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松下百万像素宽动态摄像机在博物馆的应用

去年年底,考古界最惹人注意的一条新闻莫过于12月27日河南省文物局对外发布曹操墓在河南安阳被发现。从墓初期被发现,到学术界的质疑,到最后被权威专家定论,可谓一波三折,好不热闹。
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【安防知识网】去年年底,考古界最惹人注意的一条新闻莫过于12月27日河南省文物局对外发布曹操墓在河南安阳被发现。从墓初期被发现,到学术界的质疑,到最后被权威专家定论,可谓一波三折,好不热闹。曹操墓的发现将给地方带来巨大的财政收益,也必将引发国内考古的新一轮热潮。而作为文物保存和展示的博物馆,更是给到我们普通民众一个近距离接触出土文物以至体验发掘现场的机会。

  由曹操墓的发现说起

  去年年底,考古界最惹人注意的一条新闻莫过于12月27日河南省文物局对外发布曹操墓在河南安阳被发现。从墓初期被发现,到学术界的质疑,到最后被权威专家定论,可谓一波三折,好不热闹。曹操墓的发现将给地方带来巨大的财政收益,也必将引发国内考古的新一轮热潮。而作为文物保存和展示的博物馆,更是给到我们普通民众一个近距离接触出土文物以至体验发掘现场的机会。

  博物馆一向是安防的重点领域。一个好的博物馆安全防范体系应该是一个综合系统,它包括一套行之有效的管理制度、一套稳定可靠的技术防范设备、一套切实可行的应急预案、一批克尽职守的保安队伍,缺一不可。作为博物馆重要组成部分的视频监控系统,应该将最新的技术应用到博物馆的安全防范系统中。

  技术在博物馆中的应用

  百万像素宽动态(Mega Super Dynamic)技术是松下电器最新推出的IP摄像机技术。松下将实现高清图像和超宽动态二种技术(Super Dynamic)成功地融合在一起,应用于IP摄像机,使既能达到百万像素的高清晰度,又能扩展IP摄像机环境应用范围,使得IP摄像机能适用于复杂的光照条件。

  以下以国内某博物馆应用为例,介绍松下百万像素宽动态技术在博物馆工程中的实际使用。

  博物馆安防需求

  博物馆安全防范系统建成后应体现先进、实用、可靠,必须与国家颁布的一级风险防范工程设计规范相吻合,具有防入侵、防盗窃、防抢劫、防破坏等多种功能。当入侵、盗窃、抢劫、破坏等警情发生时,报警系统应立即发出警报,提示保卫人员及时出警。同时声音复核系统和图像复核系统进行实时监控和录像、录音,为打击犯罪分子提供有力的证据。该系统在纵深防护体系的监控下,一旦发生入侵,能有效地把犯罪分子控制和擒拿于门、窗之外,从而在阻止盗窃文物、破坏文物及打击犯罪活动中,发挥有效的防范作用,使盗窃、抢劫等非法行为不能得逞,确保文物的安全。

  博物馆又是对公众广泛开放的场所,安全防范系统要贯彻预防为主、防打结合的診-则,为打击刑事犯罪创造条件,起到提前预警、处警反应快;延缓非法活动、缩小破坏范围;及事后追溯、查证的作用;特别要加强对重大活动和节假日开放时的秩序管理。

  博物馆安防系统要建立纵深防护体系,以入侵报警系统为核心,结合图像和声音复核系统。出于建筑内的重点文物的保护需要,其室内照明条件需要进行严格控制,同时为了保证重点区域违规,违法事件的发生,其监控的清晰度也有较高的要求。为满足室内复杂照明条件下的高清监控需求,需配置高清晰度并适合多种照明条件下的高性能摄像机对馆内进行高清监控。根据博物馆实际情况和视频安防监控的需求,视频安防监控系统将采用数字化和网络化进行搭建。

  结合用户需求及博物馆内实际应用环境,我们选取具有Mega Super Dynamic技术的IP摄像机以满足博物馆对于前端图像质量的严苛需求,并对整体数字监控系统进行设计。

  视频监控系统设计

  1、系统架构和技术要求

  视频监控系统和声音复核系统采用采用数字化网络摄像机、安防IP专用传输网络、音/视频存储服务器、数字化显示设备。总体架构按功能由三部分组成。即前端(网络摄像机/拾音器)+传输网络(IP网络)+核心层(虚拟矩阵和网络音/视频存储服务器)。

