衛星3D廣域預警系統架構及功能介紹

前言

在一般人觀念裡，CCTV監視系統大多數都僅用來“記錄”損失，必須要等到危害事件發生了，才透過監視錄影系統“調帶”的功能來調閱出當時的證據。這樣的使用方式對大家已經習以為常，但回想當初設計及規劃CCTV監視系統時，這樣的結果是我們當初所期望的嗎？目前透過智慧影像分析技術已經徹底扭轉傳統觀念，讓原本“被動”CCTV監視系統轉為“主動式”預警系統，請看後續的介紹。

傳統安防監控與SiteIQ

目前市面上的安防系統大多以保全人員監看傳統多螢幕CCTV為主，經美軍實驗結果指出，連續監看2個以上的螢幕12分鐘後，監看人員將忽略45%之細節；22分鐘後將忽略95%細節（資料來源：Security Oz magazine Oct/Nov 2002）。Siveillance SiteIQ WA結合攝影機與其他安防系統偵測元件，於單一螢幕顯示整個受保護的場所，將徹底改變傳統的實體安防系統。

有別於傳統監視系統僅監看攝影機畫面如 圖一；Siveillance SiteIQ WA將現場攝影機分成監看及偵測兩大面向，在偵測方面，SiteIQ WA使用軟體分析影像畫素，若警戒區內影像變化超過設定值，便會觸發警報並顯示在衛星地圖上，同時系統也將立刻帶出該區域之影像，如 圖二。

圖一、傳統監視系統

圖二、衛星3D廣域預警系統Siveillance SiteIQ WA系統介面

物件辨識及警戒分級

當物件進入監視範圍時，系統將自動把物件分類成人、汽車、船隻、飛機…等，並以簡圖顯示在真實地圖上如 圖三。除此之外，使用者能在真實地圖上將警戒範圍分級，並以顏色區分。系統將依據不同警戒等級做出不同的處理。如 圖三所示，系統會以簡圖標示出所有在監視範圍內的物件，當物件闖入警戒區（地圖上之紅色區塊），監視用攝影機將開啟，提供監控人員現場即時影像。如此一來，監控人員不但能掌握全區狀況，並在事件發生前掌握現場資訊並做出最即時的反應，以主動防護取代傳統的被動監控。

圖三、透過智慧影像分析自動分類目標物件

攝影機設置

由於SiteIQ優異的影像分析能力，系統僅需4個畫素便能偵測到影像變化，比起傳統以肉眼監看最少需要100個畫素，更加敏銳。因此攝影機的設置規劃將有大幅度的改變。不同於傳統監視系統需要沿著周圍每隔一段距離放置一支攝影機，SiteIQ採固定位置設置偵測用攝影機，並在必要位置設置監視用PTZ (Pan-Tilt-Zoom)全功能攝影機，以便警報觸發時能夠立刻監看現場情況。此種設置不僅有效降低攝影機的數量，且能確保監視區內無死角。

圖四是使用傳統安防系統，攝影機大多朝同一方向排列將防護區圍繞起來，此種方式使用了15支攝影機及15支立桿，但此設置存在著許多死角。若要使監視區內無死角，必須再沿著防護區反方向設置攝影機，並加上數台PTZ攝影機，如 圖五。此種方式使用了30支固定式攝影機、3支PTZ攝影機及15支立桿。 圖六使用SiteIQ安防系統，僅需要9支固定攝影機做為偵測用、3支PTZ攝影機做為監視用及5支立桿就能建立起無監視死角的防護區，大大降低了硬體設置成本。

圖四

圖五

圖六

主要特點

• 整合其他安防系統偵測元件
  可整合其他安防系統偵測裝置或元件，如：GPS衛星定位資訊、雷達、AIS自動船舶辨識系統、紅外線、RFID門禁系統、電子圍籬…等，並解讀/顯示輸入資訊，充分利用現有設備，提供無可比擬的多重保護效果。
• 真實世界觀點
  整合式3D立體影像分析功能，可於「真實世界」的絕對座標（經緯度）判別物件屬性如 圖七。相較於2D分析這種方式可以減少攝影機數量，並降低安防系統設施建置成本。

  圖七、3D與2D影像分析系統比較

  
• 客製化警戒區域及警報層級
  可依據特定區域或設施的安防需求及安全準則，建立/變更警戒區域和警報層級。
• 偵測/自動追蹤攝影機
  使用網路攝影機、紅外線攝影機或熱成像攝影機來偵測警戒範圍，並在警報觸發時手動控制全功能PTZ攝影機，或由SiteIQ自動控制PTZ攝影機追蹤觸發警報之物件。
• 24小時全天候警戒
  自動化功能藉由智慧警戒分區及虛擬屏障，提供7×24小時全年無休的保護，適合需要持續不間斷保護的場所使用。

