建立完善的城市交通誘導系統(tǒng)，將多種高新技術(shù)運用于城市道路交通管理體系，將車輛、道路智能化，達到緩解道路擁堵、減少交通事故、節(jié)約能源等目的。研究表明，它能使道路能行能力提高 2~3 倍，停車次數(shù)減少 30 ％，行車時間減少 13 ％ ~45 ％，交通事故成倍降低。在這樣一個復雜系統(tǒng)中，遠程交通監(jiān)控中數(shù)字視頻處理尤為重要，特別是視頻信號的傳達室輸。
 

一、視頻監(jiān)控系統(tǒng)
 

　　視頻是在時間近似連續(xù)的圖像序列。傳統(tǒng)的模擬監(jiān)控存在固有局限性，主要表現(xiàn)為只能點對點監(jiān)控，無法聯(lián)網(wǎng)，且系統(tǒng)安裝、布線工程量極大；傳輸距離較遠時，易產(chǎn)生衰耗、畸延時，圖像質(zhì)量下降，故傳輸距離有限。而 “ 網(wǎng)絡數(shù)字視頻遠程監(jiān)控 ” 系統(tǒng)以數(shù)字視頻處理技術(shù)為核心，結(jié)合網(wǎng)絡技術(shù)、多媒體技術(shù)、徹底克服傳統(tǒng)模擬監(jiān)控的缺點。系統(tǒng)由視頻采集、視頻傳輸、控制中心等組成。視頻采集單元包括攝像頭、電動三可三可變鏡頭、云臺、解碼器、防護罩；視頻傳輸可采用有線、無線方式；控制中心單元包括控制主機、多畫面處器、組合屏 ( 電視墻 ) 、彩色監(jiān)視器、硬盤錄像機、長延時錄像機、視頻打印機、視頻服務器、相關(guān)處理軟件等。其典型結(jié)構(gòu)如圖 。系統(tǒng)對圖像實時性、傳輸速度、并行處理能力、存儲容量等要求較高，支持光纖、數(shù)字微波、無線擴頻、雙紋線、電纜等傳輸介質(zhì)，適用干 DDN 、 ISDN 、 LAN 、 ATM 、 POTS 等網(wǎng)絡，集視頻切換、云臺控制、遠程視頻傳輸、地圖布防報警、報警聯(lián)動控制等功能于一身。
 

　　基本流程：對城市道路的現(xiàn)場圖像進行實時采集，經(jīng)壓縮編碼處理后，可直接保存于硬盤，亦可通過有線、無線等方式，將視頻信號磁往近端、遠程監(jiān)控中心及各監(jiān)控現(xiàn)場云臺、鏡頭、矩陣等監(jiān)控設備，實現(xiàn)道路路況圖像的實時監(jiān)控，并對視頻信號錄像，以數(shù)字化方式 存于硬盤，供相關(guān)部門分析、查詢、取證等。 ( 如圖 所示)

二、數(shù)字視頻信號傳輸
　　視頻信號信息量極其巨大。比如按 PAL 制編碼 90 分鐘影片，分辨率 352*288 、每像素 24bit ，數(shù)據(jù)量高達 657180Mb 。如此龐大的數(shù)據(jù)如不進行壓縮處理，無論傳輸、存儲都不可能。顯然，運用數(shù)字信號處理技術(shù)，對視頻信號壓縮是數(shù)字信號處理技術(shù)，對視頻信號壓縮是數(shù)字視頻遠程監(jiān)控首先解決的問題
 

