視頻監(jiān)控標(biāo)準(zhǔn)對(duì)安防系統(tǒng)圖像質(zhì)量的影響

劉 軍, 陳 和

(1.中國(guó)人民公安大學(xué),北京 100038;2.洪深現(xiàn)代視聲技術(shù)公司,重慶 400010)

0 引言

安全防范工程廣泛應(yīng)用于社會(huì)各個(gè)領(lǐng)域,成為維護(hù)社會(huì)治安、預(yù)防和打擊犯罪的重要技術(shù)手段。安防視頻監(jiān)控系統(tǒng)是安全防范工程重要的子系統(tǒng)。目前,安防監(jiān)控系統(tǒng)的圖像質(zhì)量不高,與數(shù)字化高清晰時(shí)代的現(xiàn)代圖像顯示質(zhì)量差距甚遠(yuǎn)。這與我國(guó)現(xiàn)行安防監(jiān)控系統(tǒng)標(biāo)準(zhǔn)中,對(duì)圖像質(zhì)量的技術(shù)要求相對(duì)滯后有關(guān)。在安防監(jiān)控系統(tǒng)中,控制圖像質(zhì)量最重要的環(huán)節(jié)是如何制定圖像的規(guī)范性技術(shù)指標(biāo),基于此,本文在探討安防監(jiān)控系統(tǒng)現(xiàn)行頒布標(biāo)準(zhǔn)對(duì)監(jiān)控系統(tǒng)圖像影響的基礎(chǔ)上,建議修改現(xiàn)行的圖像質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)。

1 現(xiàn)行安防監(jiān)控標(biāo)準(zhǔn)制約監(jiān)控系統(tǒng)圖像質(zhì)量

1.1 安防監(jiān)控系統(tǒng)中視頻圖像質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)

在視頻安防監(jiān)控系統(tǒng)最新標(biāo)準(zhǔn)《視頻安防監(jiān)控系統(tǒng)工程技術(shù)規(guī)范》(GB 50395—2007)中規(guī)定:監(jiān)控中心設(shè)置應(yīng)符合現(xiàn)行國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)《安全防范工程技術(shù)規(guī)范》(GB 50348—2004)的相關(guān)規(guī)定。在其他頒布標(biāo)準(zhǔn)中,大都引用 GB 50348作為規(guī)范性文件,因此 GB 50348實(shí)際被認(rèn)定為當(dāng)前實(shí)施的一個(gè)規(guī)范性基本標(biāo)準(zhǔn)。

查閱《安全防范工程技術(shù)規(guī)范》(GB 50348—2004),其中第3.3.3.2節(jié)規(guī)定:“視頻安防監(jiān)控系統(tǒng)的設(shè)計(jì)應(yīng)符合《視頻安防監(jiān)控系統(tǒng)技術(shù)要求》(GA/T 367—2001)等相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)的要求”。①該標(biāo)準(zhǔn)由公安部制定頒布。安全防范系統(tǒng)對(duì)圖像的技術(shù)要求應(yīng)該按照公安部 2001年頒布的 GA/T 367—2001標(biāo)準(zhǔn)執(zhí)行。顯而易見(jiàn),2007標(biāo)準(zhǔn)和 2004標(biāo)準(zhǔn)其實(shí)出自 2001標(biāo)準(zhǔn)。而 2001標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范在這里存在模糊的地方,即要求在執(zhí)行《視頻安防監(jiān)控系統(tǒng)技術(shù)要求》(GA/T 367—2001)標(biāo)準(zhǔn)的同時(shí),又增加了一個(gè)“等相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)”內(nèi)容。由于沒(méi)有明確這部分的具體內(nèi)容,因此,在具體執(zhí)行中往往忽略了這些“相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)”的存在。從目前安防系統(tǒng)工程設(shè)計(jì)和驗(yàn)收實(shí)際情況看,事實(shí)也正是如此。

