□ 文/陳乾

?

超大范圍無(wú)死角
——魚(yú)眼攝像機(jī)應(yīng)用分析

□ 文/陳乾

▲圖1：魚(yú)眼實(shí)現(xiàn)全景覆蓋，同時(shí)帶來(lái)桶形畸變

監(jiān)控的價(jià)值落地于實(shí)用性上，再花哨的功能如果實(shí)用性差就不會(huì)被用戶(hù)認(rèn)可，所以這兩個(gè)提高畫(huà)面實(shí)用性的方法會(huì)是新一代魚(yú)眼攝像機(jī)的著力點(diǎn)。宇視在2013年就推出了自研的4K超高清攝像機(jī)，在高分辨率攝像機(jī)的研發(fā)上先人一步，并且對(duì)于魚(yú)眼技術(shù)也做了長(zhǎng)期、深入的研究，今年推出的魚(yú)眼攝像機(jī)方案，除了提升魚(yú)眼的分辨率到1200萬(wàn)像素外，還支持準(zhǔn)確的魚(yú)球聯(lián)動(dòng)效果，在實(shí)現(xiàn)超大范圍監(jiān)控的同時(shí)，依然能兼顧畫(huà)面中的細(xì)節(jié)，是目前魚(yú)眼攝像機(jī)之最。

魚(yú)眼攝像機(jī)的發(fā)起

全景攝像機(jī)，是可以實(shí)現(xiàn)大范圍覆蓋的監(jiān)控?cái)z像機(jī)，其需求及產(chǎn)品最先來(lái)自國(guó)外，之后國(guó)內(nèi)安防企業(yè)逐漸打開(kāi)海外市場(chǎng)，在產(chǎn)品形態(tài)上漸漸補(bǔ)齊，就功能、性能而言，國(guó)產(chǎn)和外企的全景產(chǎn)品相差無(wú)幾。根據(jù)結(jié)構(gòu)不同，全景攝像機(jī)可以分為多鏡頭拼接攝像機(jī)和單鏡頭魚(yú)眼攝像機(jī)兩大類(lèi)。

多鏡頭拼接攝像機(jī)一般采用多個(gè)定焦鏡頭及配套成像系統(tǒng)，最終拼接成180°或360°全景圖像，畫(huà)面分辨率甚至超過(guò)1000萬(wàn)像素。多鏡頭拼接攝像機(jī)一般體積較大，需要考慮安裝位置等因素，而且普遍價(jià)格比較昂貴，一般應(yīng)用在廣場(chǎng)、體育場(chǎng)等高點(diǎn)全景監(jiān)控場(chǎng)景。

相比多鏡頭拼接攝像機(jī)，魚(yú)眼攝像機(jī)由單鏡頭成像，像素相對(duì)偏低，但具有隱蔽性方面的優(yōu)勢(shì)，同時(shí)價(jià)格也相對(duì)低很多，所以魚(yú)眼攝像機(jī)應(yīng)用更加廣泛，在智能樓宇、連鎖店、商場(chǎng)、超市等行業(yè)，滿(mǎn)足這類(lèi)行業(yè)的無(wú)死角監(jiān)控需求，同時(shí)也可應(yīng)用于道路、十字路口，做大范圍監(jiān)控。魚(yú)眼攝像機(jī)幾乎成了全景攝像機(jī)的代名詞。

魚(yú)眼攝像機(jī)優(yōu)劣勢(shì)分析

魚(yú)眼攝像機(jī)主要依靠魚(yú)眼鏡頭實(shí)現(xiàn)大范圍監(jiān)控，其最大的特點(diǎn)就是形成的圖像成一個(gè)圓形，能實(shí)現(xiàn) 360°全向無(wú)死角覆蓋，以便對(duì)全局事態(tài)一目了然。而普通的監(jiān)控?cái)z像機(jī)若要實(shí)現(xiàn)360°全向監(jiān)控，需要多個(gè)點(diǎn)位配合，而且除非特意調(diào)整視角，否則在攝像機(jī)安裝正下方都存在監(jiān)控盲區(qū)，攝像機(jī)焦距越大，盲區(qū)就越大；此外，當(dāng)運(yùn)動(dòng)物體從一個(gè)攝像機(jī)的視野移動(dòng)到另一個(gè)攝像機(jī)視野內(nèi)時(shí)，很難形成完整的圖像關(guān)聯(lián)，容易造成視覺(jué)錯(cuò)亂。這是魚(yú)眼攝像機(jī)相較于普通攝像機(jī)的優(yōu)勢(shì)。

既然魚(yú)眼攝像機(jī)相較于普通攝像機(jī)存在優(yōu)勢(shì)，為什么一直以來(lái)在市場(chǎng)中卻不溫不火呢？

由于魚(yú)眼攝像機(jī)內(nèi)置的是超短焦鏡頭，所以才能覆蓋超大的范圍，但短焦鏡頭帶來(lái)的弊端也很明顯。首先，焦距越小，物體在畫(huà)面中的比例越小，細(xì)節(jié)就越不清晰，所以魚(yú)眼攝像機(jī)的應(yīng)用一直以來(lái)都停留在全景監(jiān)控上，而在對(duì)細(xì)節(jié)的捕捉上卻無(wú)法滿(mǎn)足人們的期望。其次焦距越小，畸變?cè)絿?yán)重，之所以能實(shí)現(xiàn)360°全景監(jiān)控，就是由于短焦造成的桶形畸變，而畸變會(huì)導(dǎo)致明顯的圖像失真。

