百万像素宽动态技术在博物馆的应用

　　博物馆一向是安防的重点建筑。一个好的博物馆安全防范体系应该是一个综合系统，它包括一套行之有效的管理制度，一套稳定可靠的技术防范设备，一套切实可行的应急预案，一批克尽职守的保安队伍，缺一不可。作为博物馆重要组成部分的视频监控系统，也将最新的技术应用到博物馆的安全防范中。

　　百万像素宽动态技术在博物馆中的应用

　　百万像素宽动态(Mega Super Dynamic)技术是松下电器最新推出的IP摄像机技术。松下最新推出的IP摄像机将百万像素(Mega)的图像质量和超级动态技术(Super Dynamic)这两种技术进行成功的融合，使得自身的IP摄像机既能达到百万像素的高图像清晰度又能扩展IP摄像机环境应用范围，运用宽动态技术适应外部复杂的光线条件。以下以国内某博物馆一个应用为例，介绍松下百万像素宽动态技术在实际中博物馆工程中的使用。

 

　　图1.Panasonic 百万像素宽动态(Mega Super Dynamic)技术

　　博物馆的安防需求及对视频监控提出要求

　　博物馆安全防范系统建成后，应是先进、实用、可靠的，必须与国家颁布的一级风险防范工程设计规范相吻合，具有防入侵、防盗窃、防抢劫、防破坏等多种功能。当入侵、盗窃、抢劫、破坏等警情发生时，报警系统应立即发出警报，提示保卫人员及时出警。同时声音复核系统和图像复核系统进行实时监控和录像、录音，为打击犯罪分子提供有力的证据。该系统在纵深防护体系的监控下，一旦发生入侵，能有效地把犯罪分子控制在门、窗之外，擒拿于门、窗之外，从而在阻止盗窃文物、破坏文物及打击犯罪活动中，发挥有效的防范作用，使盗窃、抢劫等非法行为不能得逞，确保文物安全。

　　博物馆又是对公众广泛开放的场所，安全防范系统要贯彻预防为主、防打结合的原则，为打击刑事犯罪创造条件，起到提前预警、处警反应快;延缓非法活动、缩小和分散被破坏范围;及事后追溯、查证的作用。特别是加强对举行重大活动和节假日开放时的秩序管理。

　　安防系统建立纵深防护体系，以入侵报警系统为核心，结合图像和声音符合系统。出于建筑内的重点文物的保护需要，其室内照明条件需要进行严格控制，同时为了保证重点区域违规，违法事件的发生，其监控的清晰度也有较高的要求。为满足室内复杂照明条件下的高清监控需求，需配备高清晰度并适合多种照明条件下的高性能摄像机对馆内情况进行高清监控。根据博物馆的实际情况和视频安防监控的需求，视频安防监控系统采用数字化设备及网络化进行搭建。

　　结合用户需求及博物馆内实际应用环境，我们选取具有Mega Super Dynamic技术的IP摄像机以满足客户对于前端图像质量的严苛需求，并对整体数字监控系统进行设计。

　　视频监控系统设计

　　功能结构和技术功能

　　视频监控系统和声音复核系统采用采用数字化网络摄像机、安防IP传输专用网络、网络音/视频存储服务器、数字化显示。总体架构按功能划分为三层。包括前端(网络摄像机/拾音器)+传输网络(IP网络)+核心层(虚拟矩阵和网络音/视频存储服务器)。

　　一般条件下使用网络摄像机上的拾音器进行声音的录制，需要单独外部设置拾音器的网络摄像机应将外部拾音器连接到网络摄像机。所有声音复核数据，通过视频监控专网进行传输。部分网络摄像机应具备双向对讲功能。(如图2)

　　图2.IP摄像机双向音频复核功能

　　核心管理和存储放置在主机房。汇聚层交换机分别放置在主机房。汇聚交换机与接入层可根据距离灵活采用光纤和6类线连接。前端监控点均采用DC 12V或AC 24V供电，根据实际的接入密度，接入层交换机可以采用12口或24口交换机，通过千兆接入汇聚交换机。

　　以太网的传输负荷相当之重，因此应针对系统特点，提供了本系统视频、数据和控制信息传输对网络的特殊需求，做好本系统路由规划，最低限度减少对网络带宽的无效占用，并且有责任完成网络调试和网络优化工作。

