“平安城市”视频监控系统对智能高速球型摄像机的需求分析

主页（http://www.pttcn.net）：“平安城市”视频监控系统对智能高速球型摄像机的需求分析

需求分析
    随着城市现代化建设速度的加快，城市治安防范管理和应对恐怖、灾害等特突事件的压力也愈来愈大，建设“平安城市、平安中国”、构建“和谐社会”正是在这种大环境下，促进社会经济发展和保障人民安定生活的必然措施。

    在建设“平安城市”的社会面治安监控应用中，作为技术防范的有力措施、摄像监控起到了巨大的作用。考虑到摄像监控的视角、盲区、隐蔽、机动等方面的因素，智能高速球型摄像机具有运转速度可控、变焦速度快，能在无人操作时自动扫描、巡航或还原操作轨迹等功能，因而在社会面治安监控项目中被广泛地应用。

    一体化高速智能球都配有大倍率的光学变焦镜头、水平分辨率高、内置高转速云台，可以快速、准确地实现定位监视。另外高速智能球一般还带有预置点，有花样扫描、自动巡航等功能，可以更好地实现城市监控等诸多特殊要求。

    再加上一体化高速智能球与普通带云台摄像机相比还具有外型美观、隐蔽性强等优点，因此十分适用于“平安城市”视频监控的应用。

选购关注点
    “平安城市”监控工程庞大而复杂，无论从系统的前端图像采集部分、传输部分，还是到后端存储控制显示部分，其设备的性能是决定系统成功与否、优与劣的关键因素，将直接影响到系统的稳定性、可靠性、图像质量、设计效果和系统使用寿命。因而设备选型要贯穿整个设计过程的重要环节，本文仅针对智能球型摄像机的选型进行阐述。

前端摄像机需求分析
    1、视频监控对图像清晰度的要求较高，需要能较清晰地显示人、车辆或物体的形体特征等细微部分。

    2、视频监控需要全天候工作，要求摄像机必须具备全天监控的能力、必须具备高可靠性，并安装要方便。 

    3、要适合低照度环境下工作，这就需要摄像机能在极暗的环境下也能得到优质的画面，由于在照度较低的环境下图像会出现噪点，这就要求摄像机在增强灵敏度的同时，要具有良好的噪点消除功能。

    4、在室外监控环境下，光照的对比度非常大，夏日白天光照可达到100000LUX，而在晚上昏暗的路灯下可能还不到1LUX，在这种情况下通过摄像机自身的电子快门或自动光圈镜头已不可能适应这么宽范围的照度变化，因此要求摄像机具有相当的宽动态范围。

智能球型摄像机选型依据
    1、摄像机有黑白和彩色两种，通常黑白摄像机的水平清晰度要比彩色摄像机高，且比彩色摄像机灵敏，更适用于光线不足的地方和夜间灯光较暗的场所。但彩色图像容易分辨监视对像的面貌特征。而“平安城市”视频监控要求选择彩色摄像机。所以为了能兼顾光照较弱的环境的监控、为了能满足全天监控需求，必须选择具有彩色转黑白功能的摄像机。

    2、清晰度，即指摄像机的水平清晰度，用TVL电视线表示。目前市场上的高速球型摄像机，如果是彩色转黑白摄像机，则其水平清晰度又包括彩色清晰度和黑白清晰度，彩色清晰度大都在480TV线、黑白清晰度在570 TV线左右。清晰度越高的摄像机更有利于捕捉物体的细节，例如现在的银行的柜员制监控采用的高清晰度的摄像机要求能清楚地看清交易的钞票的面额，同样在“平安城市”监控系统中，要求高清晰度的摄像机能较清楚地捕捉每一个画面的细节，因此清晰度是摄像机选型的重要参数。

    3、照度，以Lux(勒克斯)来度量，其表示摄像机的灵敏度，这是摄像机以特定的测试卡为摄取标，在镜头光圈为0.4时，调节光源照度，用示波器测其输出端的视频信号幅度为额定值的10%，此时测得的测试卡照度为该摄像机的最低照度。所以实际上被摄体的照度应该大约是摄像机最低照度的10倍以上，摄像机才能获得可用作监视的图像。

    根据中国城市道路路灯的现状，许多主干道的路灯可以达到20LX以上，但很多街道的路灯大多在10LX以下，甚至有些路段根本没有路灯，而往往这些路段就是治安事件的常发地，鉴于社会治安对摄像机提出了低照度的要求。通常在半夜月光下照度只有0.2LX，也就说在这种环境下必须要求摄像机的灵敏度达到0.02LX。现在很多厂家在低照度技术上采用了帧累积技术来提高摄像机的灵敏度。采用了帧叠加技术的摄像机采集的图像会出现一些动画效果，使监控移动物体时会出现拖尾现象，“平安城市”视频监控的目的是打击犯罪，往往罪犯都是在黑暗的场所，出现拖尾的图像对实时监控和调查取证会带来诸多不便。

    4、镜头的选择，目前高速智能球型摄像机的光学倍数是22倍，其最大焦距都集中在80mm左右，也就是说其有效的监控距离可根据焦距计算公式F=v(像场高)×L（物距）/V（视场高）计算出来。例如监控一个视场高2M的物体，根据1/4”CCD的摄像机（目前高速智能球型摄像机大多是1/4”CCD）的靶面高度（即像场高）为2.4mm，则L=80×2/2.4=66.7米。

    现在市场上有些厂家推出了30倍光学变焦的高速智能球型摄像机，其最大焦距都在100mm左右，其有效的监控距离为L=100×2/2.4=83米,有效地提高了监控距离,因此在选择高速智能球型摄像机的时候应尽量选择大光学倍数的。

    5、宽动态，在一些明暗反差过大的场合，一般的摄像机由于CCD的感光特性所限制，摄取的图像往往会出现背景过亮或前景太暗的情况。针对这种情况，宽动态技术应运而生，而在此之前，传统的摄像机一般会采取背光补偿功能来适应光线反差大的场合。

    常规摄像机视场中的物体在亮度较高的背景光时，需要看门口或窗外的物体，通常采用中央背光补偿（BLC）模式，它主要是靠提升视场中央部分的亮度、降低视场四周部分的亮度来达到看清位于中央物体的目的。背光补偿虽然改善了拍摄主体的亮度，但是图像质量或多或少会劣化下降。

    在“平安城市”监控中，特别在晚上在微弱的路灯或没有光照的情况下，对着开远光灯的车辆很难看清其车牌，这是由于车灯与车牌亮度之比超过人眼能分辨的动态范围，人眼能分辨的动态范围一般是1000：1，而普通摄像机的动态范围是3：1，因此普通的摄像机在晚上根本无法摄取正面行驶车辆的车牌。通常情况下汽车大灯强光面照度大约为1000LX，满月夜光照度约为4LX，考虑大灯本身对周围照度的提升，当车牌表面的照度达到8LX以上时其动态范围降到了1000：8=125倍，目前第三代宽动态的摄像机动态范围已经达到了128倍，就可以完全满足要求。
(中国集群通信网 | 责任编辑：陈晓亮)