監(jiān)控圖像的應用研究

1、監(jiān)控圖像的應用研究上海市公安局治安總隊   孫國強    電視監(jiān)控系統(tǒng)是公共安全技術防范系統(tǒng)的重要組成部分，它被廣泛應用于金融、文博、電力、電信、供水、供氣等重要部門的安全防范，以及機場、碼頭、車站、道口的安全檢查。由于電視監(jiān)控圖像具有很強的直觀性、實時性和可逆性，使得它在解決經(jīng)營糾紛、預防和制止犯罪、處理治安和刑事案件、為公安偵察破案提供線索等方面有著其它防范設施難以發(fā)揮的作用。    近年來，隨著科學技術的發(fā)展，電視監(jiān)控的應用技術有了長足的進步，傳統(tǒng)的模擬電視監(jiān)控技術正在被新型的數(shù)字電視監(jiān)控技術所取代。從前的組

2、合型分立式監(jiān)控設備正在被集多種功能為一體的多媒體監(jiān)控設備所取代，特別是硬盤錄像機、視頻服務器以及各種網(wǎng)絡傳輸技術的出現(xiàn)，使電視監(jiān)控系統(tǒng)工作模式和應用范圍發(fā)生了深刻變化，原先許多局限于本單位、本場所使用的“閉路電視”監(jiān)控系統(tǒng)正在被改造為區(qū)域或行業(yè)性范圍內(nèi)使用的遠程監(jiān)控系統(tǒng)，其應用領域也逐漸從安全防范向企業(yè)生產(chǎn)、公共交通、小區(qū)物業(yè)等行業(yè)性管理領域拓展，電視監(jiān)控的應用由此出現(xiàn)了前所未有的發(fā)展空間和光明前景。然而，我們應該清醒地看到，在當前電視監(jiān)控技術迅速發(fā)展和應用領域不斷拓寬的今天，電視監(jiān)控的防范作用和實際監(jiān)控效果不等于隨之就發(fā)生了根本性的變化。    事實上，由于我們

3、的許多使用單位和場所不注重對電視監(jiān)控實際效果的應用研究，導致重要部位無監(jiān)控圖像、監(jiān)視圖像不清晰、圖像嚴重缺省、錄像回放圖像滿足不了使用要求等問題屢有出現(xiàn)，更有不少單位對電視監(jiān)控設施疏于保養(yǎng)、管理，致使監(jiān)控設施日久失修，其作用形同虛設，起不到安全防范作用。    據(jù)統(tǒng)計，存在著這些監(jiān)控使用方面問題的已不是個別現(xiàn)象和個別單位，不符合安全防范使用的圖像數(shù)已占到監(jiān)控圖像總量的近50。電視監(jiān)控中出現(xiàn)的這種新情況、新問題也給我們管理部門敲響了警鐘，我們千萬不能因為電視監(jiān)控的技術和應用出現(xiàn)了前所未有的大好形勢，而對電視監(jiān)控實際應用效果掉以輕心，我們只有在對電視監(jiān)控新裝備、新領域

4、加強管理的同時，注重對電視監(jiān)控圖像的應用研究，提高其實際的監(jiān)控效果，才能使電視監(jiān)控起到真正意義上的安全防范作用。    下面，筆者根據(jù)自己多年來從事技防管理工作的實踐，就如何進一步發(fā)揮電視監(jiān)控的防范作用，提高電視圖像的應用效果方面，做一些探索和研究。    一、監(jiān)視畫面應清晰    電視監(jiān)控作用首先體現(xiàn)在對遠離目標現(xiàn)場的監(jiān)視作用，所以，保證監(jiān)視圖像清晰是電視監(jiān)控的最基本要求，然而正確識別圖像清晰，又是保證監(jiān)視圖像清晰的前提。在實際工作中，我們使用和管理人員應該學會正確掌握識別圖像清晰的方法。在對圖像質量情

