E標(biāo)視頻監(jiān)控系統(tǒng)現(xiàn)場清晰度檢測方法

瞿帥

[摘? ? 要]視頻監(jiān)控系統(tǒng)是安全技術(shù)防范的重要內(nèi)容。現(xiàn)行清晰度檢測認(rèn)定方法源自于模擬電視時(shí)代，采用電視線數(shù)測試卡為靶標(biāo)，以觀察系統(tǒng)的水平清晰度（TVL）。隨著視頻監(jiān)控系統(tǒng)技術(shù)的進(jìn)步，應(yīng)用規(guī)模的擴(kuò)大，以及為滿足既有系統(tǒng)在保持最終使用設(shè)置狀態(tài)下進(jìn)行檢測認(rèn)定的需求，現(xiàn)行方法對(duì)視頻監(jiān)控系統(tǒng)清晰度的檢測評(píng)價(jià)方法的局限性逐漸顯現(xiàn)。主要體現(xiàn)在：現(xiàn)行評(píng)價(jià)檢測的范圍不是在最終使用設(shè)置狀態(tài)下進(jìn)行，故檢測結(jié)果具有局限性;現(xiàn)行評(píng)價(jià)檢測體系所使用的視頻清晰度指標(biāo)要求如“體貌特征”“面部特征”等文字描述，與其所對(duì)應(yīng)的視頻清晰度指標(biāo)等級(jí)如800線TVL、600線TVL等的對(duì)應(yīng)關(guān)系不直觀;傳統(tǒng)的電視線（TVL）來表示視頻監(jiān)控系統(tǒng)清晰度評(píng)價(jià)體系框架難于實(shí)現(xiàn)精確、合理、經(jīng)濟(jì)的安全防范風(fēng)險(xiǎn)控制，存在過度投入或應(yīng)用潛能未能有效發(fā)揮的現(xiàn)象。

[關(guān)鍵詞]視頻監(jiān)控系統(tǒng);E標(biāo);現(xiàn)場清晰度;檢測方法

[中圖分類號(hào)]TN948.6 [文獻(xiàn)標(biāo)志碼]A [文章編號(hào)]2095–6487（2022）02–0–04

Field Definition Detection Method of E-Mark Video Monitoring System

Qu Shuai

[Abstract]Video surveillance system is an important part of security technology. The current definition detection and identification method originates from the era of analog TV. The TV line number test card is used as the target to observe the horizontal definition （TVL） of the system. With the progress of video surveillance system technology， the expansion of application scale， and in order to meet the needs of detection and identification of the existing system while maintaining the final use setting state， the limitations of the current method on the detection and evaluation method of video surveillance system clarity gradually appear. It is mainly reflected in the following three aspects：① The scope of current evaluation and detection is not carried out in the final use setting state， so the detection results are limited.② The video definition index requirements used in the current evaluation and detection system， such as "physical features"， "facial features" and other text descriptions， are not intuitive with their corresponding video definition index levels， such as 800 line TVL and 600 line TVL.③ The traditional TV line （TVL） represents the definition evaluation system framework of video surveillance system， which is difficult to achieve accurate， reasonable and economic security risk control， and there is the phenomenon of excessive investment or failure to give full play to the application potential.

[Keywords]video surveillance system; Bid E; site clarity; test method

本文的目標(biāo)在于確定一種全面、客觀、定量的視頻監(jiān)控有效區(qū)域內(nèi)清晰度水平及能力分布情況進(jìn)行認(rèn)定的檢測方法，使評(píng)價(jià)和檢測結(jié)果能反映監(jiān)控現(xiàn)場有效區(qū)域內(nèi)各目標(biāo)物體直觀的清晰度，以滿足視頻監(jiān)控系統(tǒng)的應(yīng)用方、設(shè)計(jì)方、產(chǎn)品開發(fā)方、檢測評(píng)價(jià)方、監(jiān)督管理方均能在視頻監(jiān)控系統(tǒng)保持最終使用狀態(tài)下，對(duì)視頻監(jiān)控系統(tǒng)現(xiàn)場清晰度水平狀態(tài)獲得一致、準(zhǔn)確、簡明判斷的需求。