系統架構

Siveillance SiteIQ WA系統主要是由三大要素所構成，第一要素是安防裝置/元件，多半以攝影機（黑白、彩色、熱感、紅外線）為主，攝影機之用途又可以分成偵測及監看兩大類。偵測攝影機以感知為主，偵測是否有物件進入警戒區，其設置以固定式攝影機為主。監看攝影機將是在有物體進入警戒區後自動啟動或是平時由使用者監看使用。

除了攝影機外，Siveillance SiteIQ WA的第二要素是整合電子圍籬、雷達、門禁系統、GPS…等安防元件。上述裝置之訊號均是透過網路線且符合TCP/IP通訊協定進行傳輸。

影像訊號將同時傳輸到NVR做影像備份及SiteIQ Sensors做影像分析處理，其功能包含了動作感測分析、物體追蹤以及物體辨識…等。接著將分析完畢之資料傳輸到SiteIQ Engine，SiteIQ Engine為此系統的中央資料庫，主要功能為整合所有來自SiteIQ Sensors的資訊，並在此設置警戒區、警報條件，SiteIQ Engine也將記錄所有警報訊息以供報告輸出使用。

第三要素是將訊號輸出至使用者介面SiteIQ Display上，此螢幕將顯示區域範圍內的真實地圖並在地圖上顯示即時監控資訊，如 圖八系統架構圖。

圖八、Siveillance SiteIQ WA 系統架構圖（三大要素）

SiteIQ Wide Area偵測攝影機 定位原理

如 圖九所示為SiteIQ Wide Area系統調校時最重要的攝影機定位原理。左邊畫面為現場攝影機傳回來的即時影像，右邊畫面為SiteIQ Wide Area 衛星電子地圖。可清楚發現透過左邊畫面攝影機影像設置衛星定位參考點，同時對應到右邊衛星電子地圖確切位置，當設定之參考點越多，系統偵測出目標物件實際位置就會越精準。

圖九、Siveillance SiteIQ WA 攝影機定位原裡

Siveillance SiteIQ W A攝影機 偵測範圍

如 圖十所示，Siveillance SiteIQ W A偵測攝影機在320×240解析度條件下，僅需4個像素就可以偵測出目標物件，10個像素就可辨識出目標物件特性。攝影機鏡頭FOV (Field of View)及焦距可以依據現場所需偵測圍籬長度來搭配。如圖所示，當搭配短焦距鏡頭時，攝影機FOV較大可視範圍較廣，故在115公尺以內可辨識出人員。315公尺處可辨識出車輛。當攝影機採用較長焦距鏡頭時，攝影機照射區域變遠但FOV變小，人員在590M以內可偵測出來，較大的物件如車輛在1.75公里內就可辨識出來。

圖十、攝影機鏡頭FOV與偵測物件距離

就因為SiteIQ WA 特殊偵測技術可以使用最少數量攝影機達到最遠的偵測範圍，最適合於需要大範圍廣域偵測需求的客戶，如港口、電子廠、機場等。

安裝實績

以美國的Westchester County Airport (HPN)為例，此機場位於紐約曼哈頓北邊約33英里，是一個私人飛機起降相當頻繁的機場，機場的安全顯得格外重要，同時也為了滿足當時Transportation Security Administration (TSA)所要求設立的機場周圍警戒區，當地政府在3項安防提議（埋設偵測線、設立額外的實體圍牆及虛擬電子圍籬）的5家競爭者中選擇了Siveillance SiteIQ。

SiteIQ勝出的原因

• 價格：比起埋設偵測線及設立額外的實體圍牆相對便宜。
• 機動性高：可依據不同需求改變警戒區範圍。
• 可行性高：不需大型工程（埋管線、築圍牆），僅需架設攝影機。
• 具擴充性：若要擴充警戒範圍，僅需增設攝影機。
• 偵測性高：若有物件侵入警戒區，系統將警示並立刻顯示畫面。

此套系統已在歐美各國有許多成功的安裝實例，不僅是在機場，在政府機關、軍事重地、石化工業、港口…等，都有許多成功的案例。

結論

在現今數位化的潮流之下，CCTV監視系統也由傳統的類比攝影機轉變成IP網路攝影機。透過智慧影像分析軟體技術更將數位化監視系統提升為主動式智慧預警系統，其主要目的就是將原本需要大量人力監看的監視系統改為主動式預警系統。將每一台攝影機當成一個全時偵測的偵測器(Sensor)，透過預先設定的警報觸發條件整合成單一圖控畫面。就如同將廠房自動化HMI（人機介面）圖控系統概念套用於監視系統。衛星3D廣域預警系統SiteIQ WA適用於高科技廠房外圍監控、重要設施防護等應用，更可以整合及提升既有監視系統安全等級，用戶不需要透過全面性更換設備才能安裝本次系統。