监控摄像机选型要点分析

监控摄像机如何选择？ 这个无论是在我们弱电VIP群还是其他朋友，都讨论的比较多，不是简单的选择几毫米的摄像机，也不是简单的选择红外，或者低照度摄像机等等，到底如何选择呢？

监控摄像机的配置和画面调试的重要性不言而喻。如果没有根据建筑物的具体结构、环境条件和目标对象正确合理地配置和调试摄像机画面，即便摄像机的分辨率再高，系统的技术水平也达到最高标准，但摄像机的图像一旦出现俯视、侧视、逆光、有效画面小，甚至出现盲区和死角等问题时，监控图像还是起不到预期的效果和作用。

一、摄像机的配置应合理规范

　　摄像机的配置应合理、规范和统一，做到符合技术标准的要求。如果你对技防标准中有关监控图像的使用要求做了全面、仔细认真分析后，就会发现，安防监控图像按其显示的细节程度和所反映的对象特征要求，可分为三个层面，一是能显示人的面部特征或机动车牌号，二是能显示人的体貌特征和人员的活动情况，三是能显示某个特定区域或场地人员或车辆的活动情况和人员及车辆的行为特征。从中也可看到，不是所有地方的监控图像都要能清晰显示人的面部特征的，摄像机的监控范围主要取决于所要反映的对象特征决定的。

　　以上表格内容表明，第一层面或者说要求最高的是对院区周界出入口和建筑物出入口的图像，要求能清楚地显示进出人员的面部特征及机动车牌号，为此，每台摄像机的视场角最小，监视范围都在数米以内(不超过10米);第二层面是对建筑物内部走廊、通道的图像，要求能显示人的体貌特征及活动情况，为此，每台摄像机的视场角适中，监视范围一般都在10多米(不超过20米);第三层面或者说要求相对较低的是对停车场通道、道路主干道、停车场、广场、大厅、周界等的图像，只要求其能显示人员及车辆的活动即行为特征，为此每台摄像机的视场角最大，监视范围一般都在数10米至100多米(不超过200米)，如果是监视某个区域的，每台摄像机监视范围都为数10平方米到100多平方米。

02

出入口的监控图像不应有盲区或死角

为确保出入口的监控图像不应有盲区或死角，出入口摄像机的配置要视不同的情况采取不同的方案，首先应了解相关情况，一是要看安装摄像机的出入口有无逆光问题存在，二是要看安装摄像机的出入口的内部结构是个直通道还是两侧有一定墙面宽度的出入口(如厅或大堂)。然后根据以上不同的情况采取不同方案。如果出入口无逆光问题存在，出入口摄像机宜对着出入口方向安装，让摄像机监看进入出入口的人员，且为了保证监看图像不出现上述盲区问题，要让出入口的边框都能显示在显示器上，见图一。

如果出入口有逆光问题存在，为了避免图像出现逆光，摄像机宜背着出入口方向安装，让摄像机监看离开出入口的人员，此时，还要注意区分出入口的内部结构是怎么样的建筑，如果出入口的内部结构是个宽度在3m至4m的直通道，人离开出入口必须要走过这个通道的，则可安装一台摄像机，监看出入口内部的直通道即可;如果出入口内部是有一定宽度的一块区域，类似一个大堂或厅的情况时，为避免安装一台摄像机时有人会紧帖着出入口的两边离开出入口，导致监视图像出现盲区或死角问题存在，此时，就应安装二台或多台摄像机，通过二台或多台摄像机互补各摄像机的盲区或死角，实现图像全覆盖地显示离开出入口的人员。见图二、三所示。

03

加大有效画面和景深范围

每幅图像要突出所要监视目标的这个主题，即有效画面。这里还需要进一步明确的是，安防监控图像的主题或者有效画面不一定都要显示人员的面部特征的，如上所述，有的要显示人的脸部特征，有的要显示人的体貌特征，而有的只要显示人员或车辆的活动情况，即行为特征。一旦主题明确了，画面就应突出与主题有关的画面，无关的画面，应该尽量少出现，甚至可以不出现。

