淺析智能建筑中攝像機的功能與選用

文｜悉地（北京）國際建筑設計有限公司 王 娟

當前，視頻監(jiān)控系統(tǒng)已經(jīng)成為了智能建筑提升自身安防能力的必不可少的工具。通過合理選擇不同功能的攝像機，能有效地保障現(xiàn)場視頻監(jiān)控圖像的質(zhì)量，提高安防事件發(fā)生時的應變處理能力。不同的智能建筑，建設的位置、光照情況、內(nèi)部結(jié)構(gòu)特點各不相同；如果隨意選用監(jiān)控攝像機進行安防視頻監(jiān)控，很容易造成視頻圖像不清晰、明亮度差等問題，最終導致“花了錢、沒效果”。為此，本文將重點介紹如何根據(jù)攝像機特點選用符合場景需求的攝像機。

1 攝像機功能

視頻監(jiān)控用的攝像機所具備的圖像功能一般包括數(shù)字降噪、強光抑制、背光補償、輔助紅外燈照明，以及寬動態(tài)、低照度功能等。

（1）數(shù)字降噪

由于攝像機CCD感光元器件存在熱穩(wěn)定性問題，設備溫度的升高將造成噪音信號的增強，導致監(jiān)控畫面中產(chǎn)生雜色斑點，也就是噪點。利用數(shù)字降噪技術(shù)可以抑制畫面中噪點的生成，從而獲得更優(yōu)質(zhì)的畫面（如圖1所示）。

（2）強光抑制

傳統(tǒng)的CCD有動態(tài)范圍的限制，因而若在采集一幅圖像的過程中只對整個圖像采樣一次，必然會出現(xiàn)整個圖像中的明亮區(qū)域過度曝光而較暗的區(qū)域欠曝光的問題。所謂強光抑制就是采用DSP技術(shù)把強光部分弱化，把暗光部分亮化，以實現(xiàn)光線平衡（如圖2所示）。強光抑制功能最常用于夜間觀察汽車牌號。需要注意的是應用該功能會降低整個畫面的亮度，所以一般需要增設補光燈。

（3）背光補償

背光補償即以前景暗區(qū)的亮度為參照抬高畫面整體的亮度，以達到看清前景的目的（如圖3所示）。

（4）寬動態(tài)功能

寬動態(tài)技術(shù)即利用傳感器的兩次曝光，分別得到能夠看清前景和后景的兩張圖像，然后進行圖像疊加。寬動態(tài)技術(shù)的用途與背光補償類似；普通攝像機監(jiān)控獲取的是背景清晰但前景較暗的圖像，而寬動態(tài)攝像機監(jiān)控能獲取前景和背景都清晰的圖像（如圖4所示）。寬動態(tài)功能不適用于監(jiān)控物體快速移動的場景。

（5）低照度功能

監(jiān)控現(xiàn)場照度低至人眼已無法觀看時，通過低照度攝像機仍可獲取清晰的視頻場景（如圖5所示）。一般普通攝像機獲取清晰圖像的底線照度是0.1Lux，低照度攝像機獲取清晰圖像的底線照度則可以低至0.01Lux。

（6）輔助紅外燈照明

當視頻監(jiān)控現(xiàn)場沒有任何發(fā)光源，普通攝像機，甚至低照度攝像機已經(jīng)不能清晰抓拍現(xiàn)場視頻圖像時，可增設輔助紅外燈以提升監(jiān)控現(xiàn)場的亮度，從而幫助攝像機獲取清晰的視頻圖像（如圖6所示）。紅外燈主要由LED發(fā)光二極管組成。人眼是無法識別紅外燈光源的。

2 攝像機選型

基于對以上攝像機功能特點的分析，即可從如下幾個方面考慮攝像機的選型。

（1）光線

建筑物外的廣場、室外停車場、花園等場所，光照情況會隨著時間的變化而變化，而晴天、陰天、晝間、夜間、霧霾、風沙等自然條件變化也會帶來光照情況的變化，因此攝像機需要具備輔助紅外燈照明、低照度、降噪等功能。

在從建筑物內(nèi)部向建筑物外監(jiān)控的場景，例如由大廳照向大門、由走廊照向窗戶等場景中，由于攝像機安裝在室內(nèi)，既要監(jiān)看室內(nèi)場景也要監(jiān)看由室外進入室內(nèi)的場景，往往會出現(xiàn)由于光線強度變化較大、亮度異常而造成人眼或設備短暫甚至長時間失靈的情況。此類場景的攝像機需要選擇具備背光補償、寬動態(tài)等功能的產(chǎn)品。

庫房等完全封閉，基本無窗戶、無自然光的場所，照明完全依靠室內(nèi)燈光，且在無人時基本無光照，因此需要選擇自身帶有紅外燈或具備感紅外、低照度功能的攝像機。

（2）物理防護

攝像機的物理防護基本上分為防暴力、防爆炸和外殼防護三類。防暴力攝像機是在外力暴力打擊下仍然可以保證正常工作的攝像機，其特點是外殼具有很強的抗擊打能力。此類產(chǎn)品一般需要提供錘擊、沖擊試驗檢測報告。防爆炸攝像機是指攝像機采用了防止產(chǎn)生電火花等防爆設計，在易燃易爆場合應用不會引發(fā)易燃易爆氣體或液體的爆炸。此類產(chǎn)品需要提供防爆合格證。外殼防護所涉及的則主要是防水、防塵、防止外物入侵等內(nèi)容。攝像機外殼防護的標準有IP65、IP66、IP67。智能建筑使用的攝像機，其物理防護主要體現(xiàn)在外殼防護上；防暴力攝像機與防爆炸攝像機只在特定條件下才會應用。

