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智能建築行業高清技術的應用
 智能建築 2011-01-01 13:58:00

    在工業類領域,高清技術主要應用於對生產過程、精密製造過程的監控。由於系統簡單,導致標準化程度低,圖像解析度從1024×768到1592×1944不等,幀率也從3fps到60fps不等,主要接口類型包括USB2.0、1394、Camerlink等。 

    在視頻監控領域,由於系統複雜程度與具體應用有關,無論是在解析度的定義上,還是在接口類型的選擇等方面,目前均未建立相關的高清標準。結合現有的技術來研製高清/標清監控系統和產品,標清方面從CIF到2CIF再到4CIF/D1,如今已得到普及;對於高清監控,720p、1080i/p、uxga,甚至是更高解析度,目前也已得到一定的應用,特別是在交通、治安和智能建築領域內。

    在消費類領域,高清技術主要應用於廣播電視。由於系統複雜,所以經歷了長達16年的標準化研究,才發展到目前比較成熟的技術和標準體系。如美國的ATSC/HDTV標準,其圖像規範標準包括720p@24/30/60fps1080i@30fps1080p@24/30fps等,主要接口標準包括YPbPr/YCbCr,DVI(-D/-I),HDMI,HD-SDI等。 

    在高清視頻存儲方面,從硬碟介質到存儲設備,標清數字監控的錄像問題已經得到解決。那麼,高清存儲並發讀寫數據量更大,對存儲設備的讀寫性能要求更高,因此,以下因素將影響到錄像:

  編碼效率(空間)

  實時/非實時(空間)

  存儲設備性能(完整性)

  存儲管理機制(完整性/安全性)

    在高清視頻的接收、切換與顯示方面,由於IP交換具有伸縮性好等特點,故適合各種大小規模系統的應用,對於特定應用領域,也有採用數字交換。高清顯示接口包括DVI、HDMI(近距離傳輸)等,根據顯示頻率、解析度,可調整解碼輸出(通過DSP/FPGA),調整策略可調整畫面的流暢性與完整性。

    高清視頻監控工程技術

    在系統部署和實施方面,高清採集的部分儘量要「瘦」,這樣系統可靠性可得到有效保證,其它還包括以下好處:

  可有效減少現場施工、調試工作量

  對環境適應性更強

  可有效降低運維量

    前端採集儘量採用光接入方式,這樣的好處是:

  不受電磁干擾

  不需接地環路

  重量輕、線徑小,大大減小線纜鋪設占用的空間

  利用波分復用技術,用一條光纖可進行多信道傳輸;雙向傳輸也很方便(易於系統擴展)

  隨著日新月異的寬帶技術的發展,光傳輸還可以滿足未來的需要

    高清視頻監控系統結構及關鍵技術

    高清視頻監控系統結構以遵循傳統監控系統結構、並結合高清技術為原則。

    高清圖像的採集以攝像機技術為基礎,包括CCD、CMOS。以CMOS目前的技術而言,因其感光靈明度低(比CCD低10倍),故在低照度下易產生較多噪聲,但CMOS的成本優勢非常明顯。

    在高清採集方面,另外一個關鍵技術是信號處理技術(Camera Image Single Processing,簡稱ISP),它可實現自動白平衡控制、自動曝光控制、色彩校正、Gamma等圖像處理。

    相對於標清產品,高清產品需考慮如下要素:

  高數據量:200萬像素@25fps近800Mbps;

    接口:SD-SDI(1.485Gbps)、OT(optical transceiver、1.25/2.5Gbps)。

    在高清視頻編解碼方面,H.264以其高效編碼已廣泛應用,並被相關監控標準所採納。針對高清圖像,H.264具備更高壓縮效率:通過調整關鍵幀間距、幀類型及幀率,結合不同的解碼輸出接口,可適配不同的顯示應用;通過不同的策略,可進行編解碼的延時控制。

    在高清視頻傳輸方面,HD-SDI可用於中等距離傳輸(可做接入),光纖可用於遠距離傳輸(可做接入和匯聚)。接入設備包括編碼器或光端機,匯聚設備包括高清矩陣或IP網絡設備。在高清圖像的核心交換部分,視頻通過IP承載網進行傳輸的應用案例不斷增加,可見交換技術已成熟,關鍵是要保證圖像質量與低延時兩大要素。流媒體技術一如既往地承擔著高清流數據的分發任務,以採用RTP/RTCP協議為主。

    高清技術於智能建築的應用

    同樣一個攝像頭,高清視頻能監控更廣的範圍,同樣的監控範圍,高清攝像頭能監看到更清晰的圖像。所以在很多體育建築、醫院建築、以及其他高端建築的視頻監控中,高清已得到一定的應用。尤其是在各子系統的聯動效應下,對於重點要害部位、建築物周界等部署高清攝像頭所獲得的更多細節,無疑可使得安防子系統發揮更大的作用。

    回顧近10年,監控技術及其產品所發生的變化,是任何人在此前都無法想像的,特別是國內在高清圖像技術方面已掌握了一定的核心技術,並已產品化。同時在應用方面,上海浦東高清監控項目的成功,標誌著高清監控進入了一個新的階段,高清已逐步應用到各個領域。隨著高清產品成本的逐步下降,相信會帶動整個產業鏈的升級。

    目前的監控圖像主要通過CVBS、光纖、乙太網進行傳輸,因CVBS無法承載高清圖像,它是否會被消費類接口標準所取代,目前尚未定論。不過光纖、乙太網以及高帶寬,均可承載高清圖像。

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