安全監(jiān)控是視覺感測器(Image Sensor)與嵌入式系統(tǒng)代表性應(yīng)用,這幾年國際間的恐怖攻擊不斷,安全疑慮急遽上升,安全監(jiān)控開始與週邊的各類系統(tǒng)整合,新世代監(jiān)控系統(tǒng)逐漸成型。
新世代安全監(jiān)控系統(tǒng)的功能趨勢相當(dāng)明顯,一是高整合的智慧化,二為高清晰影像的HD化,多數(shù)導(dǎo)入者當(dāng)然希望可以兩者兼具,不過在預(yù)算有限的情況下,HD往往會是優(yōu)先考量,畢竟清晰影像是安全監(jiān)控系統(tǒng)的根本所在,不能清楚辨識畫面,功能再多元都沒用,而影像要清晰,又與攝影元件和整體系統(tǒng)設(shè)置息息相關(guān),因此以下就從不同應(yīng)用情境下,來看安全監(jiān)控系統(tǒng)的這2個主要構(gòu)成應(yīng)該如何架設(shè)、調(diào)整,以使系統(tǒng)影像擷取最佳化。
攝影元件方面,目前市場上主流影像感測器仍為CCD與CMOS Image Sensor兩類為主,CCD向來是安全監(jiān)控系統(tǒng)的主流影像感測器,兩者在相同畫素下相比,CCD在靈敏度、雜訊處理方面,都要比CMOS高出一節(jié),在相同感測器尺寸下,其進光量也遠(yuǎn)勝CMOS,不過CMOS近年來急起直追,CCD的優(yōu)勢已不再如以往明顯。
近期各項廠商的評測中,在低光環(huán)境中,CMOS的表現(xiàn)已經(jīng)不輸CCD,因此在低照高清的選擇上,CMOS逐漸成為安全監(jiān)控廠商的另一選擇,此外IP式監(jiān)控攝影機,在頻寬考量下,通常會在攝影機端就先以編碼器壓縮影像,避免龐大的高清影像造成傳輸阻塞,由於相同晶片尺寸下,CCD的感光度會比CMOS佳,即便經(jīng)過壓縮,解壓縮後的影像品質(zhì)仍佳,CMOS要達相同感光度,晶片尺寸會較大,不過由於晶片廠商的量產(chǎn),CMOS價格極具優(yōu)勢,因此仍有多數(shù)廠商在價格考量下,願意使用CMOS,因此CMOS已是低照高清的IP攝影機主流技術(shù)。
CMOS本身技術(shù)不斷改進,現(xiàn)在效能已逐漸逼近CCD,不過好的CMOS仍需搭配高效影像處理器,整體效能才能充分發(fā)揮,目前DSP/ISP在克服了功耗問題後,不論在影像控制、訊號降噪、背光寬動態(tài),都獲得有效改善,下一步則是嘗試在前端攝影機上研發(fā)出更高的寬動態(tài)、更好的強光抑制及更穩(wěn)定的色彩控制的DSP/ISP晶片。
安全監(jiān)控系統(tǒng)的畫面清晰與否,除了攝影機本身的影像感測器效能外,另一個關(guān)鍵是整體系統(tǒng)設(shè)置能力,以安控系統(tǒng)設(shè)置規(guī)模最大的臺北市為例,一直以來都有新聞事件因畫面問題,導(dǎo)致無法在第一時間辨認(rèn)出當(dāng)事人臉孔,以至無法掌握處理事件的黃金時間。
監(jiān)控系統(tǒng)可分為「攝影元件」、「傳輸通訊」及「整合平臺」三個部分,在不同的應(yīng)用領(lǐng)域之下,所需求的設(shè)備自然有所不同,像是針對路況分析,攝影機對顏色的辨識就並非重點,如何讓畫面清楚乾淨(jìng)的呈現(xiàn)現(xiàn)況才是優(yōu)先考慮的面向,但如果必須進行犯罪偵查,顏色形式的辨認(rèn)反而是其中重點項目,因此如何在不同的應(yīng)用領(lǐng)域上提供最佳化的解決方案,這是系統(tǒng)整合者必須優(yōu)先解決的問題。
