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原创

人脸识别服务-前端摄像机架设与选型参考

2023-06-29 05:50:44
40
0

一、摄像机效果评判指标
在前端摄像机的建设过程中,有三大要素最终影响到输出的图像质量:
1. 现场的客观条件:是指现场的人流、光照、支架、遮挡等条件;
2. 摄像机硬件水平:是指摄像机机身和镜头对应的硬件成像水平;
3. 摄像机架设水平:是指摄像机架设、画面构图以及对应的图像参数选择的水平;

二、勘场环境标准
2.1 环境要求
环境光照强度需要满足三个条件:
1. 要求行人面部区域正面光照强度80-900lux及以上(lux是光线的强度单位,可以通过测光仪在现场测量得到)。室外阳光直射光照强度一般较强,出现过曝情况,则可选择增加遮阳设备。如光线较暗,则需要安装补光灯,以增强光照强度;
2. 所选点位场景光照要求均匀,行人左右侧光照强度强度差不超过一倍;
3. 所选点位场景光照要求均匀,行人背面光照强度不超过正面光照强度的两倍;

注:环境光照强度可以使用照度计进行进行测量

如果条件一不满足(往往出现在夜间以及光源不足的日间),则会导致画面曝光不足,最终导致画面整体偏暗或者噪点很多。

如果条件二不满足,即左右侧光照强度如果差异过大,会造成“阴阳脸”现象。

如果条件三不满足,即背面光照强度如果远大于正面光照强度,则会造成“背光”现象,最终导致脸部曝光不足,五官细节丢失。

2.2 基础硬件环境要求
现场需具备能够接入网线的条件,使得摄像机能够将视频流实时传输到后端。1080P 摄像机如果采用 H.264 编码,码流约为 3-4Mbps 左右,因此建议每个 1080P 摄像机的接入网线的独立带宽>6Mbps(按照网络 70%负载能力估算)

三、 摄像机安装要求
人脸识别功能摄像机安装需要考虑以下因素:
1. 安装场景要求:
1) 尽量安装在固定的地方,避免摄像机晃动,摄像机的防抖功能和算法本身对摄像机抖动进行一定的补偿, 但是过大的晃动还是会影响到检测的准确性。

2) 尽量避免玻璃,地砖,湖面等反光的场景选择;尽量避开过多的树木遮挡,同时避免场景中有过多的光线变化, 比如路过的车灯等等,以减少误报提高抓拍功能准确率。
2. 安装位置要求:
1) 摄像机安装高度最佳为 2.5 米,最佳抓拍位置覆盖宽度一般为 2.5 米,抓拍距离最佳5米(需要根据镜头焦距实际长短确定要架设的高度和抓拍距离),摄像机需要正对行人,尽量避免斜拍人脸,架设的角度越正抓拍人脸效果越好,如果在走道旁边立杆,则尽量将横臂拉到走道中央,使镜头正对走道中央,抓拍最正的人脸。

3.1 摄摄像机架设规范
1. 摄像机点位架设应满足如下规范:
1) 架设位置:摄像机架设在行人走道正前方,如无法立在正中央,则拉长杆位的横臂,使摄像机正对走道行人,此时抓拍效果最好;
2) 架设高度:架设高度一般推荐为 2.5m~3.5m,最佳高度为 2.5m;
3) 架设俯角:摄像机的俯仰角α一般保持 15°以内,最佳 10°-13°,一般推荐10°;
4) 架设距离和监控宽度:一般推荐抓拍宽度为 2.5m,最好不超过 3m,如抓拍宽度大于 3 米,比如 5 米,则可考虑架设两个点位,分别抓拍左右两边通道的正中央;抓拍距离最佳 5m,摄像机的抓拍距离和架设的高度可根据下面的公式确定

