从安防视角 ,任何一 座 需要配置技防设施的建筑物,其与外界相通的出入口均是安全防范的重要部位,而此出入口的防范又大多是以安装摄像机,实施图像监控的方式来实现的。现在的问题是,眼下许多建筑物出入口的图像存在着不少的安全防范漏洞和隐患,一旦发生案情难以为破案提供有效证据或线索。以下,笔者就建筑物出入口监控图像所出现的问题,以及出入口摄像机在安装与图像调试中如何提高和改善其图像质量和效果问题,谈些自己的见解。
众所周知,与外界相通的建筑物单体、建筑群体的出入口(以下简称出入口)是人员或机动车车辆进出的必经之地。从纵深防范理念看,与外界相通的出入口是安全防范的第一道防线(对非法入侵者而言)或者是最后一道防线(对犯罪嫌疑人在内部作案后,离开建筑物逃逸而言),由于此出入口较建筑物其它部位具有宽度窄、深度浅的建筑特点,在此设防可以起到一夫当关万夫莫开的防护作用。所以国家、行业、地方的许多技防标准以及政府部门的管理规定都要求在此出入口安装摄像机实施监控。为确保出入口监控图像能满足安全防范要求,上海地方标准提出,对与外界相通的出入口,监控图像中进出人员的脸部画面应占监视屏的1/60。由此可见,各级安防管理部门对出入口摄像机监控图像质量的重视程度。
但是实际情况却并不如意:一方面基于出入口的光照度情况和建筑形态较为复杂,其中多数出入口的内外二侧光照度相差很大,也有不少的出入口完全暴露在室外,日夜光照度变化较大,此外出入口的宽度或高度也不是完全一样,有的甚至连出入口的深度也不一样:另一方面由于从事技防工程建设的设计、施工人员对出入口摄像机的安装和调试缺乏实际工作经验,没有根据不同的出入口采取不同的安装和调试方法,致使眼下许多建筑物出入口的监控图像达不到安防要求,存在着不少的安全防范漏洞和隐患,有的甚至是形同虚设,一旦发生案情难以提供有效证据或线索。那么,接下来的问题是对建筑物出入口的监控图像究竟要注意或者避免哪些问题的出现,以及采取什么样措施加以彻底解决呢。以下,笔者根据自己多年来的工程管理实践,谈点这方面的体会和认识。
避免监视图像有盲区或死角
安装于出入口的摄像机数量及选用的镜头视角(即焦距)要确保监视图像能覆盖整个出入口。出入口的边界或门的边框能否显示在图像上是辨别监视图像能否覆盖整个出入口的一个特征,有的出入口的部分区域段尽管不会有人进出(比如电动道闸收缩段),但也应有图像进行覆盖。对于由多个摄像机监视所拼接出来的出入口图像,还要注意图像之间的相互衔接情况,图像与图像之间不应有监视盲区,见图1所示。
目前出入口安装的摄像机,大都为了避免图像逆光问题发生,将其顺着阳光朝向室内安装,如果遇到室内出入口前方是一块面积较宽的区域,而出入口本身只有一两扇普通门的宽度时,则宜在该出入口门框上方二侧分别安装摄像机,通过各自对方的摄像机补充自身摄像机下方的图像死角,见图2所示。如遇到室内出入口前方是一块较开阔区域,而出入口本身又是由多扇门连成一线且宽度较宽时,为避免当有人从沿门檐下方横向走动时,会出现监视图像盲区的问题,则应一方面适当增加摄像机的安装数量,另一方面将摄像机的最佳聚焦面对着通向建筑物出入口最近的内部通道口,实践表明,这种安装和监视方法能够较好地解决出入口图像的盲区或死角问题,见图3所示。
提高图像有效画面
突出或增大目标或目标可能出现部位的有效画面是我们安防监控与其它监控最大的不同之处。而出入口图像有效通画面小的问题,又恰恰是我们在技防工程验收或安防设施检查中遇到的最多问题之一。为了保证出入口图像有足够的有效画面,在对监控目标进行镜头调焦时,图像应突出所监视目标这个主题,其他无关的画面尽量少出现,甚至可以不出现。更具体地讲,进出口人员或车辆的图像画面要适当增大,无关的图像画面比如像屋顶、墙壁、地平面等,凡是不可能出现目标(人和车辆)的地方应尽量减小或去除,当然,这样做会影响到进出人员在画面上的停留时间,或者说景深小了,但笔者认为只要图像上具有足以表达目标特征的有效画面,即使只有一二帧图像,也比图像上目标出现的时间较长,但有目标效画面却小得难以辨别目标特征的要强。当然,在提倡增大有效图像画面的同时。也应注意不能从一个极端走向另一个极端,将有效画面调得过大也会带来问题,比如只注意到出入口监视图像要增大进出机动车车牌号的显示画面,却忽视了对进出人员的人面观察,以至于连进出人员的头像画面都没有了。我们讲增大有效画面是在满足监视目标图像无盲区的前提条件下,去尽量增大有效画面。图4分别表示周界围墙出入口(门口设置道闸)的二种不同监视效果的图像,显然有效画面大的那个是我们所提倡的。
