高清监控摄像机在平安城市项目中的应用

    一、概述

    近年来，我国大力宣扬和倡导“构建社会主义和谐社会”这一惠及全民的国家建设目标，和谐是城市社会建设的最新理念和最高要求，平安则是社会经济又好又快发展的重要基础，是社会和谐的重要保障。有计划、有目标地大力开展平安城市建设，通过人防、物防与技防相结合的模式建立一套稳定、高效地城市安全防范体系是构建和谐社会，达到长治久安目标的必要途径之一。这其中“技防”是指通过现代化的科技手段进行防范措施，它是决定着社会安全防范体系成败的关键因素。

    从2004年第一批平安城市建设至今，以城市为单位的视频安防监控系统正经历着从无到有，从点到面，从简单到复杂，从功能单一到智能灵活的发展和革新，曾经系统前端以模拟监控摄像机为主的应用模式如今正朝着以构建网络化、整合化、智能化和高清化为目标的数字化网络监控新模式全速前进。本文着眼于数字监控系统的前端——网络监控摄像机，在分析和总结目前各平安城市项目在建设和使用中遇到的有关摄像机的诸多不足和瓶颈后，着重介绍索尼网络监控产品在平安城市构建中的技术特点和应用优势。

    二、平安城市项目中监控摄像机的应用现状和瓶颈分析

    目前，各地市正在大力推进平安城市项目的建设，从实际使用的情况来看还存在一些问题亟待解决和完善。这其中以视频监控图像的源头——监控摄像机存在的问题尤甚。本节将在分析众多平安城市项目中监控摄像机暴露出的种种缺陷和不足的基础上，归纳总结这些问题发生的原因和本质。

    1、看得见图像，却看不清图像细节。

    通常情况下，当出现突发性事件需要调看录像回放时，安保人员会发现事件发生的来龙去脉都可以被监控摄像机从头到尾，毫无遗漏地捕捉，但是当公安人员希望看清事件发生现场的细节之处（例如犯罪嫌疑人的面貌，机动车牌照等）时，就遇到了难题，如图2-1所示。当把一副看上去还算清晰的图像的某些关键区域放大时，会出现严重的“马赛克”以致无法获取任何有价值的信息，这正是由于传统图像的画面分辨率过低造成的。

图2-1 放大后的细节无法为破案提供依据

    还有另外两种在使用中经常遇到的尴尬情形。一是由于摄像机的动态范围小，无法同时兼顾到画面中的亮处和暗处，导致当监控场景明暗对比非常强烈时，要么亮处非常亮，只能看到一片白，要么暗处非常暗，只能看到一片黑，要么亮处和暗处都看不清楚，如图2-2所示。二是由于平安城市的监控摄像机需要24小时连续不间断地工作，尤其是夜间更是恶性事件的高发期，这就要求摄像机对相同的监控场景在夜晚也能做到清晰地成像。然而有时摄像机白天的效果无可挑剔，但是到了夜晚时，拍摄的效果则一片漆黑，无法为破案提供必要的线索，这种情形的出现与摄像机的灵敏度有直接的关系，灵敏度不高的摄像机在夜晚条件下对可见光或红外光感光能力偏弱，从而导致无法充分还原监控现场的夜间效果。

图2-2 无法同时兼顾到亮处和暗处的图像细节

    2、差异化的使用环境对摄像机参数设定提出不同的要求

    城市街道路面以及道路卡口等处的摄像机，承担着实时监看，违章拍摄，应急指挥等重要任务。以实时监看道路上正常速度行驶的机动车为例，白天由于光照条件充足，为了拍摄流畅无拖尾的视频图像，通常情况下摄像机使用高速快门，例如快门速度设置为1/250或者更高。而夜间的光线条件差，这时就需要降低快门速度以保证有充足的曝光时间，从而提高画面的可视性。这组相互矛盾的参数是由于摄像机的成像原理造成的，如图2-3所示。考虑到实际使用过程中的易用性，不可能要求客户对参数改来改去。那么既然必须固定同一组参数，又要同时保证白天和晚上的拍摄效果，能否使用图像处理技术来达到要求呢？

图2-3 使用1/250秒快门时白天和夜间的图像效果

    3、室外摄像机的物理安全和网络安全问题

    平安城市项目中的摄像机大部分需要被安装在室外环境中，为了保证这些摄像机可以正常工作，设备自身的物理安全防范也尤为重要。一方面有些地区的自然环境温差较大，这就要求摄像机在各种恶劣环境下，都具备出色的稳定性；另一方面，安置在室外的摄像机偶尔会受到人为的蓄意破坏，例如可能会遭到弹弓或石块的袭击等。具有坚固的外壳并且遇到袭击或故障时能够及时自检报警，才能最大程度满足室外环境的使用要求，同时有效降低项目实施后的维修成本。

    此外，曾经一度被忽视的网络安全也尤为重要。恶意入侵者可能会透过安防监控网络远程访问摄像机，获取摄像机实时视频的同时窥探隐私区域，或者修改摄像机内部的参数使之无法正常工作。如果一款网络监控摄像机可以提供多种手段来验证访问者的信息并对访问者的操作行为加以判断，则可以大大提高系统的网络安全性能，避免不必要的损失。

    4、依赖于人工方式的被动监控的监控效率亟待提高

    目前大多数的平安城市项目中，仍然是依赖于人工的方式去发现问题和解决问题。有时一名安保人员要同时面对多达几十个监控画面，既要集中精神去发现问题，又要第一时间对突发事件做出响应。在这种长时间精神高度集中的工作状态下，很容易产生疲劳感而降低工作效率。尽管摄像机或软件平台具有分析报警功能，可是其误报率和漏报率很高，难以达到令人满意的程度。如何提高摄像机的监控效率，成为能否解放警力，及时处置突发事件的重要因素。

    5、维修率高，后期维护工作量大

    监控摄像机的质量与使用年限密切相关。应用在平安城市项目中的摄像机一般实际使用时间长达五年甚至更多，这就要求摄像机具备出色的稳定性和可靠性，以保证在自然环境中，即使在恶劣的天气状况下也能保证全天候不间断地工作。这与摄像机的物理架构设计是否合理，做工用料是否考究密切相关。摄像机的故障会导致过高的维修费用，由此带来的维修成本和后期维护成本也将是一笔不小的开销，而通常这笔开销在项目招投标期间和系统使用初期是很容易被忽略的。

    6、能耗过大，电费支出不可小觑

    节能减排是实现科学发展，构建资源节约型和环境友好型社会的重要举措，是国家“十一五”规划确定的两个约束性指标之一，也是国家“十二五”规划的重中之重。以目前平安城市项目中使用的监控摄像机为例，大功率高耗能的设备时常可见。而如果每台摄像机的功率降低10w，按照一个省会级城市需要安装15万只摄像机计算，一年可以节约用电量超过1314万度，一年可节省的电费将超过1000万元。

    以上几点简要列举了目前应用于平安城市项目中的前端监控摄像机在使用过程中遇到的比较常见的一些亟待我们解决的难题。除此之外，还有诸如“如果设备故障了，如何能够第一时间发现问题和找到故障原因？”等需要从系统的角度来分析的情形。在此，本文将把主要精力放在对监控摄像机的探讨上，所以这部分的内容不作过多阐述。