文OSD屏幕操作菜单，独特三维定位功能

支持守望功能，支持定时功能

内置7路报警输入2路输出，支持报警联动

支持485远程无拆卸升级

彩色日夜型模拟枪式摄像机

采用高性能1/3英寸SONY CCD

支持自动彩转黑功能。实现昼夜监控

支持背光补偿功能。支持自动增益控制功能

支持白平衡功能，色彩还原度高，图像逼真

支持自动电子快门功能，适应不同监控环境

车载硬盘录像机

采用专业车载设计，低功耗、无风扇、标准化、小尺寸

宽电压电源适应各种车载电源

独特减振抽拉硬盘结构。使录像的备份和管理更加方便

更可利用扩展内置GPS模块并加载无线通讯模块，构造无线视频监控管理系统，进行远程调度管理和实时监控

百万像素高清网络摄像机

采用2.OMEGA Pixels图像传感器

采用SoC媒体处理器和嵌入式Linux操作系统

采用MPEG-4视频压缩算法，支持1 600x1 200分辨率

支持语音对讲，内置WEB浏览器和用户管理功能

支持日夜转换

支持SD卡存储

支持POE网络供电

便携式高清智能取证系统

640 x 480的实时监控分辨率

高清液晶显示屏，支持单路全屏清晰回放

具备“线控一键通”功能，实现最像和停止功能

使用聚合物大容量可充电电池，支持省电工作模式

防篡改图像的水印技术。保证满足法律取证程序

全球首款1080P混合高清智能DVR

支持20路分割显示，最大分辨率支持到1080P格式，支持VGA. HDMI。CVBSITV ) 同时显示

同时支持16路模拟信号D1实时录像和8路百万像素网络摄像机录像

支持108017720P网络视频数据预览和回放功能

双千兆网口，支持所有通道视频同时网络双码流传输

USB, ESATA, 网络备份同比录像30倍 (D1) 速度

具备智能化视频分析功能，支持手机直连3G监控

刀片式集中编码器

单机最大支持48路视频输入，实现48路D1全实时编码，最实时状态下网络延时200 ms左右

网络性能优越，最大支持4路D1本地存储、4路D1的FTP存储。以满足各种系统方案

单板均支持热插拔功能，可在不影响系统运行情况下实现平滑升级

1+ 1冗余电源，单个电源300W的功率，支持热插拔，保证系统的长时间稳定运行

EF系列小型网络视频服务器

H.264编码，最高支持D1分辨率

支持JPEG抓图，支持热插拔SD卡存储

支持主流的音频编码格式，支持高清语音对讲

视频接口1/214路标准BNC输入，1路标准BNC输出 (自带简单OSD菜单，可配置IP及编码等简单配置)

支持移动通信数据传输模块，如WCDMA/TD/CDMA2000及WIFI等

支持POE及DC12 V供电

无缝融合大屏幕显示系统

采用业内领先的计算机视觉反馈技术:曲面校正、融合算法通过计算机视觉反馈技术自动完成，避免传统手工校对时。像素缺失、曲线拟合不准的问题，同时提高了项目施工、维护的速度

支持模拟视频信号、网络视频信号、模按VIDEO信号、RGB信号、HDMI信号采集

云台控制功能

定时轮循功能

支持网络数字矩阵功能，可直接从网络调用网络视频信号，并按照任意比例显示在大屏幕的任意位置，从而节省解码设备和视频矩阵。简化布线。提高系统抗干扰能力

SVR网络存储录像机

网络监控数据管理、存储、转发一体化解决方案

为视频监控数据提供容错保护机制，支持RAID技术

系统使用标准RTP/RTCP, RTSP, HTTP协议支

持MPEG-4，H.264， G.711, G.726，AMR等编码标准

支持硬盘热插拔功能。更换硬盘时业务不问断

高品质冗余风扇，高稳定冗余电源，加上大华专利的机箱设计，确保能满足各种环境下7 x24 h不问断存储的需求3U16盘位产品，专业SATA硬盘支持

嵌入式解码器

H.264编码，最高支持D1分辨率

支持JPEG抓图，支持热播拔SD卡存储

支持主流音频编码格式，支持高清语音对讲

p视频接口1/2/4路标准BNC输入，1路标准BNC输出 (自带简单OSD菜单，可配置IP及编码等简单配置)

支持移动通信数据传输模块，如WCDMA/TD/CDMA2000及WIFI等

支持POE及DC12 V供电

DLP大屏幕拼接显示系统

整屏亮度智能调整，拼接成一个高分辨率、单一逻辑显示屏，控制屏数可达256块

支持多种信号; RGB信号。视频信号、网络信号，高清信号等

在大屏幕上，信号可以任意开窗、跨屏、漫游、缩放、叠加、全屏显示

独特双灯热耦合专利技术。单灯、双灯、交替3种工作模式随意切换，避免画面瞬时消失，不遗漏任何细节

视频监控在铁路上的应用分析第5篇

迄今为止，中国的铁路事业已有一百多年的发展历史，从成渝铁路到青藏铁路，再到武广高铁，无不体现现代化铁路建设必不可少的组成部分，视频监控系统在保障铁路运行的安全和稳定方面起到了非常重要的作用。

1.概述

随着科技的发展，以911事件为触发点的全球化反恐浪潮促使全球安防设备市场发生了翻天覆地的变化，并直接导致市场上对于相关产品的需求不断增长。根据市场调研数据，去年全球视频监控设备市场约90 亿美元，预计2013年将上升到150亿美元，年复合增长率为15%。

从上世纪80年代初，北京天安门广场安装第一批监控系统开始，中国的安防产业经历了引进、模仿、消化吸收、创新的发展过程。经过30年的发展，中国的安防企业已经达到2万多家，从业人员约100万人；行业总产值达到2300多亿元。其中，安防产品产值约为1000亿元，安防工程市场和服务市场约为1300亿元，全行业实现增加值800多亿元。其中安防电子产品发展较快，年均增长25%左右。

2.中国视频监控发展

回顾中国视频监控行业的发展，以视频监控技术的发展为轨迹，视频监控行业发展可以分为几个时期： 2005年以前为模拟监控时代； 2005~2008年为数字监控时代；

2009至今，为IP网络监控时代，并朝着高清智能化时代发展。2005年以前，视频监控长期处于模拟视频监控时代。在这一时期，中国国内的视频监控产品厂商的生产研发能力比较弱，产品主要靠模仿后低价参与市场竞争，厂商的研发基本维持在一些低端技术的研发上，主要资金用于购买机芯、镜头组装摄像机。市场上的视频监控产品以国外品牌为主。国外视频监控产品中国代理商的数量非常多。

模拟时期，视频监控产品的主要类型基本和现在的视频监控产品类型一致。以前端摄像机为例，彩色一体机、道路专用摄像机、日夜转换摄像机、防水型摄像机、红外摄像机、高速球、黑白/彩色枪机、球机、半球等产品当时都已具备，清晰度多以480线为主，甚至当时也有了网络摄像机和网络视频服务器。这一时期的存储问题主要靠录像设备解决。硬盘录像机是最主要的存储产品，包括嵌入式硬盘录像机、PC式硬盘录像机，出现了数字硬盘录像机、矩阵、DVR，有一部分企业做视频采集卡。监视器为黑白/彩色CRT为主，产品较单一。

