鐵路客運(yùn)站視頻監(jiān)控高清化前端改造方案

孔令鑫

（浙江大華技術(shù)股份有限公司，浙江 杭州 310052）

鐵路客運(yùn)站視頻監(jiān)控高清化前端改造方案

孔令鑫

（浙江大華技術(shù)股份有限公司，浙江 杭州 310052）

目前大多數(shù)鐵路客運(yùn)站仍以模擬監(jiān)控為主，急需高清改造，但客運(yùn)站運(yùn)營(yíng)對(duì)改造工程施工要求很高。探討同軸高清改造和重點(diǎn)點(diǎn)位增補(bǔ)方案，并對(duì)同軸高清攝像機(jī)、全景攝像機(jī)在鐵路客運(yùn)站的應(yīng)用進(jìn)行闡述。

鐵路客運(yùn)站；視頻監(jiān)控；同軸高清；HDCVI；全景攝像機(jī)；人臉抓拍；車牌識(shí)別

隨著TB/T 3478—2017《鐵路視頻監(jiān)控需求規(guī)范：鐵路公安用戶》的發(fā)布，對(duì)鐵路客運(yùn)站視頻監(jiān)控的分辨率要求也提高到1080P[1]。目前大多鐵路客運(yùn)站視頻監(jiān)控系統(tǒng)仍為標(biāo)清，迫切需要進(jìn)行高清化改造。針對(duì)鐵路客運(yùn)站視頻監(jiān)控高清化改造，提出同軸高清改造和重點(diǎn)點(diǎn)位增補(bǔ)的改造方案。

1 視頻監(jiān)控同軸高清化改造

1.1 同軸高清技術(shù)

同軸高清技術(shù)是一種基于已有同軸電纜（SYV75-3或SYV75-5）的高清視頻傳輸方法。HDCVI技術(shù)能夠在同軸電纜上實(shí)現(xiàn)超長(zhǎng)距離高清視頻信號(hào)的可靠傳輸，同時(shí)支持音頻與雙向數(shù)據(jù)通信信號(hào)。相比HD-SDI同軸高清技術(shù)在實(shí)際應(yīng)用中對(duì)傳輸介質(zhì)的高要求，HDCVI技術(shù)可以適應(yīng)長(zhǎng)距離、低成本的傳輸介質(zhì)以及復(fù)雜的部署場(chǎng)合。

HDCVI同軸高清技術(shù)于2002年正式發(fā)布，迅速在全球范圍內(nèi)進(jìn)行卓有成效的技術(shù)和標(biāo)準(zhǔn)推廣，并率先進(jìn)行產(chǎn)品化和系統(tǒng)化。時(shí)至今日，技術(shù)不斷發(fā)展更新，產(chǎn)品配套日漸豐富，產(chǎn)品鏈不斷完善，已構(gòu)建體系化解決方案。2014年12月，HDCVI技術(shù)和標(biāo)準(zhǔn)被納入GA/T 1211—2014 《安全防范高清視頻監(jiān)控系統(tǒng)技術(shù)要求》中，標(biāo)準(zhǔn)中明確指出：系統(tǒng)中涉及非IP網(wǎng)絡(luò)的設(shè)備宜支持符合IEC 62676-3、HDcctv 2.0 S1200、HDcctv2.0 S1205等相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)的HD-SDI、HDCVI等接口。HDCVI技術(shù)和標(biāo)準(zhǔn)正式作為同軸高清標(biāo)準(zhǔn)加入到公安行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)體系中。

2015年發(fā)布的HDCVI 3.0技術(shù)，對(duì)多方面進(jìn)行了改進(jìn)。提升了原有1080P和720P的視頻傳輸距離；支持1440P（400萬）和2160P（4K）的高清視頻傳輸；增加了同軸供電技術(shù)（POC）。1080P視頻使用SYV75-5線最大傳輸距離達(dá)800 m。HDCVI技術(shù)不斷發(fā)展，已形成成熟的市場(chǎng)和方案[2]。

