视频监控系统图像清晰化处理

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　　电视监控系统在我国已经非常普及，包括银行、军队、政府、企业都已经安装了大量的摄像机。但据初步了解，绝大多数的电视监控系统存在实时监视和回放图像不清晰的问题，从而导致对识别、取证、事件分析造成困难，甚至使嫌疑人面部特征无法辨认。

　　本文在频域分析技术和视频信息数字处理技术的基础上，对影响清晰度的摄像机性能、视频线缆性能、视频图像压缩和显示四大部分作出分析，并提出提高视频图像清晰度的整体系统设计思想，以提高现有的电视监控系统的图像清晰度，最终给出使用VQT-3000视频图像质量测试仪和市场两种常用摄像机清晰度的测试结果，以供参考。

　　前言

　　随着中国经济的飞速发展，各大城市已经建有大量的电视监控系统。但是尽管安装了众多的监控摄像机，案情发生后的图像回放都存在图像不清晰的问题，特别是嫌疑人面部特征不清晰，难以辨认，这给公安部门的破案、法院的取证都带来了极大的麻烦。本项目就是在频域分析技术和视频信息数字处理技术的基础上，重点解决图像清晰化的问题。

　　当我们花费很大的资金安装了电视监控系统，却得不到清晰的图像(具体请见图1、2、3)，这给实际工作带来很大的问题：

图1  德国某银行ATM机上获得的客户取款图像，图像显示不清晰 

图2  山西XX煤矿截取的视频图像，同样也非常不清晰

图3  发生在湖北十堰市杀害千万富翁张孝国的嫌疑犯的录像回放图像，图像不够清晰

　　1、无法判别现场细节;

　　2、无法辨认犯罪嫌疑人面部特征;

　　3、无法成为现场取证资料。

　　视频监控系统图像质量分析

　　根据我们认真分析，影响视频监控系统图像显示质量的主要因素有：

　　1、镜头;

　　2、摄像机;

　　3、视频BNC接头;

　　4、视频电缆传输;

　　5、视频服务器和硬盘录像机图像压缩算法;

　　6、监视器。

　　镜头对图像质量的影响

　　镜头镀膜对镜头有影响。镜头镀膜的作用是为了增加透光性和降低反光，好的镀膜不会影响色彩平衡和镜头参数。

　　非球面镜片，民用级的一般是树脂镜片;因为民用级的摄像机，一般只采用成本较低的复合型非球面镜片或铸造成型的非球面镜片。复合型非球面镜片，就是在光学玻璃的球面镜片上，先涂覆一层光学树脂，再将涂覆的树脂部分加工成非球面的形状。铸造成型的非球面镜片，则是用精密铸造的方法，将光学树脂直接铸造成型，比复合型的简单，成像质量就比全玻璃的球面镜有所改善。

　　综上所述，就光学镜头和树脂镜头来说，影响图像质量的主要指标是透光率和透光特性。具体数据请见表1。

　　摄像机图像质量分析

　　1、垂直分辨率

　　垂直分辨率由电视制式的扫描线数决定。PAL制式表示1帧有效扫描线为625线，平均1个场有20线垂直消隐时间，因此，实际画面只出现585线。另外，由于CCTV采用的是逐行扫描方式，因此分辨率下降。其比例被称为凯尔系数，按照经验，使用0.7数值。这样，最终垂直分辨率HV=(625-20x2)x0.7，约410线左右是垂直分辨率的界限。如上所述，垂直分辨率由电视制式决定，并不表示摄像机的性能。

　　2、水平分辨率

　　这是CCTV监控摄像机性能的重要指标之一。实际使用的CCD决定了时钟频率和采样频率。使用高分辨率的CCD的采样频率为14.18MHz，根据香农采样原理(采样频率必须为连续信号拥有频率上限的2倍以上)，图像信号频率被限制在约7MHz。

　　另外，如果图像信号成份存在超过采样频率1/2的频率成份，将产生折叠现象，产生假信号/摩尔纹图像不纯。为了防止这种现象，需要使用高效带通滤波器7MHz以上频率。实际上很难制造出这样的滤波器，因此，图像信号频率变为6MHz左右，水平分辨率达到480线。

　　3、灵敏度

　　CCTV监控摄像机的另外一个重要性能是最低被摄物体的照度(灵敏度)。所谓最低被摄物体照度，就是“为了获得可识别被摄物体最低限界的图像输出水平而所需的必要的被摄物体照度”，用lux(勒克斯)表示。

　　4、环境照度

　　表2中列出了办公室、公共用室、生活用室、星级饭店照明设计参考值

　　从表3可以看出，饭店的照度最高1,500lux，大部分为100~300 lux。在这样条件下对摄像机进行测试，和我们得到的各厂家摄象机性能有很大的差别，这是因为各厂家摄象机性能指标很多是在理想情况下(由各厂家自行定义)获得的，通常室外照度变化最大，可以在0.2~100,000 Lux的范围内变化。

　　因此建议工程商对需要安装的摄像机(含镜头)进行较为全面的测试，重点包括垂直和水平分辨率测试、色彩还原测试、线性度测试、聚焦测试、面部识别等级测试、阻抗匹配特征测试，特别是在安装环境照度下的测试，当不能确认安装环境照度时，参考办公室、公共用室、生活用室、星级饭店照明设计参考值。由于工程商在视频监控项目较多的情况下，应当购置专用设备对摄像机(含镜头)进行全面测试。

(中国集群通信网 | 责任编辑：陈晓亮)