当时的视频监控设备品牌大都是国外品牌，如索尼、迪奥徕卡、飞利浦、JVC、三星、松下、霍尼韦尔、YAKO、安特、柯士(Camstar)、日立、美国艾斯卡普、美国波尔、韩国大宇、日本精工、腾龙、Computar、富士能、德国博世、派尔高、日本高崎等等。总体而言，这一时期的视频监控产品品牌少，产品种类少，国产品牌更少，国内企业正处于从代理商向生产商转型期。国外产品和品牌基本处于一统天下的局面。

2005年至2008年，数字视频监控技术得到了较大的发展，并很快从数字视频监控向IP网络视频监控的方向发展。国内厂商在这一时期得到了较快发展。杭州海康威视、天津亚安、天地伟业、嘉杰电子、大华、大立、汉邦高科、先进视讯、视霸安保、深圳维智达科技、常州明景、上海冠林、卓扬科技、研祥智能、皓维电子、恒业国际、宏天智、景阳科技、深圳万佳安、图敏科技、创维群欣、三田、深圳威视讯、南京冠之林、红苹果、深圳视鑫达、中晖盈科、昱鑫电子、深圳永辉、日森电子、深圳缔佳、深圳百安信、三立视讯、广州保千里、深圳佳信捷、丽泽智能、深圳威特、深圳智敏、华北工控、响石、博康、英飞拓等等一大批企业，并迅速成长为视频监控行业的中坚力量，推动中国视频监控行业产品、技术向着IP化、网络化的方向发展。新产品、新技术不断涌现。2005年底，出现了装有TCP/IP模块的网络快球和光纤模块的光端机快球，这预示着视频监控行业数字化、IP化、网络化发展方向的开始。

2005-2008年国内数字视频监控技术和厂商的快速发展得益于公安部在2004年启动的全国平安城市建设和科技强警示范城市建设。2004年，国家平安城市及科技强警示范城市建设的推进，全国各主要城市以视频监控指挥中心为核心的大型平安城市和科技强警示范建设项统一指挥、多级联网，分布式管理，多点监控的需求，促进了数字视频监控技术的发展与应用。除了前端的数字摄像机，以国内厂商为主的数字视频信号存储产品-DVR取代了硬盘录像机。数字化的视频监控设备开始取代模拟产品。在这一时期，视频监控设备市场的发展风生水起，一片繁荣景象。

中国公共安全杂志社、中国公共安全研究院2009年曾对国内的摄像机市场做过一个专项调查，据不完全统计分析，到2008年，全国有能力生产各种摄像机的中小企业已达600多家，2008年摄像机产品生产成品达到1500万台，销售额超过了120亿人民币，其中国内销售量约560万台，索尼、三星、松下等国外厂商的销售量大约占总销售量的39%，国内生产厂商约占61%。监控摄像机企业的生产能力可以达到年产2000万台。

在2008北京奥运会的推动下，高清监控、智能分析的概念在视频监控行业备受推崇。高清、具有智能分析功能的视频监控产品开始推出。IP网络摄像机、百万像素摄像机、高清DVR、NVR等代表了新的技术方向的产品成为行业的焦点。基于IP化、网络化视频监控技术的发展，从2009年开始，视频监控从标清监控到高清监控发展的速度加快。视频监控图像的分辨率从标清时代的4CIF或D1的分辨率，约44万像素，清晰度540电视线，发展为高清监控时代分辨率达到1080i或720p，像素达百万以上。视频监控已经步入高清时代。

2010年，国内高清监控产品和应用市场有了长足的发展。高清监控在上海世博会等一批高端项目的应用对中国高清监控市场的发展起到了实质性的推动。高清监控产品的研发、制造和应用已经成为行业发展的方向和新的增长点。国内视频监控厂商对高清监控的热情集中爆发，几乎所有的视频监控厂商都宣称推出了高清、智能化的视频监控产品。“高清”几乎成为视频监控的代名词。与此同时，监控设备厂商纷纷向全线监控产品和提供行业整体解决方案的方向发展。

3.视频监控在铁路中的应用及现状

通过在铁路沿线安装全天候视频监控设备，铁路相关部门能够对各监控点进行实时监控、录像、远程遥控、报警处理及权限分配，一旦有突发事件，可以及时掉看现场画面并进行实时录像，记录事件发生的时间、地点，并及时报警和处理，事后还可以对相关视频资料进行查询分析。

目前，国内铁路视频监控系统由众多子系统组成，它主要包括：车/机务站段调度视频监控子系统，火车站客运服务视频监控子系统，场与编组站运输服务视频监控子系统，铁路区间防灾安全视频监控子系统，铁路牵引电站，通号机房视频监控于系统等等。

车/机务站段调度视频监控子系统主要用于各重要道口、编组站、路口、站台、道岔咽喉区等日域的监控。火车站客运服务视频监控子系统则主要针对候车室、站前广场，售票厅、站台、进站口等区域的监控通过以上两个监控子系统，铁路部门可直接提取来自各重要道口、编组站、路口、站台道岔及候车室、站内站外、售票厅等咽喉区域的视频图像，能够有效地解决候车室盗抢、售票人员故意预留热点线路火车票、因调度处理不及时带来的车辆误点等问题，从而很好地满足了铁路正常运营的安全需要。

早在“八五”规划期间，我国铁路行业就引入了以上的视凝监控系统，经过多年的发展，目前其在整个铁路领域中得到了很大的普及，在东部发达地区更是得到了大规模的应用。相关的统计数据表明，目前我国铁路安防监控系统应用范围最广的就是车/机务站段调度视频监控子系统和火车站客运服务视频监控子系统，其普及程度达到了75%。今后，这两个监控子系统的普及仍然是我国铁路视频监控市场发展的重点。

场与编组站运输服务视频监控子系统、铁路区间防灾安全视频监控子系统、铁路牵引电站、通讯机房视频监控子系统，这三个子系统主要通过对铁路沿线及铁路机房、信号室、值班室的监控，来分析和判断各铁路运营节点的实时状况和安全程度，并为各站点及调度中心提供及时有效的视频资料．从而全面提高铁路营运的效率和防灾预警能力。这三个子系统无疑是车/机务站段调度视频监控子系统与火车站客运服务视频监控子系统的延伸和扩展，目前在全国铁路领域的普及程度为11.43%,未来存在着很大的发展空间，4.视频监控未来发展趋势

进入2005年，中国视频监控行业的发展进入了一个全新的历史时期。伴随数字视频监控技术的发展，更多具有IT/通讯行业背景的企业加入到了安防行业中来，并迅速占据了市场主导地位。这些具有IT、通讯背景企业的加入，迅速将数字化进程中的视频监控行业推向了IP化、网络化、集成化。视频监控的应用，不再仅仅是监控设备的连接，市场对视频监控的应用需求由单纯的设备设施需求开始走向了满足行业个性化需求的整体解决方案。“联网”成为视频监控的核心业务需求。在IT、IP技术的渗透下，安防领域在技术层面上开始了与IT/IP行业的技术融合。

