一、高速球在平安城市視頻監控系統需求

    隨著城市現代化建設的加速發展，城市治安管理的日常防控和應對重大恐怖、災害等特殊突發公共事件的安全防范壓力愈來愈大。在平安城市的應用中，考慮到監控的視角、盲區、隱蔽、機動等方面因素的影響，智能高速球型攝像機具有控制運轉速度、變焦速度快，能在無人操作時自動掃描、巡航或還原操作軌跡等功能平安城市建設的項目中廣泛應用。一體化高速球都配有大倍率的光學變焦鏡頭，水平分辨率較高，內置高轉速云臺，可以快速、準確地實現定位監視，另外高速球一般還帶有預置點，有花樣掃描、自動巡航等功能，可以更好地實現城市監控等諸多特殊要求。再加上一體化高速智能球跟一般的帶云臺攝像機相比還具有外型美觀、隱蔽性強等優點，因此十分適用于平安城市監控工程的建設。

二、高速球——平安城市設備選購的關注點 

    平安城市建設項目龐大而復雜，無論從系統的前端圖像采集部分、傳輸部分還是到后端存儲控制顯示部分，系統設備性能是鑒定系統運作成功與否、優與劣的關鍵因素。毫無疑問，設備選型的好壞直接影響到系統的穩定可靠性、圖像質量、設計地效果和系統使用壽命等有關建設方投資利益問題。因而系統設備選型是貫穿整個設計過程的重要環節，在本文中只針對高速球的選型進行闡述。

    平安城市視頻監控系統前端攝像機需求分析

    1 、平安城市視頻監控系統對清晰度的要求高，需要非常清晰的顯示人物或物體的形體特征等細微部分。

    2 、平安城市的監控需要全天候工作，要求攝像機必須具備全天監控的能力，同時必須具備高可靠性，優良的制造工藝，安裝方便等。

    3 、適合中國城市的現狀，中國的城市許多路段或環境光線比較差，這就需要攝像機能在極暗的環境下也能得到優質的畫面，同時很多攝像機在光線比較弱的情況下，圖像也會出現噪點，這就增加了存儲設備的存儲空間，這就要求攝像機在增強靈敏度的同時，具有良好的噪點消除功能。

    4 、平安城市的監控系統，許多監控的場所光線對比度比較大，白天的全日光線達到了 100000LX ，而晚上的路燈只有 20LX 左右，在這種情況下攝像機無論是否具有自動調整靈敏度功能即通過攝像機本身的電子快門已不可能適應這么寬的照度范圍，也就無法達到控制圖像效果的作用。因此必須要求攝像機具有很寬的動態范圍。

    平安城市視頻監控系統高速球選型依據 

    1 ）高速球的色彩：攝像機有黑白和彩色兩種，通常黑白攝像機的水平清晰度比彩色攝像機高，且黑白攝像機比彩色攝像機靈敏，更適用于光線不足的地方和夜間燈光較暗的場所。但彩色的圖像容易分辨衣物與場景的顏色，便于及時獲取、區分現場的實時信息。平安城市的一個主要建設目的就是打擊和預防犯罪，因此攝像機的色度信號識別功能最重要的，包括對犯罪嫌疑人或罪犯的輪廓、衣著、表情等方面微觀色度信號等部分的辨別，同時又要滿足光線比較弱的環境的監控，因此為滿足平安城市全天監控需求，必須選擇具有彩色轉黑白功能的攝像機。

    2 ）高速球的清晰度：有水平清晰度和垂直清晰度兩種。垂直方向的清晰度受到電視制式的限制，有一個最高的限度，由于我國電視信號均為 PAL 制式， PAL 制垂直清晰度為 400 行。  

    所以攝像機的清晰度一般是用水平清晰度表示。水平清晰度表示人眼對電視圖像水平細節清晰度的量度，用電視線 TVL 表示。目前市場上的高速球型攝像機的水平分辨率大都在 480TV 線左右，清晰度越高的攝像機更有利于捕捉物體的細節，例如現在的銀行監控系統中柜臺采用高清晰度的攝像機可以更清楚的監控票面額，同樣在平安城市的監控系統中，高清晰度的攝像機可以非常清楚的捕捉每一個畫面的細節，因此高清晰度攝像機是平安城市建設設備選型的重要參數。

    3 ）高速球的照度：單位被照面積上接受到的光通量稱為照度。 Lux( 勒克斯 ) 是標稱光亮度 ( 流明 ) 的光束均勻射在 lm2 面積上時的照度。攝像機的靈敏度以最低照度來表示，這是攝像機以特定的測試卡為攝取標，在鏡頭光圈為 0.4 時，調節光源照度，用示波器測其輸出端的視頻信號幅度為額定值的 10% ，此時測得的測試卡照度為該攝像機的最低照度。所以實際上被攝體的照度大約是最低照度的 10 倍以上才能獲得較清晰的圖像。

