面对“光污染” 你的监控摄像机选对了吗?

安防知识网 中字

光污染是继废气、废水、废渣和噪声等污染之后的一种新的环境污染源,正在威胁着人们的健康和生活。在日常生活中,人们常见的光污染的状况多为由镜面建筑反光所导致的司机和行人的眩晕感,以及夜晚不合理灯光给人体造成的不适感,所以有些卡口和道路两边摄像机补光灯强烈的光照,就属于光污染其中的一种。 

图1 蛛网密布

近几日在街头闲逛随手拍了几张照片,如图1,由于摄像机补光灯夜间补光,造成蚊虫飞舞,所以摄像头下蛛网密布,虽然给蜘蛛侠们提供了丰富可口的食物,但给文明城市创建却带来了不大不小的麻烦:清洁工们虽然可以清扫,可是太高一般无法直接清扫,需要专门的梯子和车辆,但这不是他们的工作职责;摄像机的管理和运维部门由于经费捉襟见衬无法顾及,日积月累所以问题就暴露出来了。

同样一个地段,夏季某天早上7:38分和8:04分二次路过,如图2,摄像机补光灯常亮未熄。夜间路过此地段时,刺眼的补光灯灯光照射的行人不得不低头或者侧过身体,来躲避灯光。我在想犯罪分子路过此地段时,看着如此耀眼的灯光,会猜想到是监控摄像机补光灯的灯光,可能会选择绕行或者其它的方式来躲避监控,如此强烈的“光污染”早已失去安装监控摄像机的意义!

图2 补光灯常亮不熄

现阶段平安城市建设内容已迅速扩张至平安乡镇、平安社区项目,监控点位的安装条件和部署环境逐渐恶劣,为提高监控画面的质量,越来越多的点位选择夜间增加补光灯为摄像机成像作补充,所以就有很多家媒体报道,所在城市卡口和道路两边的摄像机补光灯强光闪眼,“光污染”严重。虽然设备厂商表明补光设备每次闪光只有1/3000秒,远低于人每次眨眼需要的0.3-0.4秒时长,对于人眼的**实际上很小,但经过强烈灯光“洗礼”的车主和行人也不在少数,相信有怨言的也并非个别人。其实我们可以在摄像机相关设备选型上下些功夫,来解决这些头痛的问题。

公安部有针对电子警察的部级标准GAT1202-2014《交通技术监控成像补光装置通用技术规范-2014年最新标准》,这个标准的制定给智能交通补光装置应用设立了一个技术门槛,既规范了智能交通补光装置的应用,又方便了补光装置生产厂家的生产管理,营造一个良好的市场环境。标准对补光装置的光照度设立了上限与下限,上限是为了防止光污染,不能一味的追求图片效果而影响到驾驶人及扰民,而下限是为了保证补光灯的实际补光效果,该标准在光学性能这一块规范了三种形式的补光:

一、频闪方式补光:在闪光瞬间可持续以大功率形式输出,大大提高摄像机曝光期内光输出能量,并通过调节闪光长度能够使发光与摄像机曝光时间有机结合起来,实现夜间抓拍与录像功能,可以认为频闪灯一直亮着的,但其实是一闪一闪的,人肉眼基本上感觉不到。

“标准”中4.3.1频闪方式补光装置:补光区域内光照度应均匀、无暗区、无明显抖动;在距离补光装置20m处,基准轴上的峰值光照度应小于等于300lx,平均光照度应小于等于50lx;在制造商标称的补光区域内,峰值光照度应大于等于基准轴上峰值光照度的50%。

图3 普通频闪灯与外置光栅频闪灯

频闪灯启动后,与监控摄像机视频同步,可以实现与视频流中的每帧曝光都能同步,但因为亮度不够高,补光效果并不是很好,一般用于视频检测或车牌补光。现在有不少厂商,包括海康威视、宇视都有外置光栅的频闪灯,通过加装遮光罩,将光束汇聚到车牌区域,尽可能地减少补光灯对驾驶人行车安全造成的影响以及对周边环境造成的“光污染”,如图3,左边为普通频闪灯,右边为外置光栅频闪灯。