从2006年开始，视频监控网络化的发展态势一发而不可收。首先是面对着更大型的系统，特别像平安城市这些动辄几百个、上千个点的大项目，传统的孤岛式监控系统越来越无法适应各类深层次的监控应用，监控联网的需求越来越强烈。大规模网络化监控孕育已经进入成熟期。从上游技术市场看，网络视频监控产品的产品化和量化生产，大大推动了视频监控的网络化进程，数字 DVR、DVS、NVR、IP 摄像机等产品发展很快。不仅表现在产品性能、种类上的丰富和提高，更重要的是针对网络适应性方面进行的诸多工作，如双码流、智能型编码器、前端存储等功能基本进行了产品化。在网络视频市场需求的牵引下，网络监控软件大量涌现，成为了技术市场的关注热点。从下游用户市场看，由政府主导的“平安城市”建设、由国内三大电信运营商主导的“运营级网络视频监控”业务经过了前期的探索已经进入了发展期，这容量巨大的两块市场，极大推动了视频监控网络化的实质性进展。

视频监控IP化、网络化的走势，意味着包含安防子系统在内的所有系统组件都将通过IP网络进行通信和数据传输;安防产业以及IT产业在最终用户功能的融合、在企业组织架构上的融合，以及IT产业渠道之间的融合也体现得更加明显。这个融合不仅仅是简单的在设备上提供网络接口，更进一步的是大量的网络监控设备都将成为通信系统中的业务节点。在这一市场趋势的推动下，IT通信业迅速加快了进入安防产业的步伐。

这一时期，传统的视频监控厂商则将研发重心放在了网络化、高清化、智能化的视频监控产品的研发生产上。有能力推出这类产品的企业主要有安讯士、索尼、松下、三星、博世、海康威视、天地伟业、亚安科技、大华科技、中瀛鑫苏州科达、黄河数字、缔佳科技、景阳科技等企业。由通讯、IT行业进入的安防企业主要依靠自身的行业背景优势，将企业的竞争力放在视频监控平台化产品的打造上。H3C，中兴力维、华为海思，电信、移动、联通等具有IT、通讯背景的企业在这一时期迅速得到发展。H3C，金鹏、中兴力维等企业大力推行基于IT和通讯技术的视频监控平台，电信、移动、联通等通讯企业也开始利用电信运营商的平台优势，发展以“全球眼”“宽视界”等移动视频监控业务，并迅速占据市场主导地位，获得了快速的发展。如中兴通讯的控股子公司深圳中兴力维技术有限公司，其前身是中兴通讯有线产品之一的监控产品线，2005年6月，为适应监控市场的发展趋势，监控产品线从中兴通讯整体剥离，成立“深圳中兴力维技术有限公司”，专业从事监控产品的研发、生产和销售。得益于安防视频监控IP化，网络化的发展，中兴力维充分利用其通讯行业的背景资源及在网络视频技术特别是在不同应用环境下大型组网的能力，迅速发展，2010年，中兴力维已经实现了12亿元人民币的年销售收入。

IT、通讯企业的进入，不但带来了IT、通讯技术与安防科技的融合，也提升了安防行业的进入门槛，丰富了中国安防企业的构成，将行业的竞争从过去低水平的价格战争提升为企业核心竞争和整体实力的竞争。一批没有核心技术研发能力、生产制造能力的小企业被淘汰。市场集中度提高，企业两极分化愈加明显。同时，安防生产商、电信运营商、IT企业之间的合作越来越广泛深入。IT、通信业与视频监控生产厂商的深层次合作与融合，进一步做大、做深了网络监控市场，同时也大大刺激了网络产品的需求。勿庸置疑，网络监控产品需求进一步放大，对安防监控厂家来说，是机遇亦挑战。因为有通信业厂商在技术上更领先、资金实力更雄厚。在新的竞争格局下，安防监控厂商不仅要保持自身对监控技术的掌握度，还要紧跟电信运营商的技术要求，以更多、更丰富的产品形态满足大规模监控网点不同的需求。不仅要能提供功能更加丰富的编码前端和平台级的产品等，还需要产品供应商能依托规模化网络进行系统的部署。此外，运营级监控不同于传统的安防企业监控，它更强调的是“标准的统一、互联互通”。因此，视频监控的IP化、网络化进程也加快了中国视频监控产品、系统的标准化建设进程。

综上所述，视频监控系统的发展总结为如下：（1）智能化

现在的数字视频监控系统改变了过去只能实现采集、编码、解码、传输基本功能的局面，开始向智能化方向发展，如交通监控中的事故分析、停车场监控中的车牌自动识别功能等。智能化需求要求计算机能将人替代出来，自动对前端设备采集到的视频信号进行识别、分析并做出决策，实现预录像和自动报警等功能。智能视频监控以数字视频监控系统为基础，借助于计算机强大的数据处理功能，主要针对包含运动目标的图像序列进行分析处理，一般包含运动检测、目标跟踪、目标分类、及事件检测等部分。目前对视频信号的基本处理技术已经比较成熟，但是视频分析处理还处于研究阶段。

（2）网络化

随着网络的普及，网络渐渐成了标准，视频监控系统的网络化将意味着系统的结构将由集总式向集散式系统过渡。网络化要求视频从图像采集设备输出后，以Internet网络为传输媒介，基于TCP／IP协议，采用流媒体技术，实现视频在网上多路复用传输，并通过设在网上视频流服务器，完成视频流转发、报警等操作。网络化视频监控系统适应目前视频监控系统针对远程、实时、集中控制等方面的需求。

5.视频监控在铁路中的发展趋势

铁路线漫长且穿越了各种复杂的地理环境，这使其对前端监控系统提出了很高的要求。铁路的前端图像采集系统除了能够满足远距离监控、清晰度高、24小时实时成像的要求之外，还要能适应高温、低温、雷电、台风等一系列复杂的自然环境。针对这样的应用状况，国外发达国家的铁路视频监控系统已经把昼夜远距离监控设备与智能分析软件整台在一起，从而最大程度地保障铁路安全和稳定。

在国内，单一的视频监控系统显然已经无法满足当前铁路安全运行的形势了。随着IVS智能视频分析技术的功能及应用要求明确写入《铁路综合视频监控系统技术规范》，在铁路行业建设全天候无盲区安防监控系统已被提上主管部门的议事日程，部分专业的系统集成商开始有针对性地推出了先进的铁路监控解决方案。

那种集成了IVS智能视频分析技术的安防监控系统，能对危及列车运行安全的自然灾害、突发事件等进行实时监测分析，精确判定各类安全隐患、灾害及故障的类型、性质和级别，从而为营运指挥中心及时调整运行计划、下选行车管制、抢险救援等提供强有力的信息保障。

铁路既有视频监控系统改造技术方案第6篇

近年来, 随着我国铁路突飞猛进的发展, 尤其在高速铁路、客运专线的快速建设, 视频监控系统在行车运输、安全生产、治安保卫等方面的作用日益凸显。但是, 由于多年来铁路系统内视频监控系统建设多由客运、工务、车务等部门各自建设, 出现了建设标准不统一、系统间无法互联互通、资源无法共享等问题, 建设统一的综合视频监控系统平台迫在眉睫。

本文在对既有视频监控系统现状分析的基础上, 针对既有系统中存在的特定问题, 从系统网络结构、接入节点设置、视频采集前端设置及终端设置等方面描述了铁路既有视频监控系统的改造方案。