我们经常会遇到监控图像有效画面太小的问题，如监看出入口的图像，经常会因为出入口两侧墙体的显示画面过多或过大，而要看的、需要重点关注的出入口画面却不大，即显示图像未突出出入口这个主题，导致进出出入口人员的画面太小，人的脸部特征看不清楚;再如监看走廊通道的图像，也是因为通道两边的墙体及天花板的画面太多或太大，真正是长廊或通道的画面却反而不多或太小，导致在长廊或通道内行走人员的体貌特征及活动情况看不清楚。

对此，出现类拟图像有效画面不够的情况，我们是可以通过调整摄像机焦距加以克服，从而达到足以能辨别目标特征的画面要求。但是，在解决了一个问题的同时，可能会引起另一个问题出现。因为一个理想的图像，除了要有上述能足以辨别目标特征的有效画面外，还要有一定的景深范围。参与过画面调试的人都知道，图像的有效画面与景深范围是一对矛盾体，有效画面大了会直接影响到画面的景深，另外，有效画面过大后会使移动目标运动速度太快，图像中出现的人或车辆的时间很短，一闪而过。最终会导致需要取证时，停格截取目标特征的画面看不清楚。所以，有效画面不是越大越好。

我们要正确处理好图像有效画面和景深范围二者关系，在安防监控图像的画面调试中，图像的有效画面只要求能看清监视目标的特征，能正确辨别人或车辆的特征了就够了，不需要太大，太大后会直接影响到画面的景深，影响到对人员或车辆的运动过程的特征观察。而对人员或车辆的运动过程的特征观察也是安防监控内容的一部分。图像有效画面和景深范围的利弊关系如图四、五所示。

04

避免图像出现俯、侧视现象

技防行业标准有规定，安防摄像机的安装高度，室内不宜低于2.5m，室外不宜低于3.5m，这主要是为了避免摄像机安装过低后会影响到人的正常行走或车辆的正常的行驶。但在实际安装中，如果仅为了避免上述的问题出现，将摄像机的安装高度控制要求范围以内，不注意图像的视角问题，图像会出现俯视或侧视问题，而图像一旦出现俯视或侧视问题，监控图像就起不到辨别目标特征的作用。

图像出不出现俯、侧视问题，关键看摄像机的指向与监视目标的夹角大小(即视角大小)，这个夹角分垂直夹角和水平夹角(垂直夹角为摄像机的指向与监视目标形成的高低角、水平夹角为摄像机的指向与监视目标正面方向形成的水平角)。实际表明，摄像机的指向与监视目标形成的垂直夹角≤30°时，图像基本不出现俯视现象。摄像机的指向与监视目标正面方向形成的水平夹角≤45°时，图像基本不出现侧视现象，摄像机的安装角度达到了以上要求后，通过图像显示基本能反映所监视目标的正面特征。当然，这些夹角越小对改善图像的俯、侧视现象就越有益，见图六、七。

针对以上涉及到的两个问题和要求，即要不影响人员正常行走或车辆行驶，摄像机的安装高度就不宜太低，又要保证图像不出现俯、侧现象，摄像机的指向与监视目标的夹角就不宜过大，对此，最好或者最妥当的解决办法是将摄像机与监视目标的安装距离稍远些，不要过近。实践经验表明，一般室内二者之间距离不宜小于3.5m，室外二者之间距离不宜小于4m为好。但二者之间的距离也不宜过大，距离大了尽管对改善图像的俯、侧现象有利，但会因为二者之间的距离大后会导致所监视目标受二者中间部位出现其它异物的遮挡概率加大。

05

出入口摄像机的安装朝向保持一致

大家应该知道，当建筑物的同一个部位存在多个出入口时，如果在各自出入口上安装的摄像机朝向不一致，就有可能会给图谋不轨者有机可乘，造成由摄像机监看的图像全部是人的背影画面，显示不到人的正面图像(那就更谈不上分辨人的脸部特征了)。这个问题也是技防工程从业单位在工程建设中经常不注意时会发生的。根据建筑物出入口所处的位置，可分为三种部位的出入口，一是周界或院区出入口，二是建筑物与外界相通的出入口，三是室内楼层出入口，即电梯厅和楼梯口。

