浅析智能建筑中摄像机的功能与选用

文｜悉地（北京）国际建筑设计有限公司 王 娟

当前，视频监控系统已经成为了智能建筑提升自身安防能力的必不可少的工具。通过合理选择不同功能的摄像机，能有效地保障现场视频监控图像的质量，提高安防事件发生时的应变处理能力。不同的智能建筑，建设的位置、光照情况、内部结构特点各不相同；如果随意选用监控摄像机进行安防视频监控，很容易造成视频图像不清晰、明亮度差等问题，最终导致“花了钱、没效果”。为此，本文将重点介绍如何根据摄像机特点选用符合场景需求的摄像机。

1 摄像机功能

视频监控用的摄像机所具备的图像功能一般包括数字降噪、强光抑制、背光补偿、辅助红外灯照明，以及宽动态、低照度功能等。

（1）数字降噪

由于摄像机CCD感光元器件存在热稳定性问题，设备温度的升高将造成噪音信号的增强，导致监控画面中产生杂色斑点，也就是噪点。利用数字降噪技术可以抑制画面中噪点的生成，从而获得更优质的画面（如图1所示）。

（2）强光抑制

传统的CCD有动态范围的限制，因而若在采集一幅图像的过程中只对整个图像采样一次，必然会出现整个图像中的明亮区域过度曝光而较暗的区域欠曝光的问题。所谓强光抑制就是采用DSP技术把强光部分弱化，把暗光部分亮化，以实现光线平衡（如图2所示）。强光抑制功能最常用于夜间观察汽车牌号。需要注意的是应用该功能会降低整个画面的亮度，所以一般需要增设补光灯。

（3）背光补偿

背光补偿即以前景暗区的亮度为参照抬高画面整体的亮度，以达到看清前景的目的（如图3所示）。

（4）宽动态功能

宽动态技术即利用传感器的两次曝光，分别得到能够看清前景和后景的两张图像，然后进行图像叠加。宽动态技术的用途与背光补偿类似；普通摄像机监控获取的是背景清晰但前景较暗的图像，而宽动态摄像机监控能获取前景和背景都清晰的图像（如图4所示）。宽动态功能不适用于监控物体快速移动的场景。

（5）低照度功能

监控现场照度低至人眼已无法观看时，通过低照度摄像机仍可获取清晰的视频场景（如图5所示）。一般普通摄像机获取清晰图像的底线照度是0.1Lux，低照度摄像机获取清晰图像的底线照度则可以低至0.01Lux。

（6）辅助红外灯照明

当视频监控现场没有任何发光源，普通摄像机，甚至低照度摄像机已经不能清晰抓拍现场视频图像时，可增设辅助红外灯以提升监控现场的亮度，从而帮助摄像机获取清晰的视频图像（如图6所示）。红外灯主要由LED发光二极管组成。人眼是无法识别红外灯光源的。

2 摄像机选型

基于对以上摄像机功能特点的分析，即可从如下几个方面考虑摄像机的选型。

（1）光线

建筑物外的广场、室外停车场、花园等场所，光照情况会随着时间的变化而变化，而晴天、阴天、昼间、夜间、雾霾、风沙等自然条件变化也会带来光照情况的变化，因此摄像机需要具备辅助红外灯照明、低照度、降噪等功能。

在从建筑物内部向建筑物外监控的场景，例如由大厅照向大门、由走廊照向窗户等场景中，由于摄像机安装在室内，既要监看室内场景也要监看由室外进入室内的场景，往往会出现由于光线强度变化较大、亮度异常而造成人眼或设备短暂甚至长时间失灵的情况。此类场景的摄像机需要选择具备背光补偿、宽动态等功能的产品。

库房等完全封闭，基本无窗户、无自然光的场所，照明完全依靠室内灯光，且在无人时基本无光照，因此需要选择自身带有红外灯或具备感红外、低照度功能的摄像机。

（2）物理防护

摄像机的物理防护基本上分为防暴力、防爆炸和外壳防护三类。防暴力摄像机是在外力暴力打击下仍然可以保证正常工作的摄像机，其特点是外壳具有很强的抗击打能力。此类产品一般需要提供锤击、冲击试验检测报告。防爆炸摄像机是指摄像机采用了防止产生电火花等防爆设计，在易燃易爆场合应用不会引发易燃易爆气体或液体的爆炸。此类产品需要提供防爆合格证。外壳防护所涉及的则主要是防水、防尘、防止外物入侵等内容。摄像机外壳防护的标准有IP65、IP66、IP67。智能建筑使用的摄像机，其物理防护主要体现在外壳防护上；防暴力摄像机与防爆炸摄像机只在特定条件下才会应用。

