电子警察系统解决了无人值守路口无法对闯红灯车辆进行处罚的问题，同时也为交通管理部门执法提供了科学依据，及时有效的对道路交通进行分析、研判，从宏观和微观上对道路交通进行合理的调整、疏导，有效地治乱缓堵。本文介绍如何为电子警察系统的高清摄像机选择配套的镜头，值得安防工程商关注。
根据中华人民共和国
公共安全行业标准
GA/T 496–2009《闯红灯自动记录系统通用技术条件》，电子警察系统即闯红灯违章车辆抓拍系统。闯红灯自动记录系统中目测可以清晰辨别违章车辆的号牌号码、车辆类型、红灯信号、停止线等基本信息的机动车记录信息，这些信息通过2或3张抓拍的清晰图片反映出来，也就是停车线前、停车线上、停车线后三张反映车辆违章闯红灯过程的高清晰图像。
电子警察系统主要设立在城市的十字路口、交叉路口等环境下应用，利用科技手段实现对闯红灯这一违章行为进行有力的治理，既能有效的防止此类交通违章行为，减少由此引起的事故，又能对违章的驾驶员起到很大的威慑作用，促进交通秩序向良性循环，同时能将部分交警从岗亭上解放出来，在一定程度上缓解警力不足的矛盾，真正体现向科学技术要警力的无穷力量。
电子警察系统解决了无人值守路口无法对闯红灯车辆进行处罚的问题，同时也为交通管理部门执法提供了科学依据，及时有效的对道路交通进行分析、研判，从宏观和微观上对道路交通进行合理的调整、疏导，有效地治乱缓堵。本文介绍如何为电子警察系统的
高清摄像机选择配套的镜头，值得
安防工程商关注。
一、 电子警察系统对镜头的需求分析
电子警察系统由早期的纯数码相机、模拟视频、模拟视频+数码相机，发展到今天的高清数字视频系统，既集成了前三代系统的所有优势，又克服了前三代系统的缺点，实现系统高度集成化(一台200、300万像素高清摄像机覆盖二或三条车道、一台500万像素高清摄像机覆盖三或四条车道)、安装简单化(只需电源线、网线连通)、功能强大化等优点，能提供高清晰度的闯红灯违章全过程、违章车辆的车型、车牌号、三张违章抓拍图片，为执行闯红灯违章处罚条列提供最强有力的证据。
近3年来，随着200、300、500万像素高清数字摄像机发展成熟及应用，高清电子警察系统受到交通管理部门的认可，也推出了相应的策略来完善及改进高清电子警察系统。高清电子警察系统从设备的安装、调试、稳定性、维护等方面带来了极大的简单化、简易化。这样，高清电子警察系统就成为了当今智能交通的热点。
在高清电子警察系统中，主要依靠高清数字摄像机来拍摄图像，高清数字摄像机拍摄的图像是直接影响整个高清电子警察系统性能的关键因素。
目前，市场上的高清数字摄像机主要采用百万像素级别的CCD、CMOS逐行扫描型传感器，这样图像传感器的像素点非常密集，扫描空间频率提升，每个像素点的成像直接影响到拍摄画面的清晰度、对比度、层次感。
由于成像靶面是方形的，镜头是圆形的，高清摄像机拍摄的范围很广，如3 、4条车道，拍摄的场景复杂，既有近景(如车辆)，又有远景(如红绿灯)，这样，高清摄像机周边和前后景的成像效果明显就会表现出差异化，出现图像周边模糊、周边变暗、周边变形失真、前后景聚焦不清晰等现象。
而CCD、CMOS传感器成像是通过前面镜头部分把景物反射的光聚焦在传感器平面上，通过光电转换形成视频图像输出，因此，光直接反映出景物的特征。这样，我们也可以理解成镜头部分相当于人的眼睛，标准的镜头相当于正常视力5.0，看得清晰；更高档次的镜头相当于视力超过5.0，更清晰；低于标准的镜头相当于人眼的近视、散视现象。
因为周边变形失真直接影响两边车道抓拍车辆的车牌识别效果，前后景聚焦不清晰会导致散视、重影、模糊现象，直接影响车辆的辨认信息。所以，为了确保高清数字摄像机的拍摄质量，选取高清镜头是非常重要的。
二、 电子警察系统的高清镜头特性
要衡量高清镜头的特性，得从中心分辨率、边缘分辨率、边缘畸变率、色彩还原性、MTF函数来看。高清镜头的分辨率定义是每平方毫米(mm)还原黑白的线对数，如500万像素镜头是指黑白线对数500万。测试图如下：
图1：中心分辨率、边缘分辨率测试图。
图2：边缘畸变测试图。
根据高清镜头性能结合，实际拍摄图像体现的现象分析:
1、中心分辨率和边缘分辨率在实际拍摄中直接体现拍摄的周边效果，出现手电筒现象，中心圆形清晰，周边发蒙的现象，这就是镜头周边分辨率非常差的体现；
2、出现前后景模糊，就是拍摄的景深不足引起的，这也体现镜头中心分辨率和周边分辨率相对很大，以画面中心圆点为中心，70%部分属于中心部分，30%部分属于周边部分，如果中心部分是做到50%，就会出现景深不足的现象；