1.2 技術(shù)應(yīng)用

鐵路客運(yùn)站原有標(biāo)清同軸視頻監(jiān)控可通過將攝像機(jī)及編碼器更換為支持HDCVI技術(shù)的高清編解碼設(shè)備來進(jìn)行高清化改造。標(biāo)清模擬監(jiān)控方案見圖1，高清升級(jí)改造方案見圖2。

圖1 標(biāo)清模擬監(jiān)控方案

圖2 高清升級(jí)改造方案

改造后的優(yōu)勢(shì)如下：

（1）實(shí)現(xiàn)1080P或1440P（400萬）的高清監(jiān)控效果，可用像素是原D1分辨率的6～11倍，可在同等清晰度下增加6～11倍的覆蓋面積。

（2）超遠(yuǎn)傳輸距離。使用SYV75-5同軸電纜，可實(shí)現(xiàn)1080P視頻的800 m高清可靠傳輸，1440P（400萬）視頻的500 m高清可靠傳輸，完全滿足原同軸電纜的利舊。

（3）線路利用率高。同軸高清技術(shù)支持基于同軸電纜多種業(yè)務(wù)的傳輸，原來只能傳輸視頻的同軸線，還支持控制數(shù)據(jù)、音頻的傳輸，甚至是攝像機(jī)的供電，解決原有線路緊張問題[3]。

（4）信號(hào)穩(wěn)定性和可靠性高。采用點(diǎn)對(duì)點(diǎn)的同軸傳輸鏈路，不會(huì)出現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)抖動(dòng)、延時(shí)變大的問題。

（5）安全性高。依托于成熟的視頻監(jiān)控系統(tǒng)，點(diǎn)對(duì)點(diǎn)傳輸?shù)哪M信號(hào)不會(huì)受到攻擊，為鐵路運(yùn)營(yíng)提供更高的信息安全保障。

（6）改造施工方便，即插即用，施工人員不需要網(wǎng)絡(luò)基礎(chǔ)，只需要熟悉模擬視頻監(jiān)控施工方式即可完成施工。

2 重點(diǎn)點(diǎn)位高清攝像機(jī)增補(bǔ)

在改造中，除了對(duì)標(biāo)清攝像機(jī)高清化改造外，重點(diǎn)點(diǎn)位還需要高清攝像機(jī)進(jìn)行增補(bǔ)。在此，主要需求為特種攝像機(jī)，如為原點(diǎn)位補(bǔ)缺的攝像機(jī)、人臉識(shí)別攝像機(jī)、車牌識(shí)別攝像機(jī)、全景攝像機(jī)等。

2.1 為原點(diǎn)位補(bǔ)缺的攝像機(jī)

鐵路客運(yùn)站原有的標(biāo)清攝像機(jī)點(diǎn)位，會(huì)有部分需求和現(xiàn)在不同，為了滿足當(dāng)前客運(yùn)和公安兩方面的需求，需要增補(bǔ)一些點(diǎn)位。該部分可根據(jù)施工難度確定增補(bǔ)設(shè)備的類型。

對(duì)于鐵路客運(yùn)站已有Wi-Fi覆蓋的位置，可以考慮使用獨(dú)立的Wi-Fi鏈路進(jìn)行視頻監(jiān)控傳輸。通過Wi-Fi高清網(wǎng)絡(luò)攝像機(jī)采用就近取電的方式，便于減少施工難度。

對(duì)于無Wi-Fi覆蓋的位置，可以考慮部署網(wǎng)線到就近的配線間實(shí)現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)攝像機(jī)的配線，通過高清網(wǎng)絡(luò)攝像機(jī)進(jìn)行點(diǎn)位增補(bǔ)。

2.2 人臉識(shí)別攝像機(jī)