再查閱《視頻安防監(jiān)控系統(tǒng)技術(shù)要求》(GA/T 367—2001)標(biāo)準(zhǔn),其中對(duì)安全防范系統(tǒng)圖像質(zhì)量的要求,規(guī)范性地引用了國(guó)標(biāo)《民用閉路監(jiān)視電視系統(tǒng)工程技術(shù)規(guī)范》(GB 50198—1994),也就是說(shuō),1994標(biāo)準(zhǔn)乃是以上眾多標(biāo)準(zhǔn)的引用起點(diǎn)。1994年頒布的國(guó)標(biāo)《民用閉路監(jiān)視電視系統(tǒng)工程技術(shù)規(guī)范》(GB 50198—1994)乃是視頻安防監(jiān)控系統(tǒng)對(duì)圖像質(zhì)量有具體要求的、最原始的國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范性文件。而 1994年標(biāo)準(zhǔn)顯然是滯后于科技發(fā)展的。

1.2 國(guó)標(biāo) GB 50198—1994中對(duì)圖像質(zhì)量的要求

國(guó)標(biāo)《民用閉路監(jiān)視電視系統(tǒng)工程技術(shù)規(guī)范》(GB 50198—1994)中對(duì)于圖像技術(shù)指標(biāo)的要求體現(xiàn)在第2.1.6節(jié)、第4.3節(jié)以及第4.4節(jié)中。主要涉及到三個(gè)部分:①閉路監(jiān)視圖象質(zhì)量和系統(tǒng)技術(shù)指標(biāo)應(yīng)滿足的要求;②系統(tǒng)的質(zhì)量主觀評(píng)價(jià);③系統(tǒng)的質(zhì)量客觀測(cè)試。[1]三個(gè)部分對(duì)圖像的要求綜合起來(lái)共有四點(diǎn):其一是圖像的五級(jí)主觀評(píng)價(jià)不得低于4分;其二是劃定五級(jí)主觀評(píng)價(jià)所對(duì)應(yīng)的圖像信號(hào)信噪比指標(biāo);其三是規(guī)定了水平清晰度指標(biāo),具體為黑白電視系統(tǒng)水平清晰度不低于 400線,彩色電視系統(tǒng)不低于 270線;其四是要求系統(tǒng)信噪比不得低于 25 dB。除上述四點(diǎn)對(duì)圖像的技術(shù)要求以外,該標(biāo)準(zhǔn)對(duì)系統(tǒng)的功能性要求較多,而對(duì)圖像的其他技術(shù)指標(biāo),如微分增益、微分相位、K系數(shù)、色量延遲差等都沒(méi)有給出具體的指標(biāo)。

究其原因,視頻監(jiān)控系統(tǒng)在我國(guó)的應(yīng)用開(kāi)始于70年代末和 80年代初,當(dāng)時(shí)電視監(jiān)控屬于尖端技術(shù),成品價(jià)格比較昂貴,只有在極為重要的場(chǎng)合才能夠布設(shè)電視監(jiān)控系統(tǒng)。80年代中后期,以企事業(yè)和社區(qū)為單位,民用閉路電視和視頻監(jiān)控系統(tǒng)開(kāi)始大量安裝使用。為了規(guī)范視頻監(jiān)控和閉路電視系統(tǒng)的工程安裝,做到技術(shù)先進(jìn),經(jīng)濟(jì)合理、安全適用、確保質(zhì)量,1994年,國(guó)家頒布了《民用閉路監(jiān)視電視系統(tǒng)工程技術(shù)規(guī)范》,以下稱《規(guī)范》。

由于當(dāng)時(shí)技術(shù)發(fā)展水平和經(jīng)濟(jì)條件所限,80年代的監(jiān)視用攝像頭和監(jiān)視器大多只能黑白成像,所構(gòu)成的監(jiān)控系統(tǒng)要求不高,基本維持在“看得見(jiàn)”的低標(biāo)準(zhǔn)上,不可能在“看得見(jiàn)”的同時(shí)做到“看得清”、“看得好”。例如《規(guī)范》第2.1.2節(jié)指出:“閉路監(jiān)視電視宜采用黑白電視系統(tǒng);當(dāng)需要觀察色彩信息時(shí),可采用彩色電視系統(tǒng)?！辈噬娨曈糜诒O(jiān)控系統(tǒng),當(dāng)時(shí)還屬于高端視頻技術(shù),在那種技術(shù)條件下安裝的監(jiān)控設(shè)備所成圖像的標(biāo)準(zhǔn)自然適應(yīng)當(dāng)時(shí)的技術(shù)和經(jīng)濟(jì)發(fā)展水平。該項(xiàng)標(biāo)準(zhǔn)制定至今已經(jīng) 16年,科技發(fā)展推動(dòng)監(jiān)控識(shí)別系統(tǒng)的性能大幅度提高,而且實(shí)際布設(shè)的視頻監(jiān)控系統(tǒng)的技術(shù)指標(biāo)也已經(jīng)相當(dāng)高,但是對(duì)圖像指標(biāo)的要求實(shí)際上仍然執(zhí)行 16年前的標(biāo)準(zhǔn)。