3、实际拍摄图片，高清电子警察系统拍摄水平范围达到3个车道以上，垂直纵深达到40米以上的距离，画面中每个细节都要清晰，就要求镜头的性能得非常好。以下图例是300万像素高清数字摄像机配合富士能FA高清16mm镜头拍摄的实际效果图，可见停车线车牌、到红绿灯及周边都非常清晰。
图3：实际的十字路口抓拍图。
图4：实际的十字路口抓拍图。
三、 电子警察系统的高清镜头选取准则
1、 选品牌镜头
目前国外镜头品牌厂家的技术实力比国产厂家要领先很多，特别在高清镜头的产品上，给你带来的每款镜头都有可靠的性能保证。这也是体现一个品牌镜头的厂家实力。高清镜头的研发、生产工艺、检测技术、镜片镀膜技术等在国外品牌上具有领先的优势。
目前市场上主要集中以下几个国外品牌：FUJINON、COMPUTAR、TAMRON、TOKINA、KOWA、UTRON。其中FUJINON是具有广播级镜头产品研发生产实力的厂家，世界500强企业，产品线也是涵盖了各个光学领域，产品规格、品种都很齐全，完全满足各个场景的需求。现在国外品牌镜头的性价比完全符合大众化能够接受的价格体系。
2、 选用工业级机器视觉行业标准的FA系列高清镜头
该类镜头的周边分辨率、周边畸变率都是按照工业级别机器视觉行业标准来设计的，性能和可靠性有保证。
3、 选用手动光圈高清镜头
以前我们在CCTV行业模拟摄像机选配镜头都倾向于用自动光圈镜头，来适应光线24小时的变化。那是因为考虑模拟摄像机的动态范围不足，不能适应强烈的阳光到夜间的光线变化，借助于自动光圈来限制光线的进入、摄取，以使拍摄图像不过度曝光。
而高清摄像机的动态范围比模拟相机好很多倍，像素点密集，需要保证每个像素点有足够的光亮，才能拍摄高清晰的图像，一般都要求光圈值最好不低于F4.0 ，这样拍摄的图像可以通过放大辨认拍摄的细节，而自动光圈镜头在室外阳光光线下，会把光圈开至很小的档次，甚至是F10以上，表面上看图像是清晰的，抓拍以后放大原始大小，或进行数字放大明显出现马赛克的现象，细节不清晰，无法辨认。读者对此要特别注意。
4、 选取定焦高清镜头
随着CCTV行业变焦镜头的产生，可以不要精确地计算抓拍的距离以及摄像机架设的距离，就能很方便地调整变焦镜头，这是不可否认的，因此，用户对变焦镜头会产生依赖性。
然而，从镜头摄取的光通量来说，变焦镜头跟定焦镜头相差是很大的。光通量倍数是光圈值反比例的平方关系，高清摄像机以目前的灵敏度，在夜间就会表现出很大的差异化。造成夜间闪光灯、LED补光灯功率很大，影响了灯的寿命，需要经常维护，也不环保、不节能。
相比而言，高清变焦镜头的周边分辨率、畸变率比高清定焦镜头逊色很多，这是变焦镜头光学组件先天决定的，高清变焦镜头在两个焦距极端都可能会出现景深不够，前后或左右聚焦模糊的现象。CCTV模拟摄像机由于像素和分辨率要求不高，变焦镜头的缺陷体现不出差异化，而高清数字摄像机由于像素密集和扫描空间频率提升了很多倍，对高清变焦镜头缺陷的表现就会比较明显的。
5、 选取高清镜头口径大于传感器的规格
要尽量选取大于该规格的口径镜头，如1/2"、1/1.8"规格的传感器，匹配2/3"、甚至1"规格口径的镜头，这样可以保证每个像素点有足够的通光量，极大地提升高清摄像机拍摄画面周边的解析力及拍摄效果。
四、 镜头与百万像素摄像机的匹配
在镜头与摄像机匹配的过程中，要注意高清镜头的分辨率与高清摄像机像素的概念区别。
高清摄像机的像素是水平和垂直像素点阵数，如200万像素高清摄像机，其水平和垂直像素点阵数是1600×1200，300万像素点阵是2048×1536。
而高清镜头的分辨率是指单位mm²再现的黑白线对数，1对黑白线对数称为1个像素，如高清镜头标称150万像素，再现黑白线对数就是150万对，标称500万像素就是再现黑白线对数500万对。
高清镜头的分辨率越高，再现景物的细节就更细腻，清晰度和层次感、对比度更丰富。可以理解为什么150像素和500万像素系列高清镜头可以匹配任何一款高清摄像机，选用500万像素系列镜头可以提升高清摄像机最大的拍摄效果，达到广播级的图像拍摄效果，相对性价比也都会提高很多倍。一般来说，标称参数仅供选取参考，拍摄效果要根据每款高清摄像机的特性不同、每个高清镜头品牌性能的不同，来判断拍摄的效果究竟有多大的差别。
(作者是深圳宾姆数码科技有限公司产品经理)