二、总体现状

目前, 视频监控系统已经在铁路系统内广泛应用, 但是仍存在许多问题, 例如:监控系统采集前端设置覆盖不足, 部分客站及线路区间重点部位存在较多盲区;由于建设年代较早, 技术水平受限, 既有监控平台设备多为模拟监控平台, 主要设备由模拟视频矩阵、硬盘录像机等组成, 而此类监控平台无法接入高清监控摄像机, 与新设视频监控系统平台也难以对接, 组网复杂, 兼容性、扩展性差。

此外, 许多监控系统由客运、工务等部门自行建设, 各系统间未互联互通, 视频资源不能共享, 无法满足各部门实时监控的需要。

三、改造目标

为满足铁路客运管理需求, 在适当利用既有采集前端的前提下, 对视频采集前端和平台设备补强, 覆盖监控盲区, 调整完善各部门监控设备配置, 完善安全冗余机制, 以改善既有监控系统运行不良、监控区域覆盖不足、扩容性差等问题, 建立起覆盖全面、运行可靠、技术先进、兼容性好、互通性强、易扩展的铁路综合视频监控系统。

四、改造技术方案

4.1系统网络结构

本方案中, 系统网络结构主要由区域中心、I类视频接入节点、II视频接入节点及视频采集前端设备组成。

其中区域中心通过数据网接入视频核心节点, 各I类视频接入节点通过数据网接入视频区域中心, II视频节点通过数据网通道接入所属I类视频接入节点;视频采集前端以光缆或网线方式接入所属I各I、II类视频节点, 各接入节点对接入视频数据信息进行分布式存储。本方案仅对接入节点进行改造。

4.2接入节点改造方案

本方案中, 各I、II类接入节点视频监控平台设备采用数字视频监控系统。

数字视频监控系统是一种基于计算机技术、视频采集技术和数字压缩处理技术为一体的智能化数字监控系统。接入节点所设数字视频接入平台可选择接入模拟或数字采集前端;同时, 各部门监控终端从不同的接入平台接入综合视频监控系统, 通过系统网络管理终端的授权, 不同部门的监控终端可监视、切换、控制系统内的权限许可的任一监控点。

相比模拟监控系统, 数字监控系统对于既有采集前端兼容性更强, 组网灵活且简单, 扩展性好, 技术更加先进;同时可实现各部门间监控资源互联互通, 方便管理运营及后期的维护更新。

1、接入节点功能

I类视频接入节点负责本站范围内视频采集前端的就近接入、处理、分发、存储以及告警视频信号的上传同时接收视频监控中心或分控中心对图像信号的调取、控制以及对设备的管理, 以及接入并管理II类视频接入节点的能力。

II类视频接入节点用于实现线路区间视频采集点的视频接入、存储、分发转发和视频分析功能。

2、接入节点平台改造方案

本方案中, I类视频接入节设置于各客站, 综合视频监控平台服务器主要由管理服务器、分发服务器、分析服务器和存储服务器等设备构成。其中视频管理服务器包括硬件服务器及相应的管理软件, 设备配置应符合本节点管理信息的存储和备份要求;

II类视频接入节设置于线路区间部分中间站, 各II类接入节点综合视频监控服务器主要由分发/分析服务器和存储服务器等设备构成, 视频管理服务器包括硬件服务器及相应的管理软件, 设备配置应符合本节点管理信息的存储和备份要求。

4.3视频采集前端改造方案

本方案视频采集前端使用1080P高清数字摄像机。

高清摄像机相比标清摄像机具有很大优势, 主要表现在清晰度更高、监控范围更大和细节更清晰。但是, 数字高清方案也会带来一些问题, 例如造价更高、带宽及存储需求更大等。

对于既有前端采集设备未覆盖的监控盲区, 本方案新增高清数字摄像机予以补强;对于超期服役、无法正常运行, 或图像质量差、清晰度低的设备, 以高清数字摄像机进行更换改造;对服役期内、运行良好的既有前端采集设备实行利旧, 需集中设置编码器, 将模拟视频信号转换成为IP数据后, 上传至数字视频监控平台。

4.4监控终端改造方案

视频监控终端具有对采集点视频的调用、显示、控制功能。通过系统网络管理终端的授权, 监控终端可以通过IP网络的任意接入点进行监控、切换、控制系统内的任一采集点, 并接收报警信息, 从而实现监控任务。

本方案视频监控终端主要针对客运、工务等部门监控需求设置, 根据管理权限不同采用视频分控中心和PC监控终端。

4.5存储设备设置方案

1、存储方式及存储格式:

本方案中接入各节点均使用布式存储方式, 采用IP-SAN存储架构的磁盘阵列设备。这种存储方式更安全, 信息更完整, 可回放周期长, 同时继承了IP网络开放、高性能、高可靠性、易管理、易扩展、自适应性强的特点, 完全满足运营管理的使用要求。

各节点视频存储格式采用H.264视频编码格式。在同样的图像质量前提下, H.264编码码流仅为MPEG-4格式50%, 可以大量节省存储空间及带宽需求。

2、存储容量计算

为了保证视频监控平台具有足够的存储容量, 根据下式对各节点存储容量需求进行估算:

视频数据存储空间 (G) =监控路数*单路视频存储时长 (s) *单路视频平均码率*CBR/8/1024

本文中, CBR系数取1.1。各接入节点根据监控接入路数区别配置存储容量。

五、结束语

国家铁路作为国民经济的大动脉, 在旅客出行、国家重要战略物资运输等方面均扮演着至关重要的作用, 而视频监控系统在铁路运输指挥、公安保卫、生产作业、安全监控等方面的作用日益显著。

因此, 建立能充分满足使用功能需求, 兼顾兼容性、开放性、实用性和先进性的综合视频监控系统, 是十分必要的。本方案所述铁路综合视频监控系统充分利用既有设备资源, 能切实提高既有视频监控系统运用质量, 补齐补强监控盲点漏洞。

参考文献

[1]王小凤.简谈高清技术在铁路视频监控中的应用[M].铁路通信信号工程技术, 2013, 10 (5)

[2]师研, 侯宗友, 吴平.高清趋势下铁路综合视频监控系统架构[M].中国铁路, 2012, (4)

赛为铁路综合视频监控系统解决方案第7篇

1 系统组成

深圳市赛为智能股份公司 (简称赛为) 铁路综合视频监控系统由视频节点 (含视频核心节点、视频区域节点和视频接入节点) 设备、视频采集点前端设备、视频网络、视频代理服务器和用户终端构成。

2 系统功能

具有视频图像的采集、处理、实时监视、存储、回放、云镜控制、视频分发/转发功能、视频内容分析、告警、联动、系统互联、系统管理、用户管理等功能。

3 系统特点

先进的NGN架构:视频管理服务不参与数据流的转发, 只负责信令的交互, 即使服务器出现故障, 系统的数据存储不会中断。

创新的双流分离设计:视频编码器产品采用实时流和存储流分别输出的双流设计, 其中实时流支持单、组播, 存储流支持iSCS标准的单播流, 编码器到IP SAN盘阵间实现端到端连接。

