高清视频监控在公安实战中的应用(XX市公安局信息通信处)

内容提要：本文阐述了目前路面治安视频监控系统建设的现状，分析了监控系统中存在的不足，结合监控技术的发展趋势，提出了高清视频监控系统是视频监控发展的趋势，并详细分析了普及高清技术存在的各个问题，且将其作为今后发展中的重点。关键词：高清技术视频监控高清摄像机应用通过近几年我市的“平安XX”建设，各级政府相继投入巨资开展路面治安监控系统建设。至目前为止，全市公安机关已在出入城各卡点和重要路口安装智能卡口系统XXX余套，已建设安装公安使用的治安监控摄像机X万余台。治安监控点也逐渐从主要干道向社区和街坊延伸。这些监控设备所能提供的图像质量可以达到4CIF或D1的分辨率。但随着监控应用的不断深入，基层实战单位对监控图像清晰度的需求也越来越高，为此我们在建设的同时也不断观察、研究、关注高清视频监控的发展趋势及其技术。一、视频监控的现状与分析单从数量上看，我市社会治安监控系统的发展速度还是比较快的；综合来看，因主要使用的是目前最成熟的、最具性价比的模拟+数字的架构，虽然能够满足现有的公安巡防实战需求，但在深度和高端应用上还有明显不足，因而对高清的呼声越来越高。从现有监控系统的技术上来讲，目前的视频监控主要存在两大问题：一是视频图像质量与深度应用仍有明显差距。虽然模拟图像应用在实时的监看时没有什么问题，但经过压缩后的数字图像其质量明显下降，不能进行高清晰的后期处理。在回放时，D1精度的数字图像能够清晰地反映行为特征，但在未放大的情况下不能很好地反映人物的面部特征和细节，特别是在持续动态的情形下。这给侦察破案带来了很大的不利。同时，现有的后期图像处理仍达不到清晰还原图像细节的能力。二是高清监控尚没有统一的标准。目前全国虽然也有部分公安机关在试用高清产品，但由于标准不统一，选择不同的产品就会有很大的风险，且对今后的升级、与现有监控系统的对接及互连互通等都将带来不便，如有不当将造成建设成本的极大浪费，这对整个行业及公安今后的监控应用发展也是极其不利的。二、高清视频监控系统概述及其发展随着经济与技术的不断发展，“让我们看得更清楚”的迫切需求日益凸显，在这样的背景下，高清必将成为解决这一系列问题的关键而被大家所密切关注，甚至有的已经摆上了议事日程。高清图像技术在民用领域已经被广泛认知和应用，高清电视、HDTV、1080P等新名词不断出现，但是到底何为“高清”呢？高清源于电视行业，原ITU-R给高清晰度电视下的定义是：高清晰度电视应是一个透明系统，一个正常视力的观众处在距该系统显示荧屏高度的三倍距离上所看到的图像品质，应该得到如同观看原始景物或表演时所得到的印象。简而言之，高清晰度电视（HDTV）指的是水平清晰度和垂直清晰度大约为目前模拟彩色电视系统的两倍，宽高比为16：9的数字电视系统，清晰度约为800电视线以上，码率约为20Mbps，或扫描线数垂直和水平方向都必须达到720P的数字信号，只有满足或超到以上标准的产品才能被归类为高清产品。国际电联在ITU-RBT.1201建议书中提出了超高清晰度图像（HRI）的若干标准，其基本要素是图像的最小分辨率为1920×1080。HRI分为四个等级，包括HRI0、HRI1、HRI2及HRI3，分辨率分别为1920x×1080、3840×2160、5760×3240、7580×4320（像素）。根据以上定义，对应到高清视频监控系统上，采用模拟摄像机的模数混合监控最高可达标准清晰度，若通过数字化处理，最高分辨率可达4CIF或D1的分辨率，约40万像素，清晰度在300至500线之间；若采用高清网络摄像机的IP监控，如果要达到800电视线的清晰度，那么网络摄像机的分辨率至少要达到1280×720的标准（一般称为半高清），约90万像素，是模数混合监控的两倍多；若采用200万像素的网络摄像机，就能够达到全高清图像的要求，宽高比为16：9的网络摄像机，对应分辨率为1920×1080，宽高比为4：3的网络摄像机，对应分辨率为1600×1200。相比较其他高清图像应用如家电，已经进入了1080P的高清应用。现有监控系统D1的清晰度相对于高清来说差距是非常明显的，更不要说在实际应用中视频经过编解码后还要承受网络传输的损失使图像质量进一步降低。而从公安监控业务需求来看，高清监控系统必将是发展和应用的方向，这是不容置疑的。所以高清技术的出现，对视频监控产生很大的影响，加上宽带网络技术的发展，不断催生视频监控领域高清产品的出现。