2 安防監(jiān)控系統(tǒng)標(biāo)準(zhǔn)滯后的影響

安防監(jiān)控系統(tǒng)標(biāo)準(zhǔn)滯后會(huì)產(chǎn)生一系列問(wèn)題,影響安防系統(tǒng)的整體質(zhì)量,進(jìn)而影響公安刑事案件偵破工作效率。

首先,設(shè)備選型問(wèn)題。安防視頻監(jiān)控系統(tǒng)的相關(guān)技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)中對(duì)圖像技術(shù)指標(biāo)的要求過(guò)低,甚至處于無(wú)指標(biāo)要求狀態(tài),導(dǎo)致安防監(jiān)控系統(tǒng)工程大量采用低價(jià)低質(zhì)器件設(shè)備,造成許多安防監(jiān)控系統(tǒng)的技術(shù)性能過(guò)低,傳輸、錄制的圖像質(zhì)量很差,很多監(jiān)控系統(tǒng)只能攝錄人像的大致輪廓,清晰度不夠,無(wú)法從監(jiān)視器屏幕上識(shí)別人像,給偵查、識(shí)別犯罪嫌疑人帶來(lái)困難。

第二,設(shè)備驗(yàn)收問(wèn)題。既然設(shè)備的選型沒(méi)有合理的標(biāo)準(zhǔn),那么驗(yàn)收標(biāo)準(zhǔn)也就難以堅(jiān)持高標(biāo)準(zhǔn),實(shí)際上驗(yàn)收工作長(zhǎng)期缺乏必要的依據(jù),目前的驗(yàn)收標(biāo)準(zhǔn)顯然不能適應(yīng)已經(jīng)飛躍發(fā)展的技術(shù)水平。安防視頻監(jiān)控系統(tǒng)驗(yàn)收標(biāo)準(zhǔn)的落后,使得管理部門對(duì)圖像質(zhì)量的監(jiān)管徒具形式。

第三,技術(shù)規(guī)范問(wèn)題。安防監(jiān)控系統(tǒng)工程的相關(guān)技術(shù)規(guī)范對(duì)功能性的要求多,對(duì)安防監(jiān)控的圖像參數(shù)指標(biāo)卻很少,這在客觀上引導(dǎo)了許多視頻監(jiān)控系統(tǒng)設(shè)備制造商對(duì)設(shè)備開(kāi)發(fā)生產(chǎn)重功能、輕技術(shù)指標(biāo)。安防監(jiān)控系統(tǒng)工程集成商當(dāng)然樂(lè)于采用低廉設(shè)備和原材料來(lái)組裝安防監(jiān)控工程成套設(shè)備,最大規(guī)模地降低成本,增加自己的效益。

市場(chǎng)上,安全防范圖像監(jiān)控設(shè)備與廣電系統(tǒng)的圖像設(shè)備,差價(jià)往往在幾十倍以上。如視音頻分配器,廣電系統(tǒng)的甲級(jí)成品單機(jī)一般在 1 000～2 000元之間,而監(jiān)控工程用成品單機(jī)只有百元左右;視音頻切換器,廣電系統(tǒng)的甲級(jí)成品單機(jī)售價(jià)為 2 000～6 000元,監(jiān)控工程用成品單機(jī)最多不超過(guò) 400元,甚至 100元以下。這些低廉設(shè)備串接在整體水平已經(jīng)相當(dāng)高的視頻系統(tǒng)鏈路中,形成了圖像質(zhì)量的“瓶頸”和“短板”,已進(jìn)入數(shù)字化電視技術(shù)、高清時(shí)代的安防監(jiān)控系統(tǒng)被拖累在很初級(jí)的水平上。