高清晰的图像质量:采用最新的专业图像技术, 可提供FULL D1高清晰图像分辨率, 支持MPEG-2, MPEG-4, H.264编码格式。

专业可靠的海量存储:数据存储设备具备专业级的高可靠性, RAID5技术确保重要数据不丢失。

智能便利的管理维护:将IP网管及业务控制平台的技术应用至IP监控系统, 实现编解码、存储、网络传输和业务软件 (服务器) 四大平台的统一管理。

基于铁路视频会议系统应用研究第8篇

关键词：铁路,视频会议,系统建设,实施

前言

铁路承载着我国异地客货运输的主要任务, 随着未来几年国内经济的发展, 铁路客货运量将表现出迅速的发展势头。但是由于铁路系统的特殊性, 一个部门或机构往往分布在铁路沿线的数十个站段。因此, 沟通和会议的模式也是多种多样的, 老式的电话沟通方式已经不能完全满足现代交通运输行业的快速发展。为了适应激烈竞争需求, 加速信息沟通的即时性, 需要建立一个统一的沟通协作平台, 进行及时、高效沟通和协作, 来帮助铁路企业获得足够的灵活性、洞察力和控制能力。

1 视频会议系统概述

作为多媒体会话型通信业务的一种典型, 视频会议业务已在社会性的信息交流中发挥了巨大的沟通作用。视频会议通过通信网络把两个或多个地点的多媒体会议终端连接起来, 在其间传送各种图像、话音和数据信号, 使出席会议者有亲临现场的感觉。

视频会议能为用户提供直接、全面的沟通交流, 并能节约时间、降低成本、提高生产率, 因此, 巨大的市场需求推动了视频会议技术的发展。国内外很多科研机构和厂商都进行了多媒体多点会议通信系统的研究, 并推出了各自的视频会议系统。在研究各种视频会议系统的基础上, 国际电信联盟 (ITU-T) 形成了视听多媒体通信系统国际标准的H.320及H.323系列标准, 使不同厂商的多媒体通信产品能够互通, 推动了多媒体通信技术标准化的进程。比较各种网络上的电视会议, 由于基于I P的电视会议有如下几方面的优势, 从而促使它在最近几年得到了迅速的发展:

(1) 容易使用和连接; (2) 降低通信费用, 特别是高速通信的费用; (3) 分布式容错的网络; (4) 不断进步的局域网技术能支持各种多媒体传输; (5) 通过网关能将局域网和ISDN、POTS等广域网连接起来; (6) 局域网电视会议的标准H.323已经出台; (7) Internet将成为商业应用的重要传输手段。

2 视频会议系统建设的可行性和必要性

视频会议工程的建设和其他工程的建设存在着相同点, 都必须具有建设的必要性和可行性。

随着铁路提速和系统机构改革, 下属部门之间均需要及时、快速、高效的进行信息沟通, 重要决策传达, 上级会议精神传达等诸多重要交流;如何选择一种高效的沟通手段成为路局的一项重要任务。为了适应运输市场的激烈竞争, 则需要信息沟通的即时性, 需要建立一个统一的视频协作平台, 进行及时、高效沟通和协作。

铁路系统规模庞大, 机构复杂, 由于铁路的特殊性, 一个部门或机构往往分布在铁路沿线的数十个站段。沟通和会议的模式是多种多样的, 会议使用单位较多而且频繁, 这就对网络视频会议系统提出了很高的要求, 即能满足当地的会议, 又要能够满足跨区域的会议。网络的建设的最终目的还是为了有更好、更丰富的应用服务, 宽带多业务计算机广域网的建成为视频会议的建设提供了可行和必要的通道、客观的载体。为建立先进的、领导潮流的H.323视频会议的提供了必要条件。所建设的视频会议系统要求良好的实时性和交互性, 实现人与人之间的信息交流, 使各会场之间通过视频会议设备, 能够进行视频、音频等信息的互通, 达到以更高效率的通讯传输目的, 达到提高网络资源的利用率和办公效率的目的。

3 视频会议系统方式

根据目前视频会议系统的组网方式, 主要有基于IP包交换的H323标准组网方式和基于电路交换的H.320标准组网方式。H.323标准是广泛的, 也是灵活的, 因为下面几个原因, 将进入主流市场, 成为视频会议市场的发展方向:IP LAN正变得更加强大, 以太网的带宽正从10MBPS扩展至100 MBPS, 甚至1000MBPS。H.323标准为现有的企业基础设施 (如IP网) 建立了多媒体标准, 设计时考虑了弥补质量保证 (QOS) 机制的不足, H.323使用户能使用多媒体应用而无需改变他们网络的基础结构。H.323标准得到了许多计算机厂商及组织的支持。就目前国内的用户使用的视频会议的情况来看, 采用H.323协议的视频系统所占比例比较高。随着H.323技术的不断完善与发展, 再加上网络传输服务质量保证的技术不断更新和发展, 对H.323协议下的视频会议的建设与发展起到了推波助澜作用。H.323技术得到了迅速发展, 使它的应用被推广提供了可能性。

铁路是国家经济的大动脉, 铁路的安全生产与国家的生命财产息息相关, 从铁道部到铁路局到铁路分局到站段的信息都要求随时的沟通、交流。为此, 建立一套视频会议系统显得尤为重要。

4 视频会议系统架构

根据需求分析, 为了大规模会议的召开, 采用主从服务器的系统架构, 通过服务器级联方式实现跨区域会议, 其网络拓扑图如下:

5 组网实施

H.323标准视频会议系统构建在IP网络之上, H.323标准的两个设备互通时不关心物理连接的拓扑结构, 只关心其连通性和通讯质量 (包延迟、抖动等) , 其网络可以是星状、线状网、树状骨干网、甚至网状结构等。其中星状、线状网适合于集中式视频会议系统, 可满足如机关、企业内部, 部门内部视频会议系统的需要, 而树状骨干网则适应分级视频会议系统的需要, 适合多级MCU级连的视频会议系统采用的方案。

视频会议系统的所有终端都要和多点控制单元MCU建立连接, 通过MCU进行视频图像的交换, 语音的混合播放。多点控制器应当放置在网络的汇接中心, 以保证MCU到所有的终端都有足够的带宽、使通讯质量得到保障。

6 结语

视频会议系统的应用加强了铁路系统内部沟通、外部协作, 提高了工作效率, 不仅为我们铁路部门节省了旅行开支, 更重要的是它的便捷性和及时性保障了铁路运系统能充分发挥作用。该系统极大地提高了我们铁路部门的运作效率、降低了成本, 而这些正是运输机构制胜的关键。

参考文献

[1]唐宏.CSCW中视频信息的处理与交互[J].铁路计算机应用, 2002, 11 (4) .

[2]高清晰视频会议系统在铁路中的应用[J]铁路通信信号工程技术2006年.

[3]冉隆科;谈谈视频会议系统[J];今日电子;1996年07期.

[4]黄韵;IP网络视频会议系统中MCU的容量测试方案及实现[D];西安电子科技大学;2004年.

