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。

　　圖1　高空拋物相關(guān)法律法規(guī)

　　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(jī)，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。

　　圖2　攝像頭安裝位置示意圖

　　高空拋物監(jiān)控攝像機(jī)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(jī)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(jī)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(jī)的技術(shù)選型上，我們特別注意了以下幾個問題：

　　一、攝像機(jī)的選型：球型攝像機(jī)是一體化攝像機(jī)、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(jī)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(jī)應(yīng)用的場合比較廣泛、可擴(kuò)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(jī)是最為適合的。

　　二、圖像傳感器的選型：攝像機(jī)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(bǔ)強(qiáng)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(qiáng)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。

　　三、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″英寸等幾種，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(qiáng)，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(dú)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。

　　四、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(jī)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(qiáng)。(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(jī)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(jī)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(jī)，CS型鏡頭與CS型攝像機(jī)可以配合使用，C型鏡頭與CS型攝像機(jī)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(jī)無法配合使用。在選擇攝像機(jī)與鏡頭的配合時，首先要明確機(jī)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(jī)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(jī)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(jī)，還勉強(qiáng)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(jī)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。

　　五、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(yùn)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(jī)，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(jī)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。

　　六、最低照度：照度是反映光照強(qiáng)度的一種單位，其物理意義是照射到單位面積上的光通量，照度的單位是每平方米的流明(Lm)數(shù)，也叫做勒克斯(Lux，法定符號Lx)：1Lx=1Lm/m2。最低照度是測量攝像機(jī)感光度的一種方法，換句話說，攝像機(jī)能在多黑的條件還可以看到的可用的影像。簡單地說，在暗房內(nèi)攝像機(jī)對著被測物，然后把燈光慢慢調(diào)暗，直到監(jiān)視器上快要看不清楚被測物為止，這時測量光線的照度，就是該攝像機(jī)的最低照度。通常將攝像機(jī)分為四個等級：(1)、普通級攝像機(jī)：一般照度值均大于0.1Lux;(2)、低照度攝像機(jī)：照度值范圍在0.1Lux至0.01Lux之間的攝像機(jī);(3)、月光級攝像機(jī)：其照度值范圍在0.01Lux至0.001Lux間;(4)、星光級攝像機(jī)：當(dāng)最低照度值達(dá)到甚至低于0.0001Lux的時候，便達(dá)到了星光級的超低照度攝像機(jī)，但這些分類也沒有絕對的規(guī)范化、標(biāo)準(zhǔn)化。

　　由于小區(qū)夜間光照不足，又不可能大規(guī)模安裝補(bǔ)光照明設(shè)施(為了保證業(yè)主休息，不方便通過補(bǔ)光等方式來提高環(huán)境照度)，此種場景下對攝像機(jī)的低照度性能要求就比較高。雖然紅外與激光攝像機(jī)在外界無需任何輔助光源的情況下可得到較清晰的圖像，但紅外與激光攝像機(jī)目前仍存在一些缺陷，如色彩為黑白、能耗大、散熱不佳、紅外攝像機(jī)照射距離有限、照射范圍不廣等。

　　隨著圖像傳感器技術(shù)的提高，以及圖像降噪算法的應(yīng)用，高清網(wǎng)絡(luò)攝像機(jī)的低照度效果越來越好，它不同于紅外，可借助周圍的一切光源，如路燈、走廊燈、月光甚至星光等，在光線較暗的情況下獲得全彩色實時視頻圖像。由于采用了超靈敏度圖像傳感器，以及獨(dú)有的電子倍增和噪點控制技術(shù)，能夠極大地提高攝像機(jī)的靈敏度，并且具備24小時全彩色實時效果，沒有普通低照度攝像機(jī)出現(xiàn)的拖尾現(xiàn)象，以滿足對夜間高品質(zhì)監(jiān)控的需求。其優(yōu)點是功耗小、圖像效果真實、不偏色，在應(yīng)用面上，雖然不及紅外攝像機(jī)廣泛，但也在一定程度上具備不可替代性。高空拋物視頻監(jiān)控中為解決夜間監(jiān)控的難題，建議使用“星光級”攝像頭。