5、況進行檢查時，我們不可能像質量檢驗部門那樣用圖像測試卡來檢測圖像的清晰度，但我們完全可以通過人的肉眼來識別圖像。    圖像清晰與否，主要表現(xiàn)在構成物體的細節(jié)處，細節(jié)清楚了，圖像就清晰。在對圖像清晰度進行檢查時，我們往往又以能否看清表現(xiàn)目標特征的細節(jié)，作為判別圖像清晰的標準和界線。比如對于所監(jiān)視的目標是人，就應該看清人的臉部特征，如果人的臉部圖像能夠區(qū)分五官特征的，特別是能夠區(qū)分眉毛與眼睛的，則圖像為清晰。如果所監(jiān)視目標是車輛，就應該通過能否看清車牌號，作為判別圖像是否清晰的標準。對于經(jīng)過硬盤錄像機處理的圖像，由于其采取了數(shù)字處理技術，在圖像的表現(xiàn)形式上與模擬處理

6、技術有所不同，其圖像的清晰除了表現(xiàn)在應能看清目標特征的細節(jié)外，還應該觀察靜止物體的邊緣有無出現(xiàn)鋸齒狀、或者移動物體的輪廓線有無出現(xiàn)拉毛等不正常現(xiàn)象。其次，對圖像感覺或者對圖像損傷制的判斷上還表現(xiàn)在對物體固有色彩和黑白層次的還原性上(看是黑白還是彩色監(jiān)控系統(tǒng))，圖像的黑白層次豐富、顏色的色偏小，則越能逼近物體原來的真實面貌，對圖像的感覺就自然好，反之亦然。    電視監(jiān)控系統(tǒng)的工程建設質量和攝像機監(jiān)控范圍內(nèi)的環(huán)境照度是影響圖像清晰度主要因素。對于工程建設質量，其一要求構成系統(tǒng)的產(chǎn)品，其清晰度指標都必須滿足和超過系統(tǒng)技術指標，尤其是對攝像機，其清晰度值一般要求黑白的在

7、500TVL，彩色的在400TVL。所以希望有關單位在對一些防范重要場所、重點部位實施監(jiān)控時，一定要選用一些性能和質量上佳的攝像機，保證這些重要圖像的清晰。其二對系統(tǒng)的產(chǎn)品結構和配置要合理，比如對彩色監(jiān)控系統(tǒng)前端設備與終端設備的色彩屬性應保持一致，現(xiàn)在有許多配置硬盤錄像機的電視監(jiān)控系統(tǒng)，前端使用的是黑白攝像機，結果造成了圖像還不如黑白模擬監(jiān)控系統(tǒng)的清晰。其三在對攝像機進行聚焦調(diào)整時，要保證圖像的最佳聚焦面落在攝像機靶面上，不然，圖像會出現(xiàn)散焦和不清晰。    此外，攝像機監(jiān)控范圍內(nèi)的環(huán)境照度也直接影響到圖像的清晰，配置并安裝了高清晰度的攝像機后還應為其提供適合其取

8、得良好畫面的環(huán)境照度，因為攝像機就像人的眼睛，到了夜晚，即使人的眼睛再好，如果沒有一定的光照度，仍看不清任何物體。所以作為監(jiān)控使用單位一定要為攝像機工作提供一個足夠的環(huán)境照度，為監(jiān)視圖像的清晰和亮麗創(chuàng)造條件。二、被監(jiān)視目標應有足夠的有效畫面所謂“被監(jiān)視目標應有足夠的有效畫面”是指被監(jiān)視的目標在監(jiān)視器上要有足夠大的成像面。我們認為用于安全防范的電視監(jiān)控，不能像那些維護公共秩序或者維護交通秩序所用的監(jiān)控系統(tǒng)，往往只注重宏觀，不注重微觀。用于安全防范的電視監(jiān)控完全是為了防止發(fā)生非法行為，能及時實行有效管理，如果監(jiān)控圖像沒有足夠大的有效畫面，看不清被監(jiān)視目標的具體細節(jié)，就不能實行有效管理，今后也不能將