    根據中國城市道路路燈的現狀，許多主干道的路燈可以達到 20LX 以上，但很多街道的路燈大多在 10LX 以下，甚至有些路段根本沒有路燈，而往往這些路段就是治安事件的常發地，因此對攝像機的低照度功能提出了嚴峻的考驗。通常情況下半月夜光的照度只有 0.2LX ，也就說在這種環境下成像并且是全實時的圖像必須要求攝像機的照度達到 0.02LX 。現在很多廠家也在低照度的技術上采用了幀累積技術來降低攝像機的照度，也就是說很多攝像機要達到 0.02LX ，采用了幀疊加的技術，在這種情況下，前端采集的圖像時非實時的，用戶在監控的過程中就會出現一些動畫效果，然而動畫效果的圖像在監控移動的物體時會出現拖尾現象，而平安中國視頻監控的目的是打擊犯罪，往往犯罪都是在黑暗的場所，出現拖尾的圖像對實時監控和調查取證帶來諸多不便。

    4 ）高速球鏡頭的選擇：目前市場高速智能球型攝像機的光學倍數是 22 倍，其最大焦距都集中在 80mm 左右，也就是說其有效的監控距離可根據焦距計算公式 F=v( 像場高 )*L （物距） /V （視場高）計算。例如監控一個視場高 2M 的物體，根據 1/ 4 ”CCD 的攝像機（目前高速智能球型攝像機大多是 1/ 4 ”CCD ）的靶面高度（即像場高）為 2.4mm ， L=80*2/2.4= 66.7 米 。

    現在市場上有些廠家推出了 30 倍光學變焦的高速球型攝像機，其最大焦距都在 100mm 左右，其有效的監控距離為 L=100*2/2.4=83 米 , 有效地提高了監控的距離 , 間接地節約了系統的投資，這也是用戶考慮的一個問題，因此在選擇攝像機的時候盡量選擇大光學倍數的。

    5 ）高速球的寬動態：在一些明暗反差過大的場合，一般的攝像機由于 CCD 的感光特性所限制，攝取的圖像往往出現背景過亮或前景太暗的情況。針對這種情況，寬動態技術應運而生，較好地解決了這一問題。而在此之前，傳統的攝像機一般會采取背光補償功能來適應光線反差大的場合。

    常規攝像機視場中的物體在亮度較高的背景光時，需要看門口或窗外的物體，通常采用中央背光補償 (BLC) 模式，它主要是靠提升視場中央部分的亮度、降低視場四周部分的亮度來達到看清位于中央位置內物體的目的。 

    在某些應用場合，視場中可能包含一個很亮的區域，而被包含的主體則處于亮場的包圍之中，畫面一片昏暗，無層次。此時由于 AGC 檢測到的信號電平并不低，因此放大器的增益很低，不能改進畫面主體的明暗度，當引入背光補償時，攝像機僅對整個視場的子區域進行檢測，通過求此區域的平均信號電平來確定 AGC 電路的工作點。由于子區域的平均電平很低， AGC 放大器會有較高的增益，使輸出信號的幅值提高，從而使監視器上的主體畫明朗，大大降低背景畫面與主體畫面的主觀亮度差，整個視場的可視性得到改善。背光補償雖然改善了拍攝主體的亮度，但是圖像質量或多或少會劣化下降。 

    在平安城市的監控中，特別在晚上微弱的路燈或沒有光線的情況下，對著開遠光燈的車輛很難看清其車牌，這是由于車燈與車牌亮度之比超過人眼能分辨的動態范圍，人眼能分辨的動態范圍一般是 1000 ： 1 ，而普通攝像機的動態范圍是 3 ： 1 ，因此普通的攝像機在晚上根本無法達到拍清正面行駛車輛的車牌。通常情況下汽車大燈強光面照度大約為 1000LX ，滿月夜光約為 4LX ，考慮大燈本身對周圍照度的提升，當車牌表面的照度達到 8LX 以上時其動態范圍降到了 1000 ： 8=125 倍，目前第三代寬動態的攝像機動態范圍已經達到了 128 倍，就可以完全滿足要求。 

    寬動態的核心技術是同一時間曝光兩次，一次快，一次慢，再進行合成使得能夠同時看清畫面上亮與暗的物體，慢快門控制的好與壞直接影響圖像的效果，因此在選購寬動態攝像機的時候要看其圖像的色彩對比度以及廠家是否具有寬動態攝像機 DSP 的開發能力。

三、結束語

    隨著平安城市建設的不斷深入，對前端攝像機的需求也越來越大，用戶在選購的時候注意攝像機的參數，特別需要提醒的是注意這些參數實現的附加條件，以免在購買之后不能滿足實際的需求。我相信具有超低照度、寬動態范圍、高倍數、高穩定性的智能高速球型攝像機將是平安城市視頻監控系統的首選。