標(biāo)準(zhǔn)落后于現(xiàn)實(shí)的實(shí)際情況,使得安防系統(tǒng)的圖像質(zhì)量大大落后于現(xiàn)實(shí)技術(shù)能夠達(dá)到的技術(shù)水平。應(yīng)該修改相關(guān)標(biāo)準(zhǔn),對(duì)安防監(jiān)控系統(tǒng)的圖像技術(shù)指標(biāo)提出更高的要求,從而有效地引導(dǎo)企業(yè)、規(guī)范市場(chǎng)、加強(qiáng)管理,使安全防范系統(tǒng)與時(shí)俱進(jìn)。

3 采用“準(zhǔn)廣播電視標(biāo)準(zhǔn)”規(guī)范衡量視頻監(jiān)控圖像質(zhì)量

公安工作實(shí)戰(zhàn)要求這類視頻設(shè)備攝錄的圖像不但看得見(jiàn),而且看得好,看得清,這就要求設(shè)備有很高的分辨率。當(dāng)前視頻系統(tǒng)實(shí)際成像水平已經(jīng)相當(dāng)高,產(chǎn)品的成像效果已經(jīng)很好。同時(shí)數(shù)字電視的應(yīng)用,高質(zhì)量設(shè)備器件已被大量采用,安防視頻監(jiān)控系統(tǒng)的傳輸系統(tǒng)和存貯設(shè)備已采用了數(shù)字技術(shù),圖像質(zhì)量已經(jīng)可以達(dá)到或接近電視廣播級(jí)水平。因此,完全可以用接近廣播電視圖像質(zhì)量指標(biāo)來(lái)嚴(yán)格要求安防監(jiān)控系統(tǒng)。而且安全防范視頻監(jiān)控系統(tǒng)相對(duì)簡(jiǎn)單,在傳輸網(wǎng)絡(luò)中信號(hào)的損傷和失真程度較小。現(xiàn)代安防監(jiān)控設(shè)備的主流器件設(shè)備也完成了更新,指標(biāo)大幅度提高。因此,安防監(jiān)控系統(tǒng)的圖像質(zhì)量水平達(dá)到廣播級(jí)甚至演播室的圖像質(zhì)量水平,在理論和實(shí)踐上都是可行的。

本文建議,安防監(jiān)控系統(tǒng)可以采用準(zhǔn)廣播電視的視音頻技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)參數(shù)。

廣播電視中心 GY/T 152—2000《電視中心制作系統(tǒng)運(yùn)行維護(hù)規(guī)程》的技術(shù)參數(shù)要求(見(jiàn)表1)。

表1 視頻系統(tǒng)運(yùn)行技術(shù)指標(biāo)等級(jí)

以上這些技術(shù)參數(shù)指標(biāo),使用視頻自動(dòng)分析系統(tǒng)就可直接進(jìn)行測(cè)試,方便易行。

安全防范工作離不開(kāi)標(biāo)準(zhǔn)的指導(dǎo)規(guī)范。標(biāo)準(zhǔn)應(yīng)具備科學(xué)的超前性,給現(xiàn)實(shí)的安全防范系統(tǒng)工作以引導(dǎo)和示范,推廣科學(xué)技術(shù)成果。我們認(rèn)為,視頻安防監(jiān)控系統(tǒng)的標(biāo)準(zhǔn)應(yīng)加入對(duì)技術(shù)指標(biāo)的測(cè)試。最主要的技術(shù)指標(biāo)為電平、信噪比、亮度非線性(灰度等級(jí))、清晰度、頻響、微分增益、微分相位、亮度增益差、色亮延遲差、周期信噪比、K系數(shù),并應(yīng)給出相應(yīng)等級(jí)的指標(biāo)參數(shù)要求。對(duì)于一些重要場(chǎng)所的視頻安防監(jiān)控系統(tǒng),可以按照電視廣播中心的技術(shù)參數(shù)要求來(lái)設(shè)計(jì)測(cè)量驗(yàn)收監(jiān)控系統(tǒng),使其采用的設(shè)備發(fā)揮最好的應(yīng)用效果。

由于現(xiàn)代視頻安防監(jiān)控系統(tǒng)在社會(huì)各個(gè)領(lǐng)域的應(yīng)用廣泛,市場(chǎng)巨大,各地的電子元器件市場(chǎng)都細(xì)分出了專用的安防監(jiān)控系統(tǒng)市場(chǎng)?？紤]到這樣大量的通用視頻安防監(jiān)控器材設(shè)備系統(tǒng),如果完全照搬廣播電視的現(xiàn)行標(biāo)準(zhǔn),可能要求過(guò)高。同時(shí),過(guò)高的系統(tǒng)指標(biāo)要求,會(huì)對(duì)存貯設(shè)備增加存貯數(shù)據(jù)量的要求。在這種情況下,我們認(rèn)為應(yīng)摒棄對(duì)圖像質(zhì)量的等級(jí)主觀評(píng)分法。