9、此錄像資料作為取證材料，甚至作為公安偵察破案的線索。如何使監(jiān)控圖像具有足夠的目標有效畫面呢，筆者認為要做到二點，一是在對攝像機鏡頭配置時，應該盡量選用視場角相對小、成像面相對大的鏡頭。也就是在實際應用中，應根據(jù)被監(jiān)視目標的情況(包括目標的大小和遠近)選擇焦距相對長一些的鏡頭，使監(jiān)視器上被監(jiān)視目標的畫面尺寸足以看清其物體特征。目前，對于距離攝像機不遠(3-5m)的室內(nèi)監(jiān)控目標，如金融網(wǎng)點的現(xiàn)金柜臺，賓館的大堂服務臺、商場的貴重銷售品等，攝像機大都采用3.5-8mm的手動變焦鏡頭，并按上述原則進行調(diào)焦后，將攝像機鏡頭固定在所監(jiān)視目標畫面尺寸比較大的位置上。二是要保證攝像機的安裝位置和角度能基本看到

10、目標的正面圖像?，F(xiàn)在有相當一部分圖像滿足不了使用要求的原因是與攝像機的安裝位置不當有關，有的因為攝像機安裝位置太高，圖像出現(xiàn)了嚴重的俯視現(xiàn)象，以致看到的人物圖像是頭大身體小，身體比例嚴重不協(xié)調(diào)，難以辨別人物特征，有的則因為攝像機安裝角度太偏，只能看到被監(jiān)視人物的側面圖像，甚至是背面圖像，看不到被監(jiān)視人物的正面圖像，也無法正確識別人物特征。攝像機安裝的位置和角度究竟應該定在一個什么值上才算合適，筆者通過實踐總結，認為只要使攝像機與被監(jiān)視目標的垂直夾角不大于30°角，與被監(jiān)視目標正面方向的水平夾角不大于45°角，就能基本看到和看清目標的特征。本市金融網(wǎng)點、賓館飯店、商住商辦樓等

11、許多地方的攝像機按照上述要求安裝和調(diào)試后，取得了比較好的監(jiān)視效果，為及時處治治安案件起到了實效，為公安偵察破案提供了有效線索。三、監(jiān)視畫面的連續(xù)性監(jiān)視畫面是否需要連續(xù)，不能搞一刀切，特別是對模擬電視監(jiān)控而言，應根據(jù)不同場合、作不同要求。對于一些重要部位，如收銀臺、主要出入口、放置貴重物品場所、重點要害部位，為保證能對其實施有效監(jiān)視，應使監(jiān)視畫面連續(xù)，為此在系統(tǒng)的結構上要實行一對一監(jiān)視制度，即每臺攝像機的視用多畫面處理器后的監(jiān)視畫面，一是每路圖像信號的監(jiān)視畫面變小，目標的細節(jié)處往往看不清，二是畫面連續(xù)性較差，而且隨著攝像機接入數(shù)的增多，圖像不連續(xù)的“卡通”現(xiàn)象越加嚴重。三是目前國內(nèi)市場上的多畫面

12、處理器質量普遍不佳，圖像清晰度也達不到使用要求。對于采用視頻切換方式圖像，雖然切換的圖像比經(jīng)過多畫面處理器處理的圖像要清晰，但在一臺監(jiān)視器上輪流切換顯示幾臺攝像機的圖像后，每路圖像的顯示就不連續(xù)，呈周期性顯示。且隨接入切換器的攝像機圖像數(shù)增多，每路圖像出現(xiàn)的時間越短，或者出現(xiàn)的周期越長，甚至使人消失了對前一幅圖像的記憶。由于上述二種方式都是建立在模擬監(jiān)控系統(tǒng)基礎結構上，從技術上已不可能完全解決用少量的監(jiān)視器解決所有監(jiān)視圖像的連續(xù)問題，現(xiàn)在的辦法只有設法在一些攝像機數(shù)量多的場所，盡量減少監(jiān)視畫面不連續(xù)性，比如主張多畫面處理器采用場切換處理器，或者減少攝像機接入處理器的數(shù)量，從而增加圖像的顯示頻次