鐵路客運(yùn)站需要在進(jìn)出站口、售票處進(jìn)行人臉識(shí)別和抓拍功能。普通高清網(wǎng)絡(luò)攝像機(jī)主要實(shí)現(xiàn)圖像采集、編碼、視頻傳輸?shù)裙δ堋６四樧R(shí)別攝像機(jī)不僅實(shí)現(xiàn)普通高清網(wǎng)絡(luò)攝像機(jī)的所有功能，其內(nèi)置自主研發(fā)的大華智能分析算法，還能對(duì)視頻中人臉實(shí)現(xiàn)自動(dòng)捕獲、跟蹤、抓拍等功能。同時(shí)人臉抓拍單元擁有人臉區(qū)域自動(dòng)曝光優(yōu)化、人臉小圖優(yōu)化處理等功能，更適合于在人臉卡口場(chǎng)景下獲取最優(yōu)人臉圖片。

另外，人臉抓拍的拍攝角度和普通攝像機(jī)錄像的角度不同。人臉識(shí)別攝像機(jī)主要作用是獲取高質(zhì)量的正臉圖片，避免人員前后通過導(dǎo)致人臉出現(xiàn)遮擋。攝像機(jī)安裝原則如下：

（1）攝像機(jī)安裝在通道的正前方，正面抓拍人臉。保證人臉左右偏轉(zhuǎn)＜30°，上下偏轉(zhuǎn)＜15°。對(duì)此，相機(jī)要求吊裝或者橫臂挑出正裝，避免側(cè)裝。

（2）攝像機(jī)架設(shè)高度建議在2.0～3.0 m。（3）攝像機(jī)俯視角度α＜15°。

（4）相機(jī)監(jiān)控寬度建議不超過3 m。

因人臉抓拍對(duì)攝像機(jī)的要求較高，故需要增加點(diǎn)位單獨(dú)部署人臉識(shí)別高清網(wǎng)絡(luò)攝像機(jī)。

2.3 車牌識(shí)別攝像機(jī)

鐵路客運(yùn)站范圍內(nèi)的道路由鐵路公安進(jìn)行管理，公安部門需要將通過的車輛進(jìn)行抓拍和智能識(shí)別，便于管理和統(tǒng)計(jì)，并可對(duì)違停車輛進(jìn)行抓拍和罰款。

通過智能高清攝像機(jī)對(duì)進(jìn)站口落客通道進(jìn)行不間斷實(shí)時(shí)視頻采集，對(duì)經(jīng)過車輛進(jìn)行實(shí)時(shí)抓拍。抓拍車輛時(shí)需控制閃光燈和攝像機(jī)的曝光參數(shù)，確保抓拍出高質(zhì)量的車輛圖像。在智能攝像機(jī)中對(duì)抓拍圖片進(jìn)行實(shí)時(shí)處理分析，分割出車輛目標(biāo)并對(duì)其進(jìn)行跟蹤，同時(shí)對(duì)車牌進(jìn)行定位與識(shí)別，并存儲(chǔ)車輛的號(hào)牌信息（號(hào)牌及顏色）、車輛信息（車速、車長(zhǎng)、車身顏色及車輛類型）。后續(xù)可以根據(jù)圖片進(jìn)行大數(shù)據(jù)分析，實(shí)現(xiàn)品牌型號(hào)識(shí)別、車身顏色識(shí)別、車輛類型識(shí)別和車輛信息比對(duì)。

對(duì)于違停車輛的抓拍，首先在違停抓拍球機(jī)前端設(shè)置違停區(qū)域、預(yù)置點(diǎn)、禁停區(qū)域、違停規(guī)則等信息，通過球機(jī)完成違停分析。球機(jī)在獲取相關(guān)配置信息后，會(huì)對(duì)啟用的預(yù)置點(diǎn)實(shí)時(shí)碼流進(jìn)行檢測(cè)和目標(biāo)分析。