為此,我們擬制了下面的技術(shù)參數(shù)要求(見(jiàn)表2)。這套參數(shù)高于主觀評(píng)價(jià)的五級(jí)。安防視頻監(jiān)控系統(tǒng)的核心主觀評(píng)價(jià)應(yīng)是能在顯示器屏幕上分辨人的臉部,這樣才能對(duì)安全防范的辦案提供強(qiáng)有力的技術(shù)支撐。從技術(shù)和經(jīng)濟(jì)適用兩方面考慮,建議在安全防范視頻監(jiān)控系統(tǒng)中采用接近廣播電視的標(biāo)準(zhǔn),即“廣播電視的標(biāo)準(zhǔn)”。

表2 安防系統(tǒng)視頻圖像建議技術(shù)參數(shù)

上述技術(shù)參數(shù)的檢測(cè)如有專為安防監(jiān)測(cè)系統(tǒng)開(kāi)發(fā)的視頻檢測(cè)裝置來(lái)進(jìn)行,應(yīng)該十分方便,技術(shù)難度較小。視頻檢測(cè)裝置其實(shí)質(zhì)就是一套用于視頻通道測(cè)量的視頻測(cè)試信號(hào)發(fā)生器和視頻分析儀,這套測(cè)量技術(shù)、方法和設(shè)備現(xiàn)已成熟。它將信號(hào)源、分析儀和液晶監(jiān)視器組裝在兩個(gè)手提機(jī)箱內(nèi),可以在戶外對(duì)攝像頭進(jìn)行測(cè)試檢驗(yàn),也可在戶外對(duì)傳輸系統(tǒng)進(jìn)行測(cè)試。

4 結(jié)語(yǔ)

安全防范視頻監(jiān)控系統(tǒng)滯后的圖像質(zhì)量技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)是行業(yè)圖像質(zhì)量的短板,它直接導(dǎo)致公安管理工作的困難。在經(jīng)濟(jì)和技術(shù)已經(jīng)高速發(fā)展的環(huán)境下,為了安全防范行業(yè)發(fā)展的需要,提高全行業(yè)視頻監(jiān)控系統(tǒng)的圖像質(zhì)量,本文建議對(duì)現(xiàn)有的相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行修改更新,制定并采用接近廣播電視級(jí)的圖像技術(shù)指標(biāo),逐步引導(dǎo)市場(chǎng)和企業(yè),使安防視頻監(jiān)控系統(tǒng)的圖像質(zhì)量與時(shí)俱進(jìn)。

[1] 國(guó)家技術(shù)監(jiān)督局,中華人民共和國(guó)建設(shè)部.GB 50198—1994民用閉路監(jiān)視電視系統(tǒng)工程技術(shù)規(guī)范[S].北京:中國(guó)計(jì)劃出版社,1994.

[2] 中華人民共和國(guó)建設(shè)部.GB 50395—2007視頻安防監(jiān)控系統(tǒng)工程技術(shù)規(guī)范[S].北京:中國(guó)計(jì)劃出版社,2007.

[3] 中華人民共和國(guó)公安部.GB 50348—2004安全防范工程技術(shù)規(guī)范[S].北京:中國(guó)計(jì)劃出版社,2004.

[4] 中華人民共和國(guó)公安部.GA/T 367—2001視頻安防監(jiān)控系統(tǒng)技術(shù)要求[S].北京:中國(guó)標(biāo)準(zhǔn)出版社,2001.

[5] 中華人民共和國(guó)國(guó)家質(zhì)量監(jiān)督檢驗(yàn)檢疫總局.GB/T 10239—2003彩色電視廣播接收機(jī)通用規(guī)范[S].北京:中國(guó)標(biāo)準(zhǔn)出版社,2003.

[6] 中華人民共和國(guó)信息產(chǎn)業(yè)部.SJ/T 11344—2006數(shù)字電視液晶背投影顯示器測(cè)量方法[S].北京:工業(yè)電子出版社,2006.