  一般条件下使用网络摄像机上的拾音器进行声音的录制,需要单独外部设置拾音器的网络摄像机应将外部拾音器连接到网络摄像机,部分网络摄像机具备双向对讲功能。音视频信号都通过视频监控IP专网进行传输。如图1所示。

  核心管理和存储设备放置在主机房,汇聚层交换机也放置在主机房。汇聚交换机与接入层可根据距离灵活地采用光纤和6类线连接。前端摄像机采用DC 12V或AC 24V供电,根据实际接入的摄像机数量,接入层交换机可以采用12口或24口交换机,通过千兆接入汇聚交换机。

  因IP专网的传输负荷相当之重,因此应针对系统特点,要做好系统路由的规划,最低限度地减少对网络带宽的无效占用,并且进行对网络优化工作。 [nextpage]

  2、视频监控系统功能

  在每个馆内的关键区域安装宽动态百万像素摄像机,据实际测试验证,需要大于或等于120万像素(1280×960)分辨率高清晰摄像机。要求该百万像素摄像机具有宽动态功能以适应馆内的复杂照明条件,要能清晰地显示馆内关键区域的人员特征。同时为了防止蓄意破坏,该摄像机还应具有一定的智能防范功能。

  另在馆内的一些显著位置,安装固定半球摄像机。要求在摄像范围内能清晰地捕捉现场图像。在馆内适当位置,如大堂及电梯口安装室内网络迷你型快球,快球要兼顾到性能及室内美观,既能捕捉清晰图像,体积又不能过大。在室外适当配置室外型快球摄像机进行监控。

  除室外快球摄像机外,其它部位摄像机应选用支持PoE供电功能的网络摄像机,以节省供电布线成本,简化工程安装。

  综合管理中心平台可支持海量路数网络摄像机或者网络视频服务器(仅受硬件、网络的限制),为未来的扩展做好准备。系统管理平台人机界面采用电脑工作站软件控制和专业监控网络键盘两种模式,分别适应不同专业人员的需求。

  3、硬件选择要点

  高清技术给影音视频领域带来了一场革命,同时也深深影响着视频监控领域。视频监控领域的百万像素摄像机层出不穷地涌现出来,但质量却参差不齐。这里有一个通俗的误解,认为百万像素一定能够带来优异的图像效果。但很多用户在选择百万像素摄像机后对其图像效果不甚满意。这就说明,不能仅仅将百万像素作为评判一款摄像机籠-质是否清晰的唯一指标,应该推穃-之前“唯像素论”的想法,误认为像素越多越好。

  简单地说像素数只代表图像中像素点的多少,而籠-质则是由每个像素点的成像质量决定的。举个很简单的例子,大家恐怕不会认为手机摄像头拍摄的500万像素的图像和专业单反相机拍出来的500万像素图像是一样的吧,这就是像素点质量的差异!像素质量的好坏比单纯追求像素达到了多少百万更为重要。另一方面限于目前主流高端显示屏已綷-支持1080p的高清晰度(约200万像素),从某种意义上来说超过200万像素的动态实时视频是没有多少实际意义的,因为很难找到相应的显示设备。

  松下的百万像素摄像机内有松下专有的UniPhier视频压缩芯片。UniPhier自设计研发之初,就充分考虑了视频处理的特点,对视频处理的每一个细节进行优化,使得芯片能够高效地完成图像采集,处理和压缩处理。借助高性能芯片提供高达130万像素(1280×960)的实时图像。如图2所示。

  博物馆中为了文物保存,光照条件十分苛刻,为了适应馆内这样复杂的光线条件,摄像机应具备宽动态功能。宽动态技术是由松下在模拟监控领域首创的处理技术,利用芯片处理图像,输出令亮区及暗区都清晰可辨的最终图像。松下最新的百万像素摄像机已綷-具有松下最新的第五代超动态技术。如图3所示。

  松下WV-NP502和WV-NW502百万像素摄像机以CCD作为成像部件,监视及录像分辨率为1280×960全实时、H.264压缩编码,带宽占用极低,该摄像机具有宽动态功能,能适应馆内的复杂照明条件,并针对馆内暗区域摄像机具有相应的自动补偿技术,能清晰地显示关键区域的人员特征。在紧急情况下,为了捕捉可疑人员的细节特征,改宽动态百万像素摄像机能够支持调整工作模式,转换成300万像素(2048×1536)格式进行图像拍摄。针对网络上可能发生的堵塞,摄像机还具有智能数据流优先权控制,保证了视频传输的稳定。同时为了防止有人蓄意破坏,该摄像机也具有一定的智能防范功能。如图4所示。