对于周界或院区出入口的摄像机安装朝向，一般以监看进入出入口的人员或车辆的朝向为好，这是因为，一方面监看进入出入口的图像比离开出入口的图像的效果要好，另一方面摄像机装在本辖区内比装在辖区外的可行性高(辖区外一般不让自行安装摄像机)。对于建筑物与外界相通的出入口的摄像机安装朝向，一般为了避免逆光，宜背向出入口以监看离开此口人员的安装朝向为好。对于监看室内楼层出入口的摄像机安装朝向，只要求一致，并不强调朝向一定要如何，这里还需要指出的是，室内楼层出入口摄像机的安装朝向要一致，是指每个楼层所有出入口摄像机的安装朝向要一致，并不意味着层与层之间所有出入口的摄像机安装朝向也要一致，层与层之间出入口摄像机的安装朝向可以不一致。有了这三种部位出入口摄像机安装朝向一致的做法，就能确保任何一个进出周界或院区的人，至少能摄取其三幅正面图像，如果仅是进出楼栋建筑物的，也至少能摄取其二幅正面图像。

综上所述，影响图像质量有效性的因素很多，除与大家熟知的摄像机清晰度和其他技术参数有关外，还与摄像机安装和配置的数量、位置、角度、光线以及画面的调试等都有直接关系，其中哪一个环节发生问题，监控图像都会影响到实际效果。

在安防工程建设中，工程技术人员在选择技术性能良好的摄像机的同时，还要充分重视对摄像机的配置及画面调试问题。在设计和施工中，只有通过结合建筑物的具体建筑结构、环境条件和目标对象，通过反复认真地比对、摸索、总结，才能使每个摄像机的配置和调试恰到好处，从而取得最佳的安防监控图像效果。

监控摄像头参数乱象                                8月 15, 2023 · by YU · in 专栏, 技术知识
                                                                                                                说一个监控摄像头清晰度很好，很高清，这是一个描述性的语句，没有量化，作为用户，不太明白这个摄像头清晰到什么程度，好在哪里。同时很多场合下，也不方便与其他类似的摄像头作对比。参数的目的是使产品的好坏，功能等可以标准化，量化，能更准确的描述相应的安防产品性能。
而现实是，本来客观的参数数据，存在人为造假，混淆视听的情况。监控摄像头参数乱标，虚标的情况很多，有些是有意为之，有些是厂家自己都不清楚，胡乱乱标注。这里对监控摄像头常见的参数乱象做个总结。
最低照度最低照度是指摄像机的低照性能，即在弱光，补光或者无光情况下的成像能力。环境的光照情况用照度（单位lux，勒克斯）表示。1lux大约相当于一根蜡烛照亮1立方米空间的亮度情况。
除了环境光照情况，影响摄像机低照性能还有镜头光圈大小，sensor的感光性能，isp图像优化的好坏。各个参数这里不展开了。所以准确表述一个摄像机低照性能应该是这样：

彩色：0.005 Lux @（F1.2，AGC ON），0 Lux with IR
来源:海康威视官网的某款产品

这意味着这个摄像机使用光圈F1.2的镜头，开启ISP图像处理里的自动增益（AGC），在0.005Lux光照环境下，能保持彩色图像（低于0.005Lux，成像就是黑白的了）。后面0 Lux with IR，是说使用红外补光，在完全漆黑的环境下（0 Lux），仍能正常成像。
关于最低照度参数乱标，反面例子就不举了。大家明确影响摄像机最低照度的几个关键因素：镜头光圈大小，sensor本身的低照性能，ISP图像处理，环境照度情况（Lux，是否有补光灯等）。
再看一个例子。大华的某款摄像机是这样表述其最低照度的：

0.002Lux(彩色模式);
0.0002Lux(黑白模式);
0Lux（红外灯开启）
来源：大华官网

其中争议点在于0.0002Lux(黑白模式)，怎样理解0.0002Lux下的黑白图像。图像从彩色到黑白，中间有一个临界点，比如这个例子中的0.002Lux(彩色模式)。那0.0002Lux又是黑白图像到什么样的图像的临界点呢？显然这样的参数表述不准确。
可能是为避免误解，海康的参数省略了黑白模式下的最低照度。而Axis给我们提供了一个比较准确的表述：

Color: 0.16 lux at 50 IRE, F2.0
B/W: 0.03 lux at 50 IRE, F2.0
0 lux with IR illumination on
来源：Axis