13、；對視頻切換器的圖像切換數(shù)規(guī)定不超過4個，從而增強操作員工對前一幅圖像的記憶?；蛘?，也可采用監(jiān)視圖像與入侵探測器進行聯(lián)動辦法，使正常情況時，無人走動情況下該處的攝像機不占用或者少占用監(jiān)視畫面，待出現(xiàn)有人走動時通過入侵探測器感應后的聯(lián)動，立刻以占用全屏顯示方式連續(xù)不間斷地顯示該處情景，從而實現(xiàn)連續(xù)。目前，許多地方為解決所有監(jiān)視畫面難以實現(xiàn)連續(xù)的問心設備的數(shù)字監(jiān)控系統(tǒng)。這樣做，確實解決了用少量的監(jiān)視器實現(xiàn)所有監(jiān)視圖像的連續(xù)問題，但是，筆者認為不是將多畫面處理器改為硬盤錄像機后就等于什么都解決了，應該看到以硬盤錄像機顯示監(jiān)控畫面也會帶來問題，一是硬盤錄像機所配套使用的顯示器清晰度不如模擬監(jiān)視器，二是

14、顯示器畫面尺寸一般較小，監(jiān)控效果不好。筆者認為要取得理想的監(jiān)控效果，最好是在系統(tǒng)配置多路式硬盤錄像機的基礎上再增加一臺視頻切換器（包括矩陣切換器），視頻切換器的作用是對硬盤多路顯示的圖像進行選擇，對其中需要進一步看清的圖像，進行切換全屏顯示，這樣的系統(tǒng)結構既可以從面上保證通過硬盤錄像機連續(xù)顯示所有的監(jiān)視圖像，同時又可對其中需要進一步看清的圖像進行切換放大。從而做到在解決了圖像連續(xù)性的問題以后，也不影響對重點圖像的監(jiān)視效果。四、回放圖像的清晰和連續(xù)電視監(jiān)控系統(tǒng)的另一個重要作用，就是圖像回放。圖像回放可為使用方提供有效線索和證據(jù)，圖像回放的質量還直接關系到一些場所的工作能否正常開展，特別是在平時營

15、業(yè)時間內(nèi)沒有專人進行監(jiān)視圖像的場所。如金融網(wǎng)點的監(jiān)控系統(tǒng)，主要是在營業(yè)員與客戶發(fā)生經(jīng)營糾紛以后，通過對圖像回放來反映或澄清事物的真實面貌。此外，在發(fā)生各種案件后，公安偵察破案也是通過事后對圖像回放來尋找犯罪嫌疑人的蛛絲馬跡，所以圖像的回放質量在一些場所和部門顯得尤為重要。如何來保證圖像回放質量，筆者認為首先要弄清二個問題：一是什么樣的圖像回放質量能滿足使用要求，也就是圖像回放質量合格的標準是什么。二是如何正確認識和處理監(jiān)視圖像與回放圖像的關系，從而保證回放圖像的質量。對第一個涉及回放圖像質量的標準問題，概括性地講就是回放圖像的畫質應基本保持與監(jiān)視圖像的畫質一致，事實上回放圖像總不如監(jiān)視圖像清晰

16、，無論是用模擬錄像方式還是硬盤錄像方式。因為錄像回放的工作過程與監(jiān)視圖像的工作過程相比，增加了記錄和輸出環(huán)節(jié)，但是我們從使用上仍要求圖像回放的畫質不應與監(jiān)視圖像有明顯的差別，通過圖像回放仍能正確顯示被監(jiān)視目標的某些特征。第二個問題是如何在工作中操作的問題，筆者認為首先要大家認識到監(jiān)視圖像清晰和連續(xù)是保證回放圖像清晰和連續(xù)的前提，但監(jiān)視圖像清晰和連續(xù)不等于回放圖像就清晰和連續(xù)。我們一些使用單位往往以為監(jiān)視圖像清晰和連續(xù)了，回放圖像就沒有問題了，這是絕對錯誤的?，F(xiàn)在不少單位因為對回放圖像的認識上存在著以上誤區(qū)，致使監(jiān)視圖像尚可，但對回放圖像由于長期不檢查，發(fā)現(xiàn)不了問題，結果滿足不了使用要求。其次是

