□ 文/張征

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解析全景攝像機的無死角監(jiān)控

□ 文/張征

傳統(tǒng)攝像機在“高清”、“日夜監(jiān)控”、“遠(yuǎn)距離監(jiān)控”的基礎(chǔ)上，已經(jīng)被細(xì)分，超廣角攝像機的市場需求愈來愈大。廣角、全景類攝像機，主要應(yīng)用在景區(qū)、會議室、商場、倉庫、森林等大面積開闊的區(qū)域，解決原來通過用幾只攝像頭覆蓋一個區(qū)域，或用快球來回巡航掃描實現(xiàn)場景覆蓋的問題，實現(xiàn)無死角監(jiān)控。由此，全景攝像機應(yīng)運而生，成為新一代視頻監(jiān)控市場的利器。

全景攝像機分類

目前業(yè)內(nèi)對全景攝像機還沒有一個很明確的定義，對于能看得更廣、角度更大的攝像機，大家都稱之為全景攝像機。狹義的全景攝像機是指能否實現(xiàn)360°監(jiān)控的攝像機。

目前全景攝像機的產(chǎn)品形態(tài)包括多鏡頭式、單魚眼鏡頭式、混合式三種。

單魚眼鏡頭式：采用槍型攝像機或半球型攝像機加魚眼鏡頭的形式，這也是實現(xiàn)全景監(jiān)控的一種最簡單且最經(jīng)濟的方式，此種方式的關(guān)鍵點在于攝像機本身具有對魚眼“畸變”的矯正能力，或者可以結(jié)合特殊的處理軟件校正經(jīng)過魚眼鏡頭變形后的圖像。

多鏡頭式：采用多鏡頭多角度監(jiān)控后拼接圖像實現(xiàn)360度的監(jiān)控，這種方式實現(xiàn)技術(shù)十分復(fù)雜，成本比較高，但卻少了魚眼全景攝像機帶來的魚眼畸變的困擾。

混合式：采用PTZ球機加魚眼鏡頭的形式，這種方式較為少見，攝像機在轉(zhuǎn)動時可當(dāng)作球機使用，當(dāng)球機鏡頭和魚眼鏡頭重合時，可當(dāng)作全景攝像機使用。

關(guān)鍵技術(shù)點

總體而言，全景攝像機的關(guān)鍵技術(shù)點有四個：鏡頭、圖像傳感器、魚眼鏡頭、虛擬PTZ。

鏡頭優(yōu)劣會大幅度影響監(jiān)控圖像的質(zhì)量，目前嚴(yán)格意義上的全景攝像機鏡頭焦距基本在1.9mm左右，視角范圍能達到180°，有效像素能夠達到1200萬像素或者更高，解像力要比傳統(tǒng)攝像機高很多。而普通的超廣角鏡頭（視角范圍130°左右）中間視野范圍與全景攝像機差距不大，但是邊緣清晰度以及有效監(jiān)控距離卻相差很遠(yuǎn)。

圖像傳感器的選擇影響監(jiān)控圖像的效果。由于全景攝像機的監(jiān)控范圍寬廣，場景較單一監(jiān)控場景很復(fù)雜，圖像傳感器的信息量必然十分龐大，圖像傳感器的分辨率高低、感光度強弱都在很大程度上影響圖像效果。與此同時，不同規(guī)格的傳感器寬動態(tài)效果也不盡相同，這也是衡量全景攝像機好壞的一個重要指標(biāo)。

使用魚眼鏡頭的全景攝像機，其成像原理與普通攝像機不一樣，圖像邊緣往往會形成一個凸出、變形的畫面，所以要比普通攝像機更容易使圖像扭曲或失真，影響成像質(zhì)量。所以如何矯正、還原圖像，看清圖像中的監(jiān)控物體， 就是全景攝像機最重要的問題。目前，有兩種技術(shù)能夠矯正畸變：一種是由后端平臺進行信息處理、還原成像；另一種則是在攝像機內(nèi)置軟件直接矯正，然后再傳輸?shù)奖O(jiān)測后端。

可以使用虛擬PTZ對存儲的圖像做放大、縮小等細(xì)節(jié)觀察。PTZ在安防監(jiān)控領(lǐng)域是控制云臺上下左右轉(zhuǎn)動與鏡頭變聚焦，用于自動或手動追蹤鎖定的目標(biāo)，在監(jiān)測范圍內(nèi)一路跟拍追蹤目標(biāo)。而全景攝像機所采用的虛擬PTZ，應(yīng)用概念類似云臺的追蹤效果，只是不必像真實的云臺那樣進行實際的機械化轉(zhuǎn)動，而是通過縮放圖像來達到類似的效果，因而能大幅遞增監(jiān)控系統(tǒng)的使用壽命，使得監(jiān)控人員在操作上更容易上手，也能降低維護費用。

全景攝像機發(fā)展現(xiàn)狀

全景攝像機發(fā)展至今已有十余年的時間，雖然其在鏡頭矯正、虛擬PTZ等關(guān)鍵技術(shù)存在很大的難度，但市面上已經(jīng)有部分廠家推出了全景攝像機產(chǎn)品，并對消費者廣泛宣傳引導(dǎo)。我們不討論各個廠家推出的全景攝像機效果如何，僅僅從實際應(yīng)用來看，全景攝像機市場占有率似乎“差強人意”。