铁路视频监控系统第9篇

1 铁路综合视频监控系统互联互通平台的框架结构

铁路综合视频监控系统由视频核心节点、视频区域节点和视频接入节点组成。其互联互通平台通过对所辖范围的用户和设备统一协调管理, 提供用户跨区域访问的认证、鉴权, 实现视频访问信令的多级交换和视频数据的跨域转发, 完成异构视频系统之间互联和共享。互联互通功能单元组成见图1。

互联互通功能是通过区域节点中的AA, AGU, DSU, DDU和SCU 5个功能单元完成。AA, SCU和DDU交互完成不同视频系统中视频资源访问中的信令和数据交换, 通过AA和AGU完成系统的管理、维护、注册、认证和鉴权等工作。

SA完成区域节点和视频系统之间的信息交互, 实现视频系统的互联互通。SA向区域节点上报收集到的视频系统内的资源信息, 并完成区域节点和视频系统的信令交换, 向区域节点的DDU转发视频系统内的视频相关数据信息。

铁路综合视频监控系统是多级系统, 可以进行从上至下的视频监控。多级节点间的互联互通结构关系见图2。核心节点与区域节点之间通过SCU, DDU和DSU完成信令和视频等数据信息的交换。区域节点SCU, DDU和AGU与接入节点SA完成信令与视频等数据信息的交换。

2 互联互通平台的实现

2.1 认证授权单元 (AA)

AA具有对所辖范围的视频用户接入的访问认证和鉴权功能, 实现视频系统用户终端 (简称“视频终端”) 访问视频系统时的单点登录和统一认证。

2.2 接入网关单元 (AGU)

(1) 具有编码标准化和通信协议转换功能, 实现视频系统与其他应用系统间的信息交互。

(2) 对既有视频系统的接入进行控制协议转换和图像调用。

2.3 目录服务单元 (DSU)

(1) 以目录形式统一存储用户、视频资源等信息, 提供用户信息和目录信息服务。

(2) 对系统基础数据、用户详细信息、资源及状态信息、系统日志、告警信息等数据进行存储。

(3) 提供管理服务, 对铁路综合视频系统的用户信息、视频资源及系统内部各服务器进行管理和控制。统一管理维护视频用户信息, 主要包括编码信息、个人基础信息、分类角色信息等, 以及用户视频资源访问权限, 为用户角色分配视频资源访问列表, 赋予视频资源访问的功能权限, 管理视频资源详细信息, 包括摄像机编号、位置、厂商、型号、编码格式、所属系统等。

2.4 数据分发单元 (DDU)

(1) 具备建立各类信息转发的传输通道, 监控数据传输的状况, 实现对数据传输的控制等功能。

(2) 为视频用户或节点间的视频访问提供实时视频数据、云镜控制命令、历史视频数据和控制命令、报警信息等数据转发。

(3) 具有视频数据复制与分发功能, 满足多个视频用户同时请求同一路实时视频资源的要求。

2.5 信令控制单元 (SCU)

(1) 为视频用户访问提供标准信令控制与交换服务, 采用SIP协议, 遵循RFC3621标准。

(2) 支持4类视频访问信令:实时视频访问信令、云镜控制信令、历史图像资源调用信令、报警信息获取信令。

(3) 具有统一的视频访问信令接入功能, 实现视频资源的定位与多级节点的信令交换。

(4) 具有视频访问资源授权与能力协商功能。

(5) 应实现与既有视频系统间的视频访问控制信令的传递与处理。

2.6 视频系统代理 (SA)

(1) 自注册功能:启动时主动发送信息到指定的区域节点注册。

(2) 目录资源上报功能:汇总视频系统的视频资源, 向区域节点上报。

(3) 信令接收与处理功能:接收并处理区域节点SCU的实时视频访问、云镜控制、历史图像访问、报警信息预约与获取等信令, 并返回处理结果。

(4) 媒体转发功能:将请求成功的视频数据转发给区域节点的DDU。

3 关键技术

3.1 视频资源信息的统一管理

按照铁路视频相关的组织结构关系统一管理各视频系统的视频资源信息。需上报的视频资源信息由SA汇总后向SCU发送。SA在系统初始配置并注册成功后, 上报整个视频系统的视频资源信息, 视频资源信息发生变化时, 上报更新信息。

上报的视频资源信息存入本节点目录服务单元, 若是区域节点则通过复制方式向核心节点复制, 实现视频资源统一管理。视频资源按照规定的原则进行统一编码, 便于管理和维护, 有利于视频访问过程资源定位、信令交换和处理。

3.2 用户权限分配和认证鉴权

通过目录服务单元的管理功能, 对视频用户进行全路范围的视频资源访问权限分配, 资源访问权限分为实时视频浏览、录像回放、云镜控制和告警信息4类功能权限。目录服务单元通过目录存储的内容实现用户资源权限的管理, 相关内容有:用户、角色、视频资源、功能权限。权限管理模型见图3。

视频用户也按照规定的原则进行统一编码, 根据用户编码可以通过AA快速定位用户所属的节点, 获取用户信息, 实现登录认证和权限鉴别。用户登录完成后, 由AA生成视频资源访问列表, 视频终端根据资源访问列表进行视频资源访问权限的控制。

3.3 信令交换的实现

铁路综合视频监控系统互联互通平台进行视频数据信息传输时, 应遵循相关标准要求及TCP/IP协议簇标准所规定的通信协议, 通信协议结构见图4。

视频系统建立两个逻辑传输通道:信令通道和数据通道。信令通道用于建立会话并传输控制命令;数据通道用于传输视音频数据。

信令通道采用SIP协议 (RFC3621) 。主要功能包括:统一的视频访问信令接入;实现视频资源的定位与多级结构的信令交换;资源授权与能力协商;与视频系统间的信令传递与处理。

SIP协议中需要承载SIP标准之外的内容, 采用XML扩展;根据RFC3621 SIP规范, SIP通信通道、数据通道流程见图5。

视频访问信令包括实时视频访问信令、云镜控制信令、历史图像资源调用信令、报警信息获取信令4类。

4 结束语

铁路视频监控系统第10篇

1 铁路视频监控领域的现状

20世纪90年代末, 铁路开始在小范围内建设和使用视频监控系统, 大部分为模拟系统, 近年来模拟与数字混合的系统也在逐渐应用。根据调查统计, 这些系统大多是公安系统、大型客运车站的客运部门、货运部门及车务部门等为满足业务需求而建设的。每个业务部门建设的视频系统相互独立、自成体系, 产品无标准可依, 编解码技术也千差万别, 因而无法保证视频图像的质量和传输带宽的有效利用率。

2006年5月建设的青藏铁路格拉段线路视频监控系统, 开始把网络化视频、多级控制、视频多用户共享、相对集中存储、视频内容分析、多厂家编解码设备的采用及与原综合环境监视系统和拉萨车站视频系统整合等多项应用引入视频监视系统中。系统在基站或直放站设置视频编码器, 对前端采集的视频信号进行压缩编码, 采用MPEG-4编码技术, 在平均带宽2 Mb/s传输条件下, 图像分辨率达到4CIF, 这使铁路综合视频监控系统网络化、数字化的建设思路得到初步体现。2007年4月, 开始建设货车装载视频监控系统工程, 对全路10个铁路局20个编组站中进入提速正线的货物列车的货物装载状态和押运人员等情况进行监控。目前, 京津、武广、合武、郑西、广深港等高速铁路视频监控系统也采用了数字网络视频技术, 实现对车站重点区域、公跨铁立交桥、通信机房、信号机房、牵引供电机房和电力供电机房内外的实时监控。