（3）监控角度

摄像机的监控角度决定了其所能监控的范围。一般固定摄像机分为广角镜头和普通镜头摄像机两类。广角镜头的视角大于110度；普通镜头的视角一般会小于70度，且焦距越大，视角越小。广角镜头摄像机主要应用在较宽阔的场所，如大厅、餐厅等；此类场景的监控要求多为只需要看清楚人员、物体即可，对视频画面的细节要求不高。对于普通镜头，则需根据实际监控场所的需求，按照监控距离的远近选择合适焦距的镜头。

如果监控场景宽阔，并且对视频画面的细节有一定的要求，可选用一体化球型摄像机来完成监控工作。一体化球型摄像机配备有高速云台，可实现摄像机的水平、垂直角度的转动，能够快速捕获被监控目标。此外，一体化球型摄像机具备电动变焦、聚焦功能，可通过焦距的调整来放大被监控目标。目前主流的一体化球型摄像机都具备光学变焦和电子变焦功能。光学变焦不会影响视频画面的质量；电子变焦则是放大监控画面的倍数越大，清晰度会越差。

（4）摄像机外形

不同的智能建筑应用场景对监控摄像机的外形要求不同，在不同场景下选用外形相适应的摄像机对智能建筑来说有着极为重要的意义；例如，如果在会议室、办公室、宾馆走廊等场景中采用传统外形的摄像机，会给被监控人员带来心里压力，且很容易破坏建筑物的整体风格。

根据外形区分，摄像机一般分为枪型摄像机、半球摄像机、筒型摄像机、一体化球型摄像机、飞碟摄像机等。枪型、筒型摄像机可应用在对摄像机外形没有要求的场景，一体化球型摄像机、半球摄像机可应用在广场、大厅、走廊、办公室、会议室等对整体建筑风格有一定要求的场所，飞碟摄像机则可应用在电梯轿厢内。

3 选型示例

为智能建筑的不同应用场景配备功能相匹配的摄像机才能有效保障视频监控图像的质量，因此应特别注意场景的特点——以下选取几个智能建筑中的常见场景举例说明。

（1）大门

如前文所述，大门处属于从建筑物内部向建筑物外监控的场景，特点是光照情况变化大，白天容易因亮度高而出现监控图像中人员的脸部无法辨认的现象。因此应用于大门处的摄像机应选择具备背光补偿或宽动态功能的产品，可根据实际的要求选择固定枪式摄像机或一体化球型摄像机。

（2）库房

库房属于长时间无光照的场景，要求摄像机具备低照度或辅助红外灯照明的功能。同时，库房温度较低、光照条件不好的特点还会造成监控画面噪点过多的问题，因此最好选择具备数字降噪功能的摄像机；可根据业主要求选择筒型红外摄像机或红外一体化球型摄像机。

（3）走廊

智能建筑走廊狭长，存在光照条件不好的问题，从这个角度上来说，应选择具备低照度或辅助红外照明的摄像机。但是，从美观角度上讲，配备红外灯会影响整体建筑风格，并且走廊虽然光照条件不好但一般会配有室内照明灯；因此只需选择具备低照度或超低照度功能的摄像机即可。笔者建议采用半球摄像机以保证符合美观的要求。

（4）室内停车场出入口

停车场出入口光线变化较大（一般车辆进出时都会由光照极强的环境进入无光环境，或反之），且车辆大灯会给监控摄像机带来强光直射的问题；因此选用的摄像机应该具备背光补偿与强光抑制功能。笔者建议选用具备辅助红外灯照明功能的筒型摄像机。

（5）室内停车场内

室内停车场内一般光线较为昏暗，光照条件不好，因此选用的摄像机需要具备低照度功能。如现场情况适当，可选择具备辅助红外照明功能的摄像机；并且由于室内停车场一般对摄像机的外形要求不高，所以可以采用具备辅助红外灯照明功能的筒型摄像机。

4 结束语

综上所述，通过合理地选取摄像机，可提升视频监控图像的质量，从而达到提高安防能力的目的；因此在进行视频监控摄像机选型时，需要根据现场特点进行选择、搭配。