與傳統(tǒng)的監(jiān)控攝像機相比，全景攝像機最突出的優(yōu)勢就是360°監(jiān)控視角，這在很大程度上彌補了多臺傳統(tǒng)攝像機才能達到的視角范圍；但視野的擴大卻是以監(jiān)控距離的犧牲為代價。目前全景攝像機主要應(yīng)用于室外視野開闊的場所，譬如道路交通、露天廣場、小區(qū)樓宇、港口碼頭等，某些場所監(jiān)控寬度甚至達到百米以上，在看清全景圖像實現(xiàn)調(diào)度的同時，不可能也沒有精力再看清人臉、車輛牌照等細(xì)節(jié)。

從成本的角度來看，全景攝像機的成本往往是傳統(tǒng)攝像機的5～10倍，這對于大多數(shù)工程商或者終端用戶來說很難接受，畢竟網(wǎng)絡(luò)攝像機發(fā)展到如今的地步，已經(jīng)變成“白菜價”。在實際使用中，數(shù)量多且靈活的點位部署既能解決場景的全覆蓋，又能清晰地完成對重點場景的監(jiān)控。這就使得全景攝像機在實際項目中控標(biāo)的意義在很大程度上大于實際的使用意義，導(dǎo)致最終的用戶必須為其高昂的價格買單。

全景攝像機的發(fā)展趨勢

全景攝像機發(fā)展至今已有十年有余，而真正的推廣卻是從近兩年才開始的。具體來說，全景攝像機的發(fā)展趨勢如下：

行業(yè)應(yīng)用是全景攝像機的主戰(zhàn)場。雖然全景攝像機比較適用在空間小、監(jiān)視環(huán)境簡單的場所，例如零售店、小型商場、電梯、停車場與會議室等等。但因其高昂的價格、復(fù)雜的圖像處理技術(shù)以及圖像校正后的低分辨率等因素的限制，全景攝像機并沒能像其他普通攝像機那樣進入大眾的生活。全景攝像機將主要在金融及政法領(lǐng)域應(yīng)用，這主要是基于這兩個行業(yè)特殊的場景，需要較大范圍的視角覆蓋，使用價值遠(yuǎn)大于成本壓力。

高分辨率。目前主流設(shè)備廠商生產(chǎn)的全景攝像機分辨率大概在300萬、500萬左右，然而從分辨率密度上來考慮，同樣的像素的攝像機在監(jiān)控更大的區(qū)域時會導(dǎo)致像素的分散和退化。這是由于監(jiān)控范圍很大，在與傳統(tǒng)監(jiān)控鏡頭共用大小相同的成像芯片上，就需要接收數(shù)倍的圖像信息，這就造成畫面分辨率的下降，因此只有在對監(jiān)控圖像畫面質(zhì)量要求不太高或使用高分辨率成像器件時才能使用。所以對于全景攝像機而言，提高畫面分辨率是未來一項重要的研究課題。未來全景攝像機分辨至少在4K甚至1200萬像素以上，這樣才更加有意義。

H.265編碼。高分辨率必然會造成帶寬、存儲壓力的增大，目前主流的H.264編碼4K分辨率碼流大概在16～32Mbps，這無論對于國內(nèi)實際的網(wǎng)路帶寬環(huán)境還是終端用戶的成本壓力都是難以接受的。因此更高壓縮比的編碼方式才使得高分辨率的訴求變?yōu)閷嶋H，而解決這個問題的關(guān)鍵就是H.265編碼。據(jù)實際測試分析，同樣的場景H.265比H.264編碼帶寬節(jié)省一半以上，與此同時圖像處理效果也有很大程度的提升，還能大幅節(jié)省存儲成本，因此265編碼的攝像機一上市便獲得了很高的關(guān)注和認(rèn)可。全景攝像機也將逐步朝著H.265編碼方式轉(zhuǎn)變，這是市場的驅(qū)動。

寬動態(tài)。全景攝像機采用具有360度超大視角的魚眼鏡頭監(jiān)控整個場景，如此大范圍的監(jiān)控勢必會導(dǎo)致全景攝像機在白平衡以及曝光等方面的處理困難。正是由于這點，限制了全景攝像機在室內(nèi)的應(yīng)用。解決好全景攝像機的寬動態(tài)效果，能夠推動未來全景攝像機在室內(nèi)環(huán)境的應(yīng)用。

智能?；谌皵z像機旺盛的行業(yè)應(yīng)用需求，智能分析功能顯得尤為重要，智能化也是安防監(jiān)控發(fā)展的一個大方向。而現(xiàn)有網(wǎng)路攝像機智能分析存在識別率低、誤報率高的問題，這是在后續(xù)算法改進方面需要加強的。此外智能分析的種類也不僅僅局限于虛擬周界、絆線報警等入門級智能，而應(yīng)該在行為分析、音視頻異常檢測、流量統(tǒng)計等方面實現(xiàn)突破。

作者單位：天津天地偉業(yè)數(shù)碼科技有限公司