如上图所示,俯仰角为α,摄像机视角的中轴线延伸到人脸位置,保证人脸处于画面上方区域,取成年人平均高度为 1.7m,减去 0.2 米的人头高度,要求人脸俯仰角为 10°,可得摄像机安装高度和距离关系如下:
H= tan(10°)*D+(1.7-0.2)m=0.18D+1.5m

四、 摄像机规格选型
4.1 摄像机机身选型标准
1. 分辨率:要求选择 200W@25FPS 像素(1080P)或以上;
2. 编码:要求支持 H264 high/H.265/MJPEG 编码;
3. 流媒体:要求支持 RTSP 流媒体协议;
4. 码流:要求最大码流至少能够达到 4Mbps;
5. 最低照度:彩色-0.001Lux,黑白-0.0001Lux;
6. 宽动态范围:真实宽动态 120dB,非数字宽动态;
7. 其他功能:支持 3D 降噪,强光抑制,增益控制,ABF 后焦调节;

4.2 摄像机镜头选型标准
摄像机镜头焦距需要根据根据机身 CMOS(成像传感器)尺寸进行匹配。在实际选择镜头时,焦距可依据如下公式计算出:

f=w*D/W 

f:镜头的焦距长度;w:图像的宽度(被摄物体在CCD靶面上成像宽度);W:被摄物体宽度;D:被摄物体至镜头的距离

或者 f=h*D/h

f:镜头的焦距长度;h:图像高度(被摄物体在CCD靶面上成像高度);H被摄物体高度;D:被摄物体至镜头的距离

 

举例:假设用 1/2.8”CMOS 摄像机抓拍,被测物体宽 440 毫米,高 330 毫米,镜头焦点距物体 2500 毫米。由公式可以算出: 焦距 f=4.5X2500/440≈26毫米 或 焦距 f=3.4X2500/330≈26 毫米 当焦距数值算出后,如果没有对应焦距的镜头是很正常的,这时可以根据产品目录选择相近的型号:

靶面尺寸
(inch)

1 ″ 

1/2.8 ″

1/2 ″

1/3 ″

1/4 ″

对角线
(mm)

16

5.8

8

6

4

垂 直
(mm)

9.6

3.4

4.8

3.2

2.4

水 平
(mm)

12.7

4.5

6.4

4.2

3.2

 4.3 摄像机及镜头选型推荐
4.3.1 变焦镜头选型:
目前主要推荐使用 1/2.8”的 CMOS,配合使用 11-40mm 的变焦镜头。此
时摄像机的安装参考以下标准(抓拍距离是指人头在画面 3/4 位置时,人体到
安装位置的距离):

安装高度

要 求 安 装 距离

(摄像机离出入口距离)

备注

优先级

2.5m

4.5m-5m以安装出入口实际深度为优先

如果出入口深度不符合最小4.5m的要求,且不能装杆位到 2.5m 的,需要重新调整架设点位和方案。

1

2.5m-2.6m

5m-6m以 安 装 出 入口 实 际 深 度为优先

此方案针对出入口深度在 6m 以下,安装高度不能低于 2.5m 的出入口根据现场实际最大距离进行安装。

2

2.6m-2.8m

6m

此方案针对深度在 6m 以上,安装高度不能低于 2.6m 的场景。

3

2.8m-3.0m


 7m

此方案针对深度在 7m 以上,安装高度不能低于 2.8m 的场景。

4

 

4.3.2. 定焦镜头选型:
定焦镜头相比于变焦镜头,具有画面稳定性,调试便利等优点。通用定焦镜头型号和对应的架设规范对应如下表所示:

镜头焦距 (mm)   

监控距离 D(米)

摄像机架设 高度 H (米)

 俯视角α (度)

6

3.0m

2.0m-2.3m

10°-15°

8

4.0m

2.2m-2.6m

10°-15°

12

5.5m

2.5m-3.0m

10°-15°

16

6.5m

2.7m-3.3m

10°-15°

25

10.0m 

3.3m-3.8m

10°-15°

40

12.0m

3.6m-4.2m

10°-15°

50

15.0m

4.1m-5.0m

10°-15°

 

