大型視頻監控系統應用中的矩陣組網技術

【中國數字視聽網訊】視頻監控在時下不光充當著城市安全的使者，同時也在家居生活中擔當重要的保衛者形象，眾所周知近年來，各類自然災害、公眾安全事故、刑事治安案件頻頻發生，社會治安狀況日益復雜，建立健全城市公共安全體系成為社會城市化發展的必然趨勢。于是，一方面，單一個體的視頻監控系統的容量逐步加大，另一方面，以“平安城市”為代表的大型聯網視頻監控系統對分散的社會視頻監控資源進行整合，實現各系統的互聯互通互控。

與此同時，數字化已經成為城市發展的必然趨勢，數字技術可以應用于日常的城市安全管理，事故應急救援行動等，這就為大型視頻監控系統的建設提供了有利條件，并為城市公共安全的發展提供了契機。

大型視頻監控系統的應用對象一般分為兩類：一類是博物館、機場、運動場館、智能樓宇、大型廠礦企業等相對集中的區域監控;另一類是“平安城市”社會治安動態管理、高速公路、各級看守所、邊檢口岸、電力電信機房等地域跨度較大的聯網監控。 這兩類系統都具備如下的特點：攝像頭眾多：單系統的監控點達到上百個甚至數百個;聯網系統的監控點成千上萬，甚至數十萬；接入系統的任意攝像頭可以遠距離調看和共享；系統越大，各級的分控中心數量越多，對視頻的權限需求也就更復雜；視頻資料的保存要求系統能具備分布式后臺存儲的能力。

針對這種情況，很多設備生產廠商和系統集成商，結合各地的實際情況，提出了自己的系統構建解決方案，不論是模擬組網模式、模擬數字結合組網模式，還是全數字組網模式，都是在利用網絡的帶寬優勢，通過視頻壓縮和網絡傳輸技術，實現所有視頻以及控制信號在整個系統內的最佳傳輸和共享。于是所有的精力都集中在如何解決各自模式下的問題，比如網絡堵塞、編解碼延時、畫質降低、格式協議統一等等。

視頻監控系統中矩陣的市場需求：

但從使用者的角度出發，會發現用戶對大型視頻監控系統的要求，不再滿足于保障人員和資產的安全，不僅對視頻瀏覽的便捷性(任意時間和任意地點觀看視頻)、視頻錄像的品質(實時、高畫質)和視頻畫面的指標(高幀率、高分辨率)提出了更高的標準，而且要求視頻監控系統向更快的聯動反應速度、異常事件應急處理、行為分析和視頻數字識別轉變。這就需要廠商充分了解客戶實際需求，完善網絡平臺架構的同時，在產品設計的細節上充分考慮如何適應用戶的要求，解決實際操作中的問題。矩陣作為大型視頻監控系統中不可或缺的核心設備，目前的市場又為其提出哪些新的問題？

矩陣的視頻容量多：不僅是輸入攝像頭數量的增加，而且由于各級管理部門對視頻資源的共享要求，矩陣的輸出也從以前的幾十路擴充到上百路。傳統的矩陣由于結構設計問題，單機的輸出路數少，如果要組成這樣的大系統，需要幾十個切換箱，不僅體積大、造價高，而且機箱之間繁多的視頻轉接線也容易導致視頻信號的衰減，從而影響顯示的效果。要通過網絡實現對矩陣的遠程控制：大型監控系統經常會遇到跨地域的聯網控制和管理，對于傳統矩陣，視頻輸出可以通過光端機或者編解碼器實現遠程傳輸，矩陣的通訊信號大多采用RS-485或者RS-232方式，如果距離比較遠或者沒有現成的光纖資源，就必須通過網絡傳輸。

矩陣級聯系統兼顧圖像實時高清和互聯互控：在平安城市項目中，大多需要采用矩陣級聯系統，不僅市局的中心矩陣要控制切換下級派出所矩陣，不同轄區的派出所矩陣之間經常需要互相調看圖像控制云臺，從而更從容的應對跨轄區的突發緊急。終端用戶數量多：和傳統矩陣系統只需要幾個分控用戶不同，現在的大型視頻監控系統注重協同管理和對監控區域的及時處理，所以終端用戶的數量通常會增加到十幾個甚至幾十個(比如平安城市項目往往需要區局矩陣為下級所有派出所用戶分配多路視頻輸出的切換控制權限)，并發的控制信號和廣播的狀態數據也同步增加，這就給矩陣CPU處理能力和總線吞吐數據的能力帶來較大的負荷。而且不同的用戶需要具備不同的權限以便操作不同的監視器和攝像頭，每個攝像頭都可以為每個用戶設定不同的權限。

多級視頻傳輸中圖像的文字標識：視頻聯網后，經過多級矩陣疊加的中英文信息不僅標注位置不統一，而且容易重疊，無法看清標注內容，甚至覆蓋了視頻圖像，影響了圖像的質量，不利于進行綜合指揮調度。而且目前對于視頻圖像的疊加的漢字也從簡單標注提升到字體美觀和利于觀看的標準，傳統的16×16/16×12點陣漢字和不可調整的字號已經很難滿足要求。

快球控制操作的靈敏和準確度需要提升：隨著平安城市建設的展開，快球由于其高速的云臺旋轉和準確的角度定位等特點，市場占有率迅速攀升。這就要求矩陣能夠提供對快球的完美支持。比如城市治安監控不但需要通過快球實現對高速移動的動態目標實時跟蹤，更需要對緩慢移動的行人進行近景放大后的準確追蹤定位，而目前大多數矩陣對快球云臺的轉動控制精度太粗，放大圖像后的云臺操作容易偏離目標，無法精確定位;甚至云臺運動的時候不能鏡頭變倍;鏡頭變倍的時候不支持變速;這些都無疑將系統的整體性能大打折扣。

對緊急事件的應急預案處理：矩陣作為視頻切換的核心設備，需要響應各種聯動信息，將關聯的視頻圖像及時切換顯示在屏幕墻上。特別是大型系統，在遇到突發事態時，要根據發生的情況，采用不同的策略，這時，準確、豐富、及時的圖像顯示將提供有力的幫助。傳統的矩陣只能根據報警信號，聯動預先編輯好的切換序列，即便具備了宏指令，也只是聯動切換一個輸入，如果是不同時間段內的不同警情需要將不同快球的不同預置位顯示在不同的監視器上，就無能為力了。對報警點和視頻點進行分區管理：系統需要根據實際的客戶要求，將不同的報警點劃歸到不同的分區，每個分區可以具備獨立的報警響應，而且支持報警記錄和操作記錄，對于分散區域的獨立布防監控管理非常有幫助。

多個監視器同步切換快速：由于矩陣輸出路數較多，經常需要多個監視器同時翻頁切換，而這正是對矩陣切換速度的考驗，如果盡可能地讓用戶感覺不到多個監視器各自前后視頻切換時的滾動條紋，是衡量矩陣性能的一個標準。具備可靠的接口保護：由于大型系統連接設備龐雜繁多，室外監控點比例大，給矩陣的穩定性也帶來了嚴峻的考驗，視頻輸入輸出接口和控制通訊接口都需要考慮防靜電、防雷感應和防電源浪涌。