文/劉本軍/李登豐 湖北三峽職業(yè)技術(shù)學(xué)院電子信息學(xué)院教研室主任/保衛(wèi)處處長

　   前言

　　高空拋物被稱為“懸在城市上空的痛”， 一直以來高空拋物行為倍受關(guān)注，作為城市不文明的行為的同時，它所帶來的社會危害也很大。由于其不文明行為的實施場所多為高空樓層，少有目擊者，拋物時間短，甚至有人在拋物時故意隱去身影，使得相關(guān)部門很難追究拋物者的法律責(zé)任，此類事件屢見不鮮、屢禁不止。

　　前段時間“拋磚砸死女嬰”事件經(jīng)媒體報道后引起社會廣泛關(guān)注，人們在為百日女嬰過早地離開這個世界、父母悲痛欲絕而扼腕的同時，一個有關(guān)城市高空拋物威脅人們“頭頂安全”的社會問題再次引起人們的熱議。

　　隨著中國城市化進(jìn)程加快，高層建筑越來越多，隨之帶來的高空拋物現(xiàn)象也十分嚴(yán)重，寄希望于居民提高素質(zhì)完全杜絕這種行為，在目前是不現(xiàn)實的，且高空拋物又面臨著取證處罰難的困境，有必要借助高科技手段，例如在小區(qū)安裝攝像頭時刻監(jiān)控，從而留下高空拋物的有力物證，不失為震懾高空拋物行為的可取做法。

　　筆者今年上半年參與了某小區(qū)安防監(jiān)控系統(tǒng)的設(shè)計與施工，在安防監(jiān)控系統(tǒng)還未建設(shè)完工的期間，小區(qū)在業(yè)主裝修期間連續(xù)發(fā)生幾起高空拋物傷人事件，開發(fā)商和物業(yè)公司對此非常頭痛。在了解到此情況后，我們建議對正在建設(shè)的小區(qū)安防視頻監(jiān)控系統(tǒng)進(jìn)行改造，同時建設(shè)覆蓋小區(qū)內(nèi)七幢24層高的居民住宅樓以及覆蓋每幢大樓的3個能夠發(fā)生高空拋物的監(jiān)控面，預(yù)計在每幢大樓的每一個立面設(shè)置2臺攝像機，共計42臺，如圖2所示。建成后的視頻監(jiān)控系統(tǒng)將能夠?qū)ψ≌瑯峭饬⒚孢M(jìn)行實時監(jiān)控及分析，實現(xiàn)對大樓高空拋物事件的重點監(jiān)管，方案得到了小區(qū)開發(fā)商和物業(yè)公司的一致贊同。

　  高空拋物監(jiān)控攝像機選型

　　小區(qū)高空拋物視頻監(jiān)控系統(tǒng)和常規(guī)的小區(qū)安防監(jiān)控系統(tǒng)并沒有太大的差別，最主要區(qū)別就是攝像機的技術(shù)選型，因為高空拋物的物體下落速度較快，一般普通的低幀率的攝像機無法有效地捕捉目標(biāo)，也無法定位拋物者所在的樓層位置，所以在高空拋物監(jiān)控攝像機的技術(shù)選型上，我們特別注意了以下幾個問題。

　　攝像機的選型

　　球型攝像機是一體化攝像機、球形云臺、解碼器這幾部分組成的，可以自動聚焦、手動變倍，鏡頭拉近拉遠(yuǎn)及360度轉(zhuǎn)動來監(jiān)控所需監(jiān)控的區(qū)域，一般使用在室外或者室內(nèi)面積比較大，范圍比較廣的場合。半球攝像機的變焦范圍一般都不大，例如2倍、3.6倍等，而且鏡頭一般都不易更換，主要用于固定視野的監(jiān)控，例如樓梯間、通道、電梯轎箱。槍機應(yīng)用的場合比較廣泛、可擴展性更高，可以實現(xiàn)遠(yuǎn)距離監(jiān)控或廣角監(jiān)控，它的變焦范圍則取決于選用的鏡頭，可以從幾倍到幾十倍不等，而且鏡頭的更換比較容易，針對高空拋物的監(jiān)控，選擇槍機是最為適合的。