當(dāng)檢測(cè)到違停區(qū)域內(nèi)存在違法駛?cè)氲臋C(jī)動(dòng)車時(shí)，會(huì)根據(jù)預(yù)先設(shè)置好的抓拍策略進(jìn)行抓拍，并完成抓拍圖片的合成，實(shí)現(xiàn)違停自動(dòng)取證，生成一條完整的違法記錄發(fā)送給中心平臺(tái)。如現(xiàn)場(chǎng)有多輛違停車輛，可對(duì)檢測(cè)區(qū)域內(nèi)多個(gè)違停車輛進(jìn)行檢測(cè)取證，避免誤抓、漏抓。

2.4 全景攝像機(jī)

針對(duì)客運(yùn)站高清化改造項(xiàng)目，與多個(gè)車站的客運(yùn)管理人員進(jìn)行需求溝通，對(duì)大場(chǎng)景監(jiān)控提出需求，利于建立候車大廳等區(qū)域的全局感，對(duì)人員動(dòng)向、區(qū)域人員密度有第一時(shí)間的感受。在此，就全景攝像機(jī)的技術(shù)發(fā)展及其在鐵路客運(yùn)站的應(yīng)用進(jìn)行探討。

全景攝像機(jī)最開始出現(xiàn)在后端服務(wù)器上，如目前仍能見到的多臺(tái)槍機(jī)攝像機(jī)加智能拼接服務(wù)器組成的180°全景或360°全景產(chǎn)品。類似產(chǎn)品最先出現(xiàn)在后端服務(wù)器上，是因當(dāng)時(shí)前端芯片架構(gòu)在完成多畫面拼接功能方面有困難，而服務(wù)器的計(jì)算性能更好。帶來的問題就是整套系統(tǒng)的成本相當(dāng)高，安裝調(diào)試要求也極高；同時(shí)，因整個(gè)系統(tǒng)涉及的設(shè)備較多，整體穩(wěn)定性也較差，1臺(tái)設(shè)備出了問題，整個(gè)系統(tǒng)就失去價(jià)值，因而市場(chǎng)推廣阻力較大。

隨著前端芯片計(jì)算性能的提高，各大安防廠商在相關(guān)領(lǐng)域的技術(shù)積累更加深厚，傳統(tǒng)的后智能已經(jīng)開始向前端移動(dòng)。

拼接前置的全景攝像機(jī)，其整個(gè)系統(tǒng)相對(duì)傳統(tǒng)攝像機(jī)“單傳感器+單處理芯片”的架構(gòu)會(huì)更復(fù)雜一些。1臺(tái)設(shè)備可能包括多顆傳感器+多顆處理芯片+多顆執(zhí)行拼接任務(wù)的現(xiàn)場(chǎng)可編程門陣列（FPGA），甚至包括云臺(tái)電機(jī)和機(jī)芯等各種復(fù)雜組件。以下將從技術(shù)和架構(gòu)的角度剖析拼接前置全景攝像機(jī)[4]。

目前全景類產(chǎn)品主要分為兩大類，但基本上整臺(tái)設(shè)備都是對(duì)外提供1個(gè)單IP+多通道視頻輸出的架構(gòu)。

第一類產(chǎn)品是槍機(jī)和槍機(jī)的融合，基本類似于傳統(tǒng)的多槍機(jī)+拼接服務(wù)器的架構(gòu)，主要是定焦靜態(tài)多目拼接產(chǎn)品，一般是四目拼接的1路180°左右視場(chǎng)的視頻輸出或者八目拼接的2路180°雙通道視頻輸出，單個(gè)通道視場(chǎng)角范圍水平180°，垂直80°。