为满足铁路视频资源网络化传输、标准化建设的需求, 全网应选用适合的编解码方式, 从而充分利用有限的传输资源获得更好的图像质量, 为整网带来较高性价比。

2 编解码技术及其在铁路视频监控领域的应用分析

2.1 编解码技术分析

近年来, 视频监控领域内相继出现的视频编解码技术有MPEG-1, MPEG-2, MPEG-4, H.261, H.263, H.264和AVS。

2.1.1 MPEG-1

MPEG-1是应用于数字存储媒体的活动图像和伴音的编码标准。由MPEG-1开发出来的视频压缩技术的应用包括从CD-ROM上的交互系统以及到电信网络上的视频传送。它推荐一组系统规定的参数:每一个MPEG-1兼容解码器必须至少能够支持视频源参数:每行最小应有720个像素, 每个图像最少应有576行, 每秒最少不低于30帧及最低比特率为1.86 Mb/s, 标准视频输入应包括非隔行扫描视频图像格式。MPEG-1主要目标在于多媒体CD-ROM的应用。由MPEG-l提供的重要特性包括:基于帧的视频随机存取, 通过压缩比特流的快进/快退搜索, 视频的反向重放及压缩比特流的编辑能力。

但是MPEG-1的压缩率仅为20~30, 网络传输时对带宽要求过高, 不适合通过网络共享视频图像。

2.1.2 MPEG-2

MPEG-2标准也是用于活动图像和伴音的通用编码。它类似于MPEG-1, 但其适应性更强。从定义上来看, MPEG-1实际上是MPEG-2的一个子集。MPEG-2在压缩中使用了帧间压缩和帧内压缩两种方式。为了在编码中实现更大的压缩比, 使用了3种类型的图像, 即I帧、P帧和B帧。I帧是帧内压缩, 不使用运动补偿, 提供中等压缩比。由于I帧不依赖于其他帧, 所以是随机存取点, 是基准帧。P帧根据前面的I帧或P帧进行预测, 因而压缩比要比I帧高, 数据量平均达到I帧的1/3左右。P帧是对前后的B帧和后继的P帧进行解码的基准帧。P帧本身是有误差的, 如果P帧的前一个基准帧也是P帧, 就会造成误差传播。B帧是基于内插重建的帧, 它基于前后的两个I, P帧或P, P帧, 它使用双向预测, 数据量平均可以达到I帧的1/9左右。B帧本身不作为基准, 因此可以在提供更高压缩比的情况下不传播误差。需要指出的是, MPEG-2本身没有规定必须使用帧作为单位, 可以使用场作为单位, 起始为I帧。一般是1 s内有2个I帧, 用来作为随机存取的入口。帧重复方式可以是IP, IB, IBP, IBBP, 甚至全部是I帧。基准帧的重复频率用M表示。不同的帧重复频率提供不同的输出码率, 同时影响存取延迟。

MPEG-2分为几种不同的压缩方式, I帧高码率的图像质量好, 但是存储空间与MJPEG基本相同;IBP帧码率小, 空间要求小, 但是图像质量很差, 多半合成后图像劣化很明显。MJPEG、DV都能提供精确到帧的随机访问, 但因MPEG-2的压缩数据码流基于I, P帧或I, P, B帧, 则无法做到这一点, 这在非线性编辑时会引起素材搜索的迟缓等。

随着计算机软件及网络技术的快速发展, MPEG-1, MPEG-2技术的弊端就显示出来:交互性及灵活性较低, 压缩的多媒体文件过于庞大, 难以实现网络的实时传播。MPEG-2用于网络传输时, 平均网络传输带宽可高达8 Mb/s。但在一些特殊场合, 如带宽不受限制, 也可采用MPEG-2技术, 例如识别高速运动的物体时, MPEG-2可能会获得更稳定更优质的图像质量。

2.1.3 MPEG-4

MPEG-4中所见的视音频已不再是过去MPEG-1, MPEG-2中图像帧的概念, 而是一个个视听场景 (AV场景) , 这些不同的AV场景由不同的AV对象组成。AV对象是听觉、视觉、或者视听内容的表示单元, 其基本单位是原始AV对象, 它可以是自然的或合成的声音、图像。原始AV对象具有高效编码、高效存储与传输以及可交互操作的特性, 它又可进一步组成复合AV对象。因此MPEG-4标准的基本内容就是对AV对象进行高效编码、组织、存储与传输, AV对象编码是MPEG-4的核心编码技术。MPEG-4不仅实现高压缩率, 同时也可实现更好的多媒体内容互动性及全方位的存取性, 它采用开放的编码系统, 可随时加入新的编码算法模块, 同时也可根据不同应用需求现场配置解码器, 以支持多种多媒体应用。

MPEG-4 (ISO/IEC14496) 标准的编码方法有别于MPEG-1或MPEG-2, 采用了基于模型的方法、形态学方法和分形方法等, 容错性很好, 并使压缩率提高到了200~800。在数字网络监视系统 (如DVR、NVR等) 中得到了大量的应用。MPEG-4技术充分利用了人眼视觉特性, 抓住了图像信息传输的本质, 从轮廓、纹理思路出发, 支持基于视觉内容的交互功能, 这适应了多媒体信息的应用由播放型转向基于内容的访问、检索及存储的发展趋势, 实现了从基于像素的传统编码向基于对象和内容的现代编码的技术转变。编码效率得到了大幅度的提高, 符合网络化的传输要求;提供了基于内容的交互, 压缩范围可以调整, 可伸缩性很好, 并且有通用的访问性能, 符合铁路综合视频监控的应用需求。

2.1.4 H.261, H.263

H.261是ITU-T为在综合业务数字网 (ISDN) 上开展双向声像业务 (可视电话、视频会议) 而制定的, 速率为64 kb/s的整数倍。H.261只对CIF和QCIF两种图像格式进行处理, 每帧图像分成图像层、宏块组 (GOB) 层、宏块 (MB) 层、块 (Block) 层来处理。

H.263也是ITU-T为低于64 kb/s的窄带通信信道制定的视频编码标准。它是在H.261基础上发展起来的, 其标准输入图像格式可以是S-QCIF, QCIF, CIF, 4CIF或者16CIF的彩色4∶2∶0亚取样图像。H.263与H.261相比采用了半像素的运动补偿, 并增加了4种有效的压缩编码模式。H.263的标准输入图像格式虽然已经有了发展, 但是它为低于64 kb/s的窄带通信信道制订的视频编码标准, 不适用于铁路综合视频监控。

2.1.5 H.264

H.264是I T U-T的V C E G (视频编码专家组) 和ISO/IEC的MPEG (活动图像编码专家组) 的联合视频组 (Joint Video Team, JVT) 开发的一个新的数字视频编码标准。