　　圖像傳感器的選型

　　攝像機的最主要部件圖像傳感器，早期圖像傳感器大部分都是采用CCD，它能夠?qū)⒐饩€信號變?yōu)殡姾尚盘柌⒖蓪㈦姾蓛Υ婕稗D(zhuǎn)移，也可將儲存的電荷取出，使電壓發(fā)生變化，因此是理想的攝像元件，具有分辨率高、靈敏度高、信噪比高、動態(tài)范圍高等特點。近年來，CMOS圖像傳感器發(fā)展迅猛，其體積小、集成度高、功耗低等優(yōu)點，廣泛應(yīng)用于數(shù)字網(wǎng)絡(luò)視頻監(jiān)控系統(tǒng)的前端設(shè)備中，它通過采用影像光源自動增益補強技術(shù)、自動亮度、白平衡控制技術(shù)，色飽和度、對比度、邊緣增強以及伽馬矯正等先進(jìn)的影像控制技術(shù)，完全可以達(dá)到與CCD攝像頭相媲美的效果。受市場發(fā)展以及技術(shù)等情況的限制，數(shù)字?jǐn)z像頭采用CCD圖像傳感器的廠商為數(shù)不多，主要原因是采用CCD圖像傳感器成本高的影響，所以沒有必要一味追求CCD圖像傳感器。

圖一     高空拋物相關(guān)法律法規(guī)

　　傳感器尺寸的選型

　　傳感器尺寸(又稱靶面尺寸)，主要有1/4"、1/3"、1/2"、1/1.8"等幾種，它的大小以及與鏡頭的配合情況將直接影響視場角的大小和圖像的清晰度。在同樣的像素條件下，傳感器尺寸越大，感光面積越大，對光線的敏感性也就越強，描述的圖像層次也就越豐富，成像效果越好。“1/”這個后面的數(shù)字英寸的變小，只是表示這方面技術(shù)在不斷的進(jìn)步，并不是說 1/3英寸就一定比1/4英寸的好，因為不同的場合需要用到一些不同尺寸的傳感器所獨有的優(yōu)點。例如1/2英寸可以有比較大的通光量，1/4英寸可以比較容易的獲得較大的景深。由于高空拋物監(jiān)控的環(huán)境和區(qū)域具有一定的特殊性，建議選用1/2"、1/1.8"等尺寸的傳感器。

圖二     攝像頭安裝位置示意圖

　　鏡頭的選型

　　鏡頭的種類繁多，從焦距上分類，可分為短焦距、中焦距、長焦距和變焦距鏡頭;從視場的大小分類，可分為廣角、標(biāo)準(zhǔn)、遠(yuǎn)攝鏡頭;從結(jié)構(gòu)上分類，還可分為固定光圈定焦鏡頭、手動光圈定焦鏡頭、自動光圈定焦鏡頭、手動變焦鏡頭、自動光圈電動變焦鏡頭、電動三可變鏡頭(指光圈、焦距、聚焦這三者均可變)等類型。由于鏡頭選擇得合適與否，直接關(guān)系到攝像質(zhì)量的優(yōu)劣，又關(guān)系到工程造價，因此在實際應(yīng)用中必須合理選擇鏡頭。