第二類產(chǎn)品是多個(gè)槍機(jī)和球機(jī)的融合，通常是八目拼接的2路180°雙通道視頻輸出+1路球機(jī)視頻輸出。這類產(chǎn)品使用較為靈活，應(yīng)用方式也較多，是目前全景攝像機(jī)的旗艦類產(chǎn)品，1臺(tái)設(shè)備可以兼顧1個(gè)大廣角全景視野的同時(shí)，也能通過球機(jī)的靈活性關(guān)注重點(diǎn)細(xì)節(jié)。全景攝像機(jī)的傳感器使用廣角定焦鏡頭，隨著H.265編碼方式的誕生和高分辨率傳感器成本的下降，高分辨率傳感器能彌補(bǔ)廣角定焦鏡頭的短板，在關(guān)注大廣角的同時(shí)也能保證局部畫面的清晰度，所以前置全景攝像機(jī)一般都提供800W甚至1600W的分辨率。

近年來，安防領(lǐng)域在應(yīng)用上最大的進(jìn)步就是前置智能，智能和全景的結(jié)合也會(huì)帶來更多的應(yīng)用，如在全景攝像機(jī)上進(jìn)行行為分析檢測(cè)的同時(shí)，采用電子放大的方式執(zhí)行單目標(biāo)鎖定和跟蹤，實(shí)現(xiàn)關(guān)注全局的同時(shí)也關(guān)注細(xì)節(jié)。而在槍球一體式全景攝像機(jī)中，既可以進(jìn)行上述智能檢測(cè)和跟蹤，同時(shí)在全景槍機(jī)執(zhí)行跟蹤的過程中，球機(jī)也可獨(dú)立執(zhí)行車輛違章檢測(cè)、微卡口、行為分析、人臉抓拍等智能任務(wù)，還可以執(zhí)行傳統(tǒng)槍球聯(lián)動(dòng)這種組合型任務(wù)。因?yàn)槿皵z像機(jī)和球機(jī)二者相對(duì)位置固定，通過內(nèi)部芯片進(jìn)行數(shù)據(jù)交換，比傳統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)交換速度更快。不僅省去了槍球標(biāo)定相對(duì)位置的麻煩及額外支架的體積和成本，還大幅降低了球機(jī)跟蹤的時(shí)間，提高了反應(yīng)速度。

全景攝像機(jī)以大廣角、全方位實(shí)時(shí)畫面的監(jiān)控，帶來全新的用戶體驗(yàn)，滿足很多客戶群體實(shí)實(shí)在在的需求。目前來看，前置拼接的全景攝像機(jī)相對(duì)后端拼接的全景系統(tǒng)，在效果優(yōu)異、使用靈活的前提下，能夠做到多種智能任務(wù)的有效結(jié)合，成本也得到了有效控制，是目前大場(chǎng)景監(jiān)控的推薦設(shè)備。全景攝像機(jī)效果見圖3。

鐵路客運(yùn)站尤其是高鐵站大多采用大跨度高層高無柱空間設(shè)計(jì)，站臺(tái)大多位于地面層。旅客主要通過高架層候車進(jìn)站。出站的旅客則從地下一層出站，在地下一層換乘大廳選擇乘坐地鐵、地面公交或者出租車。

對(duì)于大跨度、高層高的候車廳和到達(dá)廳，因?qū)痈咻^高，建議采用全景攝像機(jī)進(jìn)行大面積覆蓋，同時(shí)可使用球機(jī)進(jìn)行重點(diǎn)點(diǎn)位監(jiān)控。而對(duì)于部分重點(diǎn)點(diǎn)位及需要更高清晰度的區(qū)域，建議通過點(diǎn)位增補(bǔ)或是標(biāo)清改高清進(jìn)行覆蓋，這樣能夠明顯減少新部署攝像機(jī)，并且利用原有線纜。在鐵路某車站進(jìn)行試點(diǎn)，將全景攝像機(jī)安裝在檢票廳房頂（見圖4）。由圖4可見，全景攝像機(jī)覆蓋了12—20號(hào)檢票口、5個(gè)站臺(tái)的寬度，只需要4個(gè)全景攝像機(jī)即可覆蓋國(guó)內(nèi)大多數(shù)的車站候車廳，更便于客運(yùn)部門對(duì)人員密度和人流的把握。

