SDI攝像機在平安城市中的應用

        “平安城市”建設(shè)，從最早2004年開始的21個城市試點及2005年3111工程至今已近八年時間，透過大規(guī)模的省、市、縣三級開展報警與監(jiān)控系統(tǒng)工程建設(shè)，目前中國“平安城市”已進入密集及二期建置時期，預計在十二五計劃下，未來幾年仍會有近百億人民幣的市場規(guī)模，衍生的商機可謂龐大。

　　“平安城市”項目在安防領(lǐng)域有著典型的特點，如涉及的區(qū)域廣、站點數(shù)量較多;人流量大，涉及到防災、治安等多個方面;其包括重點企事業(yè)單位監(jiān)控、社區(qū)監(jiān)控、網(wǎng)吧/賓館行業(yè)監(jiān)控、危險/污染行業(yè)監(jiān)控、闖紅燈電子警察、城市出入卡口監(jiān)控、公共道路/治安場所監(jiān)控。其將整個城市的監(jiān)控作為一個整體，各個站點的圖像會涉及到多個系統(tǒng)、多個部門;在控制中心，涉及到交通治安、社會治安、防災等均需要實時視頻作為第一手參考資料。

　　因此，“平安城市”項目對監(jiān)控系統(tǒng)的要求，已經(jīng)不再僅僅是要求“看到”，而是要“看清”，標清系統(tǒng)所能提供的畫面清晰度，已經(jīng)成為系統(tǒng)升級的瓶頸，特別是智能交通的電子警察，違章車輛跟蹤和車牌識別，更是要求前端實時圖像高清化，否則智能分析將無從下手。

　　前端視頻采集

　　電子警察系統(tǒng)對前端設(shè)備要求比較高，多會選用分辨率達到100萬像素(720P)或者200萬像素(1080P)的攝像機。目前在高清視頻應用中常見的有基于色差分量等方式的模擬高清、基于HDMI/DVI等接口傳輸?shù)臄?shù)字高清、基于以太網(wǎng)進行傳輸?shù)木W(wǎng)絡數(shù)字高清、以及在廣播視頻領(lǐng)域已經(jīng)成熟應用的基于SDI接口的數(shù)字高清。綜合來看，前面兩種方式由于受到傳輸介質(zhì)以及對信道的要求，其傳輸距離僅能滿足臨近設(shè)備之間的連接和傳輸，不適合應用于安防視頻系統(tǒng)。

　　基于以太網(wǎng)的高清視頻具備了較好的靈活性，已經(jīng)在標清視頻應用中綻放出光彩，但在超過百萬像素的應用中，由于視頻壓縮技術(shù)的限制，目前還無法將視頻碼流壓縮到更低的應用范圍。以一個200萬像素的實時視頻圖像為例，其視頻碼率要求的經(jīng)驗值為6～8Mbps，甚至更高。而隨著分辨率增大帶來的問題并不只是簡單的碼流數(shù)量疊加，編碼過程中由于關(guān)鍵幀帶來的突發(fā)數(shù)據(jù)對傳輸網(wǎng)絡的沖擊更大。當有大量前端攝像點同時運行的系統(tǒng)中，要完全控制突發(fā)數(shù)據(jù)帶來的影響幾乎無法實現(xiàn)。由于數(shù)據(jù)量的增大，單幀數(shù)據(jù)的分組數(shù)增加，出現(xiàn)丟包的可能性就會增大。另外，基于以太網(wǎng)的各廠家高清視頻設(shè)備的兼容問題也還沒有比較完善的實際互換解決方案。

　　SDI(Serial Digital Input,串行數(shù)字接口) 是 ITU-R BT.656 以及SMPTE(電影與電視工程師協(xié)會)提出的串行鏈路標準，通過75 歐姆同軸電纜來傳輸未壓縮的數(shù)字視頻，為高清視頻傳輸和應用提供了另外一條道路。

　　SDI接口現(xiàn)今已經(jīng)有SMPTE 259M(SD-SDI,數(shù)據(jù)率270 Mbps)、SMPTE 292M(HD-SDI, 數(shù)據(jù)率1.485Gbps)、SMPTE 424M(3G-SDI,數(shù)據(jù)率達到2.97 Gbps)等多個標準。采用 SDI接口的系統(tǒng)中，沒有引入壓縮以及解壓縮的過程，傳輸過程中也不需要考慮圖像時間冗余度，因此，無需進行視頻幀的緩沖，視頻可以實時傳送。攝像機傳感器的信號能夠經(jīng)過SDI接口，無任何損失地直接到達顯示單元。

　　與網(wǎng)絡數(shù)字高清比較起來，基于SDI接口的高清視頻系統(tǒng)主要具備以下幾個優(yōu)點：

　　· 高清圖像無延遲實時傳輸——在傳輸過程中沒有產(chǎn)生壓縮與封包化的動作，無需編碼和解碼，使得系統(tǒng)圖像不會產(chǎn)生延遲問題，可與模擬系統(tǒng)的實時性媲美，在要求實時監(jiān)控的場合具有網(wǎng)絡高清系統(tǒng)無法企及的優(yōu)勢;

　　· 高清圖像無損不失真——以未經(jīng)壓縮的數(shù)字圖像在同軸電纜上或者光纖上傳輸，不失真。所提供的未壓縮高清圖像是智能監(jiān)控所需的最佳圖像來源。另外，SDI接口即使外延也不會帶來網(wǎng)絡外延問題，中心系統(tǒng)與前端系統(tǒng)是完全隔離的，不可能經(jīng)過SDI接口產(chǎn)生網(wǎng)絡入侵，安全性較網(wǎng)絡系統(tǒng)要高。此外，由于視頻是實時傳送，不會出現(xiàn)網(wǎng)絡系統(tǒng)中的視頻中斷或者延遲，避免帶來錯誤的信息;

　　· 系統(tǒng)升級方便——類似于傳統(tǒng)模擬CCTV系統(tǒng)，在允許的距離內(nèi)，更換攝像機和后端設(shè)備可以使用已有的同軸電纜、光纖線路，直接從模擬升級到FullHD的分辨率。比起轉(zhuǎn)換到IP網(wǎng)絡監(jiān)控，經(jīng)銷商/工程商不需再做額外的升級和學習復雜的網(wǎng)絡知識。基于SDI傳輸系統(tǒng)，還能嵌入音頻信息，并可支持數(shù)據(jù)傳輸，現(xiàn)場使用方便。

　　電警系統(tǒng)組成

　　電子警察作為交通管理、違章抓拍、獲取證據(jù)的一種手段，近幾年已在全國各城市廣泛使用，就其整體結(jié)構(gòu)可以劃分為二個部分，一是前端抓拍取證、二是后端智能分析處理。

　　前端抓拍取證

　　電子警察外部硬件設(shè)備以其功能上可劃分成三個系統(tǒng)，它們是前端感應系統(tǒng)、抓拍攝像系統(tǒng)、后端傳輸系統(tǒng)