其中引入了一个参数– IRE。IRE是一个测量视频信号（电平）的单位。将视频信号的有效部分——视频完全黑色（黑电平）到视频完全白色（白电平）之间平分成100份，定义为100个IRE单位，即0～100IRE（700mV）。
100IRE（700mV）的视频表示为有最好亮度和对比度的视频图像，而50IRE（350mV）的视频表示只有一半的对比度。通常30IRE（210mV）是最低的可用视频图像的数值。（Axis选用了50IRE作标准。）
一个在10IRE下测量的低照结果可以比在100IRE下测量的结果高出10倍，因此没有标出IRE等级的结果实际上是没有意义的。
镜头光圈这个没太多可说的，存在虚假乱标的情况。镜头光圈会影响摄像机低照性能以及景深。光圈越大（F值越小），进光量越大，景深越浅。
F1.0镜头的进光量是F1.4镜头的2倍，自然能有更好的低照表现。
光圈越大，景深越浅，意味着监控画面中能容忍前后不清晰（聚焦不清晰）的程度越低。所以实际应用中，不一定光圈越大越好。
分辨率这里涉及到两个问题，分辨率的标准以及差值的方法人为提高sensor的物理分辨率。
先说分辨率的标准，详细的可以看我之前的文章。这里直接说结论。关于分辨率，不同领域中标准略微有差异，不太统一明确。我们应该全面了解。
我们说一个2MP摄像机，是指摄像机的有效像素是200万像素（2 million pixel）。一个像素就是一个点，对于一张图片或者一个二维的视频画面，这些像素点分布在水平和垂直两个方向（水平分辨率和垂直分辨率）。一般的，2MP摄像机，水平方向的像素点有1920个，垂直方向有1080个，1920 x 1080等于2073600，也就是207万多，这也就是2MP摄像机的由来。依次类推推还有3MP，4MP，5MP，8MP等等。这个是从总有效像素角度讲。
另外还有一种标准，从垂直方向的有效像素（垂直分辨率）角度看。比如720P（1280 x 720），1080P（1920 x 1080）。在电影电视行业，把720P命名为HD（高清），1080P命名为Full HD（全高清）。然后还是超高清（Ultra HD，UHD），一般指分辨率为3840 x 2160 （800万像素，4096 x 2160，也称2160P）或者4000 x 3000（1200万像素），有些把8K（7680 × 4320）也称为UHD。
而互联网行业从水平分辨率角度出发，又兴起了另一种命名规则。1K（比如1080P）因为水平分辨率接近或者大于1000。2K（比如2304 x 1296，300万像素），2.5K（2560 x 1440，400万像素），3K（2880 x 1620或者2592 x 1944，500万像素），4K（3840 x 2160）等等。按照这种命名规则，我们完全可以把目前流行的2个200万像素双目拼接的摄像机（比如两个1920 x 1080像素的摄像机图像左右拼接）叫做4K摄像机（拼接以后的像素是3840 x 1080）。
关于分辨率的第二个乱象是差值的方法人为提高sensor的分辨率。比如我们熟知的一款Sony sensor– IMX307，物理分辨率是200万，很多摄像机厂商通过差值的方法，将使用这款sensor的摄像机分辨率提升到了300万。目的何在，不言而喻。
差值的具体实现方法这里不展开了，主要说说由此带来的问题。
虽然提升了画面分辨率，但是监控视角，画面细腻程度并没有提升。同样焦距的镜头用在差值和没有差值摄像机上，画面细腻程度，视角差距很大（一般低分辨率的sensor靶面尺寸更小，因而视角会更窄），对比明显。通过对比监控视角，可以很容易把差值了的方案找出来。
对于价格敏感的消费类安防摄像机，普遍做法是将720P的sensor差值到1080P，而720P的sensor靶面大多是1/4’，与1/3′ 1080P sensor相比，监控视角差距非常明显。
差值（插值）的具体做法
无线天线数量Wi-Fi和4G（甚至5G）在安防产品上有很多应用。比如Wi-Fi摄像机，Wi-Fi NVR，4G摄像机等。在这些产品上的一个乱象是随意增加天线数量，潜台词是天线数量越多，产品的无线信号越稳定，技术越先进，当然也应该价格更贵。
