浅谈建筑出入口监控摄像机选择及安装.doc

浅谈建筑出入口监控摄像机的选择和安装
来源: 唐海峰          上传日期: 2009-02-10
    从安防角度出发，摄像机的安装非常关键，一旦在选择和安装上考虑不够周到，那会造成监控画面不全或者不够清晰的问题。因此，本文针对建筑出入口的摄像机选择和安装进行了深入的分析和探讨，为读者提供了一些参考意见，希望能给大家一些帮助。
    我们知道电视监控系统的两大基本功能是：实时监视现场状况和实时图像记录，作为事后取证。在电视监控系统中监控设备是实现其功能的载体，“人”是监控系统的核心主体。人进出建筑物要通过各种出入口。不难发现，在一个监控系统中，对出入口监控越来越重要。通过事后取证，调阅出入口录像信息，迅速锁定突发事件中违法违规人员体貌特征，已经成为处理突发事件，破获案件的重要手段。出入口监控摄像机图像是否清晰，是否展现更多的层次和细节已经成为事后取证成败的关键。如何选择出入口摄像机以及选择适当的安装位置，已经成为一个监控系统项目的基础性问题。
    众所周知，CCD摄像机成像是以摄像机光电转换系统为核心的，当摄像机把被摄对象的光学图像转变成相应的电信号后，便形成被记录的信号源。因此在安装摄像机时，光这个元素是我们必须要时时考虑的。随着建筑出入口的造型越来越多样，出入口的光源变化越来越复杂，因此选择有处理复杂光环境功能的摄像机，以及采取合理的安装方式，是取得建筑物出入口清晰图像的必要前提。
    下面，我们先说说建筑出入口摄像机安装方式的选择与镜头调节。
室内安装还是室外安装
    室内安装：多数的传统方式是将建筑出入口的摄像机安装在室内。这种方式的优点是可选择监控方向安装（同一幢楼建筑内应考虑监控方向的一致性和封闭性，以保证任何一个进入建筑的人员均可在某一出入口留下面部正面图像）。同时此种方式安装简便，布线简单，便于维护。需要注意的是在摄像机的选择及安装位置上要考虑室外光源对摄像机的影响。如果摄像机视场朝室外安装，则要选择带自动光圈，背光补偿较强的摄像机。对复杂光照环境的出入口则要选用宽动态摄像、强光抑制摄像机，甚至是增加补充光源。
    室外安装：在室外安装立杆或依附载体安装摄像机，采用正面摄像或侧面摄像拍摄出入口图像。此种方式已经逐渐被接受和采用，并取得较好的成像效果。这种方式的优点是，白天室外自然光环境人脸面部光照充分，面部图像真实，层次分明，能拍摄更多人体特征细节。晚上出入口处环境照明单一，在环境照明充分的情况下也可得到满意的夜间人像。该种安装方式，根据夜间的环境照度情况可选用低照度摄像机或普通照度摄像机。这种安装方式的缺点是，安装位置受景观限制，布线略麻烦，某些项目需要涉及切割路面，需要考虑室外景观环境。某些建筑出入口受环境限制无法选用此种方式。
    通过上述分析，在建筑环境容许的情况下，建议优先选择室外安装方式，同时做好夜间出入口室外的照明。
摄像机安装角度
    根据安装位置的不同分为：平角度、俯角度、仰角度。
    平角度安装：摄像机安装高度接近常人面部高度，充分展现面部特征细节，是建筑出入口摄像机安装时的首选角度，室内安装时，可调整安装距离、位置、高度以实现平角度。随着三轴、双轴可调半球摄像机的出现，多数摄像机可以采用贴墙安装方式以接近平角度安装的实现。其缺点是隐蔽性不强，容易破坏现场环境景观，容易受光环境的影响。
    俯角度安装：这种安装方式摄像机常常采用吸顶或吊装方式。其优点是安装方便，隐蔽，可以避免部分光线直接反射的影响。采用这种方式应注意摄像机与面部的夹角不宜过大，否则头顶画面较大，面部特征较少。缺点是降低识别率。