　　針對高空拋物監(jiān)控，我們建議如下：① 建議選擇自動光圈鏡頭：高空拋物使用的攝像機多在室外安裝，因為室外的光線的動態(tài)范圍變化較大，夏日陽光下環(huán)境照度達(dá)50000Lx-100000Lx，夜間路燈時僅為10Lx，變化幅度相當(dāng)大，自動光圈對監(jiān)控點的光線變化適應(yīng)性較強。② 建議選擇手動變焦鏡頭：大多數(shù)用戶選購監(jiān)控攝像機時標(biāo)配的就是定焦鏡頭，根據(jù)所需要布控點來選擇合適的焦距，如大范圍監(jiān)控會選擇4mm短焦鏡頭。然而高空拋物監(jiān)控區(qū)域和環(huán)境是千變?nèi)f化的，同時與樓幢之間的距離也是相對不固定，面對這么多可變因素，建議選擇變焦鏡頭。一般情況下，變焦鏡頭可以提供4mm~16mm甚至更長的焦距，根據(jù)鏡頭選擇不同，數(shù)值可以不同。變焦也分手動和自動，考慮到價格成本，手動變焦更適合于本項目。③ 鏡頭的接口：鏡頭的接口分為C與CS接口，它們的區(qū)別在于鏡頭與攝像機接觸面至鏡頭焦平面的距離不同，C型接口此距離為17.5mm，CS型接口此距離為12.5mm。C型鏡頭與C型攝像機，CS型鏡頭與CS型攝像機可以配合使用，C型鏡頭與CS型攝像機之間增加一個5mm的C/CS轉(zhuǎn)接環(huán)可以配合使用，CS型鏡頭與C型攝像機無法配合使用。在選擇攝像機與鏡頭的配合時，首先要明確機械接口是否一致，盡量選用同一種工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)的接口，以免給安裝帶來麻煩。其次要求鏡頭成像規(guī)格與攝像機傳感器尺寸規(guī)格一致，即鏡頭標(biāo)明的為1/3英寸，則選用攝像機的規(guī)格也應(yīng)為1/3英寸，否則不能相互配合。例如：使用1/3英寸攝像機，還勉強可以配備1/2英寸鏡頭，此時攝像系統(tǒng)顯現(xiàn)的視場角要比鏡頭標(biāo)明的視角小很多;但反過來把1/2英寸鏡頭用于2/3英寸攝像機時，則圖像就不能充滿屏幕，圖像邊緣不是發(fā)黑就是發(fā)虛。

　　幀率與分辨率的選擇

　　攝像頭的幀率是指在1秒鐘時間里傳輸?shù)膱D片的幀數(shù)，也可以理解為圖形處理器每秒鐘能夠刷新幾次，通常用fps(Frames Per Second)表示。每一幀都是靜止的圖像，快速連續(xù)地顯示幀便形成了“運動”的圖像，也就是視頻。高幀率可以得到更流暢、更逼真的視頻，每秒鐘幀數(shù) (fps) 愈多，所顯示的動作就會愈流暢。一般來說30幀/秒是行業(yè)普遍水平，但為了提高高空拋物的監(jiān)控視頻的效果，推薦使用60幀/秒的幀率，可以明顯提升圖像交互感和逼真感。目前暫不推薦90幀/秒或120幀/秒以上幀率的攝像機，最主要的是高速圖形處理器的價格以及圖像傳輸速率限制等問題，超高幀率攝像機的價格和技術(shù)還不算成熟。

　　分辨率指在視頻攝錄、傳輸和顯示過程中所使用的圖像質(zhì)量指標(biāo)，或顯示設(shè)備自身具有的表現(xiàn)圖像細(xì)致程度的固有屏幕結(jié)構(gòu)，換句話說就是指單幅圖像信號的掃描格式或顯示設(shè)備的像素規(guī)格。分辨率的單位是“像素點數(shù)Pixels”，而不是“電視線TVLine”，分辨率代表水平行和垂直列的像素數(shù)目，用“水平像素×垂直像素”來表達(dá)，例如目前市面大部分?jǐn)z像頭分辨率為1280×1240，代表水平行有1280個像素，垂直列上有1024個像素，這樣整個畫面大約有130萬像素。隨著技術(shù)的發(fā)展，分辨率會越高，就可以呈現(xiàn)更多信息，圖像質(zhì)量越好，考慮到系統(tǒng)的先進(jìn)性，建議現(xiàn)在高空拋物監(jiān)控使用攝像頭分辨率為1920×1080，整個畫面大約有200萬像素(未完待續(xù)，更多精彩內(nèi)容請見下期《測評&選型》雜志《專家看安防》欄目)。