為解決目前安防工程中視頻清晰度檢測對(duì)攝像機(jī)到被監(jiān)測對(duì)象這一重要環(huán)節(jié)的遺漏，將研究“全環(huán)節(jié)”檢測的技術(shù)和手段，克服現(xiàn)行檢測手段存在的不足。實(shí)際上，現(xiàn)行檢測方法反映的僅是系統(tǒng)能力而非工程實(shí)際（檢測時(shí)把聚焦對(duì)準(zhǔn)在測試卡上，而不是在實(shí)際的監(jiān)視距離上），而且對(duì)視頻分辨能力的判斷主觀成分較大。

DB31/T 1229—2020《安全防范工程視頻監(jiān)控系統(tǒng)現(xiàn)場清晰度要求》已由上海市市場監(jiān)督管理局在2020年6月3日發(fā)布，2020年8月1日實(shí)施。

本文規(guī)定的清晰度稱為現(xiàn)場清晰度，用E標(biāo)等級(jí)的度量值來表示，以區(qū)別傳統(tǒng)的系統(tǒng)清晰度。

1 視頻圖像清晰度檢測原理

1.1 系統(tǒng)圖像原理

現(xiàn)在主流的視頻監(jiān)控系統(tǒng)是由前端攝像機(jī)、傳輸、管理、顯示、存儲(chǔ)五大部分組成。攝像機(jī)通過雙絞線/光纖將視頻圖像傳輸?shù)奖O(jiān)控中心管理端，管理端將視頻圖像分配給存儲(chǔ)、顯示或客戶端。如有語音輸入，也是與視頻信號(hào)同樣進(jìn)行分配。管理端也可以通過又絞線/光纖將控制信令，設(shè)置參數(shù)傳輸?shù)綌z像機(jī)，實(shí)現(xiàn)統(tǒng)前端的統(tǒng)一管理。前端的攝像機(jī)依據(jù)安全防范的要求不同，設(shè)置不同的分辨率、焦距等，實(shí)現(xiàn)對(duì)不同部位、不同對(duì)像的不同清晰度要求。

1.2 傳統(tǒng)清晰度檢測原理

傳統(tǒng)的視頻清晰度檢測方法是GA/T 1128—2013《安全范視頻監(jiān)控高清晰度攝像機(jī)測量方法》規(guī)定的方法，將測試圖置于攝像機(jī)正前方，調(diào)整攝像機(jī)的參數(shù)，使得攝像機(jī)聚焦點(diǎn)處于測試圖上，在后端的顯示裝置上查看清晰度的最大可分辨線數(shù)。測量原理如圖1所示。

使用的測試圖應(yīng)符合ISO 12233反射式分辨率卡，如圖2所示。

1.3 E標(biāo)現(xiàn)場清晰度檢測原理

E標(biāo)現(xiàn)場清晰度的檢測方法為，將不同等級(jí)的E標(biāo)靶置于監(jiān)視現(xiàn)場的監(jiān)視點(diǎn)，在后端的顯示裝置查看視頻現(xiàn)場的E標(biāo)最大等級(jí)，測量原理如圖3所示。

使用的測試圖應(yīng)符合GB 11533—2011標(biāo)準(zhǔn)對(duì)數(shù)視力表要求，如圖4所示。

E標(biāo)尺寸參數(shù)如表1所示。

2 測試環(huán)境

2.1 被監(jiān)控目標(biāo)為“水平”分類

指人行或車行通道上一個(gè)具有有限寬度的虛擬卡口。出入口包括：通道門、電梯門、樓梯口、車道等。也包括安檢通道上所設(shè)的卡口（可以是虛擬的）。對(duì)出入口的監(jiān)視指人員或車輛從該（虛擬）卡口通過時(shí)，應(yīng)留下足夠清晰及足夠時(shí)長的監(jiān)控圖像。對(duì)出入口監(jiān)控時(shí)，攝像機(jī)一般應(yīng)設(shè)置在虛擬的卡口線（警戒線）的垂直方位。