17、在監(jiān)視圖像清晰和連續(xù)的前提下，如何保證回放圖像也基本清晰和連續(xù)，筆者認為對于模擬監(jiān)控系統(tǒng)而言，一是要使錄像帶的質量處于比較好的狀態(tài)，二是系統(tǒng)的工作結構必須實行“一對一”，即一臺攝像機配置一臺錄像機工作，三是應將錄像機的工作狀態(tài)設置在SP、LP或EP。當然，這樣的配置和所花的經(jīng)濟代價都比較大，但對于一些重要監(jiān)控部位，必須這樣要求，使得這些重要部位的回放圖像能有最佳的監(jiān)控效果。然而，對于一些相對次重要部位的監(jiān)控，為了降低經(jīng)濟代價，可以在一定程度上犧牲一些回放圖像連續(xù)性的要求，比如回放圖像可以每秒幾幀，甚至是1、2秒1幀，可根據(jù)具體情況確定幀頻數(shù)，但對回放圖像的清晰要求不應降低標準。對于一些很少有人

18、走動的部位，也可以采用與入侵探測器實現(xiàn)聯(lián)動錄像的辦法，使正常情況下回放圖像是不連續(xù)甚至可以無回放圖像。但一旦出現(xiàn)異常情況時回放圖像是連續(xù)的，這樣做既省了設備，又提高了工作效率。五、有關硬盤錄像機的圖像質量硬盤錄像機與模擬錄像機相比確實有許多優(yōu)點，特別是體現(xiàn)在其畫質比較穩(wěn)定，以及對圖像資料的使用和管理比較方便。但是，在目前模擬監(jiān)控系統(tǒng)處在向數(shù)字監(jiān)控系統(tǒng)的過渡階段，我們一方面要承認硬盤錄像機的技術優(yōu)勢，另一方面也應該看硬盤錄像機也像其它任何新生事物一樣，還存在著一些自身的缺點和問題，需要做進一步的改進和提高。特別是現(xiàn)在一些產(chǎn)品開發(fā)商利用這個技術轉型期，開發(fā)生產(chǎn)一些質低價廉的產(chǎn)品，致使市場銷售使用的

19、硬盤錄像機質量魚龍混雜，良莠不齊。所以作為硬盤錄像機的使用單位，應該如何通過圖像來識別硬盤錄像機的質量，以及如何正確處理和解決與圖像有關的硬盤錄像機使用問題，顯得尤為迫切。1.正確識別硬盤錄像機的圖像質量由于硬盤錄像機使用的是數(shù)字處理技術，所以在圖像的表現(xiàn)形式上與模擬處理技術有所不同。經(jīng)數(shù)字處理的圖像，如果圖像不清，除了表現(xiàn)在對物體特征的細節(jié)顯示不清外，還表現(xiàn)在靜止物體的輪廓線上出現(xiàn)鋸齒狀和運動物體的邊緣上出現(xiàn)拉毛現(xiàn)象，整幅圖像有時會出現(xiàn)“馬塞克”或“水積”現(xiàn)象。其主要原因是圖像數(shù)字傳輸碼流及信號處理速度不夠。要看清或辨別硬盤錄像機的圖像質量（包括監(jiān)視圖像和回放圖像質量），最好的方法是將圖像放

20、在單路全屏顯示狀態(tài)，特別是對多路硬盤錄像機，通過使用該方法可以對硬盤錄像機的圖像清晰度情況一目了然。2.正確處理硬盤錄像機的圖像清晰度與圖像保存時間的矛盾圖像的清晰度(包括監(jiān)視圖像和回放圖像的清晰度)與圖像資料保存時間都是硬盤機的主要使用要求，而這二者之間卻是相互牽扯、相互影響的。在硬盤容量一定的情況下，要求圖像清晰度越高，占用硬盤的空間就越大，勢必造成圖像資料保存時間縮短。由于目前不少單位還不太清楚正確識別硬盤錄像機圖像的方法，工程開發(fā)商往往因此以犧牲圖像清晰度來滿足使用方提出的圖像資料保存時間的要求。因此，需要正確處理和解決二者之間的矛盾。保證回放圖像清晰是前提在硬盤容量一定的條件下，應該首先滿足回放圖像清晰度的要求，也就是要在保證圖像清晰所需的碼流前提下，再考慮圖像的保存時間。因為回放圖像不清晰