　　2.1 視頻壓縮方式
 

　　壓縮就是從時域、空域兩方面去除冗余信息，其理論基礎(chǔ)是信息論 。目前，適合網(wǎng)絡視頻遠程傳輸?shù)膱D像壓縮標準有 H.261 、 MPEG1 等。其核心都是離散余弦變換和運動補償算法，通過減少每幀圖像間空間上、時間上冗余度和相關(guān)性來減少數(shù)據(jù)量。 H.261 標準簡稱 P*64 ， 1990 年 12 月由國際電報電話咨詢委員會 (CCIT) 制定，適合 64~384Kbps 的低帶寬下視頻信號實時傳輸，但圖像質(zhì)量不理想。與 MPEG~1不同， H.261 傳輸屏幕區(qū)域更新信息，降低了碼流速率，進而大幅降低數(shù)據(jù)流瞬時變化，是一種在帶寬有障礙的信道上傳輸視頻的理想方案； MPEGL 是國際標準化組織 (ISO) 于 　　1991 年制定的 1992 年成為標準。采用幀內(nèi)、幀間編碼技術(shù)，應用運動補償算法，對圖像數(shù)據(jù)進行高達 200 倍壓縮，解決了視頻、音頻的壓縮、解壓縮、同步問題。作為低端應用的視頻、音頻編解碼標準，它主要針對信號在可接受的質(zhì)量要求下編碼成 1.5Mbps 數(shù)據(jù)流。感官上，圖像細膩且流暢，是大多數(shù)視頻監(jiān)控可接受的標準。傳輸速率 0.8~2Mbps 時 ,MPEGL 圖像質(zhì)量與錄像機相當。可根據(jù)監(jiān)控系統(tǒng)設計需求，選用不同壓縮標準。
　　2.2 視頻傳輸方式
 

　　網(wǎng)絡數(shù)字視頻遠程監(jiān)控的信號傳輸具有以下特點：
　?、?實時性。視頻信號須實時處理，如實時壓縮、解壓縮、傳輸。
　?、?同步性。盡管視頻信號具有分布性，但在用戶終端顯示須同步。
　?、?分布性?，F(xiàn)場采集的圖像發(fā)送、接收、顯示的主機位于不同地點，通過網(wǎng)絡相連。
 

　　視頻傳輸依賴的通信網(wǎng)絡包括 LAN ／ WAN 、 ISDN 、 DDN 、 ATM 、 PSTN 等，由于遠程交通監(jiān)控及通信協(xié)議都不同，適合遠程交通監(jiān)控的數(shù)字視頻傳輸要求標準也不同。目前， TCP ／ IP 協(xié)議作為事實上的標準，廣泛用于各種網(wǎng)絡。要通過網(wǎng)絡傳輸數(shù)字視頻，自然也須遵守該協(xié)議。但該協(xié)議最初是為非實時數(shù)據(jù)業(yè)務制定的，實時傳輸能力較差。此外， IP 只負責數(shù)據(jù)傳輸，不進行檢錯、糾錯，因此會發(fā)生數(shù)據(jù)丟失、失序現(xiàn)象。為保證數(shù)據(jù)可靠傳輸，將 TCP 用于 IP 數(shù)據(jù)的傳輸，提高接收端的檢錯、糾錯能力，當檢測到數(shù)據(jù)包丟失或錯誤時，會要求發(fā)端重新發(fā)送，但這樣會導致傳輸時延和網(wǎng)絡帶寬的浪費。比如網(wǎng)絡傳輸數(shù)據(jù)包時，雖能確保其到達目的地，但無法保證特定時間內(nèi)到達，通信鏈路可能存在長達數(shù)小時的時延。在城市交通監(jiān)控這樣的特殊場合，如此長的時延顯然不能滿足實時監(jiān)控需要。為確保傳輸數(shù)據(jù)實時性、同步性，有關(guān)組織制定了實時傳輸協(xié)議 RTP ／ RTCP 。 RTP 負責數(shù)據(jù)傳輸， RTCP 實時監(jiān)控數(shù)據(jù)傳輸和服務質(zhì)量。應用時， RTP ／ RTCP 用于音頻、視頻媒體，而 TCP 用于數(shù)據(jù)和控制信令傳輸。每個經(jīng)過 RTP 傳輸?shù)臄?shù)據(jù)包中都有時間信息和相關(guān)序列號，這樣可使應用程序混合音頻、視頻信息相關(guān)容易。由于應用程序很容易確定視頻幀傳輸時需跳到的正確數(shù)據(jù)包號，因此同數(shù)據(jù)包相關(guān)的時間信息可平滑同步過程，確保傳輸數(shù)據(jù)實時性、同步性。另外，視頻傳輸對延遲及延遲抖動要求較高。所以，視頻傳輸既需一定帶寬，還要有較好的穩(wěn)定性，可伸縮性。目前我國建成公共組交換網(wǎng) (CHINAPAC) ，數(shù)字數(shù)據(jù)網(wǎng) (ODN) 、公共計算機網(wǎng) (CHINANET) 、公共電話網(wǎng) (PSTN) 及綜合業(yè)務數(shù)字網(wǎng) (ISDN) 、幀中繼 (FR) 網(wǎng)及仍在發(fā)展的 ATM 骨干網(wǎng)等。遍布各地的數(shù)字通信網(wǎng)，加上交管部門的通信專網(wǎng)，相互補充，構(gòu)成比較理想的城市交通誘導系統(tǒng)視頻傳輸環(huán)境。現(xiàn)在如今網(wǎng)絡通信中，有如下幾種適合于網(wǎng)絡的傳輸方式：

