H.264网路编解码应用于车牌辨识系统 - 安防知识网

在过去几年来安防产业不断开发网络监控产品,从MJPEG、MPEG4、H.264影像压缩格式video server,在摄影机方面也不断开发出CCD、CMOS网络摄影机……

【安防知识网】在过去几年来安防产业不断开发网络监控产品,从MJPEG、MPEG4、H.264影像压缩格式video server,在摄影机方面也不断开发出CCD、CMOS网络摄影机,网络联机方面更从有线网络发展到无线网络的连接,但在这些产品不断被开发出来的同时,网络频宽也一直是被安防产业拿出来最常讨论的议题,因为在这些网络监控产品都强调了许多数字影像的好处以及数字影像的功能,但在这些产品的背后却有许多问题仍需要克服。

　　目前的数字监控产品需要克服的问题

　　?网络频宽不足;

　　?数字讯号不易再利用;

　　?无法透过网络提供实时顺畅影像;

　　?无法透过网络传送实时高解析影像。

　　针对以上问题进行探讨

　　网络频宽不足

　　这个问题目前在亚洲地区是最容易出现的，亚洲地区在过去一直都是处于开发中国家,因此在整体网络基础建设方面一直没有办法提供高频宽的网络环境,因此对于网络监控产品来说在这些区域就一直是DVR大于网络监控产品的市场,但这些现象目前已经在整体的网络技术里慢慢被克服,因此现在的宽带网络已经可以利用各种媒介来提供频宽,包括有电话、光纤、Cable Modem、WIMAX、3.5G,就拿台湾地区来说目前中华电信已经大量在各城市的道路铺设光纤骨干,在这些光纤网络下利用电话线传送到各个地点,包括一般住家、小区大楼、办公大楼、道路路口,经由这样的结构目前要提供上传2M频宽已经都并非难事,当然最重要的是利用这样的技术已经可以有效的降低成本,相信这样的应用对于网络监控产品将越来越容易导入。

　　数字讯号不易再利用

　　这个问题在笔者来看是目前在网络监控产品应用最大的困扰,因为在过去强调数字化网络化的产品技术之下,造就出现在有许多的网络监控产品,但当客户选择网络监控产品时,却发现一旦想要将数字影像讯号转换成模拟讯号来应用,却没有比较好的解决方案可用,因此目前大多的方案因为数字讯号的问题就将许多的应用拉到前端安装,但转换成模拟讯号究竟有哪些好处呢?

　　?可直接将影像利用显示器浏览,不再需要透过计算机,也可以避免计算机管理(硬件版本或病毒攻击)与采购成本的种种问题;

　　?可将模拟讯号直接送入电视墙系统或是矩阵系统,这在过去十几年来已经在全球各地建置了许多的矩阵系统,矩阵系统对于实时的控管都有非常好的效率;

　　?模拟讯号传输速率实时且容易与各种智能监控或车牌辨识系统应用,这些智能与辨识系统在目前的应用中都是透过主机方式进行辨识,因此模拟讯号的影像对于这些影像就相对重要。

　　上面简单的描述了模拟讯号的好处,其实综合来说模拟讯号就是容易分享且容易复制的特性都是数字讯号难以取代的地方。 [nextpage]

　　无法透过网络提供实时顺畅影像

　　目前有许多网络监控产品号称可传送实时影像,但往往在传送的过程中并没有真正的达到实时顺畅影像,在过去总是会听到客户对网络监控产品的影像顺畅度提出质疑,尤其目前大多数的网络监控架构大多应用在局域网络,当应用在局域网络时网络监控产品却不能提供实时顺畅影像,这对于网络监控产品与DVR之间的比较不断的出现,因此如何强化实时顺畅影像也成为网络监控产品非常重要的议题，当然这在目前的H.264技术已被克服,并且可以提供完整30FPS的网络传送不再像过去只能传送20FPS的数字影像。

　　无法透过网络传送实时高解析影像

　　刚刚前面提到实时顺畅影像,但目前的网络监控产品往往无法两全其美,提供顺畅影像就会牺牲高解析影像,提供高解析影像却又无法提供实时顺畅的影像,而由于网络监控产品必须先将模拟讯号编码或是直接由摄影机模块提供讯号给编码模块,透过数字编码后的影像往往为了影像频宽问题就会牺牲高解析影像,尤其在过去是采用MJPEG时代时虽然每秒钟可以传送一张影像,但是每张的影像都可以是清晰辨识,但是当到了MPEG4与H.264数字串流影像时,由于牵涉网络上I Frame的技术问题,因此在各家厂商在号称30FPS的同时却也牺牲了高解晰的影像。

　　车牌辨识应用新趋势

　　在前面提到的许多影像服务器的问题中会发现过去在数字网络影像的应用中,影像服务器可以将过去的模拟讯号转换为数字讯号,但这在车牌辨识应用部分却发生了以下几个问题：

　　?车牌辨识组件无法在后端集中;

　　?摄影机前端需大量的安装与维护工程;

　　?由于过去大多采用DVR传输影像因此需购置大型机箱,且安装不易;

　　?过去数字影像讯号大多无法在网络上完整传送30FPS的影像;

　　?影像透过网络传输后影像质量不佳无法提供车牌辨识应用。

　　总结以上的问题,目前市场上就开始提出DSP硬件编码/DSP硬件译码的产品应用,透过这样的应用技术不但可以将过去的数字讯号解决,更可以将目前在车牌辨识应用领域的问题克服,这样的架构如图一所示,过去采用车牌辨识时需采用DVR系统来进行影像传送,但这会造成仅有数字讯号传送到后端,这对于一个大型的系统方案容易造成讯号分享不易,而且这样大型的DVR工业主机摆放在路口更有许多上述的问题,而当改变为编码/译码的应用之后,可以发现以下几项优点：

　　?将LPR辨识模块存放于后端,易于维护;

　　?DVR系统存放于后端,易于维护;

　　?网络影像传输频宽由于将LPR存放于后端因此由512Kbps提升至1Mbps;

　　?频宽提升影像传输质量相对提高;

　　?方便后端系统整合;

　　?未来影像智能侦测模块可于机房端安装应用。 [nextpage]

图一传统的DVR处理方式与先进的编解码处理方式对比图

　　因此透过这样的优缺点分析可以发现过去许多大型系统利用DVR或矩阵系统都可以继续的运作,而在客户选择采用IP网络方案时就可以利用这样的架构将系统从过去大家提倡的纯数字化网络架构提升到数字与模拟的混合系统(如图二),这样对于客户在数字系统与模拟系统的各项好处都可以兼容,对于未来的智能侦测系统更是一大福音,不但可易于维护，对于未来模块扩充都可以很轻松的在机房端进行扩充,如此一来在客户端的维护与建置成本将可大幅降低。

图二数字与模拟的混合系统