　　七、寬動態(tài)范圍：寬動態(tài)技術(shù)是在非常強(qiáng)烈的對比下讓攝像機(jī)看到影像的特色而運(yùn)用的一種技術(shù)。當(dāng)在強(qiáng)光源(日光、燈具或反光等)照射下的高亮度區(qū)域及陰影、逆光等相對亮度較低的區(qū)域在圖像中同時存在時，攝像機(jī)輸出的圖像會出現(xiàn)明亮區(qū)域因曝光過度成為白色，而黑暗區(qū)域因曝光不足成為黑色，嚴(yán)重影響圖像質(zhì)量。攝像機(jī)在同一場景中對最亮區(qū)域及較暗區(qū)域的表現(xiàn)是存在局限的，這種局限就是通常所講的“動態(tài)范圍”。常規(guī)攝像機(jī)視場中的物體在亮度較高的背景光時，需要看門口或窗外的物體，通常采用中央背光補(bǔ)償(BLC)模式，它主要是靠提升視場中央部分的亮度、降低視場四周部分的亮度來達(dá)到看清位于中央位置內(nèi)物體的目的。而寬動態(tài)這一技術(shù)是同一時間曝光兩次，一次快，一次慢，再進(jìn)行合成使得能夠同時看清畫面上亮與暗的物體。雖然二者都是為了克服在強(qiáng)背光環(huán)境條件下，看清目標(biāo)而采取的措施，但背光補(bǔ)償是以犧牲畫面的對比度為代價的，所以從某種意義上說，寬動態(tài)技術(shù)是背光補(bǔ)償?shù)纳?。CCD攝像機(jī)的寬動態(tài)范圍最多也只有66dB，而CMOS寬動態(tài)攝像機(jī)的動態(tài)范圍已能達(dá)到120dB以上，在未來CMOS寬動態(tài)技術(shù)將有更大的發(fā)展空間。高空拋物的監(jiān)控攝像機(jī)有時對著天空，太陽光可能會直射到鏡頭，所以需要寬動態(tài)范圍的攝像頭。

　　八、透霧：伴隨著中國霧霾天氣的日益嚴(yán)峻，不少傳統(tǒng)的監(jiān)控攝像機(jī)已經(jīng)失去了其監(jiān)控的作用，霧霾導(dǎo)致攝像機(jī)的監(jiān)控距離、圖像清晰度下降，甚至導(dǎo)致車輛、人物等監(jiān)控主體的關(guān)鍵細(xì)節(jié)信息丟失，一旦發(fā)生事件，將很難獲得有效信息，大大降低了視頻監(jiān)控系統(tǒng)的實用性?，F(xiàn)在帶透霧技術(shù)的已經(jīng)成為攝像頭的標(biāo)配功能，不管是使用電子透霧技術(shù)也好，還是光學(xué)透霧技術(shù)，都能在霧霾天氣下能夠穿透霧霾干擾，讓攝像機(jī)獲得良好的監(jiān)控效果，不會影響監(jiān)控距離和圖像清晰度。高空拋物的監(jiān)控攝像機(jī)也應(yīng)具有透霧功能，這樣才能在越來越嚴(yán)重的霧霾天氣中大顯身手。

　　高空拋物監(jiān)控攝像機(jī)安裝注意事項

　　居民住宅小區(qū)樓由于位置、樓層、朝向、間距等關(guān)系，在安裝高空拋物監(jiān)控攝像頭的安裝上要特別注意了以下幾個問題：

　　一、安裝位置：在方案設(shè)計的初期，曾有廠家技術(shù)人員為了施工安裝方便，建議在大樓頂部的左右角伸出0.5-1M的支臂來各安裝一臺攝像機(jī)，通過交叉部署來定位拋物窗口，如圖3所示。

　　通過在小區(qū)實地模擬測試，我們發(fā)現(xiàn)此方案雖可實施，但不同小區(qū)窗臺的風(fēng)格設(shè)計對定位的效果影響較大，有外陽臺的比較方便，內(nèi)封陽臺定位的效果差強(qiáng)人意，特別是要鎖定樓層的時候，要分別查看二臺攝像機(jī)多次后才能確定樓層，對于較小的拋物，定位的難度較大。再加上要在樓頂綜合布線，系統(tǒng)的整體施工成本較高，所以不建議在樓頂安裝，除非樓底沒有適合的安裝位置。

　　圖3　高空拋物交叉部署定位

　　二、樓幢的間距：樓幢的間距對攝像頭的安裝影響較大，也是整個高空拋物視頻監(jiān)控系統(tǒng)施工中最棘手的事情。如果樓幢之間的間距較小，造成攝像頭與監(jiān)控面的距離也較小，而攝像機(jī)的可視角度是在一定的范圍之內(nèi)，這樣就無法將所有樓層納入監(jiān)控范圍之內(nèi)。

　　圖4　兩臺攝像機(jī)安裝示意圖

　　在本小區(qū)高空拋物監(jiān)控系統(tǒng)設(shè)計時，為節(jié)省成本，我們也曾想利用一臺攝像機(jī)監(jiān)控24層樓(24×3=72米，監(jiān)控立桿高度2米，實際監(jiān)控面高度達(dá)到70米)，但實地勘察后發(fā)現(xiàn)樓幢之間的間距不到40米，除去圍墻、外陽臺、樓幢門禁、綠化帶等的影響，從實地能安裝監(jiān)控立桿的位置到監(jiān)控面的距離約為25米。為取得較好的監(jiān)控效果，我們在監(jiān)控立桿上安裝了二臺攝像機(jī)，一臺監(jiān)控12層及以下的樓層，另一臺監(jiān)控12層及以上的樓層，這樣就可以全方位地監(jiān)控所有范圍，如圖4所示。在此環(huán)境中，手動變焦攝像頭就充分發(fā)揮了它的作用。