　　A 、電話線方式
　　利用現(xiàn)有電話線路進行數(shù)字視頻傳輸主要采用 XSDL 技術(shù)，它提供一種直接接入的不中斷服務。按照 ITU G.902 定義，接入網(wǎng)由業(yè)務節(jié)點接口 (SNI) 和用戶網(wǎng)絡接口 (UNI) 之間一系列傳輸實體，如網(wǎng)絡設施、傳輸設施等組成，是能為相關(guān)業(yè)務的實現(xiàn)提供所需傳輸能力的實施系統(tǒng)。實際上是本地局與用戶設備間的信息傳輸實施系統(tǒng)，可部分或全部替代傳統(tǒng)的用戶本地線路，具有復用、交叉連續(xù)和傳輸?shù)裙δ堋Ｔ瓌t上，接入網(wǎng)可實現(xiàn) SNI 及 UNI 類型、數(shù)目沒有限制。整個通信網(wǎng)分為傳輸網(wǎng)、交換網(wǎng)、接入網(wǎng)三部分。 XSDL 技術(shù)主要包括用于視頻點播和視頻廣播的 ASDL 、用于電視會議或雙向視頻控制的 HSDL 。前者下行速率 1.5~9Mbps ，上行速率 16~640Kbps ，傳輸距離 5.5KM ，關(guān)鍵技術(shù)是高速信道的調(diào)制，可選用調(diào)制方式有正交幅度調(diào)制 (QAM) 、離散多頻 (DMT) 調(diào)制、無載波幅度相位調(diào)制 (CAP) ；后者采用更先進的調(diào)制技術(shù)，所以對帶寬的要求較少，且不需中繼器，僅用兩對雙絞銅線傳輸雙向?qū)ΨQ數(shù)字信號。無中繼傳輸距離 3~5km ，比傳統(tǒng) PCM 長一倍以上，其傳輸速率 168kb ／ s ，提供 2048kb ／ s 的 E1 業(yè)務。 HDSL 采用了若干編碼和調(diào)制方式，如基帶編碼方式 (PAM) 、正交幅度調(diào)制 (0AM) 、無載波調(diào)幅調(diào)相 (CAP) 等，以提高傳輸質(zhì)量，延長傳輸距離。目前， 　ADSL 、 HDSL 技術(shù)均較成熟，使用亦多。此外，還有根據(jù)傳輸線質(zhì)量和傳輸距離動態(tài)調(diào)整訪問速度的自適應用戶數(shù)字等。以上方式共同優(yōu)點是采用普通電話實現(xiàn)數(shù)字視頻的傳輸，可大大降低系統(tǒng)費用，是城市交管部門傳輸監(jiān)控視頻的可行性方案。

　　B 、 DDN 方式
　　DDN 是利用數(shù)字通道提供半永久性連接電路，以傳輸數(shù)據(jù)信號為主的數(shù)字傳輸網(wǎng)絡。它主要提供中、高速率，高質(zhì)量點到及點到多點的數(shù)字專用鏈路，以便向用戶提供租用線路業(yè)務。通信速率 2.4-19.2Kbps 、 N X 64Kbps(N=1~32) ，也可提供 VPN 業(yè)務。國內(nèi)電信部門已建成并開放 ODN 業(yè)務，通信帶寬 64K-2.048M(E1) 。如城市交通管理部門沒有自己的遠程數(shù)據(jù)通信網(wǎng)，可向當?shù)仉娦挪块T申請 DDN 業(yè)務。采用該方式時，可根據(jù)實際需求申請帶寬，視頻終端可采用 G.703 或 V.35 口將多媒體業(yè)務送 DDN 網(wǎng)。其優(yōu)點是服務質(zhì)量有保證，但費用較高，長期使用存在局限性，可作為城市交管部門傳輸監(jiān)控視頻的過渡、應急方案。