魚(yú)眼攝像機(jī)應(yīng)用技術(shù)分析

直到近幾年，隨著畸變矯正技術(shù)趨于成熟和E-PTZ技術(shù)的運(yùn)用，魚(yú)眼攝像機(jī)對(duì)細(xì)節(jié)的呈現(xiàn)開(kāi)始符合人們的預(yù)期，畫(huà)面實(shí)用性提升，又逐漸進(jìn)入大眾的視野。所謂畸變矯正，是通過(guò)算法把圓形畫(huà)面周邊失真的圖像盡量恢復(fù)到正常顯示效果；而E-PTZ功能，則能對(duì)圖像進(jìn)行放大和移動(dòng)，達(dá)到類(lèi)似云臺(tái)操作的效果，方便對(duì)一些細(xì)節(jié)進(jìn)行查看。

那么除了畸變校正和EPTZ，是否還有其他方式能提高其畫(huà)面的實(shí)用性呢？答案當(dāng)然是肯定的。

第一個(gè)方法是提高整體畫(huà)面的分辨率。分辨率高的魚(yú)眼攝像機(jī)，能用更多的像素點(diǎn)去展現(xiàn)相同的場(chǎng)景，自然就能有效提高畫(huà)面中的細(xì)節(jié)呈現(xiàn)，配合EPTZ功能越發(fā)能提高畫(huà)面的實(shí)用性。目前市面上的魚(yú)眼攝像機(jī)分辨率主要集中在300萬(wàn)到500萬(wàn)之間，隨著4K技術(shù)開(kāi)始火熱，超高清魚(yú)眼攝像機(jī)的出現(xiàn)也是必然。

▲圖2：魚(yú)眼攝像機(jī)E-PTZ效果

▲圖3：杭州動(dòng)漫節(jié)魚(yú)球聯(lián)動(dòng)效果圖

第二個(gè)方法是魚(yú)眼配合球機(jī)實(shí)現(xiàn)魚(yú)球聯(lián)動(dòng)。魚(yú)球聯(lián)動(dòng)是槍球聯(lián)動(dòng)的升級(jí)版，通過(guò)魚(yú)眼攝像機(jī)監(jiān)控全局，一旦發(fā)現(xiàn)可疑目標(biāo)時(shí)聯(lián)動(dòng)球機(jī)對(duì)目標(biāo)進(jìn)行放大。相較于槍球聯(lián)動(dòng)，魚(yú)球聯(lián)動(dòng)的全局監(jiān)控范圍更大；相較于魚(yú)眼攝像機(jī)自身的EPTZ，球機(jī)放大的效果更清晰。

由于魚(yú)眼攝像機(jī)形成的全局畫(huà)面有嚴(yán)重畸變，所以必須提供比槍球聯(lián)動(dòng)更準(zhǔn)確的聯(lián)動(dòng)算法，才能確保在魚(yú)眼畸變區(qū)域聯(lián)動(dòng)球機(jī)時(shí)，球機(jī)畫(huà)面能準(zhǔn)確對(duì)準(zhǔn)用戶(hù)關(guān)心的細(xì)節(jié)。2015年杭州召開(kāi)動(dòng)漫節(jié)，場(chǎng)館周邊就部署有5套宇視魚(yú)球聯(lián)動(dòng)設(shè)備，在實(shí)現(xiàn)超大范圍監(jiān)控的同時(shí)，依然能兼顧畫(huà)面中的細(xì)節(jié)，為動(dòng)漫節(jié)的順利召開(kāi)保駕護(hù)航。

未來(lái)發(fā)展方向

在以上這些核心技術(shù)的基礎(chǔ)上，是否還能做到更進(jìn)一步？全景監(jiān)控的未來(lái)發(fā)展方向會(huì)是哪里？

其實(shí)這個(gè)命題完全可以擴(kuò)大到整個(gè)視頻監(jiān)控行業(yè)，在很大程度上，攝像機(jī)的產(chǎn)品發(fā)展方向是和視頻監(jiān)控行業(yè)的發(fā)展方向完全匹配的?，F(xiàn)在的視頻監(jiān)控業(yè)務(wù)已經(jīng)不局限于傳統(tǒng)的安防監(jiān)控，我們進(jìn)入了更多的細(xì)分行業(yè)，做管理可視化——停車(chē)場(chǎng)管理、人員管控……相對(duì)應(yīng)的，在攝像機(jī)上也會(huì)集成更多的“業(yè)務(wù)”——車(chē)牌/車(chē)位識(shí)別判斷、人數(shù)統(tǒng)計(jì)/人臉抓拍/密度分析……

那么，結(jié)合魚(yú)眼的常見(jiàn)應(yīng)用場(chǎng)景我們是否可以做更多的“業(yè)務(wù)”？現(xiàn)在比較常見(jiàn)的一種應(yīng)用是魚(yú)眼熱力圖，這也是魚(yú)眼應(yīng)用較多的商場(chǎng)、超市場(chǎng)景中的需求推動(dòng)的。通過(guò)熱力圖可以直觀的看到各個(gè)區(qū)域的人流量情況，非常便于統(tǒng)計(jì)哪個(gè)區(qū)域的商品比較熱銷(xiāo)，這為商品的銷(xiāo)售策略調(diào)整、貨架擺放調(diào)整等等提供了很好的參考。

相信這一類(lèi)與具體業(yè)務(wù)應(yīng)用相結(jié)合的技術(shù)會(huì)是全景監(jiān)控未來(lái)發(fā)展的方向。

作者單位：浙江宇視科技有限公司