2.2 被監(jiān)控目標(biāo)為“通道縱深”分類

指監(jiān)控目標(biāo)區(qū)域是一個(gè)長條形的矩形區(qū)域，遠(yuǎn)端和/或近端為出入口，通道兩側(cè)擁有有限的側(cè)向出入口。對(duì)通道的監(jiān)視指人員或車輛在該通道經(jīng)過時(shí)，除應(yīng)能分辨人員、車輛特征外，還應(yīng)判別該人員或車輛的進(jìn)入和離開的出入口（通道遠(yuǎn)端和近端出入口、側(cè)向出入口、側(cè)向房門等）。周界的警戒線形成一個(gè)圍合，包括對(duì)通道內(nèi)所有欲監(jiān)控出入口的（虛擬）封堵。對(duì)通道監(jiān)控時(shí)，攝像機(jī)一般設(shè)置在通道的一端或兩端的延伸方向，通道較長時(shí)也可分段設(shè)置攝像機(jī)。

2.3 被監(jiān)控目標(biāo)為“周界縱深”分類

指監(jiān)控目標(biāo)區(qū)域是對(duì)一段呈開放線段的警戒線、預(yù)警距離構(gòu)成的警戒區(qū)域進(jìn)行監(jiān)控的情形，例如周界、圍墻等。周界的警戒線不構(gòu)成圍合。對(duì)周界的監(jiān)視指人員或車輛從該周界警戒線穿越、跨越、翻越時(shí)，應(yīng)留下足夠清晰及足夠時(shí)長的監(jiān)控圖像。對(duì)周界監(jiān)控時(shí)，攝像機(jī)一般設(shè)置在周界的一端或兩端的延伸線位置。

2.4 被監(jiān)控目標(biāo)為“區(qū)域”分類

指監(jiān)控目標(biāo)區(qū)域是直接指定的一個(gè)區(qū)域（例如一個(gè)廣場區(qū)域或者主出入口的門前區(qū)域等），或當(dāng)監(jiān)控某個(gè)特定活動(dòng)時(shí)（如現(xiàn)金交接等）所發(fā)生的區(qū)域。區(qū)域的警戒線即區(qū)域的周界圍合線。對(duì)區(qū)域的監(jiān)視指對(duì)區(qū)域內(nèi)人員或車輛的活動(dòng)應(yīng)能獲得足夠清晰的監(jiān)控圖像。對(duì)區(qū)域進(jìn)行監(jiān)控時(shí)，攝像機(jī)應(yīng)設(shè)置在區(qū)域外的某處。當(dāng)攝像機(jī)設(shè)置在區(qū)域內(nèi)、區(qū)域周界位置時(shí)，將不能對(duì)整個(gè)區(qū)域進(jìn)行有效監(jiān)控。這時(shí)，應(yīng)把整個(gè)區(qū)域劃分成兩個(gè)或多個(gè)分區(qū)域，每個(gè)分區(qū)域應(yīng)在合適位置設(shè)置攝像機(jī)對(duì)其進(jìn)行監(jiān)控。對(duì)區(qū)域監(jiān)控的攝像機(jī)對(duì)所負(fù)責(zé)拍攝的區(qū)域（區(qū)域分區(qū)）應(yīng)形成合適的拍攝角度。

3 檢測方法

由于監(jiān)視區(qū)域不同（點(diǎn)、線、面），監(jiān)視對(duì)像不同（人、車），難以以同一個(gè)標(biāo)準(zhǔn)來確定，須要分別討論。

（1）當(dāng)被監(jiān)控目標(biāo)為“水平”類別時(shí)，警戒區(qū)域由警戒線和預(yù)警距離構(gòu)成的矩形區(qū)域加上兩邊扇形擴(kuò)展區(qū)域組成，如圖5所示。

