平安校园中的高清监控系统

文 / 管蓓

随着时间的推移，高清监控越来越多的参与到平安校园的建设中来，绝大部分的新建工程，或者是扩容工程都会在关键监控点位上部署几个高清摄像头。甚至在一些经济发达区域的高校，一些新建工程已经出现了全高清的系统。

校园还有一个很典型的特征，即校园网是带宽相对充足、扩容相对方便的局域网/ 园区网，这和带宽紧张的城域网、广域网形成了鲜明的对比，因此校园监控更适合采用需要消耗大量带宽的高清（720P、1080P）监控系统。随着高清在校园监控系统日益成熟广泛的应用，高清监控给园区监控带来了越来越多的变化，产生了越来越深刻的影响。

更少的摄像机部署，更少的盲区

无缝监控，或者称之为无盲区监控，即活动物体进入布防区域，一旦脱离了一个监控点的监控视野，会立即进入另外一个监控点的监控视野，是视频监控的理想状态。而校区覆盖区域相对固定，周界清晰，校园监控实现无缝监控的成本更低，可能性也更高。而随着经济的发展，学生思想的日益活跃，有力控制与降低校园犯罪率的要求使得校园监控对无缝监控的需求也更实际，更迫切。

高清（HD，720P）与全高清（FULL HD，1080P），相对于标清（D1，720×576）来说，其本质的差别，就是能够提供更高的单位像素DPI，由此直接带来了两个结果，在使用相同焦距的镜头的前提下，高清摄像机较之标清摄像机能够提供更清晰的画面和更远的视距。

如上图所示，在均为10 米的成像距离下，如果标清摄像机可以实现250PPM 的DPI 的话，则高清摄像机就可以达到750PPM 的DPI，甚至更高。其实际感官效果就如上右图所示，成像更细腻，色彩层次更丰富，边缘更锐利。

那么同样的，在更远的距离上，高清摄像机就可以提供与标清摄像机近距离一样的DPI，如下图所示。

也就是说，在标清摄像机拍摄的画面上，若要查看远距细节的时候，进行局部放大，则画面很可能模糊不清，没有价值；但是在同样距离下，高清画面进行局部放大，则至少可以达到标清画质，具备监控价值，这实际实现了有实用意义的电子变焦功能。

此外，720P/1080P 的画面比例与传统标清D1/CIF 的4:3 不同，是更符合人眼视野的16:9，可以带来更广阔的监控视野。

这样，同样距离更清晰的画面，更远的距离相对清晰的画面，相对标清更广阔的视野，都带来了一个直接结果，在同样的覆盖要求下，高清摄像机部署的数量可以少于标清摄像机部署数量，而当部署相同数量的摄像机时，高清系统的覆盖盲区要远少于标清系统，更有利于接近“无缝监控”的理想状态。

全景监控模式

在校园中，经常会有重大活动举行，需要进行现场实时安防控制，这些活动的场地往往是空旷的广场、操场，其空间跨度广，全覆盖监控难度大。若使用球机360°监控，则球机固有的监控盲点问题很难解决，尤其是无法实现全向存储。

因此在追溯取证需求必不可少的安防监控场合，往往需要部署多个枪机来满足要求。而空旷场地布点施工量大，立杆、布线、取电，大大增加了工程成本。而且多个枪机的多个画面，会造成整体场景的割裂，对于监控人员掌握整体状况，快速判断处理紧急事件产生困扰。

为更好的满足空旷场合的全景监控的需求，业界出现了一种全景摄像机，即采用多个镜头+ 多个sensor，拼接出一副全景图像，但是这种摄像机很少有环境适应能力强的室外版本，且为了增加集成度，镜头一般不能选用通用高清镜头，很少使用大景深的长焦、中焦镜头，而且设备造价也非常昂贵。因此这种全景摄像机更多的用于高档厅堂的监控，在学校等有实际需求的地方应用极少。

但是基于这种多画面拼接的思路，还有另外一种更简便，造价也更低廉的实现方法，即采用多个高清枪式摄像机的画面拼接出一幅180°的高清全景画面。由于是通用枪机，可以选配合适的通用高清镜头，即保证了画面不变形，又可以保证相当的景深，实现大角度，大景深，真正的全景监控。

上图中间的宿舍区小广场的全景画面就是由下面三副1080P 的图像拼接而成：

由于是三幅1080P@25fps 的图像拼接，则全景的实际分辨率可以达到5760×1080@25fps，即620 万像素，远高于大部分全景摄像机的300 万像素，特别是由于25fps 全帧活动画面的拼接，画面流畅度可以保证全画幅25fps 的全帧活动画面，而不是某些全景摄像机的2048×1536@20fps 或者4096×1536@8fps。那么在电子变焦实现局部放大ePTZ 的时候，可以获取更接近D1@25fps 的效果，第一幅拼接大图的上下两排即为ePTZ 的效果。

若再配合使用一台高清快速球机，使球机的云镜控制和全景画面联动配合，即全景画面上点击哪里，球机就快速聚焦定位到哪里，实现光学变焦机械PTZ 和电子变焦ePTZ 的有机结合，能够提供更清晰的画面，最佳的全景监控效果。

通过这种三台枪机+ 一台球机的方式，可以以远低于进口全景摄像机的价格，提供一个完美的校园广场、操场的全景监控解决方案。

全系统的性能压力

上文所述基本上都是高清系统部署后对校园监控带来的正面影响，但是实际上部署高清系统后，由于前端视频码流带宽的大幅提升，给整个系统带来的还有巨大的性能压力。

传统的D1 码流基本上为1.5Mbps，而720P 的传送码流最低不低于3Mbps，建议不低于4Mbps，而1080P 的传送码流则高达最低要求6Mbps，建议8Mbps。如此倍增的数据码流首先对现有传统的存储模式带来了冲击。

目前很多数字系统沿用了过去模数系统中的设备部署与使用习惯，例如能够支持高清的存储设备NVR，其设备形态依然沿用过去的类似DVR 的盒式设备的形态规格，比如支持16 路高清接入，却最多支持8 个硬盘槽位，以目前主流的2TB 硬盘来计算，则最多支持16TB 的存储容量。

若一路720P 的高清图像以4Mbps 码流计算，支持16 路720P高清的NVR 可支持存储天数为22 天，若支持16 路1080P 高清，按照8Mbps 码流计算，则可支持存储天数仅为11天。

因此这种沿用DVR 规格的NVR 设备是绝对无法满足高清时代的园区监控使用要求的。

采用大容量的专业集中存储设备仿佛是一个治标治本的方法，既可以有效减少存储设备的数量，又可以集中管理，提高管理效率。但是如果海量的存储全部集中到中心机房，将对中心机房的带宽带来难以承受的压力。

好在专业IP 存储设备IP SAN 可以支持IP 可达，数据可达，管理可达，因此对于高清系统的存储模式最佳解决方案应该是将存储设备分布于若干分机房，降低存储带宽压力，同时实现中心机房的集中管理，提高管理效率。这样就有效的分散了高清系统部署对整个系统的存储、承载带来的压力冲击。