仰角度安装：较为特殊，多出现在一些下沉广场出入口，地下室出入口，停车场出入口等。这种方式是因现场需要而选择的特殊方式。此种方式必须考虑各种光源的影响。避免光线干扰。对摄像机的防护也应考虑详细。摄像机选择宜用对光处理较为成熟的产品。
    上述安装方式，在实践中最佳的方式为平角度安装，它可以更多地展现面部细节，建议最大俯视角度不超过15度。当现场环境限制时，为求得最佳效果可适当选择安装距离以调整物距实现角度的理想化。
摄像机安装方向
    摄像机安装方向的选择，应首先统一该建筑的对外出入口摄像机的安装方向，选择一致对外或对内，以保证始终有一只摄像机能拍摄到人物的正面图像。从人像的识别率来看正面摄像>侧面摄像>背面摄像。因此应尽量选择安装位置使摄像机拍到人的正面图像。通过实践发现摄像机与人脸的水平夹角不大于35度范围均可保证面部特征明显。
从景别来看镜头的调节
    从景别来看，图像可分远景、中景、近景、特写。建筑出入口由于光线复杂，角度要求高，因此我们建议均采用优质的手动变焦自动光圈镜头。对监控建筑出入口，监控的主体是进入建筑物的人员及活动物体，因此多数情况下，出入口处的墙体、其他的建筑结构、造型均不是应该关心的重点。我们追求的是最清晰的人员特征图像。因此在进行镜头焦距调节时应尽可能减少画面中的无效部分墙体等），尽可能让人体在画面中比例更大，同时应注意将门框等边际界定物收在画面中以确保出人口全部进入画面，这就是所说的应该选择有效近景监控模式。
安装位置对光线的选择
    室内安装时从光源来看有顺光、逆光、侧光等几种安装位置。
顺光是指光线照射方向和摄像机的视场方向一致，人员正面受光均匀，无阴影，色彩还原比较正常。不过如光线过于强烈，会严重损失主体的表面层次。逆光与顺光相反，光线的投射方向和摄像机拍摄方向相反，其主要造型特点是被摄人物主体正面受不到光线照明，主体正面的照度和背景及远景照度相差较大，主体正面的细节完全损失，面部发黑，无法进行人像特征的识别。
    侧光较为常见，室内安装时多数侧光环境。侧光是光线的照射方向在人物主体的一侧，这种光线使主体人物一半明亮，一半产生阴影，人物暗部层次会受损失，人物表面明暗对比强烈，色彩还原尚可。
    室内安装时应尽量避免选择造成逆光出现的安装位置，如无法回避可选用宽动态摄像机或增加顺光源。要注意强逆光时人像主体正面的照度和背景的照度对比远远大于现有任何宽动态摄像机的动态比。多数宽动态摄像机技术的实现增强了面部的细节，但是无法比拟顺光环境下的成像层次和细节。因此对这三种的选择是非常重要的。
建筑出入口摄像机选择
    根据前面所述选择合适成像的安装位置，是建筑出入口监控系统提供优质可识别的有效画面的前提。但是建筑物的硬件条件往往制约我们对安装位置的选择，特别是建筑材料的多样化，造成了安装位置选择难度的增加。建筑材料产生的光线直接反射、折射、漫射都对出入口成像造成一定的干扰。因此选择优质的摄像机是必要的。在造价条件许可的情况下，应选择高清晰、宽动态、低照度的摄像机。镜头应选择有一定调焦范围的优质自动光圈镜头。近年来，带自动光圈的宽动态半球也常见于市场，已成为建筑出入口的室内安装首选。随着产品技术的深入发展，对光环境处理的研究也是当今监控摄像机的研发主要方向，相信会有更多成熟的产品应用于建筑出入口。
    本文是笔者经验之谈，供同行交流。电视成像是光的艺术，笔者愿意和各位同行深入交流共同学习，文中有不足之处欢迎指正。