硬盘录像在交通工程中的应用———硬盘录像在交通工程中的应用

在高速公路交通工程收费系统、监控系统中，传统的模拟录像方式受到了数字录像方式的挑战，硬盘录像的应用越来越多，然而硬盘录像的问题了随之而来，其中硬盘容量不足的矛盾越来越突出。科学、合理、综合的解决方式才是最佳的解决方案。
模拟录像方式与硬盘录像方式的比较
随着科技飞速发展，我们正进入一个全新的数字时代，很多传统的思维和技术都面临着新的挑战。高速公路交通工程机电系统中传统的模拟录像方式正逐步受到数字化技术的冲击。
众所周知，交通工程的收费系统监控系统中都大量地使用了摄像机，在传统的视频图像记录中普遍使用模拟方式进行录像，也就是通过模拟录像机在普通录像带上记录视频信号。
后来又在此基础上开发使用了长延时录像机，使普通的单盘录像带的录像时间由原来的3个小时左右，延长到12小时、24小时、48小时，甚至更长。该方式节省了录像带的数量以及重放时的观看时间，但清晰度和连续性都不是很好，而且在本质上依然是模拟技术，同样存在模拟方式的弊端。
数字视频记录技术起源于英国广播公司于1978年研制成功的数字磁带录像机，它因消耗的磁带量太大而没有实用价值。实用化的数字磁带录像机直到1986年才由日本索尼公司研制成功。到了20世纪90年代中后期，几乎没有经过数字磁带录像机的过渡，数字硬盘录像机便在监视系统领域出现。由于我国交通工程起步较晚，投资有限，因此数字硬盘录像技术没有很快应用起来。然而，近一、两年，随着高速公路投资的增加和硬盘录像技术的不断成熟，数字硬盘录像开始得到了重视和应用，市场占有率逐年提高。
数字硬盘录像与传统模拟磁带录像的主要优点在于：
※结构紧凑，机械传动少，可靠性高。
※CPU控制多任务高级实时动态管理，可管理性强。
※可设置密码保护，系统安全性高。
※多种智能控制，具有视频动态感知功能。
※采用磁盘记录介质，避免了磁带长期保存图像质量下降的弊端。
※数字录像避免了复制劣化，可多代复制。
※可通过联网进行网络控制和视频浏览。
※非线性随机检索，无倒带时间，检索快捷。
硬盘录像机的分类
●按照插卡类型可分为PC式和嵌入式。
PC式是在计算机(通常为工控机)内插有一块或多块视频采集卡，工作平台多选用Windows，压缩方式为卡上硬件压缩或通过软件压缩。嵌入式为直接利用嵌入式CPU及RAM在底层进行开发设计，采用嵌入式操作系统及硬件压缩技术，运行固化的应用软件。两者相比，嵌入式稳定性、安全性更好，但价格也相对较高。
●按照压缩方式可分为M-JPEG型、MPGE-1型、MPEG-2型、MPEG-4型，也有个别系统采用了H.261型或H.263型，还有的采用了尚未形成国际统一标准的Wavelet型。针对动态图像的常用压缩方法是M-JPEG和MPEG-1／-2。M-JPEG采用JPEG标准，对活动图像做逐帧压缩，往往压缩比不高，图像清晰，传输延时小。MPEG-1／-2是国际标准化组织ISO制订的视音频压缩标准，广泛应用于VCD／DVD制作当中。MPEG-4则利用现代图像编码技术，支持基于视觉内容的交互功能。H.261或H.263标准主要是针对会议电视而制订的。在交通工程机电系统中，通常采用M-JPEG、MPEG-1或MPEG-4的机型。
●按照视频输入的路数来分，可分为单路、四路、八路、十六路、三十二路等机型。系统在选择时应根据摄像机的数量和预留的能力来确定。硬盘录像容量的解决方式
在实际应用中，数字硬盘录像因其便捷而越来越受到青睐，但同时也暴露出了一些问题，有待于进一步改进和提高。其中比较突出的一个问题就是硬盘容量不足。例如在收费站，车道数最少为2入／2出，通常设置4台车道摄像机、4台收费亭摄像机和2台收费广场摄像机。如果所有摄像机均进行连续录像(即达到25帧／秒)，采用MPEG-1压缩方式，收费站录像的保存时间通常在30天以上，按照以上的条件进行计算，一路图像一小时需要300MB，十路图像一天需72GB，30天至少需要2160GB，可见其存储容量比较大，如果车道数增加，其容量会继续增大。
解决硬盘容量不足的方法通常有以下几中：
●增加单块硬盘的容量。单块硬盘容量已从原来的40GB增加到60GB、80GB、120GB和160GB。单块硬盘的容量增加可以从一定程度上缓解硬盘容量不足的问题，但象160GB的硬盘需要专门的格式化软件，而且其稳定性还有待考验。
●增加硬盘的数量。硬盘录像机通常最多可以挂16块硬盘，而实际应用上会少一些。另外有的硬盘录像机可以外挂磁盘阵列，该方式可以大大提高硬盘空间，但价格昂贵。
●采用效率高的编码压缩方式。MPEG-4方式比MPEG-1方式占用的磁盘容量小，MPEG-4的压缩方式可达到每路每小时60MB-150MB，是MPEG-1的一半左右。
●采用动态感知技术。该技术是将摄像区域条块分割，只有当条块内的图像发生变化时才进行录像，存储容量会随着图像的变化而改变，图像变化越少，存储量越小，通常可减少一半左右。在收费系统中可以在夜间等车流量小的时段采用该方式。
●采用非实时录像方式。根据国外的一些研究表明，录像在6帧／秒以上时动作就不会丢帧，没有必要对所有图像都进行25帧／秒的实时录像。
综上所述，解决硬盘容量不足的思路主要集中在两个方面：一方面是增加硬盘的容量，另一方面是减少图像的存储空间。如果按照MPEG-4压缩方式，每路图像的录像帧数采用10帧／秒，再考虑每天6小时采用动态感知技术，那么上例中的存储空间将不足400GB。
由此可以看出，新事物的应用必将产生新的问题。而新问题的解决不应从单一方面着手，而应从系统的角度出发，运用综合手段进行解决。硬盘录像在应用中还会遇到新的问题，但数字化的发展趋势不会改变，而且会随着问题的不断提出和解决而更加成熟，应用得更加广泛。