傳統(tǒng)影像移動(dòng)偵測(cè)系統(tǒng)采用類比訊號(hào)來(lái)偵測(cè),藉由攝影機(jī)輸入的監(jiān)視影像區(qū)分出各影像區(qū)塊的亮度差異,如果辨識(shí)出該時(shí)段亮度與原始設(shè)定不同,警報(bào)便會(huì)啟動(dòng)。
此類產(chǎn)品目前仍在市面上流通,但以室內(nèi)應(yīng)用為主。室外偵測(cè)距離遠(yuǎn),且光線環(huán)境不固定,而例如飛鳥(niǎo)、云影、樹(shù)影、風(fēng)勢(shì)過(guò)大引起攝影機(jī)搖晃,甚至大雨、冰雪等氣候影響,都可能引起誤報(bào),因此此類產(chǎn)品并不適用於室外。
因此,為了應(yīng)付艱困的室外環(huán)境,我們需要更復(fù)雜的影像處理技術(shù),而拜數(shù)位技術(shù)的發(fā)展之賜,廠商可以提供更精確的影像偵測(cè)產(chǎn)品。
雖然數(shù)位影像移動(dòng)偵測(cè)系統(tǒng)同樣以「辨別特定時(shí)間內(nèi),影像設(shè)定范圍的亮度變化」為原理,然而數(shù)位系統(tǒng)強(qiáng)調(diào)判定入侵者的行動(dòng)(移動(dòng)方向、位置)以及景物光照的差異性。更甚者,最新的設(shè)備具備學(xué)習(xí)功能,可自動(dòng)判定背景改變的狀態(tài),加入環(huán)境變數(shù)以提升準(zhǔn)確率。\r\n
測(cè)量程序
室外影像偵測(cè)的測(cè)量步驟,是將影像切割成數(shù)個(gè)不連續(xù)部分,測(cè)定這些影像部分在各時(shí)段內(nèi)的光線變化,然後辨別出這些變化究竟是導(dǎo)因於天氣轉(zhuǎn)換或是物體移動(dòng)。
一般而言,切割影像的方式有以下幾種∶
- 畫素分割(pixel division)∶將影像分割成
非常小的圖畫成分(畫素),可以有百萬(wàn)個(gè)區(qū)塊;
- 小區(qū)塊分割(small-cell division)∶將影像
分隔為幾百個(gè)或幾千個(gè)等比大小或不同大小的
區(qū)塊;
- 大區(qū)塊分割(large-cell division)∶將影像
分為百來(lái)個(gè)不同大小的區(qū)塊。
由於畫素分割方式會(huì)獲得相當(dāng)多的影像資訊,因此需要大量的電腦演算資源進(jìn)行辨別。而大區(qū)塊分割的方式雖不會(huì)造成電腦資源的負(fù)擔(dān),但由於提供的影像資訊較少,因此不容易區(qū)分出大環(huán)境的變化。因此,采用小區(qū)塊分割方式既可獲得足夠的影像識(shí)別資訊,也不用擔(dān)心造成電腦演算負(fù)荷,可說(shuō)是最適合的區(qū)分方式。
光線改變的差異性
為了達(dá)到「只有當(dāng)物體移動(dòng)時(shí)才產(chǎn)生警報(bào)」的目標(biāo),系統(tǒng)必須辨別出「物體移動(dòng)」與「自然天候」、「攝影機(jī)光圈調(diào)整」的光線差異。
進(jìn)行室外影像偵測(cè)時(shí),必須考慮到景物影像的照度是否足夠,以及光線強(qiáng)度多變的問(wèn)題。這表示,當(dāng)入侵者進(jìn)入攝影畫面時(shí),若當(dāng)時(shí)光線昏暗,影像移動(dòng)的光影便不明顯;然而若當(dāng)時(shí)光線足夠,或具有較好的光照環(huán)境,便可明顯看出移動(dòng)影像的光線變化。如果影像移動(dòng)偵測(cè)僅僅比較與預(yù)設(shè)光影值的差異,作為發(fā)現(xiàn)入侵者的依據(jù),則在光線不足的地方會(huì)無(wú)法使用,而過(guò)亮的地方則會(huì)過(guò)度敏感。