預(yù)警距離和警戒高度取值如下：①人員出入口時(shí)，預(yù)警距離取1.5 m，警戒高度取0～2.4 m。②車輛道口時(shí)，預(yù)警距離取6 m，警戒高度取0～3 m。③車輛行駛通道時(shí)，預(yù)警距離在一般道路時(shí)取20 m，高速公路時(shí)取30 m，警戒高度取0～3 m。④監(jiān)視對(duì)象為車牌時(shí)，預(yù)警距離取6 m，警戒高度取0～0.8 m。

（2）當(dāng)被監(jiān)控目標(biāo)為“通道縱深”類別時(shí)，警戒區(qū)域如圖6、圖7所示。

預(yù)警距離和警戒高度取值如下：①人行通道的警戒高度取0～2.4 mm。②車行通道的警戒高度取0～3 m。

（3）當(dāng)被監(jiān)控目標(biāo)為“周界縱深”類別時(shí)，警戒區(qū)域如圖8所示。

預(yù)警距離在布點(diǎn)平面圖或設(shè)計(jì)說明文件中沒有特別指定的情況下，取3 m。警戒高度取地面到圍墻/圍欄最高點(diǎn)0.3 m。監(jiān)控圖像有效畫面的上側(cè)，應(yīng)能顯示通道遠(yuǎn)端中點(diǎn)的警戒高度高點(diǎn)（3 m，或另按規(guī)定）。

（4）當(dāng)被監(jiān)控目標(biāo)為“區(qū)域”類別時(shí)，警戒區(qū)域如圖9所示。

4 測試結(jié)論分析

4.1 傳統(tǒng)的系統(tǒng)水平清晰度與E標(biāo)等級(jí)相關(guān)關(guān)系理論計(jì)算（16：9畫面）

由同等畫面公式：E標(biāo)外形邊長/5=視場寬度/（TVL線數(shù)*16/9）

得出：E標(biāo)外形邊長（mm）=2.8*視場寬度（mm）/TVL線數(shù)

4.2 使用E標(biāo)現(xiàn)場測試方法得出測試結(jié)果

測試結(jié)果見表2。

4.3 對(duì)測試結(jié)果進(jìn)行收斂性分析

測試結(jié)果收斂性分析見圖10。

通過實(shí)驗(yàn)分析，本方法有較好的收斂性，在2.8為理論值的基礎(chǔ)上，得出實(shí)驗(yàn)修正值3.2。用E標(biāo)等級(jí)表示的被監(jiān)控位置現(xiàn)場清晰度和用電視線數(shù)TVL表的視頻系統(tǒng)清晰度之間存在如下映射關(guān)系：E標(biāo)外形邊長（mm）=3.2*視場寬度（mm）/TVL線數(shù)

5 結(jié)束語

通過新設(shè)計(jì)的清晰度檢測方法，可以達(dá)到：①將客觀反映工程實(shí)際工作狀態(tài)下的監(jiān)視性能（不需調(diào)整鏡頭聚焦對(duì)準(zhǔn)測試卡后進(jìn)行檢測）;②準(zhǔn)確反映在目標(biāo)警戒位置（實(shí)際作用區(qū)）上分辨能力;③不同檢測人員對(duì)檢測結(jié)果的判斷更為客觀（易重現(xiàn)性提高）;④由此定義的測試點(diǎn)位為標(biāo)準(zhǔn)的制定提供了重要依據(jù)，是標(biāo)準(zhǔn)的重要內(nèi)容，通過大量實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)，印證了目前概念中點(diǎn)、線、面的關(guān)系，為立項(xiàng)工作申報(bào)標(biāo)準(zhǔn)提供有力支撐，為今后視頻監(jiān)控清晰度測試方法的轉(zhuǎn)變提供了堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ);⑤完成E標(biāo)清晰度標(biāo)準(zhǔn)的編制，在研究工程實(shí)際檢測技術(shù)方法的基礎(chǔ)上，形成穩(wěn)定有效的清晰度量化值，建立清晰度與測試靶標(biāo)之間的映射關(guān)系，客觀描述人的臉部特征、行為特征、車輛特征和運(yùn)動(dòng)特征與視頻清晰度之間的科學(xué)關(guān)系。

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