（3）監(jiān)控角度

攝像機的監(jiān)控角度決定了其所能監(jiān)控的范圍。一般固定攝像機分為廣角鏡頭和普通鏡頭攝像機兩類。廣角鏡頭的視角大于110度；普通鏡頭的視角一般會小于70度，且焦距越大，視角越小。廣角鏡頭攝像機主要應用在較寬闊的場所，如大廳、餐廳等；此類場景的監(jiān)控要求多為只需要看清楚人員、物體即可，對視頻畫面的細節(jié)要求不高。對于普通鏡頭，則需根據(jù)實際監(jiān)控場所的需求，按照監(jiān)控距離的遠近選擇合適焦距的鏡頭。

如果監(jiān)控場景寬闊，并且對視頻畫面的細節(jié)有一定的要求，可選用一體化球型攝像機來完成監(jiān)控工作。一體化球型攝像機配備有高速云臺，可實現(xiàn)攝像機的水平、垂直角度的轉(zhuǎn)動，能夠快速捕獲被監(jiān)控目標。此外，一體化球型攝像機具備電動變焦、聚焦功能，可通過焦距的調(diào)整來放大被監(jiān)控目標。目前主流的一體化球型攝像機都具備光學變焦和電子變焦功能。光學變焦不會影響視頻畫面的質(zhì)量；電子變焦則是放大監(jiān)控畫面的倍數(shù)越大，清晰度會越差。

（4）攝像機外形

不同的智能建筑應用場景對監(jiān)控攝像機的外形要求不同，在不同場景下選用外形相適應的攝像機對智能建筑來說有著極為重要的意義；例如，如果在會議室、辦公室、賓館走廊等場景中采用傳統(tǒng)外形的攝像機，會給被監(jiān)控人員帶來心里壓力，且很容易破壞建筑物的整體風格。

根據(jù)外形區(qū)分，攝像機一般分為槍型攝像機、半球攝像機、筒型攝像機、一體化球型攝像機、飛碟攝像機等。槍型、筒型攝像機可應用在對攝像機外形沒有要求的場景，一體化球型攝像機、半球攝像機可應用在廣場、大廳、走廊、辦公室、會議室等對整體建筑風格有一定要求的場所，飛碟攝像機則可應用在電梯轎廂內(nèi)。

3 選型示例

為智能建筑的不同應用場景配備功能相匹配的攝像機才能有效保障視頻監(jiān)控圖像的質(zhì)量，因此應特別注意場景的特點——以下選取幾個智能建筑中的常見場景舉例說明。

（1）大門

如前文所述，大門處屬于從建筑物內(nèi)部向建筑物外監(jiān)控的場景，特點是光照情況變化大，白天容易因亮度高而出現(xiàn)監(jiān)控圖像中人員的臉部無法辨認的現(xiàn)象。因此應用于大門處的攝像機應選擇具備背光補償或?qū)拕討B(tài)功能的產(chǎn)品，可根據(jù)實際的要求選擇固定槍式攝像機或一體化球型攝像機。

（2）庫房

庫房屬于長時間無光照的場景，要求攝像機具備低照度或輔助紅外燈照明的功能。同時，庫房溫度較低、光照條件不好的特點還會造成監(jiān)控畫面噪點過多的問題，因此最好選擇具備數(shù)字降噪功能的攝像機；可根據(jù)業(yè)主要求選擇筒型紅外攝像機或紅外一體化球型攝像機。

（3）走廊

智能建筑走廊狹長，存在光照條件不好的問題，從這個角度上來說，應選擇具備低照度或輔助紅外照明的攝像機。但是，從美觀角度上講，配備紅外燈會影響整體建筑風格，并且走廊雖然光照條件不好但一般會配有室內(nèi)照明燈；因此只需選擇具備低照度或超低照度功能的攝像機即可。筆者建議采用半球攝像機以保證符合美觀的要求。

（4）室內(nèi)停車場出入口

停車場出入口光線變化較大（一般車輛進出時都會由光照極強的環(huán)境進入無光環(huán)境，或反之），且車輛大燈會給監(jiān)控攝像機帶來強光直射的問題；因此選用的攝像機應該具備背光補償與強光抑制功能。筆者建議選用具備輔助紅外燈照明功能的筒型攝像機。

（5）室內(nèi)停車場內(nèi)

室內(nèi)停車場內(nèi)一般光線較為昏暗，光照條件不好，因此選用的攝像機需要具備低照度功能。如現(xiàn)場情況適當，可選擇具備輔助紅外照明功能的攝像機；并且由于室內(nèi)停車場一般對攝像機的外形要求不高，所以可以采用具備輔助紅外燈照明功能的筒型攝像機。

4 結(jié)束語

綜上所述，通過合理地選取攝像機，可提升視頻監(jiān)控圖像的質(zhì)量，從而達到提高安防能力的目的；因此在進行視頻監(jiān)控攝像機選型時，需要根據(jù)現(xiàn)場特點進行選擇、搭配。