一般而言，对于普通的Wi-Fi摄像机（无论2.4G或者5G频段，或者双频），很少有使用支持2 x 2mimo 双路Wi-Fi技术的。一是因为需要Wi-Fi模组支持2路发射2路接收（2T2R），明显增加了成本，二则双天线的目的主要是增加无线信号传输的物理带宽上限。对于原本对带宽需求就不大的单个摄像机来说，完全没必要。而在NVR上使用2 X 2mimo双天线则是个不错的选择（因为同时管理多个Wi-Fi摄像机）。
一个有意思的现象是市面上很多杂牌的Wi-Fi摄像机，使用2根天线，甚至3根，5根的很多。仔细检查会发现除了一根是正常的Wi-Fi天线以外，剩下全都是假的（只是天线的外观，里面压根就没有Wi-Fi信号线）。
另一个需要使用无线天线的安防产品是4G网络摄像机。一个需要明确的点是，如果使用的是LTE cat.1模组，只需要1根天线，如果使用的是cat.4模组，则需要2根天线。
变倍倍率支持光学变倍的监控摄像机能看清楚更远距离的目标，在日常应用中使用很广泛。现实是支持光学变倍的镜头价格不菲，变倍倍率越大的镜头价格越贵。
镜头变倍的倍率一般会叠加显示在监控画面上（OSD）。一些厂家在OSD显示的镜头变倍数字上动起了脑筋。本来是18X的镜头，在OSD显示上改成30X。以此来冒充30倍变倍的摄像机。以小改大。
OSD叠加的变倍数字虽然变大了，但是镜头实际的倍数没变。很容易欺骗一些不明白真相的群众（用户）。
IP防护等级IP防护等级是指摄像机外壳的防水防尘能力，有对应的标准。比如中国标准GB/T 4208-2017（同欧洲标准IEC 60529:2013）。美国的NEMA 250-2018，日本的JIS C 0920:2003，商业类认证的UL50标准等。
IP66，第一个数字表示摄像机外壳防尘的能力，数字越大说明防尘能力越强。第二个数字表示防水能力，数字越大防水能力越好。因为有标准，就有对应的测试要求。但是一些厂商存在没有经过测试，胡乱标注摄像机IP防护等级的情况。
相应的还有IK防爆等级。
WDR值同最低照度一样，摄像机宽动态值也存在乱标的情况。一种是将真实宽动态（true WDR）和数字宽动态（dWDR,digital WDR）混为一谈。另一种是虚标WDR值，比如原本只支持80dB WDR的，虚标为120dB。
关于摄像机宽动态功能，120dB宽动态的含义，测试标准方法等等问题可以参见我之前的文章。
夜视距离一般的摄像机低照性能没有那么强大，在晚上或者光线不好的情况下，要获得良好的图像效果，需要补光。常见的补光灯有红外灯（850nm，940nm），白光（暖光）等。
这里涉及到一个基本常识，补光灯的照射距离和角度应该大于摄像机镜头原本（白天可见光）可视距离和视角。
一些厂商乱标或者夸大摄像机红外，白光灯补光照射距离。当然这里有一点情有可原的地方，监控摄像机的可视视角很容易看出和测量（比如90°，60°等比较容易测量和肉眼观测出来），但是可视距离比较难判定。比如如何判断一个摄像机能看80米或者100米的距离，用什么标准。
这涉及到另一个问题。我在之前的文章中有过介绍，如何通过像素密度来划分摄像机的可视距离。不同的像素密度对应不同的监控功能和需求，比如侦测（Detection），观察（Observation），识别（Recognition），验证（Identification），简称DORI。
按照欧盟标准（EN62676-4:2015、EN50132-7:2012，侦测需要25像素/米，PPM（pixels per meter），观察需要62像素，识别需要125像素，验证需要250像素。
这种标准在国外很流行，可喜的是目前国内安防厂商，比如海康大华，也在产品参数介绍里引入了此标准。
比如大华的某款摄像机标注DORI Distance：

Detect：98.7 m(350.07 ft)
Observe：39.5 m(129.59 ft)
Recognize：19.7 m(64.63 ft)
Identify：9.9 m(32.48 ft)

当然国内也有类似的标准，比如GB/T 35678-2017《公共安全人脸识别应用图像技术要求》规定，识别人脸图像，两眼间距应大于等于30像素，宜大于等于60像素。公安部GA/T893《安防生物特征识别应用术语》规定，（对于车牌识别）字母辨识度15像素（200像素/米）。而人脸识别算法相关的标准规定人脸识别要求是80×80像素。