部分系統(tǒng)具備彈性調(diào)整功能,使得安裝工程商可依據(jù)實(shí)地環(huán)境設(shè)定警報(bào)發(fā)送時(shí)的光線變化參數(shù)。不過(guò),當(dāng)太陽(yáng)改變位置,也會(huì)使得監(jiān)看畫面地點(diǎn)的大樓、街樹(shù)的陰影改變位置,使得此功能在白天無(wú)法有效發(fā)揮作用。
較好的做法,是計(jì)算景物對(duì)比變化,并以這些數(shù)據(jù)辨別是否為入侵者移動(dòng)。對(duì)大多數(shù)的景物來(lái)說(shuō),入侵者移動(dòng)所產(chǎn)生的對(duì)比改變與現(xiàn)場(chǎng)景物的光影變化是兩個(gè)不同的參數(shù)。
為了提供準(zhǔn)確度高的室外影像移動(dòng)偵測(cè)功能,必須控制好各種室外環(huán)境變化,包括照度以及環(huán)境光源轉(zhuǎn)變等因素。由於影像照度不斷地改變,因此只要不同的影像區(qū)塊出現(xiàn)變化,簡(jiǎn)易式的影像移動(dòng)偵測(cè)系統(tǒng)便會(huì)觸發(fā)報(bào)警,而產(chǎn)生誤報(bào)。而較復(fù)雜的系統(tǒng)便會(huì)根據(jù)整體的影像動(dòng)作變化區(qū)別,以維持最佳的偵測(cè)狀態(tài)而降低誤報(bào)。
辨識(shí)程序
目前市場(chǎng)上有兩個(gè)較普遍使用的辨識(shí)方式,一個(gè)是以物體大小進(jìn)行偵測(cè),然後觀察一段時(shí)間內(nèi)的移動(dòng)歷程與空間大小,以推斷持續(xù)的移動(dòng)方位。
有效的物體尺寸辨別可大幅減少因小動(dòng)物或風(fēng)沙吹襲所產(chǎn)生的誤報(bào),免除簡(jiǎn)易式影像移動(dòng)偵測(cè)設(shè)備的缺點(diǎn)。另外,物體移動(dòng)偵測(cè)要特別注意一點(diǎn)∶當(dāng)入侵者接近攝影機(jī)時(shí),物體尺寸會(huì)比遠(yuǎn)離攝影機(jī)要大。
畫素分割式測(cè)量提供非制式物體大小辨識(shí)。辨識(shí)各種物體尺寸技術(shù),可提供測(cè)量程序一個(gè)依據(jù)準(zhǔn)則。測(cè)量步驟從計(jì)算個(gè)別亮度改變的總畫素到受影響的群組畫素、全景畫素,以呈現(xiàn)判斷出可能的入侵者影像。
單純利用陰影以及尺寸大小資訊,可能會(huì)因?yàn)楸O(jiān)視畫面出現(xiàn)人形大小的動(dòng)物而觸發(fā)警報(bào)。因此,這種方式可能太過(guò)於簡(jiǎn)單而容易被破解。但從實(shí)際應(yīng)用面來(lái)說(shuō),采用最小物體大小測(cè)量并搭配操作人員應(yīng)用視覺(jué)識(shí)別條件與行為觀察,可有效辨別出警報(bào)成因。
移動(dòng)識(shí)別
即使增加了上述的各項(xiàng)復(fù)雜功能,由於無(wú)法有效辨識(shí)現(xiàn)場(chǎng)如電燈開(kāi)啟與移動(dòng)目標(biāo)物之間的光線改變,目前的影像移動(dòng)偵測(cè)仍無(wú)法提供使用者良好的室外應(yīng)用效能。因此必須建立一套依時(shí)間紀(jì)錄的歷程運(yùn)算方式,以正確指出是否為物體移動(dòng)。
簡(jiǎn)單式影像移動(dòng)偵測(cè)系統(tǒng)只采用所需的預(yù)設(shè)時(shí)間資訊,這種事件計(jì)算系統(tǒng)可改善單一事件紀(jì)錄的不良點(diǎn),但不提供移動(dòng)證據(jù),而且容易被固定式閃光燈所或其他方式所欺騙而產(chǎn)生誤報(bào)。
