劉承堅

摘要：該文論述了安全防范系統(tǒng)中攝像機逆光問題的解決辦法。

關(guān)鍵詞：安全防范；攝像機；逆光；項目實施

中圖分類號：TP311文獻標(biāo)識碼：A文章編號：1009-3044(2012)18-4534-02

上海某長途客運中心坐落于上海市郊區(qū)，承擔(dān)上海該郊區(qū)與臨近省市的長途客運任務(wù)，在經(jīng)過緊張的數(shù)年工程建設(shè)后，終于落成預(yù)備使用。由于該項目隸屬于大型人流密集的市政配套建設(shè)項目，必須納入上海市重點安防監(jiān)控范圍，相應(yīng)的智能化安防施工單位依照原設(shè)計實施了攝像機視頻監(jiān)控系統(tǒng)。

該客運中心本著綠色環(huán)保節(jié)能的目的，大量采用了透光玻璃和大理石地面，有效的降低了日常照度和能源消耗相矛盾的問題，但同時帶來了一個新的問題，那就是視頻監(jiān)控的逆光。

在項目接近尾聲驗收的當(dāng)口，我們發(fā)現(xiàn)了一個問題，預(yù)先設(shè)計的攝像機的錄像和回放的效果達不到上海市地方標(biāo)準(zhǔn)的要求！

經(jīng)過與業(yè)內(nèi)專家和相關(guān)廠商協(xié)商我們采用了三個方法來解決這個問題：

1局部地區(qū)的攝象機合理利用建筑的結(jié)構(gòu)調(diào)整朝向

依照上海“重點單位重要部位安全技術(shù)防范系統(tǒng)要求第15部分：公交車站及公交專用停車場(庫)”的要求：

攝像機在標(biāo)準(zhǔn)照度下，視頻安防監(jiān)控系統(tǒng)圖像信號的技術(shù)指標(biāo)應(yīng)不低于GB 50198-1994規(guī)定的評分等級4級的要求，回放圖像質(zhì)量不應(yīng)低于3級的要求。

由于是大型公建配套建筑，在長途客運中心內(nèi)存在大量人行樓梯，轉(zhuǎn)角，自動扶梯，電梯，走廊和服務(wù)窗口，應(yīng)安全防范規(guī)范的要求，這些區(qū)域是事件高發(fā)區(qū)域，應(yīng)加大監(jiān)控力度。該建筑在結(jié)構(gòu)和裝潢設(shè)計上使用了自然光為主的照明采光模式，在傳統(tǒng)的上下樓梯的轉(zhuǎn)彎處設(shè)置了大面積的玻璃窗，形式上達到了原設(shè)計的目標(biāo)，但在有人體經(jīng)過該處，進入?yún)^(qū)域攝像機的監(jiān)控范圍內(nèi)時，自然產(chǎn)生了長段的逆光現(xiàn)象，人物的面部輪廓融入的黑色背景，面部特征無法識別，遠(yuǎn)遠(yuǎn)達不到上海市技術(shù)防范地方標(biāo)準(zhǔn)達到圖像質(zhì)量不應(yīng)低于3級的要求。攝像機原設(shè)計目標(biāo)是監(jiān)控人物面部有效面積的最大化，故項目初步實施采用了攝像機正對樓梯臺階，采用俯視朝向，監(jiān)控外部進入的人物面部特征。結(jié)合該處窗體的大小和日常陽光的照射范圍，我們在現(xiàn)場多次調(diào)整攝像機的角度和朝向，同時調(diào)整攝像機的特性參數(shù)，補償有效畫面的效果，最終取得了比較好的效果，滿足了技防要求的畫面有效面積六分之一的要求，同時也保證了該窗體的有效采光效能。

2個別場所更換攝像機，采用寬動態(tài)攝象機降低逆光的影響

依照上?！爸攸c單位重要部位安全技術(shù)防范系統(tǒng)要求第15部分：公交車站及公交專用停車場(庫)”的要求：

公交車站乘客候車區(qū)域安裝的攝像機應(yīng)符合以下要求：

a）監(jiān)視區(qū)域應(yīng)能覆蓋正常?？空军c上下客區(qū)域、車輛進出站區(qū)域以及站區(qū)內(nèi)主要人流集散地；

b）通過顯示屏能看清正常停靠站點公共汽（電）車的車牌或線路牌；

c）通過顯示屏能看清正常?？空军c公共汽（電）車的上下乘客的體貌特征；

寬動態(tài)技術(shù)是在非常強烈的對比下讓攝像機看到影像的特色而運用的一種技術(shù)，很好的解決了影像傳感器的動態(tài)范圍相對人眼要窄的問題。寬動態(tài)高清監(jiān)控攝像機比傳統(tǒng)只具有3：1動態(tài)范圍的攝像機超出了幾十倍，能讓你在黎明、黃昏或者明暗對比強烈的環(huán)境都看得清清楚楚。