对于H.264标准, 目前市场上已经有多家厂商提供H.264芯片, 产品开始成熟, 内容也逐渐丰富, 而且因为采用了多项提高图像质量和增加压缩比的技术措施, 在不影响视频效果的情况下能够比MPEG-4节约30%的码率, 因而占用带宽较低。例如要达到标清的播放质量, MPEG-4编码一般需要1.5 M~2 Mb/s的码率, 而H.264一般只需要1.2 M~1.5 Mb/s码率即可;对于高清图像质量, MPEG-4编码的视频码率一般需要6 M~8 Mb/s, 而H.264一般只需要4 M~6 Mb/s。因此采用H.264可大大节约网络带宽, 减少网络改造的压力, 且在带宽相同情况下能够覆盖更多的用户。同时, 由于H.264是由ITU-T和ISO/lEC联合制定的, 所以对解码兼容性有着明确的定义, 具有较强的抗误码能力, 容易获得稳定的图像, 适用于丢包率高、干扰严重的信道传输。但H.264的算法复杂度较高, 系统开销也较大[1]。

视频编码主要涉及空间相关性和时间相关性。视频压缩的目的就是利用各种技术尽可能的消除这种空间和时间上的冗余信息, 只保留差异信息进行传输。在不失真的前提下, 保留的差异信息越小, 压缩效率越高。为达到更高的压缩效率, H.264标准中对MPEG-4中一些技术特性进行了扩展, 同时提出了许多新的技术特性[2]:

(1) 在变换方面, MPEG-4采用浮点不可逆的8×8变换, H.264采用整数可逆的4×4变换, 这使得H.264解码器能够更真实的还原编码器的信息。

(2) 在去除空间冗余信息方面, MPEG-4只可以对8×8块的首行和首列进行简单的水平和竖直预测, 但是H.264进一步扩展到对整个4x4变换块有水平、竖直、左上方向、左下方向、右下方向、右上方向等9种预测模式。更多的预测模式, 可以更好地去除空间上的冗余, 以提高空间压缩效率。

(3) 在去除时间冗余信息方面, MPEG-4只可以用16×16像素块在前一帧图像里面进行运动搜索, H.264在搜索块进一步细化提供16×8, 8×16, 8×8, 8×4, 4×8, 4×4多种搜索尺寸, 提高在运动估计的精确度和准确性。

(4) 在反量化环节, 若量化因子取的很大, 尤其是在低码率情况下, MPEG-4在图像8×8块的边缘就会出现类似马赛克“色线”, 严重影响了视觉效果, 为了消除这一缺陷, H.264在编码器内部提出了“环路滤波”概念, 把运动估计之前图像进行去色线功能, 进一步提高了时间压缩效率。

(5) 在熵编码方面, M P E G-4采用固定码表的U V L C, H.264采用根据图像内容自适应跳转码表的CAVLC或CABAC技术, 进一步提高了概率压缩效率。在所有技术特性都打开的情况下, 视频压缩后达到同等图像质量级别, H.264的压缩率要比MPEG-4提高近30%。

2.1.6 AVS

AVS (Audio Video Coding Standard, 音视频编解码标准) 是我国第一个具有自主知识产权的数字音视频编解码技术标准——《信息技术先进音视频编码》。

A V S的编码效率与H.264相当, 而算法复杂度比H.264明显低, 其编码复杂度相当于H.264的30%;解码复杂度相当于H.264的70%, 软硬件实现成本都低于H.264;同时由于我国掌握主要知识产权, 专利授权模式简单, 专利费用低。其特点是[3]:

(1) 采用自主技术, 同时可与最新的国际标准相兼容; (2) 已经形成43项专利 (部分正在审定) ; (3) 可以兼容MPEG-4和H.264国际标准基本层, 从而为今后AVS产品进人国际市场提供了便利条件; (4) 不仅解决了知识产权问题, 还大大节省了带宽和存储资源。

2.2 编解码技术在铁路综合视频监控系统中的适用性

综上所述, H.261, H.263主要用于模拟电话线上的可视电话/电视会议, 是为低于64 kb/s的窄带通信信道制定的视频编码标准, 不适用于铁路视频监控系统。MPEG-1仅能提供352×288的分辨率, 不能满足铁路各业务部门用户的需求;MPEG-2在地铁中得到了广泛应用, 但如需对图像进行实时存储, 由于其压缩率有限, 存储容量较MPEG-4会高出十几倍甚至更多, 对长时间的视频存储造成很大压力。MPEG-1, MPEG-2, MPEG-4详细技术参数见表1。

MPEG-1, MPEG-2, H.261, H.263采用第一代压缩编码技术, 着眼于图像信号的统计特性来设计编码器, 属于波形编码的范畴。第一代压缩编码方案把视频序列按时间先后分为一系列帧, 每一帧图像又分成宏块以进行运动补偿和编码, 这种编码方案存在以下缺陷:

(1) 将图像固定地分成相同大小的块, 在高压缩比情况下会出现严重的块效应, 即马赛克效应; (2) 不能基于图像内容进行访问、编辑和回放等操作; (3) 未充分利用人类视觉系统 (Human Visual System, HVS) 的特性。

MPEG-4, H.264及AVS则代表了基于模型/对象的第二代压缩编码技术, 它充分利用人眼视觉特性, 抓住图像信息传输的本质, 从轮廓、纹理思路出发, 支持基于视觉内容的交互功能, 适应了多媒体信息的应用由播放型转向基于内容的访问、检索及存储的发展趋势;实现了从基于像素的传统编码向基于对象和内容的现代编码的技术转变, 编码效率得到了大幅度的提高, 符合网络化的传输要求;提供了基于内容的交互, 压缩范围可以调整, 可伸缩性很好, 并且有通用的访问性能。

MPEG-4标准因为发布较早, 产业化程度较高, 因此产品相对成熟, 内容比较丰富、价格也较低, 同时算法复杂度较低, 但相应的问题是相对于H.264和AVS而言, 编码效率较低, 需要占用较多的带宽, 对网络要求较高。

对于H.264标准, 目前市场上已经有多家厂商提供H.264芯片, 产品开始成熟, 内容也逐渐丰富, 而且因为采用了多项提高图像质量和增加压缩比的技术措施, 在不影响视频效果的情况下能够比MPEG-4节约30%的码率, 因而占用带宽较低。

AVS是近几年才提出的视频标准, 产业化进程落后于H.264, 可以预见AVS标准将会是支撑国家数字音视频产业发展的重要标准。

铁路综合视频监控系统特点是监控点位路数多, 实时观看要求清晰度高, 可实时录像, 支持实时图像的多级转发、分发等功能, 这就要求选用的编解码技术能以更低的码率实现更优秀的图像质量, 需有较高的编码效率且适合网络传输的特点。因此, 采用以MPEG-4, H.264为主的压缩编码格式, 符合实际应用情况。随着技术的不断发展, AVS技术成熟后可被逐步引入。

3 结束语

结合铁路视频监控系统的现状和需求, 介绍几种常用的视频编解码技术, 并推荐铁路综合视频监控系统选用MPEG-4和H.264技术标准。这两种技术虽然都有统一的标准可依, 发展较为成熟, 但是由于民用安防监控领域的视频系列产品以往的分立格局, 导致很多厂商的产品尚不符合标准规定, 整网建设后的互联互通问题仍有待进一步研究。

参考文献

[1]毕厚杰.新一代视频压编编码标准——H.264/AVC[M].北京:人民邮电出版社, 2005

[2]周洪敏, 龚建荣.视频压缩编码的新发展——H.264[J].信息技术, 2005 (9) :91-93

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