漫談道路閉路電視網路攝影機常見問題與解決方法

　　近年來交通道路閉路電視監控已走向高畫質、網路化、雲端儲存管理等趨勢，百萬畫素網路攝影機已成為建置焦點，然而各家攝影機技術規格不斷創新，使用單位正面臨設備選擇的複雜化與多面向的考量。

建置道路閉路電視監控攝影機的目的，在於日夜間拍攝凍結清晰的車牌號碼畫面，因此監控場景的車速條件成為攝影機主要的選擇限制，一般而言，車速與攝影機條件如表一所示。為了協助讀者正確認知道路閉路電視監控攝影機，本文將從系統整合與影像品質等角度，來討論道路監控專用攝影機的選擇要點。

道路監控攝影機常見問題與設計建議

一般而言，道路監控閉路電視攝影機常見的問題，可分為以下7大問題：

1. 水波紋（FLICK）問題

CMOS高畫質感測器在快門速度超過1/200sec以上，因無法處理同步問題，畫面上會產生黑條狀之水波紋而影響畫質（如圖一），並會在畫面上產生緩慢飄移現象，但快門值低於1/200sec以下則不會產生水波紋問題，CCD高畫質感測器就不會有水波紋問題。

設計建議：若車速低於30km/hr，可以採用CMOS攝影機。若車速高於30km/hr，則應採用CCD等級閉路電視攝影機。

2. 夜間低照度噪點問題

百萬畫素感測器多以1/2.8”或1/3”感測器構成，由於感測器面積未放大但畫素密度增加，造成單位畫素進光量低，因此一般而言感度效果較傳統類比CCD差。一般低照度下感測器會啟動自動增益（Auto Gain），等級較差感測器與處理晶片會造成畫面噪點顆粒粗大（如圖二），使得影像銳利度大幅降低，嚴重影響畫質。

設計建議：採用高感度感測器與處理晶片，並實測自動增益是否維持高銳利度。Sony第二代感測器Xeria比前一代Exmor的感度提升許多，建議採用新一代感測器的攝影機，而CCD的低照度效果與自動增益噪點均比CMOS來的較佳。此外，透過足夠的補光燈投射器予以適度補光，也是改善夜間畫質的重要方式。

3. 車速快時畫面拖影問題

若道路監控閉路電視攝影機快門值設定過低，對於高速行駛車輛會無法凍結車牌，產生拖影問題，造成車牌清晰度下降。道路監控攝影機通常在快門值設計在1/250sec（40km/hr）到1/750sec（100km/hr）下，會有較好的凍結效果，但因曝光值低需克服夜間照度不足問題。在感測器方面，CMOS較易發生拖影問題。由於CMOS感測器取像原理為Rolling Shutter，非全域曝光，因此易有拖影問題，但可透過後端晶片補償為全域曝光來改善。而CCD感測器為Global Shutter全域曝光，無畫面拖影問題。

設計建議： 採用全域曝光等級的感測器，並實際道路驗測效果。

4. 攝影機呼吸現象

夜間畫面發生忽明忽暗、色彩偏移等現象，稱為color rolling或呼吸現象，可能發生在燈源密集與亮度高的道路環境，或是不密集且燈源較弱的環境下。呼吸現象易發生於NTSC 110V 60Hz的電力系統，因為NTSC系統下感測器的取樣頻率為59.99Hz，易產生取樣頻差、白平衡計算頻差而造成呼吸現象，若攝影機供電採用DC 12V或PoE供電，就容易發生上述現象。

設計建議：傳統類比CCD閉路電視攝影機設計可採用Line Lock相位鎖定設計，輸入電源AC 24V或110V與燈源供電進行相位同步，如此可消除呼吸現象；或是採用高階後處理晶片消除此一現象。此外，採用高亮度補光設備，攝影機成像以直流光頻率為主，亦可消除呼吸現象。

5. 明暗對比高問題

在逆光、隧道進出口、夜間前車燈照射車牌等場景，畫面產生明暗對比，造成主體過暗問題。

設計建議： 採用寬動態（WDR）範圍較高之閉路電視攝影機，但必須同時兼顧低照度自動增益條件的畫面清晰程度。攝影機WDR效果可分為軟體運算或硬體晶片等不同方式，相較於硬體WDR，軟體運算的WDR效果較低，且畫面凍結清晰度也較低。建議道路幹道攝影機採用硬體式WDR攝影機。

6. 夜間紅色車牌無法成像

我國計程車車牌為紅字白底，遊覽車與重型機車車牌為紅底白字，在紅外線補光下車牌將呈現白化現象，導致無法識別與閱讀（如圖三）。一般車牌辨識系統以照射前車牌為主，補光效果需蓋過車輛大燈才能有效，然而高亮度補光更易造成紅字白化問題。若不補光，對於市郊、快速道路的地段，光線太暗又無法得到有效影像。

設計建議：若採用紅外線投射器，IR LED與感測器等設計須有匹配性，如此可有效降低白化程度產生識別效果，但對於車牌辨識系統準確度提升有限；或可採用色溫在3,000K左右的類白光投射器，畫面影像為彩色模式則無白化問題，但要注意不影響駕駛人視線，應採用通過眩光測試標準的設備，並輔以道路實測驗證。

7. 網路頻寬與解析度

道路監控多為租用有頻寬限制的網路，閉路電視攝影機必須在有限頻寬下提供高辨識度的影像畫質。由於車牌攝影機畫面調整多將整車放大入鏡，以得到較大的車牌圖片畫素。然而在有限頻寬下傳輸，一般simple profile H.264或 MPEG-4演算法對於突然經過的大區塊影像（車輛）會產生瞬間模糊，反而造成靜態影像畫質佳，但動態影像畫質不佳的現象。

設計建議：攝影機應採用高效能Main Profile或High Profile的H.264壓縮晶片，以克服大區塊影像模糊問題， 又可同時兼具較低頻寬、高解析度的優點。

希望透過上述7項設計要點分析， 能協助讀者在案場的使用上，有更好的影像品質呈現。