各家知名厂商如Axis、Honeywell、索尼、松下、海康威视等都推出了自己的高清网络摄像机产品，高清摄像机正在成为安防监控市场中的新秀。高清网络摄像机是指能按大于12FPS连续采集最大分辨率大于720P（分辨率1280×720），甚至达到FullHD（1080P，分辨率1920×1080）或超过FullHD到更高的2048×1536画面的网络摄像机。满足上文高清定义中提及的高清指标扫描线数垂直和水平方向都达到720P数字信号要求，可被理解为高清产品中百万像素级别。如市场上常见的1.3Megapixel、2.0MegapixelVideoNetworkCamera等便是所谓的高清130万或200万像素网络摄像机。一般而言，百万像素以上网络摄像机较传统模拟摄像机和普通网络摄像机具有如下优势：1、采用百万像素级传感器，能获得更多的视频信息，一般可达1280×1024、1392×1024、1628×1236甚至2048×1536的分辨率；2、图象显示质量更高，能够更好地捕捉细节；3、逐行扫描CCD/COMS动态画面表现更流畅；4、可支持HDTV的宽屏输出模式（16:9）；5、覆盖面更广，相同监视区域可以替代原有的多个固定点摄像机和一个全方位摄像机。摄像机的清晰度取决于传感器的性能，CCD与CMOS两种感光芯片相比，CCD传感器在灵敏度、分辨率、噪声控制（低照度）、高质量图像输出、动态影像表现方面都要优于COMS，所以绝大部分专业摄像机仍是选择CCD作为感光芯片，且高清百万像素网络摄像机选用的Sony最高级ICX系列感光芯片具超低灵敏度照度，在黑暗的环境下取得更清晰的图像，是普通摄像机无法实现的。三、高清监控技术推广应用所面临的问题高清网络摄像机的优点显而易见，但是对于目前的安防监控市场（特别是公安监控实战）来说，高清网络摄像机的应用范围还很小，无法在短时间内广泛应用，除了缺乏统一的标准外还有诸多难点问题没有解决。主要原因如下：（一）产品认知度。一种新产品从出现到广泛应用，需要厂家不断的宣传，也需要时间让大众去了解和认知新产品，这是一个时间过程。高清摄像机相对来说还是一种新的技术，一种新的应用，这就有一个认知度和市场培育的问题，从其出现到广泛应用需要有一个过程，这也是目前高清监控还没有得以广泛应用的原因之一。（二）技术成熟度。高清监控系统需要各方面技术的同步协调发展，需跟进的首先就是高清技术，虽然目前技术已经趋于完善，但在视频监控领域内如何跟已有技术融合发挥最大优势，仍然是需要不断改进的过程，否则它仍旧是不成熟的技术。其次还需要依托以下三方面技术的进步：一是实时传输技术。高清摄像机相对目前普通摄像机来说，其像素的提升，必然导致码流和数据量的提升，需要占用更大的带宽，对目前的网络负担会更重。如何在现有的硬件基础之上满足高清监控的传输要求，或者研究新的传输技术，这是促进高清视频监控真正走向应用的重要环节。二是同屏显示技术。虽然高清网络摄像机能获取到高清晰的图像，但在现有的显示硬件支持下无法将其优势体现出来。目前能够还原高清图像的显示设备在视频监控市场上还是非常的少且成本高，能够支持高清视频显示的显示设备需要进一步发展。三是海量储存技术。高清摄像机提供更高的图像画质，同时需要大量的码流来支持其高分辨率，存储空间与码流成正比，高清录像必须拥有更大的存储空间，且还需要采用DAS、NAS、IPSAN等存储技术来解决。（三）价格合理度。成本是限制高清视频监控推广应用的另一个重要因素。虽然高清摄像机大大提升了清晰度，大大提高了图像质量，具备更广阔的应用空间，但是目前高清摄像机的价格还比较高，再加上传输、显示、储存所带来的成本增加，成为阻碍高清监控推广的一大障碍。对于建设方来说，成本因素是进行项目建设首要考虑的因素。只有当技术进一步提高，产能进一步提升，产品价格合理下调后，其应用才能更加普及。四、本文总结综上所述，高清视频监控的优点是显而易见的，是未来的必然发展方向。但目前还有很多急需解决的问题困扰着高清摄像机的大范围推广应用。这些高清视频监控领域的相关技术的进步与解决将促使高清摄像机在安防监控领域的应用成为可能。高清晰的监控图像质量不仅使实时监看更加方便、清晰，便于监控操作员对图像细节、人脸和车辆特征等进行识别，并且能够满足图像截取以达到法律举证的目的；基于高清视频的图像智能分析和处理将为公安机关的快速准确的破案提供强大的技术保障手段。其应用前景是非常广阔的、意义重大的。同时，我们也借此文积极呼吁国家有关部门抓紧制定针对高清视频监控系统的统一标准，以进一步加快推动高清视频监控在公安实战中的应用。承办人：签发人：