普通槍式攝像機的特征（基本合格的產(chǎn)品要求）

a）亮度信號幅度：0.7±0.21V；

b）同步信號幅度：0.3＋0.06 V～0.3-0.03 V；

c）同步方式：內(nèi)/外同步

d）圖像水平分辨力≥480 TVL（F＝1.2，輸出視頻信號幅度為0.7Vp-p）；

e）信噪比（S/N）≥48dB（F＝1.2，輸出視頻信號幅度為0.7 Vp-p±10%，斷開攝像機的AGC和校正電路）

f）有效最低照度≤10 Lx（F＝1.2，能夠通過圖像辨別被攝目標(biāo)的基本特征，同時圖像的色彩還原性較好）；。

g）灰度等級：≥9級（F＝1.2，輸出視頻信號幅度為0.7Vp-p±10%）；

h）靶面尺寸：≥1/3英寸；

寬動態(tài)高清監(jiān)控攝像的特征(大部分產(chǎn)品特性)

高解析度,超強感光度:

具有良好的色彩還原性，提供更清晰的視覺效果,彩色模式下可達600電視線,黑白模式達到650電視線.在更廣的色溫范圍內(nèi)適應(yīng)光源色溫的變化.采用獨特的數(shù)字處理技術(shù),針對低光源環(huán)境,提高目標(biāo)物拍攝靈敏度,降低光信號處理的不均勻與缺損.在0.01Lux照度的環(huán)境下,也能清晰分辨目標(biāo)物的外觀和色彩。

強光抑制：

也是超級日蝕:針對強光區(qū)域并補償而達到在特定區(qū)域內(nèi)的正確曝光選擇.

智能寬動態(tài)范圍補償:

在同一畫面中如果有明暗對比大的情況出現(xiàn)時會造成過度曝光而過暗，可使畫面明顯改善。

邊緣照度補償:

依據(jù)使用鏡頭而定，有的鏡頭中間區(qū)域進光量較邊緣區(qū)域來的大，此時會呈現(xiàn)中間亮邊緣暗。此功能即是針對邊緣做補償使畫面品質(zhì)均勻度一致。

超背光補償:

在被攝物體的背面有明亮光源時，可對因逆光造成的被攝物體發(fā)暗部份進行背光補償，使被攝物體更加鮮明清晰。

運用了寬動態(tài)攝像機后，就能達到很好的效果，即能同時兼顧到明亮和昏暗的區(qū)域，都可以看清；這樣的功能對于很多實際場景的監(jiān)控都有非常直接的幫助，能達到監(jiān)控的實際要求。

在實際的項目調(diào)整過程中，我們更換了該客運中心的3個地面出入口和3個地下出入口的高清攝象機為寬動態(tài)高清監(jiān)控攝像機，取得的實際效果非常明顯：無論是白天還是黑夜，在人車同行的情況下，做到了行人的面部特征和移動車輛的車牌號碼的同時且清晰的記錄和回放，高標(biāo)準(zhǔn)的達到了上海市地標(biāo)的要求。

3購票窗口采用加裝外部光源的方式和調(diào)整攝象機鏡頭，主動彌補逆光的影響

依照上?！爸攸c單位重要部位安全技術(shù)防范系統(tǒng)要求第3部分：公金融營業(yè)場所”的要求：

營業(yè)網(wǎng)點每個現(xiàn)金柜臺均應(yīng)安裝攝像機并符合以下要求：

a）通過監(jiān)視屏應(yīng)能清楚地顯示在該現(xiàn)金柜臺的客戶正面面部特征和存取款的操作過程，但不應(yīng)看到客戶密碼；

b）客戶的正面面部有效畫面宜不小于監(jiān)視屏顯示畫面的1/60。

營業(yè)廳客戶區(qū)域安裝的攝像機，通過監(jiān)視屏應(yīng)能清楚地顯示該區(qū)域內(nèi)所有人員活動的情況。

營業(yè)網(wǎng)點現(xiàn)金清點處安裝的攝像機，通過監(jiān)視屏應(yīng)能清楚地顯示清點人員操作的全過程。

攝像機在標(biāo)準(zhǔn)照度下，視頻安防監(jiān)控系統(tǒng)圖像信號的技術(shù)指標(biāo)應(yīng)不低于GB 50198規(guī)定的評分等級4級的要求，回放圖像質(zhì)量不應(yīng)低于3級的要求。

該長途客運中心設(shè)計范圍包括了上海周遍數(shù)個城市的長途直達和配載長途任務(wù)，采用了全市連網(wǎng)售票的功能，也就是在該長途客運中心可以購買任何目的地的上海出發(fā)的車票，減輕了本地居民的奔波購票的負(fù)擔(dān)，但同時加大了自身的工作負(fù)擔(dān)，原設(shè)計的10只購票窗口不斷調(diào)整，擴編，到竣工時又引入了旅游集散中心的功能，達到了15只固定購票窗口的規(guī)模。

在建筑結(jié)構(gòu)上15只售票窗口中有3只是面北背南，面對大范圍的矩形售票大廳，主要逆光的光源是側(cè)面東部的外部廣場光源。其余12只售票窗口是面東背西，主要逆光的光源是正面東部的外部廣場光源。