　　视频监控系统功能

　　在每个馆内的关键区域安装宽动态百万像素摄像机，据实际测试验证，需要大于或等于120万像素(1280×960)分辨率高清晰摄像机。要求该百万像素摄像机具有宽动态适应馆内的复杂照明条件，能清晰的显示馆内关键区域的人员特征。同时为了防止人员蓄意破坏，该类摄像机还应具有一定的智能防范功能。

　　馆内的显著位置安装固定半球摄像机要求摄像范围能清捕捉现场图像。在馆内适当位置，如大堂及电梯口安装室内网路迷你快球，快球要考虑到性能及室内美观的需要，既能捕捉清晰图像，体积又不能过大。室外适当配置室外快球摄像机进行监控。

　　除室外快球摄像机外，应选用支持PoE供电功能的摄像机，节省布线成本，简化工程安装。

　　综合管理中心平台支持海量路数网络摄像机或者网络视频服务器(仅受硬件、网络的限制)，为未来的扩展做好准备。系统管理人机界面采用电脑工作站软件控制和专业监控网络键盘两种模式，分别适应不同专业人员的需求。

　　硬件选择要点

　　高清技术发展给影音视频领域带来了一场革命，同时也在深深影响着视频监控领域。视频监控领域的百万像素摄像机也层出不穷的涌现出来，但却参差不齐。这里有一个通俗的误解，认为百万像素一定能够带来优异的图像效果。但让很多用户在选择百万像素摄像机后对其图像效果不甚满意。不能仅仅将百万像素作为评判一款摄像机是否清晰的一个指标。大家应该推翻之前“唯像素论”的想法。误认为像素越高越好。

　　简单的说像素数只代表着图像中像素点的多少。但还画质则是由每个像素点的成像质量决定的。举个很简单的例子，大家恐怕不会认为手机摄像头拍摄的500万像素的图像和专业单反相机拍出来的500万像素图像是一样的吧。这就是像素点的质量的差异!成像素质的好坏比单纯追求像素达到了多少百万，更为重要。另一方面限于目前主流高端显示屏已经支持了1080p的高清晰度(约200万像素)，从某种意义上来说超过200万像素的动态实时视频是没有多少实际意义的，因为很难找到相应的显示设备!

　　松下的百万像素系列摄像机内有松下专有的UniPhier视频压缩芯片。UniPhier自设计研发之初，就充分考虑了视频处理的特点，对视频处理的每一个细节进行优化，使得芯片能够高效的完成图像采集，处理和压缩处理。借助高性能芯片提供高达130万像素(1280*960)的实时图像.(如图3)

　　图3. Panasonic百万像素摄像机实际效果

　　博物馆中为了文物保存，光照条件十分苛刻，为了适应馆内这样复杂的光线条件。摄像机应具备宽动态功能。宽动态技术是由松下在模拟监控领域首创的处理技术，利用芯片处理图像，输出令亮区及暗区都清晰可辨的最终图像。松下最新的百万像素摄像机已经具有松下最新的第五代超级动态技术。(如图4)

　　图4 第五代宽动态技术效果

　　WV-NP502和WV-NW502百万像素摄像机以CCD作为成像部件的，观看及录像分辨率为1280×960 全实时，H.264压缩，带宽占用极低, 要求该摄像机具有宽动态功能以适应馆内的复杂照明条件，并针对摄像机拍摄馆内暗区域具有相应的自动补偿技术，能清晰的显示馆内关键区域的人员特征。在紧急情况下，为了捕捉可疑人员的细节特征，宽动态百万像素摄像机应能够支持调整模式进行300万像素(2048×1536)图像的拍摄。针对网络上可能发生的堵塞，摄像机应具有智能数据流优先权控制，保证该路视频稳定。同时为了防止人员蓄意破坏，该摄像机具有一定的智能防范功能。(如图5)

　　图5. Panasonic的百万像素全实时网络枪式摄像机WV-NP502和网络防暴半球摄像机WV-NW502

　　固定半球摄像机要求选用逐行扫描CCD作为其成像部件，其摄像范围能清捕捉现场图像，便于灵活安装的结构。标清摄像机观看及录像的分辨率为640×480。所有摄像机的视频流必须达到640×480实时。