其他系統(tǒng)可允許使用者同時(shí)設(shè)定幾個(gè)預(yù)警以及警報(bào)區(qū)域。區(qū)域偵測(cè)順序是先測(cè)定預(yù)警區(qū)域的物體,以及在規(guī)定時(shí)間內(nèi)物體在警報(bào)區(qū)內(nèi)的位置;如此一來(lái),即可獲知物體的移動(dòng)方位。然而,如果希望能獲得良好的結(jié)果,這套系統(tǒng)通常需要精心設(shè)定,而非一個(gè)簡(jiǎn)單使用的系統(tǒng)。
需要更高難度的計(jì)算程序是采用物體追蹤演算法。藉由這些復(fù)雜的程式,可從中了解物體尺寸的相關(guān)性,以推測(cè)出移動(dòng)的歷程是經(jīng)常性的干擾或暫時(shí)性的突發(fā)事件。
事實(shí)上,一套好的多重物體追蹤系統(tǒng)應(yīng)該可以區(qū)分搖晃與移動(dòng)物體的不同,單獨(dú)追蹤每個(gè)物體,并在最小移動(dòng)范圍內(nèi)發(fā)出警報(bào)。甚至,追蹤系統(tǒng)應(yīng)該自動(dòng)提供追蹤後的計(jì)算結(jié)果,包括物體移動(dòng)的時(shí)間、地點(diǎn)歷程,以計(jì)算出移動(dòng)速率。
學(xué)習(xí)技術(shù)
新一代的影像移動(dòng)偵測(cè)產(chǎn)品更加入學(xué)習(xí)技術(shù),以強(qiáng)化大范圍偵測(cè)效能,而安裝人員不須具備專業(yè)設(shè)定技巧。學(xué)習(xí)程序會(huì)持續(xù)不斷地進(jìn)行,以應(yīng)用於不斷改變的環(huán)境,提供更好的偵測(cè)能力、降低誤報(bào)率。
以上提到的技術(shù)皆依賴測(cè)量各時(shí)段內(nèi)光線的差異性,如此一來(lái)便不需要固定辨識(shí)物體移動(dòng)的能力。不論是在景物中永久不變的物體、景物自身的移動(dòng)或是逐漸移入畫面中的新物體,他們可以藉由物體追蹤歷程,從一個(gè)大范圍的影像移動(dòng)或從復(fù)雜的成因推斷,進(jìn)而觸發(fā)警報(bào)。
另有一種非主流的方式,使被偵測(cè)到的物體移動(dòng)與學(xué)習(xí)畫面架構(gòu)相互關(guān)聯(lián)。藉由這些方式,偵測(cè)器可更有效地區(qū)分出非入侵的行為例如攝影機(jī)震動(dòng)、物體搖晃或陰影,以及實(shí)際入侵物體。
我們可以這樣認(rèn)為,一個(gè)實(shí)用的系統(tǒng)應(yīng)該可以自動(dòng)識(shí)別環(huán)境情況改變,并能藉由偵測(cè)程序辨別物體移動(dòng),在某些特殊情況下可有效降低誤報(bào)率。
而環(huán)境學(xué)習(xí)技術(shù)提供更好的天候辨識(shí)效能,不論是大雪天或云層快速移動(dòng)等,可根據(jù)環(huán)境變遷而調(diào)整,使得影像偵測(cè)程序更有效地進(jìn)行。
雙重感應(yīng)
即使技術(shù)如此發(fā)達(dá),但如果可能的話,安防系統(tǒng)應(yīng)該根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)情況,采用一種以上的感應(yīng)技術(shù),以提供更好的偵測(cè)控制,杜絕誤報(bào)。
例如,搭配被動(dòng)式紅外線偵測(cè)器,當(dāng)感應(yīng)到人類溫度時(shí),便可啟動(dòng)影像移動(dòng)偵測(cè)。紅外線偵測(cè)器藉由發(fā)出輻射式的紅外線接收屏幕,重疊在采用光學(xué)濾光片攝影機(jī)的可視角,使得影像移動(dòng)偵測(cè)系統(tǒng)在人類紅外線波長(zhǎng)的范圍獲得最大感應(yīng)度。
結(jié)合這兩種感應(yīng)技術(shù)也具備經(jīng)濟(jì)的安裝成本。兩者設(shè)備只需要單點(diǎn)安裝,單點(diǎn)安裝互補(bǔ)了兩者技術(shù)在圍籬系統(tǒng)(perimeter systems)上的不足,也同時(shí)提供了監(jiān)控與防盜功能。