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  固定半球摄像机要求选用逐行扫描CCD作为其成像部件,其在摄像范围内能清地捕捉到现场图像,又适合于各类安装结构。标清摄像机监视及录像的分辨率为640×480,所有摄像机的视频流必须达到640×480实时。

  室内网路迷你快球WV-NS202A具有不小于22倍的光学变焦,也要兼顾性能及室内美观的需求,既能捕捉清晰图像,体积又不能过大。室内快球也应具有宽动态功能,以适应复杂的光线变化环境。室内快球还应具有自动跟踪功能,以用于无人时段的主动防范。所有摄像机的视频流必须达到640×480实时。松下WV-NS202A网络迷你快球既具有小巧的外观,有具有PoE供电的灵活性。是一款具有高綷-济性的网络迷你型快球的理性选择。如图5所示。

  室外适当配置30倍光学变焦的网络快球摄像机WV-NW960,室内外快球都具有不小于52dB的宽动态功能,以适应复杂的光线变化环境。室外快球还应具有自动跟踪的功能,以用于无人时段的主动防范。所有摄像机的视频流必须达到640×480实时。

  视频存储服务器的选型应采用专用数字视频存储产品,考虑到系统的稳定性及系统的无缝性,推荐和网络摄像机同一品牌的网络视频存储服务器。嵌入式操作系统,能够对百万像素视频进行记录,能在较高负荷条件下满足24小时30天的不间断存储的要求。

  系统必须考虑在硬盘损坏、数据丢失的情况下,数据恢复的方案和实施方法。综合考虑成本、性能和可靠性,系统采用RAID5/RAID6冗余并支持无需停止录像,对磁盘进行热插拔更换。视频存储设备必须保证随时能调用至少30天中任何时段任何监控点的视频监控录像,能保证网络畅通。为了保证存储视频数据的公正性和安全性,存储服务器应具有篡改检测和数据加密功能。视频存储服务器应当具有对摄像机简单控制的功能,以体现网络管理设备对前端摄像机的灵活控制,智能性能测定功能能自动设置存储设备进入最佳的录影速率。

  编码格式应采用先进的编码方式如H.264,MPEG-4或者M-JPEG,达到体积小、图像质量高的目的,并降低对存储系统的要求。

  全高清视频解码器要求能通过切换显示任意摄像机的视频图像。全高清解码器采用嵌入式操作系统并具备HDMI高清数字接口作为高清数字视频的输出接口。要求单台解码器能随时调出最多任意6个监控点的监控籠-面(VGA籠-幅)为前提,显示籠-面流畅和同步。在显示百万像素视频时,解码器应能够显示1280×960(4VGA)診-始籠-幅,在大屏幕上进行像素对应显示。监控的大屏幕采用若干台松下50寸专业等离子显示器配合使用,以大屏显示墙方式显示监控图像。

  系统管理PC工作站采用windows操作系统,配置19寸液晶监视器,能满足管理员控制整个视频监控系统的要求,并要求结合网络键盘对系统进行控制,方便操作员操作。

  4、软件选择要点

  核心软件和设计技术必须能够证明是实用、成熟、能够实现对前端设备进行管理的软件。考虑到软件与硬件视频及指令的理解执行效率直接影响着整体系统效率的高低,所以对软件的稳定性要求较高,方案推荐使用与网络摄像机同一品牌的软件。

  软件应包含以下基本功能:

  切换显示、分屏与集中显示,即系统的每个显示器都能按照管理员的要求单独显示任意一个摄像机的实时图像,也可以同时显示多个摄像机的分屏实时图像。对于高清摄像机,在所有客户端显示器上必须可同时显示最低1280x960分辨率,每秒25帧的视频图像。

  系统能按照管理员的意图,对任意一个摄像机进行录像。系统软件支持按照不同的检索方法,同时也支持变速录像回放。可以定制不同的录像格式(MPEG4、H.264、M-JPEG)和录像质量,实现对图像质量的控制。

  支持高清录像放大显示功能,重点查找;同时,平台必须支持多路摄像机同时回放。

  系统支持在录像的同时,在籠-面中加上时间、摄像机编号、位置等字幕。

  系统支持多用户的分级管理,可设定不同用户的操作、管理权限,满足不同用户具备不同管理权限。

  系统状态监控和诊断,能实时地显示目前系统运行的状态,显示相应的故障。

  结束语

  伴随着博物馆修建及改造进入新一轮的高潮,博物馆安防水平将不断提高。博物馆对安防新的要求也不断激励着松下对新产品、新应用的开发。愿松下能够伴随着博物馆行业的发展而不断进步。

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