　　室内网路迷你快球WV-NS202A具有不小于22倍的光学变焦。快球要考虑到性能及室内美观的需要，既能捕捉清晰图像，体积又不能过大。室内快球也应具有宽动态功能，适应复杂的光线变化环境。室内快球还应具有自动跟踪的功能，以用于无人时段的主动防范。所有摄像机的视频流必须达到640×480实时。松下WV-NS202A网络迷你快球既具有小巧的外观，有具有PoE供电灵活性。是一款具有经济性的网络迷你快球的理性选择。

　　室外适当配置室外不小于30倍光学变焦的网络快球摄像机WV-NW960进行监控。室内外快球也应具有不小于52dB的宽动态功能，适应复杂的光线变化环境。室外快球还应具有自动跟踪的功能，以用于无人时段的主动防范。所有摄像机的视频流必须达到640×480实时。

　　视频存储服务器的选型应采用专用数字视频存储产品，考虑到系统的稳定性及系统的无缝性，推荐和网络摄像机同一品牌的网络视频存储服务器。嵌入式操作系统，能够对百万像素视频进行记录，能在较高负荷条件下满足24小时30天的不间断工作要求。

　　系统必须考虑在硬盘损坏、数据丢失的情况下，数据恢复的方案和实施方法。综合考虑成本、性能和可靠性，采用RAID5/RAID 6冗余并支持无需停止录像，对磁盘进行热插拔更换。视频存储设备必须保证随时能调用至少30天中任何时段任何监控点的视频监控录像，能保证网络畅通。为了保证存储视频数据的公正性和安全性，存储服务器应具有篡改检测和数据加密功能。视频存储服务器应当具有对摄像机简单控制的功能，以体现网络上设备对前端的灵活控制。智能的性能测定功能能自动设置最佳录影速率。

　　编码格式应尽量采用先进的编码方式如H.264,MPEG-4或者M-JPEG，达到体积小、图像质量高的目的，降低对存储系统的要求。

　　全高清视频解码器要求能通过切换显示任意摄像机的视频图像。全高清解码器采用嵌入式操作系统并具备HDMI高清数字接口作为高清数字视频的输出接口。要求单台解码器能随时调出最多任意6个监控点的监控画面(VGA画幅)为前提，显示画面流畅和同步。在显示百万像素视频时，解码器应能够显示1280×960(4VGA)原始画幅，在大屏幕上进行像素对应显示。监控的大屏幕采用若干台松下50吋专业等离子配合使用，以大屏显示墙方式显示监控图像。

　　系统管理PC工作站采用windows操作系统，配置19寸液晶监视器。能满足管理员控制整个视频监控系统的要求。要求结合网络键盘对系统进行控制，方便操作员操作。

　　软件选择要点

　　核心软件和设计技术必须能够证明是实用、成熟、能够实现对前端设备进行管理的软件。考虑到软件与硬件视频及指令的理解执行效率直接影响着整体系统效率的高低，对软件的稳定性要求较高，应推荐使用与网络摄像机同一品牌的软件。

　　软件应包含以下基本功能：切换显示、分屏与集中显示：即系统的每个显示器都能按照管理员的要求单独显示任意一个摄像机的实时图像，也可以同时显示多个摄像机的分屏实时图像。对于高清摄像机，所有客户端上必须可同时显示最低1280x960分辨率，每秒25帧的视频图像。系统能按照管理员的意图，对任意一个摄像机进行录像。系统软件支持按照不同的检索方法，同时也支持变速录像回放。可以定制不同的录像格式(MPEG4、H.264、M-JPEG)和录像质量，实施对图像质量的控制。支持高清录像放大显示功能，重点查找;同时，平台必须支持多路摄像机同时回放。系统支持在录像的同时，在画面中加上时间、摄像机编号、位置等字幕。系统支持多用户的分级管理，可设定不同用户的操作、管理权限，满足不同用户具备不同管理权限。系统状态监控和诊断：能实时的显示目前系统运行的状态，显示相应的故障。

　　结语

　　伴随着博物馆的修建及改造进入一轮新的高潮，带动着博物馆安防水平的不断提高。博物馆对安防新的要求也不断激策着松下对新产品，新应用的开发。愿松下能够伴随着博物馆行业的发展而进步。