二、脉冲方式补光:以往早期用于智能交通监控系统的补光灯,通常是用几台几千瓦的金卤灯补光,但其功耗大,寿命短,每当开车路过都会爆闪一下的那种,对驾驶人员会产生严重的眩目感,后来就采用氙气爆闪灯,也有叫气体闪光灯。

氙气爆闪灯发光原理是“气体放电发光”,在一定电压和触发条件下,瞬间使灯管内气体电离,产生高电流的电弧,电弧中产生 4000K--12000K色温的强劲光芒,亮度比LED频闪灯高些,可以做到单帧同步曝光,补光效果较好,一般用于抓拍单张图片,可以比较清晰地监测到驾驶室内的人脸。

“标准”中4.3.2脉冲方式补光装置:补光照明区域内光照度应均匀、无暗区;在距离补光装置20m处,基准轴上的有效光照度应小于等于4000lx,点亮时间应小于等于2ms;在制造商标称的补光区域内,有效光照度应大于等于基准轴上有效光照度的50%。

氙气爆闪灯虽然满足了相机夜间补光,也减缓了对驾驶人员的眩目感,但它也有以下缺点:(1)、由于电容的充电时间慢,放电快(1秒钟只能闪3-5次),当车流量大的情况下单台氙气爆闪灯不能满足补光,摄像机会有抓拍到部分漆黑的图像;(2)、质量好的氙气爆闪灯的闪光寿命一般只有300万次,质量较差的不到30万次,所以氙气爆闪灯寿命短,车流量大的监控点一年内要有时要换几次设备;(3)、氙气爆闪灯因为自身原因不能用于录像,所以氙气爆闪灯不能用于在基于视频检测方式的电子警察或卡口项目。

为了减少“光污染”,很多厂商推出了多种类型的爆闪灯:(1)、爆闪灯(白光型):适用卡口,抓拍驾驶室的情况;(2)、爆闪灯(防炫目型):内置了光栅,一定程度上减少爆闪对驾驶员炫目影响;(3)、爆闪灯(红外爆闪灯):在白天使用优质偏振片,透过可见光,同时滤除车窗表面产生的偏振光,在夜间使用可见光截止滤片,用来滤除可见光,使红外光通过。由于曝光的是红外光,驾驶员无感知。

要注意的是红外爆闪的红外光因为光强没有白光强,夜间抓拍驾驶室没有问题,但白天因为自然光太强,红外光压不下去,最好还是加装白光爆闪灯,夜间启动红外光。白天自然光很强,爆闪光对驾驶员的感知不会太明显。但是,如果测速卡口必须用白光爆闪,因为测速等违法处罚要求必须是彩色图片,而红外爆闪灯抓拍图片为黑白。

三、持续点亮方式补光:所谓持续点亮就是不用连接其它触发信号,只要一通电就一直亮或夜间一直亮(加装光控或者时控电路)的LED补光灯,有时也叫LED常亮方式补光。图2就是采用持续点亮方式补光,出现这种情况笔者分析是位于补光灯后面的光敏电阻被蜘蛛网等杂物遮挡(如图4),所以造成夏季早上8点之后还不关闭的现象。

图4

“标准”中4.3.3持续点亮方式补光装置:补光照明区域内光照度应均匀、无暗区;在距离补光装置20m处,基准轴上的光照度应小于等于50lx;在制造商标称的补光区域内,光照度应大于等于基准轴上光照度的50%。

LED常亮补光灯寿命比氙气爆闪灯长,但亮度不及氙气爆闪灯和LED频闪灯,同时工作时的发热量比LED频闪灯大。市面上的LED常亮灯功率一般只有几十瓦,摄像机感应到的光照度也不如LED频闪灯,特别是为了拍清高速移动的车辆,电子快门调快后,传感器的曝光时间缩短,很难达到补光的要求,同时也会对司机产生剌眼的干扰。通俗的讲,就是人眼感觉很亮,但是摄像机拍照出来的图像并不很亮。

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