天網工程圖像有效性綜述

■ 張迎亞 趙亞飛

背景

天網工程是指為滿足城市治安防控和城市管理需要，利用圖像采集、傳輸、控制、顯示等設備和控制軟件組成，對固定區域進行實時監控和信息記錄的視頻監控系統。隨著攝像機技術、網絡技術、智能分析等技術的發展，智能交通已經可以實現，平安城市的建設也正在興起，天網工程作為平安城市的重要組成部分，對社會發展產生了巨大的推進作用，二而前端攝像機的圖像質量，直接影響到天網工程建設的效果，因此，有必要對天網工程圖像質量進行規范，本文結合平安合肥項目對圖像有效性進行探討。

圖像質量有效性

對于天網工程建設中的圖像質量，需要有一個統一的標準規范。避免缺乏圖像有效性標準而出現的多次反復調試工作。

天網工程中按監控攝像機的監控場景分類，主要分為場景拍攝和特征捕獲兩種。場景拍攝主要是對監控目標的運動方向及基本外部形態進行拍攝，如：廣場、人流密集區域、路口等。特征捕獲主要是對監控目標的詳細信息進行抓拍捕獲，如：人臉特征信息、車牌信息、車標等等。對于所有的監控攝像機的圖像質量首先有一個基本標準，特征捕獲類攝像機有更詳細的要求。

基本標準

不論是對于場景拍攝的監控畫面還是對于特征捕獲的監控畫面都要求：畫面無扭曲變形、不模糊、取景合理、畫面達到主觀評價的4級質量標準以上等。

畫面不扭曲不變形

監控畫面扭曲變形是指監控畫面中出現與真實物體不成比例，不協調情況，如魚眼效應（如果場景范圍較大，必須通過小焦距才能完全覆蓋監控場景，適度的變形是允許的）、圖像被壓縮等。

畫面不模糊

監控畫面模糊是指監控畫面中出現整體或局部不能辨識監控區域內監控目標的清晰輪廓以及整體畫面色彩失真等情況。

畫面無遮擋

監控畫面遮擋是指監控畫面被其他物體全部或部分遮擋，導致不能在畫面中看到全部取景范圍的情況，如樹木、攝像機外罩的遮擋的情況。

取景合理

監控畫面構圖上，通過攝像機調節（水平偏轉角或俯仰角調節）可避免的無效監控區域不得超過10%。要求能夠完全覆蓋主要監控目標區域。

無效監控區域是指監控目標不可能到達的監控區域，通常指的是天空、建筑物、綠化隔離帶等。

畫面的通透性

場景監控攝像機的圖像需要保證場景的通透性。在通道型的場景下，縱深長度需保證20米以上。有些場景既需要監控橫向運動目標也需要監控前后運動目標，這類場景以監控目標主要運動方向為主要監控區域，要求監控目標在穿越畫面最短路徑長度大于15米。

畫面主觀評價

對于平安合肥視頻監控項目中監控畫面的圖像質量要求達到國際標準上規定的絕對尺度4級或5級標準。標準ITU-R BT.500-11中規定了圖像的主觀評價方法。畫面的主觀評價標準尺度如下表所示。

質量尺度 妨礙尺度5分 絲毫看不出圖像質量變壞 非常好4分 圖像質量變化，但不妨礙觀看 好3分 圖像質量變壞，對觀看稍有妨礙 一般2分 對觀看有妨礙 差1分 非常嚴重的妨礙觀看 非常差

特征捕獲類監控

對于一些重要路口、通道、重點區域等地方架設的攝像機，要求對特征進行識別，這時所安裝的攝像機的主要作用是特征識別。特征識別分為對車牌的識別和人臉的識別。

角度要求

對于使用在特征識別情況下的槍機，對人臉識別要求其俯角不大于15°，水平偏轉角度不大于30°。對車牌識別要求其俯角不大于30°，水平偏轉角度不大于30°。

特征識別像素標準

平安合肥視頻監控特征識別的主要對象是人臉和車牌。其中對人臉識別的要求是作用在人臉上的像素達到3600像素，對車牌識別的要求是作用在車牌上的像素達到100-400像素。

對于人臉和車牌的識別及在場景監控情況下可以對人的行為進行判別的最大距離如下表所示:

實例分析

在合肥市視頻監控項目中，出現了一些不符合項目規范的圖像畫面，其中圖像模糊和圖像取景不合理占整個不合格圖像的絕大部分，因此需要特別注意。

如圖3.1所示，圖像為取景不合理的情況，由圖中可見攝像機監控的主要目標為小區大門，但是圖像中反映出的信息卻是有照射高空的現象，一般情況下，高空被定義為無價值區域，以此不在監控的范圍內，需要過濾掉，同時，由圖3.2可知，圖3.1中并沒有把門衛室兩側的小區大門全部監控在視野范圍內，以此這臺攝像機的圖像需要整改，如圖3.1所示,可以把高空高濾掉，并把攝像機角度適當的向右移動，并調節攝像機的清晰度，使攝像機畫面符合要求。圖像整改后，如圖3.2所示，圖像比較清晰，達到了主觀評價要求，圖像沒有了照射高空的現象，并且把小區大門全部監控在內，圖像畫面總體達到了圖像質量要求。

圖3.1：取景不合理整改前圖像

圖3.2：取景不合理整改后圖像

在對不合格圖像整改的過程中發現圖像模糊在不合格圖像中占了比較大的比例，圖像模糊分為圖像總體模糊和圖像局部模糊，圖像總體模糊比較容易辨認，但是圖像局部模糊卻需要仔細分辨才能辨別，并且對于圖像局部模糊的攝像機畫面，如果想要把圖像總體調試清晰（排除攝像機質量方面的因素），必須重新聚焦，降低圖像清晰的部分，同時提高圖像模糊的部分，使攝像機畫面達到一種平衡，即圖像總體清晰。

如圖3.3所示，圖像中畫面總體模糊，不能識別出車牌，通過攝像機調試，圖像中能夠識別出車牌，總體清晰，達到圖像主觀評價要求。

圖3.3：圖像模糊整改前圖像

圖3.4：圖像模糊整改后圖像

總結

不論是天網工程，還是其他視頻監控項目，攝像機圖像都是工程能否達到實際應用層面的一個重要指標，通過平安合肥項目的開展，總結出幾個圖像有效性方面的參考規范，對于平安合肥圖像質量的提升產生了積極作用。