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监控技术全面提升 用影像让安全更有保障
 

【作者: 王明德】2014年06月30日 星期一

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安全监控是视觉感测器(Image Sensor)与嵌入式系统代表性应用,这几年国际间的恐怖攻击不断,安全疑虑急遽上升,安全监控开始与周边的各类系统整合,新世代监控系统逐渐成型。


新世代安全监控系统的功能趋势相当明显,一是高整合的智慧化,二为高清晰影像的HD化,多数导入者当然希望可以两者兼具,不过在预算有限的情况下,HD往往会是优先考量,毕竟清晰影像是安全监控系统的根本所在,不能清楚辨识画面,功能再多元都没用,而影像要清晰,又与摄影元件和整体系统设置息息相关,因此以下就从不同应用情境下,来看安全监控系统的这2个主要构成应该如何架设、调整,以使系统影像撷取最佳化。


图一
图一

摄影元件方面,目前市场上主流影像感测器仍为CCD与CMOS Image Sensor两类为主,CCD向来是安全监控系统的主流影像感测器,两者在相同画素下相比,CCD在灵敏度、杂讯处理方面,都要比CMOS高出一节,在相同感测器尺寸下,其进光量也远胜CMOS,不过CMOS近年来急起直追,CCD的优势已不再如以往明显。


近期各项厂商的评测中,在低光环境中,CMOS的表现已经不输CCD,因此在低照高清的选择上,CMOS逐渐成为安全监控厂商的另一选择,此外IP式监控摄影机,在频宽考量下,通常会在摄影机端就先以编码器压缩影像,避免庞大的高清影像造成传输阻塞,由于相同晶片尺寸下,CCD的感光度会比CMOS佳,即便经过压缩,解压缩后的影像品质仍佳,CMOS要达相同感光度,晶片尺寸会较大,不过由于晶片厂商的量产,CMOS价格极具优势,因此仍有多数厂商在价格考量下,愿意使用CMOS,因此CMOS已是低照高清的IP摄影机主流技术。


CMOS本身技术不断改进,现在效能已逐渐逼近CCD,不过好的CMOS仍需搭配高效影像处理器,整体效能才能充分发挥,目前DSP/ISP在克服了功耗问题后,不论在影像控制、讯号降噪、背光宽动态,都获得有效改善,下一步则是尝试在前端摄影机上研发出更高的宽动态、更好的强光抑制及更稳定的色彩控制的DSP/ISP晶片。


安全监控系统的画面清晰与否,除了摄影机本身的影像感测器效能外,另一个关键是整体系统设置能力,以安控系统设置规模最大的台北市为例,一直以来都有新闻事件因画面问题,导致无法在第一时间辨认出当事人脸孔,以至无法掌握处理事件的黄金时间。


监控系统可分为「摄影元件」、「传输通讯」及「整合平台」三个部分,在不同的应用领域之下,所需求的设备自然有所不同,像是针对路况分析,摄影机对颜色的辨识就并非重点,如何让画面清楚干净的呈现现况才是优先考虑的面向,但如果必须进行犯罪侦查,颜色形式的辨认反而是其中重点项目,因此如何在不同的应用领域上提供最佳化的解决方案,这是系统整合者必须优先解决的问题。


以「辨人」功能为例,就需要高解析度、自动对焦、变焦,甚至远端操控功能的设备,现况上设置的CCTV,要达到这样的目标太过苛求,之前台北市政府耗资13亿元,建置完成13,699支警用录影监视器,却被发现在监视器引电启用后,录影画面却一片黑,完全看不清楚影像,画质不良率将近25%,平均4支中就有1支监视器拍得到画面,看不到内容,就有业者指出,这是市府事先规划设计未能设想周延,又未在合约中要求厂商负责到底,导致必须再花6,000多万元补破洞,重新加装补光灯。


在设计路口监视器的设置点上,过去必须要考虑现场光源的问题,如果现场光线不足,就必须补充外部光源,不过近来在产品技术上的进步,已逐渐针对超低照度感光进行支援,以降低对红外线LED的依赖。


因此在整合要求上,如何将经费花在刀口上,在重点环境设置必要设备,整合完整平台,才有可能达成需求,如果以过去解析度30万画素的摄影机拍摄人物,如果大部特征相同,基本上要分辨是「谁」,难度相当的高;但在摄影机解析度提高的现况下,的确有机会做到辨识功能


举例来说,过去在台北101发生的韩国钻石大盗案,就是因为其作案镜头遭录下,在台湾警方转知韩国后,一下就逮到该名大盗;据韩国方面宣称,只要被锁定的目标一出门,警方可在30分钟内掌握该目标的行踪。但光是辨识系统就可以像韩国所称的这么「神」吗?


或许是媒体夸大了「智慧化」的能力,不过这类的犯罪侦防模式,在技术上的确已经成熟,但重点仍在应用的整合规划,所谓的辨识系统并非像电影​​或媒体所称的那么神奇,并非人物出现,就可以透过监视系统确认他的「身分」,而是确认「特征」,身分辨识技术必须在较不复杂的场域,以及完整建置的资料库比对才能达成,目前实务上可行的,是一种类似于「跟监」模式的监控技术,这样的监控是比对人物及其交通工具等特征与资料库比对,并加以追踪,由于在系统的可辨识度上,对颜色、形状或车牌号码等有较高的准确性,透过比对这些特征影像出现的环境,加以追踪分析行径轨迹的做法,是目前在警政治安追踪上较主流的方式。


从平台选择来看,智慧化的城市安控系统,将以工业等级平台为核心,过去以消费性PC系统作为系统核心的方式,势必逐渐消失,一个功能良好的城市安控平台必须包括影像监控管理、灾害及应变管理、交通管理、资讯搜集及整合等子系统,并利用各子系统之间的讯息交换,来达到资源共享与整体监督管理目标,城市安控的智慧化愿景也才能达成。


至于在整体系统设置部份,有2点需要注意,在产品趋势方面,未来的监视摄影机水准将会逐步提高,破解过对解析度的迷思,必须要能真正看清楚,要达到这个目标,包括镜头的伸缩焦距、自动对焦等功能将持续导入,以加速建置速度并降低维护成本;还必须针对照明的智慧化需求进行改善,让摄影机可以直接感测现场光线以改变摄影模式,降低光照所造成的影响。


至于应用趋势,主要仍在传输及智慧化有所著墨,包括扩大频宽需求及SaaS的应用模式,以迎合资讯的流通,此外透过IVS减少资讯整合的时程,以及自动告警相关功能,也会是未来安全监控系统的重点,这些均有助于系统对即时性与影像画面清晰度的提升。


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