遇到较宽的露天出入口,比如安装于监视室外周界围墙出入口的摄像机时,为了突出和提高出入口的有效画面,宜以1台/4米比例设置摄像机。有的标准或文件要求此处进出人员的脸部画面要占监视屏幕的1/60,此时,可对镜头的焦距按公式: f= 1/60×υh D2/ V H进行计算,然后配置相应的镜头,当然也可通过对有效画面的目测进行调试确定。
式中:f-镜头焦距,D-摄像机到被摄目标的距离,V-人脸的横向尺寸,H-人脸的垂直尺寸,υ-图像靶面横向尺寸,h-图像靶面竖向尺寸。
改善图像俯、侧视现象
我们在一些技术文件上会经常看到,要求室内摄像机安装高度为2.5m,室外摄像机安装高度为3.5m。其实这种规定从严格的意义上说是不够正确的,或者至少说是不够全面的。因为即使按上述规定高度安装摄像机,只要被监视目标与摄像机的距离足够近,仍会出现图像俯视现象。笔者认为图像出不出现俯、侧视现象,关键在于要解决摄像机朝向与监视目标的夹角大小问题。这个夹角应分垂直夹角和水平夹角,垂直夹角大小表现为目标图像的俯视情况,水平夹角表现为目标图像的侧视情况。实践表明,摄像机的安装指向与监视目标形成的垂直夹角不宜大于30°,与监视目标正面方向的水平夹角不宜大于45°时,监控图像就不会出现俯、侧视现象,监视目标的特征就能在画面上得到很好的反映,如图5所示。笔者还认为,上述所规定的摄像机安装高度,主要是为了避免摄像机安装高度过低了以后容易使人碰撞,我们在安装时只要注意避免这种问题的发生,大可不必过分强调达到安装高度指标值的要求,而重要的是保证摄像机与监视目标的夹角不能太大。
克服图像逆光问题
基于出入口,特别是与外界相通的建筑物单体出入口,室内与室外的光线强度反差有时达几百到近千倍,目前多数普通摄像机,甚至包括目前工程中为避免图像逆光问题多数采用的面处理技术的宽动态摄像机,只要摄像机是朝着出入口方向安装的,均无法从根本上克服或解决图像逆光问题。所以,我们要求摄像机在出入口安装时不宜将摄像机对着光源方向安装,而应顺着光源照射方向安装,如图6所示。可能有人会问,这样安装会看不到进来人员的正面图像,笔者认为只要能看清走出出入口的人员就等于看清了进来的人了,为何一定要明知故犯呢。当然,如受条件限制摄像机无法顺着光源照射方向安装,只能对着阳光方向的,此时,可一方面通过提高室内光源照度,减小室内与室外光线的反差强度,另一方面应选用那些经过实践表明卓有成效的宽动态摄像机(最好选用目前采用像素处理技术的宽动态摄像机),通过以上两方面一起加以改善或部份解决图像逆光问题。这里需要提醒的是,使用宽动态摄像机时一定要经过认真、仔细调试,不仅要改善或部份解决空域带来的逆光问题(即:同一个画面上不同部位所形成的较大的黑白反差),还要兼顾时域造成的逆光问题(即:同一个地方,白天与晚上形成的光照度变化)。需要强调的是,要想彻底解决图像逆光问题,看来目前最好的办法还是避开逆光方向安装摄像机,如金融营业场 所 的 技 防 标 准 就 规 定,现 金 柜 台不应 朝出 入 口方 向 设 置,从而从根本上解决了现金柜台上方摄像机出现的图像逆光问题。
减少图像的重叠画面
用多台摄像机监视出入口中的同一个区域,致使图像中的重叠画面太多,也是当前出入口监控图像中存在的最多问题之一。此时,尽管每台摄像机的安装位置和角度都不相同,但在监视器上反映的只是不同视角下的出入口某个区域的画面。笔者认为,出入口安装多台摄像机(包括二台)的目的是为了扩大监控范围,如果监视的是同一个区域,安装多台摄像机的实际意义就不大了,至少没有做到物尽其用。当遇到出入口的监视图像重叠画面太多或太大时,可分三种情况分别对待和处理,一是当发现原有摄像机图像还未覆盖整个出入口时,可将重叠画面的摄像机移至监视未覆盖区,从而使监视图像覆盖整个出入口;二是发现原有的监视目标有效画面不够大时,可通过调焦,缩小每台摄像机的监视范围,然后将多台摄像机进行分区监视,从而提高监视目标的有效画面,如图7所示;三是如果原有的图像都能达到要求了(指每个图像的覆盖范围和有效画面都能满足要求),就可节省其中的一些多余的摄像机,将那些节省下来的摄像机安装到其它需要监控的部位。
