硬盤錄像在交通工程中的應(yīng)用———硬盤錄像在交通工程中的應(yīng)用

在高速公路交通工程收費(fèi)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(yīng)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(xué)、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(jìn)入一個(gè)全新的數(shù)字時(shí)代，很多傳統(tǒng)的思維和技術(shù)都面臨著新的挑戰(zhàn)。高速公路交通工程機(jī)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(shù)的沖擊。
眾所周知，交通工程的收費(fèi)系統(tǒng)監(jiān)控系統(tǒng)中都大量地使用了攝像機(jī)，在傳統(tǒng)的視頻圖像記錄中普遍使用模擬方式進(jìn)行錄像，也就是通過模擬錄像機(jī)在普通錄像帶上記錄視頻信號(hào)。
后來又在此基礎(chǔ)上開發(fā)使用了長延時(shí)錄像機(jī)，使普通的單盤錄像帶的錄像時(shí)間由原來的3個(gè)小時(shí)左右，延長到12小時(shí)、24小時(shí)、48小時(shí)，甚至更長。該方式節(jié)省了錄像帶的數(shù)量以及重放時(shí)的觀看時(shí)間，但清晰度和連續(xù)性都不是很好，而且在本質(zhì)上依然是模擬技術(shù)，同樣存在模擬方式的弊端。
數(shù)字視頻記錄技術(shù)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(jī)，它因消耗的磁帶量太大而沒有實(shí)用價(jià)值。實(shí)用化的數(shù)字磁帶錄像機(jī)直到1986年才由日本索尼公司研制成功。到了20世紀(jì)90年代中后期，幾乎沒有經(jīng)過數(shù)字磁帶錄像機(jī)的過渡，數(shù)字硬盤錄像機(jī)便在監(jiān)視系統(tǒng)領(lǐng)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(shù)沒有很快應(yīng)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(shù)的不斷成熟，數(shù)字硬盤錄像開始得到了重視和應(yīng)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(diǎn)在于：
※結(jié)構(gòu)緊湊，機(jī)械傳動(dòng)少，可靠性高。
※CPU控制多任務(wù)高級實(shí)時(shí)動(dòng)態(tài)管理，可管理性強(qiáng)。
※可設(shè)置密碼保護(hù)，系統(tǒng)安全性高。
※多種智能控制，具有視頻動(dòng)態(tài)感知功能。
※采用磁盤記錄介質(zhì)，避免了磁帶長期保存圖像質(zhì)量下降的弊端。
※數(shù)字錄像避免了復(fù)制劣化，可多代復(fù)制。
※可通過聯(lián)網(wǎng)進(jìn)行網(wǎng)絡(luò)控制和視頻瀏覽。
※非線性隨機(jī)檢索，無倒帶時(shí)間，檢索快捷。
硬盤錄像機(jī)的分類
●按照插卡類型可分為PC式和嵌入式。
PC式是在計(jì)算機(jī)(通常為工控機(jī))內(nèi)插有一塊或多塊視頻采集卡，工作平臺(tái)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(jìn)行開發(fā)設(shè)計(jì)，采用嵌入式操作系統(tǒng)及硬件壓縮技術(shù)，運(yùn)行固化的應(yīng)用軟件。兩者相比，嵌入式穩(wěn)定性、安全性更好，但價(jià)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(gè)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(biāo)準(zhǔn)的Wavelet型。針對動(dòng)態(tài)圖像的常用壓縮方法是M-JPEG和MPEG-1／-2。M-JPEG采用JPEG標(biāo)準(zhǔn)，對活動(dòng)圖像做逐幀壓縮，往往壓縮比不高，圖像清晰，傳輸延時(shí)小。MPEG-1／-2是國際標(biāo)準(zhǔn)化組織ISO制訂的視音頻壓縮標(biāo)準(zhǔn)，廣泛應(yīng)用于VCD／DVD制作當(dāng)中。MPEG-4則利用現(xiàn)代圖像編碼技術(shù)，支持基于視覺內(nèi)容的交互功能。H.261或H.263標(biāo)準(zhǔn)主要是針對會(huì)議電視而制訂的。在交通工程機(jī)電系統(tǒng)中，通常采用M-JPEG、MPEG-1或MPEG-4的機(jī)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(jī)型。系統(tǒng)在選擇時(shí)應(yīng)根據(jù)攝像機(jī)的數(shù)量和預(yù)留的能力來確定。硬盤錄像容量的解決方式
在實(shí)際應(yīng)用中，數(shù)字硬盤錄像因其便捷而越來越受到青睞，但同時(shí)也暴露出了一些問題，有待于進(jìn)一步改進(jìn)和提高。其中比較突出的一個(gè)問題就是硬盤容量不足。例如在收費(fèi)站，車道數(shù)最少為2入／2出，通常設(shè)置4臺(tái)車道攝像機(jī)、4臺(tái)收費(fèi)亭攝像機(jī)和2臺(tái)收費(fèi)廣場攝像機(jī)。如果所有攝像機(jī)均進(jìn)行連續(xù)錄像(即達(dá)到25幀／秒)，采用MPEG-1壓縮方式，收費(fèi)站錄像的保存時(shí)間通常在30天以上，按照以上的條件進(jìn)行計(jì)算，一路圖像一小時(shí)需要300MB，十路圖像一天需72GB，30天至少需要2160GB，可見其存儲(chǔ)容量比較大，如果車道數(shù)增加，其容量會(huì)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(yàn)。
●增加硬盤的數(shù)量。硬盤錄像機(jī)通常最多可以掛16塊硬盤，而實(shí)際應(yīng)用上會(huì)少一些。另外有的硬盤錄像機(jī)可以外掛磁盤陣列，該方式可以大大提高硬盤空間，但價(jià)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(dá)到每路每小時(shí)60MB-150MB，是MPEG-1的一半左右。
●采用動(dòng)態(tài)感知技術(shù)。該技術(shù)是將攝像區(qū)域條塊分割，只有當(dāng)條塊內(nèi)的圖像發(fā)生變化時(shí)才進(jìn)行錄像，存儲(chǔ)容量會(huì)隨著圖像的變化而改變，圖像變化越少，存儲(chǔ)量越小，通常可減少一半左右。在收費(fèi)系統(tǒng)中可以在夜間等車流量小的時(shí)段采用該方式。
●采用非實(shí)時(shí)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(shí)動(dòng)作就不會(huì)丟幀，沒有必要對所有圖像都進(jìn)行25幀／秒的實(shí)時(shí)錄像。
綜上所述，解決硬盤容量不足的思路主要集中在兩個(gè)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(chǔ)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(shí)采用動(dòng)態(tài)感知技術(shù)，那么上例中的存儲(chǔ)空間將不足400GB。
由此可以看出，新事物的應(yīng)用必將產(chǎn)生新的問題。而新問題的解決不應(yīng)從單一方面著手，而應(yīng)從系統(tǒng)的角度出發(fā)，運(yùn)用綜合手段進(jìn)行解決。硬盤錄像在應(yīng)用中還會(huì)遇到新的問題，但數(shù)字化的發(fā)展趨勢不會(huì)改變，而且會(huì)隨著問題的不斷提出和解決而更加成熟，應(yīng)用得更加廣泛。