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人脸识别服务-前端摄像机架设与选型参考

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一、摄像机效果评判指标
在前端摄像机的建设过程中,有三大要素最终影响到输出的图像质量:
1. 现场的客观条件:是指现场的人流、光照、支架、遮挡等条件;
2. 摄像机硬件水平:是指摄像机机身和镜头对应的硬件成像水平;
3. 摄像机架设水平:是指摄像机架设、画面构图以及对应的图像参数选择的水平;

二、勘场环境标准
2.1 环境要求
环境光照强度需要满足三个条件:
1. 要求行人面部区域正面光照强度80-900lux及以上(lux是光线的强度单位,可以通过测光仪在现场测量得到)。室外阳光直射光照强度一般较强,出现过曝情况,则可选择增加遮阳设备。如光线较暗,则需要安装补光灯,以增强光照强度;
2. 所选点位场景光照要求均匀,行人左右侧光照强度强度差不超过一倍;
3. 所选点位场景光照要求均匀,行人背面光照强度不超过正面光照强度的两倍;

注:环境光照强度可以使用照度计进行进行测量

如果条件一不满足(往往出现在夜间以及光源不足的日间),则会导致画面曝光不足,最终导致画面整体偏暗或者噪点很多。

如果条件二不满足,即左右侧光照强度如果差异过大,会造成“阴阳脸”现象。

如果条件三不满足,即背面光照强度如果远大于正面光照强度,则会造成“背光”现象,最终导致脸部曝光不足,五官细节丢失。

2.2 基础硬件环境要求
现场需具备能够接入网线的条件,使得摄像机能够将视频流实时传输到后端。1080P 摄像机如果采用 H.264 编码,码流约为 3-4Mbps 左右,因此建议每个 1080P 摄像机的接入网线的独立带宽>6Mbps(按照网络 70%负载能力估算)

三、 摄像机安装要求
人脸识别功能摄像机安装需要考虑以下因素:
1. 安装场景要求:
1) 尽量安装在固定的地方,避免摄像机晃动,摄像机的防抖功能和算法本身对摄像机抖动进行一定的补偿, 但是过大的晃动还是会影响到检测的准确性。

2) 尽量避免玻璃,地砖,湖面等反光的场景选择;尽量避开过多的树木遮挡,同时避免场景中有过多的光线变化, 比如路过的车灯等等,以减少误报提高抓拍功能准确率。
2. 安装位置要求:
1) 摄像机安装高度最佳为 2.5 米,最佳抓拍位置覆盖宽度一般为 2.5 米,抓拍距离最佳5米(需要根据镜头焦距实际长短确定要架设的高度和抓拍距离),摄像机需要正对行人,尽量避免斜拍人脸,架设的角度越正抓拍人脸效果越好,如果在走道旁边立杆,则尽量将横臂拉到走道中央,使镜头正对走道中央,抓拍最正的人脸。

3.1 摄摄像机架设规范
1. 摄像机点位架设应满足如下规范:
1) 架设位置:摄像机架设在行人走道正前方,如无法立在正中央,则拉长杆位的横臂,使摄像机正对走道行人,此时抓拍效果最好;
2) 架设高度:架设高度一般推荐为 2.5m~3.5m,最佳高度为 2.5m;
3) 架设俯角:摄像机的俯仰角α一般保持 15°以内,最佳 10°-13°,一般推荐10°;
4) 架设距离和监控宽度:一般推荐抓拍宽度为 2.5m,最好不超过 3m,如抓拍宽度大于 3 米,比如 5 米,则可考虑架设两个点位,分别抓拍左右两边通道的正中央;抓拍距离最佳 5m,摄像机的抓拍距离和架设的高度可根据下面的公式确定

如上图所示,俯仰角为α,摄像机视角的中轴线延伸到人脸位置,保证人脸处于画面上方区域,取成年人平均高度为 1.7m,减去 0.2 米的人头高度,要求人脸俯仰角为 10°,可得摄像机安装高度和距离关系如下:
H= tan(10°)*D+(1.7-0.2)m=0.18D+1.5m