遇到较宽的出入口,为保证监视图像有足够的有效画面,除了需要安装多台摄像机以外,还应对每个摄像机的镜头焦距进行仔细调试,使多个监视图像处在同一个视觉垂直面上,同时应使相邻图像之间的两边画面略有重复,不出现监视盲区,最终,多个监视图像能较好地拼接成一幅完整的出入口画面。
如何判别由多个监视图像所组成的出入口画面质量呢?关键要看各图像之间的衔接情况,而图像之间的衔接情况是可通过观察相邻图像中某物体画面的位置和大小是否连续,以及是否发生变化来进行辨别的。比如对横在建筑群出入口的道闸或护栏图像,应观察相邻图像的两边道闸或护栏画面的位置和大小是否衔接、连续(注意为避免盲区,应略有重叠),如图8、图9分别表示同一个出入口的多个监视图像在和不在同一个视觉垂直面上,以及其相邻图像间的衔接情况。还可以让人紧挨着出入口横向走动,此时观察走动人员的画面位置和大小是否在两图像交接处发生变化,凡人或物体画面未发生变化和连续的,表明已调试好,反之亦然。
确保图像24小时清晰
影响图像清晰与否的因素很多,首先摄像机的选用要符合有关规定。目前国家或行业对摄像机及监控系统有关图像清晰度的指标要求很低,仍停留地90年代的要求水平上,无法满足当前安全防范的要求。所以为保证图像的清晰度,笔者认为,在国家和行业未做出新的规定之前,行政管理部门有必要制定本辖区域内有关摄像机及监控系统的图像清晰度要求。上海地区为提高摄像机的挡次和剔除低质产品,对安防监控用摄像机做出了许多新的技术规定,从而为保证图像的清晰打下了基础。
信号的传输线也是影响图像质量的一大因素,当前用的视频电缆要防止伪劣产品,另外选用视频电缆的线径要根据线缆的敷设距离而定,一般300m以内宜用SYV-75-5,300-500m宜用SYV-75-7,500m以外宜用SYV-75-9或光纤。由于现在的铜材在不断涨价,所以采用光纤传输看来不乏是一种良策。
其次,硬盘录像机的优劣也直接关系到图像的回放质量,建议选用国家标准中的25帧/S和D1格式,即A级Ⅱ类产品。此外,为保证夜间室外(即露天)出入口图像的清晰,出入口还要适当配置灯光照明,辅助摄像机提供清晰图像。由于影响图像清晰度的因素很多,系统中的哪一个工作环节处理不当都会影响到图像的清晰度。但出入口图像清晰度的最终要求是:对任何时间(包括夜间)的图像进行单路全屏回放时,通过监视设备均能清晰显示进出人员的面部特征和/或机动车车牌号。其中也包括对图像的色彩还原性要好,如图10所示。
出入口摄像机的朝向应保持一致
对于具有多个出入口的建筑物,为了确保视频安防监控系统对所有进出人员都能显示和记录一幅人脸的正面图像,避免某些人员在进出二个出入口后发生图像均是背影的问题,故此,要求每个出入口摄像机的安装朝向应保持一致,即一个方向。对于安装于室内的摄像机,为避免出入口图像逆光问题的产生,一般都将摄像机一致朝向室内安装,如图12、13所示。但也不排除因受环境条件限制包括监视室外周界围墙的出入口,可将摄像机朝出入口方向安装,但也必须保持一致朝外,即一致监看进入防护区内人员或/和车辆,如图11所示。总之,安装于建筑物多个出入口的摄像机,要保持其朝向一致,这是个出入口图像的原则问题,都应严格遵守。
结束语
视频安防监控系统的建设对当前治安防范工作的重要性和必要性,随着治安形势的日趋严峻和对敌斗争的日益深入,越加显现。而建筑物出入口的视频监控图像与建筑物其他部位的监控图像相比,有着其建筑结构上的特点和安全防范上所处的特殊部位,出入口的图像显得尤为重要和关键,所以需要各有关单位和人员在设计、施工和安全管理中予以加倍重视且设法提高出入口图像的质量和效果,从而确保视频安防监控图像特别是出入口的视频安防监控图像能满足安全防范的需要。
(作者单位:上海安全防范报警协会)
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