　　C、 ISDN 方式
　　ISDN 是傳輸視頻信息的理想環(huán)境，專為多媒體通信而設計，可提供各種類型的信道，以傳輸不同速率與類型的數(shù)字信號，其信道可分為信息信道 ( 包括 B 信道， H 信道 ) 與控制信道 (D 信道 ) 。 B 信道帶寬為 64Kbps ，用于傳輸各種語音、數(shù)據(jù)、位流圖像； H 信道帶寬 384Kbps 或 1536Kbps 或 1920Kbps ，用于傳輸高速率數(shù)據(jù)或高位流圖像； D 信道帶寬 16Kbps ，用干傳遞控制信號以控制 B 信道 (H 信道 ) 的呼叫，也可用于傳輸?shù)退贁?shù)據(jù)。 ISDN 用戶／網(wǎng)絡接口有基本速率接口 (BRI) 和基群速率接口 (PRI) 兩種。前者將現(xiàn)有電話網(wǎng)中的普通用戶作為 ISDN 的用戶賤而規(guī)定的接口，由 2 個 B 和一個 D 信道組成，成為 2B+D 口，傳輸速率 144Kbps ；后者由 30 個 B 信道和一個 D 信道組成成為 30B+D 口，傳輸速率 2Mbps ，相當于一個 EI 口。此外，寬帶 ISDN 也可用于視頻傳輸，它采用的技術(shù)主要是光纖加上時分多路復用品 (TDM) ，能以高于 150Mbit ／ s 的速率傳輸視頻和其他數(shù)據(jù)。目前，采用該方案進行遠程交通監(jiān)控中的視頻傳輸存在諸多客觀局限。

　　D、 光纖信道
　　光纖信道具有傳輸質(zhì)量高、信道穩(wěn)定等優(yōu)點。光通信端機包括 PCM 基群復接設備、二次群、三次群、四次群等跳群復接設備。其中， PCM 基群復接設備向用戶提供符合 G.703 標準的 64Kbps 接口，可將低速率的視頻數(shù)據(jù)直接送入 PCM 終端進行傳輸。而復接設備直接向用戶提供符合 C.703 標準的 E1 接口，其速率 2.048Mbps 傳輸信道帶寬，經(jīng) G.703 ／ V.35 ， E1 通信主干網(wǎng)的首選，光纖信道具有其他通信方式無可比擬的優(yōu)點，代表通信信道的發(fā)展趨勢，也是未來遠程交通監(jiān)控中視頻傳輸?shù)闹匾绞健?/p>

　　E、無線信道
　　無線信道主要是指數(shù)字微波和無線擴頻信道，在許多的專用網(wǎng)中都有自己的數(shù)字微波網(wǎng)、一點多址或無線擴頻接入信道，它們都可以提供 64K~2.048Mbps 的信道帶寬，而且通常以專幾的形式提供。這些專用網(wǎng)在建設規(guī)劃時，大都已預留出用作傳輸視頻圖像的專用信道，只要將視頻終端以 G.703 ／ V.35 方式接入并與原來的數(shù)據(jù)、話音業(yè)務作無縫連接，即可實現(xiàn)多媒體通信。采用無線信道進行遠程交通監(jiān)控中視頻傳輸具有靈活機動、簡便快捷等優(yōu)點，特別適合一些特殊場所的監(jiān)控，如突發(fā)事件、大型活動等，不失為現(xiàn)有視頻傳輸方式的重要補充。

　　F、 VSAT 衛(wèi)星線路

　　衛(wèi)星傳輸系統(tǒng)覆蓋地域廣，施工量少，是基他傳輸系統(tǒng)無法替代的，特別是移動 VSAT 站，具有極好的機動性，一般用戶可向衛(wèi)星運營公司租用衛(wèi)星繞路，如將 64Kbps 串行數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換為 V.35 接口建立視頻連接。采用衛(wèi)星線路進行遠程交通監(jiān)控中視頻傳輸方便快捷，機動靈活，很適合一些特殊場所的監(jiān)控，但長期使用費用較高，存在一定局限性。

　　三、結(jié)語
　　有效的交通管理是各大城市面臨的共同難題。視頻交通監(jiān)控系統(tǒng)能及時提供城市道路的路段車輛流量、路況信息等，記錄違章車輛，以便快速、準確實現(xiàn)交通指揮調(diào)度，達到充分利用現(xiàn)有道路資源，提高突發(fā)事故處理能力，為出行提供捷舒的交通服務。其數(shù)字化、網(wǎng)絡化發(fā)展已成為必然趨勢。