以「辨人」功能為例,就需要高解析度、自動對焦、變焦,甚至遠(yuǎn)端操控功能的設(shè)備,現(xiàn)況上設(shè)置的CCTV,要達到這樣的目標(biāo)太過苛求,之前臺北市政府耗資13億元,建置完成13,699支警用錄影監(jiān)視器,卻被發(fā)現(xiàn)在監(jiān)視器引電啟用後,錄影畫面卻一片黑,完全看不清楚影像,畫質(zhì)不良率將近25%,平均4支中就有1支監(jiān)視器拍得到畫面,看不到內(nèi)容,就有業(yè)者指出,這是市府事先規(guī)劃設(shè)計未能設(shè)想周延,又未在合約中要求廠商負(fù)責(zé)到底,導(dǎo)致必須再花6,000多萬元補破洞,重新加裝補光燈。
在設(shè)計路口監(jiān)視器的設(shè)置點上,過去必須要考慮現(xiàn)場光源的問題,如果現(xiàn)場光線不足,就必須補充外部光源,不過近來在產(chǎn)品技術(shù)上的進步,已逐漸針對超低照度感光進行支援,以降低對紅外線LED的依賴。
因此在整合要求上,如何將經(jīng)費花在刀口上,在重點環(huán)境設(shè)置必要設(shè)備,整合完整平臺,才有可能達成需求,如果以過去解析度30萬畫素的攝影機拍攝人物,如果大部特徵相同,基本上要分辨是「誰」,難度相當(dāng)?shù)母?;但在攝影機解析度提高的現(xiàn)況下,的確有機會做到辨識功能
舉例來說,過去在臺北101發(fā)生的韓國鑽石大盜案,就是因為其作案鏡頭遭錄下,在臺灣警方轉(zhuǎn)知韓國後,一下就逮到該名大盜;據(jù)韓國方面宣稱,只要被鎖定的目標(biāo)一出門,警方可在30分鐘內(nèi)掌握該目標(biāo)的行蹤。但光是辨識系統(tǒng)就可以像韓國所稱的這麼「神」嗎?
或許是媒體誇大了「智慧化」的能力,不過這類的犯罪偵防模式,在技術(shù)上的確已經(jīng)成熟,但重點仍在應(yīng)用的整合規(guī)劃,所謂的辨識系統(tǒng)並非像電影或媒體所稱的那麼神奇,並非人物出現(xiàn),就可以透過監(jiān)視系統(tǒng)確認(rèn)他的「身分」,而是確認(rèn)「特徵」,身分辨識技術(shù)必須在較不複雜的場域,以及完整建置的資料庫比對才能達成,目前實務(wù)上可行的,是一種類似於「跟監(jiān)」模式的監(jiān)控技術(shù),這樣的監(jiān)控是比對人物及其交通工具等特徵與資料庫比對,並加以追蹤,由於在系統(tǒng)的可辨識度上,對顏色、形狀或車牌號碼等有較高的準(zhǔn)確性,透過比對這些特徵影像出現(xiàn)的環(huán)境,加以追蹤分析行徑軌跡的做法,是目前在警政治安追蹤上較主流的方式。
從平臺選擇來看,智慧化的城市安控系統(tǒng),將以工業(yè)等級平臺為核心,過去以消費性PC系統(tǒng)作為系統(tǒng)核心的方式,勢必逐漸消失,一個功能良好的城市安控平臺必須包括影像監(jiān)控管理、災(zāi)害及應(yīng)變管理、交通管理、資訊蒐集及整合等子系統(tǒng),並利用各子系統(tǒng)之間的訊息交換,來達到資源共享與整體監(jiān)督管理目標(biāo),城市安控的智慧化願景也才能達成。
至於在整體系統(tǒng)設(shè)置部份,有2點需要注意,在產(chǎn)品趨勢方面,未來的監(jiān)視攝影機水準(zhǔn)將會逐步提高,破解過對解析度的迷思,必須要能真正看清楚,要達到這個目標(biāo),包括鏡頭的伸縮焦距、自動對焦等功能將持續(xù)導(dǎo)入,以加速建置速度並降低維護成本;還必須針對照明的智慧化需求進行改善,讓攝影機可以直接感測現(xiàn)場光線以改變攝影模式,降低光照所造成的影響。
至於應(yīng)用趨勢,主要仍在傳輸及智慧化有所著墨,包括擴大頻寬需求及SaaS的應(yīng)用模式,以迎合資訊的流通,此外透過IVS減少資訊整合的時程,以及自動告警相關(guān)功能,也會是未來安全監(jiān)控系統(tǒng)的重點,這些均有助於系統(tǒng)對即時性與影像畫面清晰度的提昇。