　　三、慎用移動偵測功能：移動偵測，也叫運(yùn)動檢測，常用于無人值守監(jiān)控錄像和自動報警。通過攝像頭按照不同幀率采集得到的圖像會被CPU按照一定算法進(jìn)行計算和比較，當(dāng)畫面有變化時，例如有人走過，鏡頭被移動，計算比較結(jié)果得出的數(shù)字會超過閾值并指示系統(tǒng)能自動作出相應(yīng)的處理。移動偵測可以降低公共機(jī)構(gòu)和企業(yè)場所的人工監(jiān)控成本，并且避免人員長期值守疲勞導(dǎo)致的監(jiān)察失誤，可以提高監(jiān)控效率和監(jiān)控精度，很多人覺得這是一個非常值得點贊的功能。但在本項目中要慎用移動偵測功能，因為在監(jiān)控區(qū)域內(nèi)經(jīng)常有小區(qū)住戶在活動，再加上背景圖像的動態(tài)變化，例如天氣、光照、影子等，以及飛行動物及昆蟲的影響，誤報率較高，相反會降低監(jiān)控效率。同時監(jiān)控系統(tǒng)在運(yùn)行時，如果移動偵測功能被啟用，當(dāng)拍到的圖像有明顯改變時，攝像頭會自動啟動錄像，從改變到錄像需要緩沖時間，取決于設(shè)備的靈敏度，對于靈敏度較低的設(shè)備來說反映時間過長的話，對于高空拋物監(jiān)控已失去了意義，因為最重要的時段錯過了。

　　四、拋物落地后的取證：在方案早期設(shè)計過程中，我們忽略了高空拋物的物體落地后的監(jiān)控取證，有的物體被人拿走或是挪動了位置，有的人在拋物后死活不承認(rèn)丟了東西下樓。我們調(diào)整了安防監(jiān)控系統(tǒng)方案中公共區(qū)域部分安防監(jiān)控攝像頭的監(jiān)控范圍，將小區(qū)公共道路區(qū)域納入重點監(jiān)控區(qū)域，同時又增加了4個攝像頭，重點監(jiān)控最易發(fā)生高空拋物事件的地面區(qū)域，取得了不錯的效果，形成了高空拋物整個事前、事中、事后完整的證據(jù)鏈。

　　五、視頻存儲時間的調(diào)整：高空拋物的視頻監(jiān)控和社會化安防視頻監(jiān)控作用還不太一樣，目前國家還沒有出臺相應(yīng)的規(guī)范和規(guī)定。特別是在視頻存儲這一塊，一般的社會化安防監(jiān)控要求視頻存儲30天以上，而高空拋物事件由于時效性較強(qiáng)，數(shù)據(jù)存儲的天數(shù)沒有必要存儲這么長，我個人建議7天就足夠了，這樣可以降低整個系統(tǒng)的造價和運(yùn)維成本。

　　六、用戶隱私安全：在安裝攝像頭的時候，就有小區(qū)住戶反對安裝，擔(dān)心用戶的隱私安全，我們邀請了部分業(yè)主查看了攝像頭畫面，由于我們安裝的攝像頭一般都有較大的水平視角，加上用戶的窗臺玻璃的遮檔，不可能看到業(yè)主在室內(nèi)的活動情況，僅能看到窗口附近部分區(qū)域和伸出窗口的活動。再加上小區(qū)安防系統(tǒng)所有的監(jiān)控設(shè)備并沒有連上互聯(lián)網(wǎng)，監(jiān)控室內(nèi)部也按照公安部門的要求安裝了攝像頭，所有調(diào)取監(jiān)控錄像都是有記錄可查取的，有效地保證系統(tǒng)中所有監(jiān)控信息的安全不泄露。

　　結(jié)語

　　在本小區(qū)高空拋物視頻監(jiān)控項目中，系統(tǒng)核心設(shè)備42個攝像頭均采用了某康公司的槍機(jī)(DS-2CD4026FWD-A)--200萬星光級 1/1.8″CMOS超寬動態(tài) ICR日夜型槍型網(wǎng)絡(luò)攝像機(jī)，項目在完工的第一周內(nèi)就抓拍了十余起高空拋物事件，還抓拍一起夜間翻爬院墻盜竊的畫面。通過物業(yè)公司宣傳欄公告與張貼警示標(biāo)語，小區(qū)后期高空拋物事件越來越少，得到了小區(qū)業(yè)主和物業(yè)公司的一致好評，本項目也順利地通過開發(fā)商組織的驗收!