對(duì)于上下貫通的進(jìn)出站廳，一般該區(qū)域并不大，通過全景攝像機(jī)能夠?qū)φ麄€(gè)大廳進(jìn)行全覆蓋監(jiān)控。在鐵路某車站進(jìn)行試點(diǎn)，將全景攝像機(jī)安裝在進(jìn)出站廳的房頂（見圖5）。全景攝像機(jī)可以覆蓋整個(gè)上下貫通的進(jìn)出站廳（該廳寬50 m，深40 m），實(shí)現(xiàn)了無死角監(jiān)控。

圖3 全景攝像機(jī)效果圖

圖4 全景攝像機(jī)安裝在鐵路客站檢票廳房頂

圖5 全景攝像機(jī)安裝在鐵路客站進(jìn)出站廳房頂

全景攝像機(jī)適合鐵路客運(yùn)站這種高層高、大場(chǎng)景、無柱的室內(nèi)空間。除了上述2個(gè)點(diǎn)位外，還可以應(yīng)用于地下層的無柱區(qū)域、車站廣場(chǎng)等區(qū)域。全景攝像機(jī)因其特有的無死角實(shí)時(shí)監(jiān)控、全景拼接前置，帶來使用便捷、低成本和多項(xiàng)前置智能任務(wù)的靈活有效結(jié)合。后續(xù)也會(huì)有更多的全景攝像機(jī)應(yīng)用于鐵路行業(yè)的室內(nèi)外場(chǎng)景監(jiān)控中。

3 結(jié)束語

通過視頻監(jiān)控同軸高清化改造和重點(diǎn)點(diǎn)位高清攝像機(jī)的增補(bǔ)，可滿足鐵路客運(yùn)站原標(biāo)清視頻監(jiān)控高清化改造的需求，同時(shí)也滿足《鐵路視頻監(jiān)控需求規(guī)范：鐵路公安用戶》的要求。在此，對(duì)改造中的前端方案進(jìn)行闡述，之后還會(huì)對(duì)鐵路客運(yùn)站視頻監(jiān)控高清化改造中的后端改造方案進(jìn)行探討。

[1]TB/T3478—2017鐵路視頻監(jiān)控需求規(guī)范：鐵路公 安用戶[S]．

[2]孔令鑫．云存儲(chǔ)云計(jì)算及視頻新技術(shù)在鐵路中的應(yīng) 用和實(shí)踐[J]．中國(guó)鐵路，2016(5)：106-110.

[3]任超．高清視頻監(jiān)控系統(tǒng)同軸電纜方式組網(wǎng)研究[J]. 鐵道通信信號(hào)，2016(5)：60-62.

[4]葉璟.淺談全景攝像機(jī)的應(yīng)用及趨勢(shì)[J].中國(guó)公共 安全，2016(4)：78-79.

責(zé)任編輯盧敏

Scheme of HD Transformation of Front-end of Video Monitoring of Railway Passenger Stations

KONG Lingxin
（Zhejiang Dahua Technological Co Ltd，Hangzhou Zhejiang，310052）

At present, video monitoring of most railway passenger stations still uses analogue signals and calls for high-definition transformation, while the operation of passenger stations puts high demands on the transformation project. This paper explores the coaxial HD transformation and the program to add key monitoring points, and introduces the application of coaxial high-definition cameras and panoramic cameras at railway passenger stations.

railway passenger station；video monitoring；coaxial HD；HDCVI；panoramic camera；human face snapshot；plate recognition

U298

：B

：1001-683X（2017）07-0097-05DOI：10.19549/j.issn.1001-683x.2017.07.097

2017-05-25

孔令鑫（1987—），男，解決方案經(jīng)理，工程師。E-mail：kong_lingxin@dahuatech.com