四、 摄像机规格选型
4.1 摄像机机身选型标准
1. 分辨率:要求选择 200W@25FPS 像素(1080P)或以上;
2. 编码:要求支持 H264 high/H.265/MJPEG 编码;
3. 流媒体:要求支持 RTSP 流媒体协议;
4. 码流:要求最大码流至少能够达到 4Mbps;
5. 最低照度:彩色-0.001Lux,黑白-0.0001Lux;
6. 宽动态范围:真实宽动态 120dB,非数字宽动态;
7. 其他功能:支持 3D 降噪,强光抑制,增益控制,ABF 后焦调节;

4.2 摄像机镜头选型标准
摄像机镜头焦距需要根据根据机身 CMOS(成像传感器)尺寸进行匹配。在实际选择镜头时,焦距可依据如下公式计算出:

f=w*D/W 

f:镜头的焦距长度;w:图像的宽度(被摄物体在CCD靶面上成像宽度);W:被摄物体宽度;D:被摄物体至镜头的距离

或者 f=h*D/h

f:镜头的焦距长度;h:图像高度(被摄物体在CCD靶面上成像高度);H被摄物体高度;D:被摄物体至镜头的距离

 

举例:假设用 1/2.8”CMOS 摄像机抓拍,被测物体宽 440 毫米,高 330 毫米,镜头焦点距物体 2500 毫米。由公式可以算出: 焦距 f=4.5X2500/440≈26毫米 或 焦距 f=3.4X2500/330≈26 毫米 当焦距数值算出后,如果没有对应焦距的镜头是很正常的,这时可以根据产品目录选择相近的型号:

靶面尺寸
(inch)

1 ″ 

1/2.8 ″

1/2 ″

1/3 ″

1/4 ″

对角线
(mm)

16

5.8

8

6

4

垂 直
(mm)

9.6

3.4

4.8

3.2

2.4

水 平
(mm)

12.7

4.5

6.4

4.2

3.2

 4.3 摄像机及镜头选型推荐
4.3.1 变焦镜头选型:
目前主要推荐使用 1/2.8”的 CMOS,配合使用 11-40mm 的变焦镜头。此
时摄像机的安装参考以下标准(抓拍距离是指人头在画面 3/4 位置时,人体到
安装位置的距离):

安装高度

要 求 安 装 距离

(摄像机离出入口距离)

备注

优先级

2.5m

4.5m-5m以安装出入口实际深度为优先

如果出入口深度不符合最小4.5m的要求,且不能装杆位到 2.5m 的,需要重新调整架设点位和方案。

1

2.5m-2.6m

5m-6m以 安 装 出 入口 实 际 深 度为优先

此方案针对出入口深度在 6m 以下,安装高度不能低于 2.5m 的出入口根据现场实际最大距离进行安装。

2

2.6m-2.8m

6m

此方案针对深度在 6m 以上,安装高度不能低于 2.6m 的场景。

3

2.8m-3.0m


 7m

此方案针对深度在 7m 以上,安装高度不能低于 2.8m 的场景。

4

 

4.3.2. 定焦镜头选型:
定焦镜头相比于变焦镜头,具有画面稳定性,调试便利等优点。通用定焦镜头型号和对应的架设规范对应如下表所示:

镜头焦距 (mm)   

监控距离 D(米)

摄像机架设 高度 H (米)

 俯视角α (度)

6

3.0m

2.0m-2.3m

10°-15°

8

4.0m

2.2m-2.6m

10°-15°

12

5.5m

2.5m-3.0m

10°-15°

16

6.5m

2.7m-3.3m

10°-15°

25

10.0m 

3.3m-3.8m

10°-15°

40

12.0m

3.6m-4.2m

10°-15°

50

15.0m

4.1m-5.0m

10°-15°

 

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