在高速公路交通工程收費系統(tǒng)、監(jiān)控系統(tǒng)中,傳統(tǒng)的模擬錄像方式受到了數(shù)字錄像方式的挑戰(zhàn),硬盤錄像的應用越來越多,然而硬盤錄像的問題了隨之而來,其中硬盤容量不足的矛盾越來越突出。科學、合理、綜合的解決方式才是最佳的解決方案。
模擬錄像方式與硬盤錄像方式的比較
隨著科技飛速發(fā)展,我們正進入一個全新的數(shù)字時代,很多傳統(tǒng)的思維和技術都面臨著新的挑戰(zhàn)。高速公路交通工程機電系統(tǒng)中傳統(tǒng)的模擬錄像方式正逐步受到數(shù)字化技術的沖擊。
眾所周知,交通工程的收費系統(tǒng)監(jiān)控系統(tǒng)中都大量地使用了攝像機,在傳統(tǒng)的視頻圖像記錄中普遍使用模擬方式進行錄像,也就是通過模擬錄像機在普通錄像帶上記錄視頻信號。
后來又在此基礎上開發(fā)使用了長延時錄像機,使普通的單盤錄像帶的錄像時間由原來的3個小時左右,延長到12小時、24小時、48小時,甚至更長。該方式節(jié)省了錄像帶的數(shù)量以及重放時的觀看時間,但清晰度和連續(xù)性都不是很好,而且在本質上依然是模擬技術,同樣存在模擬方式的弊端。
數(shù)字視頻記錄技術起源于英國廣播公司于1978年研制成功的數(shù)字磁帶錄像機,它因消耗的磁帶量太大而沒有實用價值。實用化的數(shù)字磁帶錄像機直到1986年才由日本索尼公司研制成功。到了20世紀90年代中后期,幾乎沒有經(jīng)過數(shù)字磁帶錄像機的過渡,數(shù)字硬盤錄像機便在監(jiān)視系統(tǒng)領域出現(xiàn)。由于我國交通工程起步較晚,投資有限,因此數(shù)字硬盤錄像技術沒有很快應用起來。然而,近一、兩年,隨著高速公路投資的增加和硬盤錄像技術的不斷成熟,數(shù)字硬盤錄像開始得到了重視和應用,市場占有率逐年提高。
數(shù)字硬盤錄像與傳統(tǒng)模擬磁帶錄像的主要優(yōu)點在于:
※結構緊湊,機械傳動少,可靠性高。
※CPU控制多任務高級實時動態(tài)管理,可管理性強。
※可設置密碼保護,系統(tǒng)安全性高。
※多種智能控制,具有視頻動態(tài)感知功能。
※采用磁盤記錄介質,避免了磁帶長期保存圖像質量下降的弊端。
※數(shù)字錄像避免了復制劣化,可多代復制。
※可通過聯(lián)網(wǎng)進行網(wǎng)絡控制和視頻瀏覽。
※非線性隨機檢索,無倒帶時間,檢索快捷。
硬盤錄像機的分類
●按照插卡類型可分為PC式和嵌入式。
PC式是在計算機(通常為工控機)內插有一塊或多塊視頻采集卡,工作平臺多選用Windows,壓縮方式為卡上硬件壓縮或通過軟件壓縮。嵌入式為直接利用嵌入式CPU及RAM在底層進行開發(fā)設計,采用嵌入式操作系統(tǒng)及硬件壓縮技術,運行固化的應用軟件。兩者相比,嵌入式穩(wěn)定性、安全性更好,但價格也相對較高。
●按照壓縮方式可分為M-JPEG型、MPGE-1型、MPEG-2型、MPEG-4型,也有個別系統(tǒng)采用了H.261型或H.263型,還有的采用了尚未形成國際統(tǒng)一標準的Wavelet型。針對動態(tài)圖像的常用壓縮方法是M-JPEG和MPEG-1/-2。M-JPEG采用JPEG標準,對活動圖像做逐幀壓縮,往往壓縮比不高,圖像清晰,傳輸延時小。MPEG-1/-2是國際標準化組織ISO制訂的視音頻壓縮標準,廣泛應用于VCD/DVD制作當中。MPEG-4則利用現(xiàn)代圖像編碼技術,支持基于視覺內容的交互功能。H.261或H.263標準主要是針對會議電視而制訂的。在交通工程機電系統(tǒng)中,通常采用M-JPEG、MPEG-1或MPEG-4的機型。
●按照視頻輸入的路數(shù)來分,可分為單路、四路、八路、十六路、三十二路等機型。系統(tǒng)在選擇時應根據(jù)攝像機的數(shù)量和預留的能力來確定。硬盤錄像容量的解決方式
在實際應用中,數(shù)字硬盤錄像因其便捷而越來越受到青睞,但同時也暴露出了一些問題,有待于進一步改進和提高。其中比較突出的一個問題就是硬盤容量不足。例如在收費站,車道數(shù)最少為2入/2出,通常設置4臺車道攝像機、4臺收費亭攝像機和2臺收費廣場攝像機。如果所有攝像機均進行連續(xù)錄像(即達到25幀/秒),采用MPEG-1壓縮方式,收費站錄像的保存時間通常在30天以上,按照以上的條件進行計算,一路圖像一小時需要300MB,十路圖像一天需72GB,30天至少需要2160GB,可見其存儲容量比較大,如果車道數(shù)增加,其容量會繼續(xù)增大。
解決硬盤容量不足的方法通常有以下幾中:
●增加單塊硬盤的容量。單塊硬盤容量已從原來的40GB增加到60GB、80GB、120GB和160GB。單塊硬盤的容量增加可以從一定程度上緩解硬盤容量不足的問題,但象160GB的硬盤需要專門的格式化軟件,而且其穩(wěn)定性還有待考驗。
●增加硬盤的數(shù)量。硬盤錄像機通常最多可以掛16塊硬盤,而實際應用上會少一些。另外有的硬盤錄像機可以外掛磁盤陣列,該方式可以大大提高硬盤空間,但價格昂貴。
●采用效率高的編碼壓縮方式。MPEG-4方式比MPEG-1方式占用的磁盤容量小,MPEG-4的壓縮方式可達到每路每小時60MB-150MB,是MPEG-1的一半左右。
●采用動態(tài)感知技術。該技術是將攝像區(qū)域條塊分割,只有當條塊內的圖像發(fā)生變化時才進行錄像,存儲容量會隨著圖像的變化而改變,圖像變化越少,存儲量越小,通常可減少一半左右。在收費系統(tǒng)中可以在夜間等車流量小的時段采用該方式。
●采用非實時錄像方式。根據(jù)國外的一些研究表明,錄像在6幀/秒以上時動作就不會丟幀,沒有必要對所有圖像都進行25幀/秒的實時錄像。
綜上所述,解決硬盤容量不足的思路主要集中在兩個方面:一方面是增加硬盤的容量,另一方面是減少圖像的存儲空間。如果按照MPEG-4壓縮方式,每路圖像的錄像幀數(shù)采用10幀/秒,再考慮每天6小時采用動態(tài)感知技術,那么上例中的存儲空間將不足400GB。
由此可以看出,新事物的應用必將產(chǎn)生新的問題。而新問題的解決不應從單一方面著手,而應從系統(tǒng)的角度出發(fā),運用綜合手段進行解決。硬盤錄像在應用中還會遇到新的問題,但數(shù)字化的發(fā)展趨勢不會改變,而且會隨著問題的不斷提出和解決而更加成熟,應用得更加廣泛。