由於設備與導入成本皆須仰賴每月服務費與循環月營收(RMR)來補助，安全解決方案供應商因而處於一個極度競爭的環境中。有鑑於此，業者希望能夠透過提供額外設備選擇給家庭或企業主，以增加循環月營收。
警報器視覺化驗證為商用與家用應用領域的新興技術，且吸引越來越多的市場關注。視覺化驗證可以擷取警報事件的影像，並將其傳送至安全中心的操作人員，以確認此事件是否只是虛驚一場。
對於安全解決方案供應商、物主與警察而言，最大的問題在於假警報的數量。在所有的警報中，有近乎98%的警報為假警報，其原因包含：家中寵物觸發被動式紅外線(PIR)的動態感測器、昆蟲在牆上或感測器上爬行、溫度變化或戶外物體的陰影等。過高的假警報率通常會耗費警察單位與服務供應商的資源，並對物主與企業主造成極大困擾。現今，若警報器造成過多假警報訊息時，美國許多城市會向物主或企業主收取服務費。而大量的假警報會造成服務供應商不主動通知警察單位，或警察單位不去查明造成假警報的原因。
視覺化驗證可釐清假警報
目前業界已開發出很多方法來降低假警報數量，以及驗證警報的正確性。由於動態感測器常會造成假警報，所以市場致力於改良感測器的技術與品質。過去20年來，動態感測器的技術已經大幅提升，但假警報過多的情況至今依然存在。
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| 圖1 具備視覺化驗證功能的安全監視器 |
過去幾年，越來越多的家用安全解決方案供應商在家用警報系統加上雙向對講機功能，以協助確認警報正確性。越來越普及且可靠度最高的新興技術是在動態感測器上加裝攝影機，以視覺化影像來驗證警報(圖1)。由於操作人員可以立即看到觸發警報的物體，而警察單位也會優先處理已經過視覺化驗證的警報訊息，所以該方法十分有效。當具備視覺化驗證功能的動態感測器被觸發時，會將影像擷取下來並傳輸至服務供應商，而操作人員就會檢視影像，並確認警報真實性。
視覺化驗證元件合作無間
傳統的被動式紅外線動態感測器具備偵測電路，能夠監視人體在偵測範圍內的動作。只要透過一個被動式紅外線感測器、可增強與比較被動式紅外線感測器訊號的電路，以及一個微控制器(MCU)，即可達到上述功能。微控制器是用來譯解訊號形狀，並分析觸發假警報的物體種類。一個無線感測器亦包含一個射頻裝置、一組天線與一個CR-123電池。
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| 圖2 市場對於具備視覺化驗證功能的安全監視器需求越來越高，帶動運動感測器編解碼晶片等相關元件的需求。 |
要增加視覺化驗證功能，須增加一個互補式金屬氧化物半導體(CMOS)感測器、一個影像處理器、紅外線白色發光二極體(IR LED)及一個光電池感測器(圖2)。
當系統設置完整後，只有動態感測器電路處於開啟狀態。而微控制器、射頻裝置，與其他所有跟視覺化驗證功能有關的零組件則處於休眠狀態。
一旦感測到物體移動，所有零組件會被啟動。光電池感測器會測量周邊光線，並決定是否須要使用IR LED。CMOS感測器則會擷取影像，而影像處理器會連接至CMOS感測器，並壓縮影像，再將其傳送至微控制器。接著，影像會透過一個有線或射頻裝置傳送至控制台。收到影像後，控制台會啟動連結至監控台，並將警報訊息傳送給操作人員。在多數的案例中，數個影像會被擷取並傳送給操作人員，讓他們有足夠的資訊判斷警報的正確性。
非常重要的是，內建視覺化驗證功能的被動式紅外線感測器，必須使用與現今感測器相同的基礎架構。目前現有的基礎架構非常完整，因此無論產品多麼創新，若不符合此架構，也不會被市場接受。所以，當工程師在設計內建視覺化驗證功能的動態感測器時，須要考量多個不同的設計面向，其中時序、功耗與增加成本是三個重要考量因素。
在時間內須擷取到影像