在實際的測試中，我們發(fā)現(xiàn)在每天的上午6點（夏季）至下午的4點，12只面東背西的售票窗口的錄像圖象有著無法容忍的強逆光。

上午主要是外部陽光直射產(chǎn)生，下午主要是東部廣場周遍建筑產(chǎn)生的光漫反射透過售票大廳的大范圍玻璃導(dǎo)致。

經(jīng)過不斷的研究，我們合理的采納了在售票窗口加裝燈光，局部強化補償燈光，來強行抑制逆光的做法。我們在每個售票窗口頂部加裝了3只6瓦的LED白光源射燈，調(diào)整射燈的朝向，使其不至于直接照射購票人員的眼睛，產(chǎn)生不舒適的影響，同時能讓正對該窗口的攝象機能清晰的記錄該購票人員的面部特征和語音數(shù)據(jù)。

結(jié)合購票窗口的高度，寬度，以及頂部裝修的層高，我們通過調(diào)整比對，發(fā)現(xiàn)，頂部光源總體傾斜3到5度的斜射，順著攝象機的朝向的效果最好！

4定點部位調(diào)整攝象機鏡頭，限定錄像范圍，主動拒絕逆光的影響

鏡頭相當(dāng)于人眼的晶狀體，如果沒有晶狀體，人眼看不到任何物體；如果沒有鏡頭，那么攝像頭所輸出的圖像；就是白茫茫的一片，沒有清晰的圖像輸出。當(dāng)圖像變得不清楚時，可以調(diào)整攝像頭的后焦點，改變芯片與鏡頭基準(zhǔn)面的距離(相當(dāng)于調(diào)整人眼晶狀體的位置)，可以將模糊的圖像變得清晰。設(shè)計人員要根據(jù)物距、成像大小計算鏡頭焦距，施工人員經(jīng)常進行現(xiàn)場調(diào)試，其中一部分就是把鏡頭調(diào)整到最佳狀態(tài)。

以鏡頭光圈分類鏡頭有手動光圈(manualiris)和自動光圈(autoiris)之分，配合攝像機使用，手動光圈鏡頭適合于亮度不變的應(yīng)用場合，自動光圈鏡頭因亮度變更時其光圈亦作自動調(diào)整，故適用亮度變化的場合。自動光圈鏡頭上的ALC(自動鏡頭控制)調(diào)整用于設(shè)定測光系統(tǒng)，可以整個畫面的平均亮度，也可以畫面中最亮部分(峰值)來設(shè)定基準(zhǔn)信號強度，供給自動光圈調(diào)整使用。一般而言，ALC已在出廠時經(jīng)過設(shè)定，可不作調(diào)整，但是對于拍攝景物中包含有一個亮度極高的目標(biāo)時，明亮目標(biāo)物之影像可能會造成“白電平削波”現(xiàn)象，而使得全部屏幕變成白色，此時可以調(diào)節(jié)ALC來變換畫面。

采用自動光圈鏡頭，對于下列應(yīng)用情況是理想的選擇，它們是：在諸如太陽光直射等非常亮的情況下，用自動光圈鏡頭可有較寬的動態(tài)范圍。要求在整個視野有良好的聚焦時，用自動光圈鏡頭有比固定光圈鏡頭更大的景深。

手動光圈鏡頭是的最簡單的鏡頭，適用于光照條件相對穩(wěn)定的條件下，手動光圈由數(shù)片金屬薄片構(gòu)成。在實際的使用中，我們前提設(shè)定了售票窗口的光源，使其影響大過于外部變化的光源，測量了攝象機安裝的高度和距離，依照視場和焦距的計算公式計算出合適選用的設(shè)備

鏡頭的焦距，視場大小及鏡頭到被攝取物體的距離的計算如下：

f＝wL／W(2)f＝hL／h

f：鏡頭焦距

w：圖象的寬度(被攝物體在ccd靶面上成象寬度)

W：被攝物體寬度L：被攝物體至鏡頭的距離

h：圖象高度(被攝物體在ccd靶面上成像高度)視場(攝取場景)高度

H：被攝物體的高度

通過這個方法，結(jié)合我們專業(yè)錄像的要求，我們用價值只有幾分之一的手動鏡頭替換了原來的自動鏡頭，結(jié)果取得了更好的錄像效果。

參考文獻：

[1]上海市質(zhì)量技術(shù)監(jiān)督局2007,重點單位重要部位安全技術(shù)防范系統(tǒng)要求[S].

[2]千家論壇.攝像機鏡頭的選擇[EB/OL]. http://www.1000bbs.com/dispbbs.aspBoardID=51&ID=432290.[4]華東建筑設(shè)計研究院2004,智能建筑設(shè)計標(biāo)準(zhǔn)(上海市)[S].

[5]中華人民共和國廣播電影電視部1994,民用閉路監(jiān)視電視系統(tǒng)工程技術(shù)規(guī)范[S].