若無視覺化驗證功能，通報監控台所需的時間將非常短，僅需幾秒鐘即可送達。控制台與監控台間的連結，是透過採用低速率數據機或速率為14,400bit/s專屬電話的電話線。當物體移動觸發了動態感測器，感測器會以數百位元的速率將資訊傳輸至控制台，再轉傳至監控台。由於傳輸的資訊極少，因此僅需數秒即可完成傳送作業。視覺化驗證須透過這一類相對低連結速率來傳送影像。然而，將影像傳送至監控台的時間須降至最低，且最多不能超過事件發生後的30秒。
視覺化驗證功能的主要目的在於辨別警報的真實性，而非辨識移動物體。如此一來，工程師可將解析度設為QVGA (320×240)。放棄彩色影像而使用黑白影像，已可滿足感測器的目的，並進一步降低影像大小，讓感測器能在一分鐘內傳送數個影像。黑白影像在光線不足的環境中，也可以提供更好的動態範圍。
另一個考量點為動態感測器觸發後至擷取到第一個影像的時間。擷取到事件發生原因的影像非常關鍵，因此能在數百毫秒內擷取第一個影像非常重要。擷取第一個影像的必須步驟為：喚醒系統、設定CMOS感測器，進而進行自動對焦與自動拍攝。深入了解CMOS感測器的運作與調整設定，對於是否能在時間內擷取到第一個影像而言非常重要。
降低功耗勢在必行
對於有線系統而言，功耗不是一項重要考量。但目前有超過50%的新系統採用無線技術。這是因為建置有線系統既昂貴又不美觀，加上替換電池對一般客戶來說是一件麻煩且困難的事。因此，無線動態感測器的電池壽命極為重要。許多製造商將CR-123電池產品壽命目標設為2～5年。若在感測器中增加視覺化驗證功能，功耗必須被列為最重要的考量之一。
無論系統是處於開啟或休眠狀態，功耗都將須降至最低。攝影機、影像處理器元件、LED與光電池感測器在警報被觸發前，也都處於睡眠狀態。
當警報啟動時，攝影機與影像處理器僅須運作數秒，直到影像被擷取並傳送出去即可。了解一個元件的休眠狀態功耗與最大運作功耗十分重要。
功耗最高的元件包含射頻收發器、LED與CMOS感測器。CMOS感測器與LED只須使用1或2秒；且它們的開啟時間是取決於影像的數量與速率。降低功耗或射頻收發器開啟時間，是延長電池壽命的最佳方法，而這可透過限制數據傳輸的大小來達到此目標。此外，使用較低解析度、以黑白影像代替彩色影像，以及減少傳輸的影像數，都是降低傳輸時間的最佳方法。
另一個降低功耗的方法，是針對內建視覺化驗證功能動態感測器中的IR LED做出適當設計。在開啟LED前，先使用光電池感測器讀取周邊光線，可以讓系統先計算正確的LED驅動強度。如此一來，就不必每次都驅動LED的最大電流，來產生足夠光線擷取影像。所以，選擇一個具備變量驅動強度的元件來驅動LED也十分重要。以關閉的方式來降低LED的開啟時間可以大幅降低功耗。但這也取決於感測器種類，一般而言，在影像擷取功能開啟之前，LED只須啟動50毫秒即可，而擷取影像只需30毫秒。舉例來說，若系統相隔250毫秒擷取四個影像，則LED僅須開啟320毫秒，不到1秒就可關閉。
降低視覺化驗證所增成本
由於警報器市場的競爭本質，考量視覺化驗證功能所增加的成本十分重要。當服務供應商針對視覺化驗證功能增加其每月服務費，這筆額外的費用將決定此功能的普及率。若費用過於高昂，則顧客較無意願增加視覺化驗證服務項目。使用低解析度CMOS感測器與整合裝置將可降低成本。例如，選擇一個內建整合式隨機存取記憶體(RAM)緩衝器的影像處理裝置以及提供給光電池感測器使用的類比數位轉換器(ADC)，將能夠降低視覺化驗證的增加成本。
時序/功耗/成本攸關成敗
視覺化驗證是一項新興技術，可提升警報器系統的效率。許多警報器安全服務供應商與設備製造商對於該功能的前景感到興奮，且大部分廠商正將具備視覺化驗證功能的被動式紅外線感測器加入產品藍圖中。業界也期待這些裝置在2011年能夠快速普及。若廠商在設計內建視覺化驗證功能的感測器時，能夠考量到時序、功耗與成本因素，將會強化其市場競爭力。
(本文作者為科勝訊資深行銷經理)