摄像快球的技术发展与应用前景

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摄像快球的技术发展与应用前景 [复制链接]

在现代电视监控系统中，越来越多地使用了球形一体化摄像机（简称为“球机”），其中有些结构更紧凑、旋转速度更快的球形一体化摄像机还被简称为“快球”，而在早期，也有公司称这种摄像机为集成式穹顶摄像机。

    1．球机与快球

    所谓球机，其实就是将摄像机、电动变焦镜头、球形云台、球形护罩等模块集成于一体，有些球机（特别是品牌机）往往进一步将解码器也集成进来。这样，整个摄像前端系统就由原来普通分立的摄像机、电动变焦镜头、全方位云台、防护罩和解码器等5个独立的部分有机地结合为一个整体，而设备制造商在设计并整合球机时还会充分考虑各功能模块的结构关系，使集成后的球机结构更加紧凑。

    另外，由于球机本身已经是一个小的集成系统，因此还可以在其内部再增加一部分协调各独立模块功能的智能信号处理电路，从而实现基于电动镜头的自动聚焦、基于云台及镜头的自动跟踪以及在连续跟踪过程中因移动目标垂直经过球机下方而自动上下翻转画面、因移动目标与球机作径向运动而自动变焦放大的功能等等。如此说来，虽然球机中的摄像机、电动变焦镜头、球形云台、球形护罩、解码器这5部分模块的工作原理与分立设备完全一样，但它们各自的外形结构与分立设备相比则有了较大的差异，并且，作为小而全的集成设备，球机中还可能再增加第6个模块（智能信号处理）、第7个模块（通信协议转换）以及第8个模块（网络接口）等。

    有了上述球机的概念，就不难理解快球了，因为快球指的就是可快速变焦、快速旋转的球形一体化摄像机。

    2．快球的显著特点

    随着科学技术的不断发展，无论是球机还是快球，其功能、技术指标等都有了很大程度的提高，其中快球往往又可看成是增加了更多功能且指标也进一步提高的高档球机。在当今的闭路电视监控系统中，球机特别是快球的应用已成为一大特征。

    由于快球可能由上述5～8个功能模块组成，因而它既具有这5～8个功能模块各自的特点，又具有各模块整合后的整体特点。

    就摄像机部分来说，快球一般都具备了高分辨率、低照度、高信噪比、宽动态等当今摄像机技术的最高指标，其中有些摄像机自身即是日夜两用型的。通过机器内部的DSP处理，快球在摄像方面还可以提供多区域（如8～24个区域）的画面隐私遮挡功能，当设定了这些隐私遮挡区域后，这些区域的画面内容将不再显示
  就变焦镜头部分来说，快球一般都选择了较高性能的非球面镜头，有些还特别配备了红外适应型镜头，其光学变焦倍率一般可达20倍以上，而结合数码变焦的快球的整体变焦倍率更是可高达200倍以上。智能型的快球甚至可实现对径向跟踪目标的自动变焦及聚焦，也就是，当目标走近或远离摄像机时，快球可以自动地调整焦距，以保证目标物体在画面中占据合适的比例。

    就云台部分来说，快球一般都配备可预置球形全方位云台，且预置位数量、扫描速度均达到很高指标。有些快球的预置位已达255个，最高扫描速度也已达400o/s，这就意味着快球旋转一周的时间还不到1秒钟。

    就解码器部分来说，由于快球一般都有预置功能，因而解码器部分的功能也就更多一些，除了基本的控制指令输出外，还可进行预置点以及巡游路径的设置，并通过本地或远程键盘使快球高速旋转到预置的位置，或直接启动巡游程序。有些型号的快球更是内置了协议转换器，可以直接接收由不同厂家（品牌）的控制主机发出的指令，经内部协议转换后去响应指令动作。

    在其他方面，有些球机或快球还进一步集成了网络接口，从而实现了网络摄像机的所有功能，不仅可通过网络对摄像机进行全方位控制，还可以实现报警输出以及自动跟踪功能，更有些球形摄像机还具备了PoE（Power over Ethernet）功能，只要插上网线，无需额外的供电即可正常工作。

    需要注意的是，高速球形云台与大倍数变焦镜头结合在一起固然提高了快球的整体性能，但若摄像机在高倍率望远状态下拍摄时，其镜头的视场角只有2o～4o，因而镜头在转动时的视场线速度极高。例如，对于一个转速为400o/s的球形摄像机来说，1/100s的时间误差即会造成4o的视场角变化，结果极有可能使被拍摄的对象越出视场角而漏监。

    3、几款快球的主要技术参数

    目前市场上快球的品牌与种类很多，功能也不尽相同，但它们已都属于监控前端系统中的中高档产品了。以下仅以北京捷康特光电科技有限公司代理的几款国际知名品牌的快球为例进行说明。

    3.1美国GE公司的CyberDome

    CyberDome配备了高分辨率的自动对焦镜头，能够以360o全视角监控，且可准确定位可疑目标。用户可以根据实际应用需要来自由选择其配置，如不同倍率的镜头、不同形式的护罩、不同的信号传输方式（同轴线、双绞线）等。

    CyberDome的地点标识功能可以为每一预置位或防区分配一个地点标题，这样在实际应用中可以快速确认监控区域；其使用的气密/防爆型球壳及内部的加热器和风扇装置，可以保证在外界温度低于零下32oC时，壳内温度仍能保证在0oC以上；其ShadowTour功能可以设置一个连续的记忆路径，使快球按照该记忆路径运动，并且其对焦、运动速度、驻留目标等参数均可任意设定。

    CyberDome的云台电机由微处理器控制，能够以400o/s的速度搜索目标，或者通过控制杆以0.5～120o/s的速度控制其运动；特别是，当其处于最高放大率时，由微处理器控制的电机仍可提供定位精度高达±0.01o的变速控制；而在变焦能力方面，该快球可提供18～25倍的光学变焦以及2～12倍的数字变焦功能；另外，如果将CyberDome接到GE的画面分割录像机DVMRe上，还可以通过网络对CyberDome进行控制
3.2德国BOSCH公司的快球

    BOSCH公司的快球分BasicDome、AutoDome、EnviroDome和PressurizedDome等4个系列，其中BasicDome系列为采用16倍光学变焦的经济型快球，其他几个系列则为采用了18～25倍光学变焦和12倍数字变焦的室内/外全自动型和室外加压型快球。

    BOSCH公司的快球都可以实现360o范围内无级转动，能够以360o/s的速度实现预置目标巡视，并可通过控制杆以0.5～120o/s的速度进行控制。所有系列的快球都具有BOSCH特有的远程地址设定（FastAddress）、自动翻转（AutoPivot）和自动比例（AutoScaling）等功能，使摄像机无论处在什么变焦设置上，都可得到最佳的图像显示；全自动型快球还具备了移动物体跟踪（AutoTrack）功能，不仅可以检测出画面中的移动目标，还可以对该目标进行变焦放大并自动跟踪；BOSCH快球中还采用了数字图像稳定技术，该技术实为一种电子补偿，能够过滤掉10MHz运动中80%的振动，从而消除风吹、振动等环境因素造成的影响，使输出图像保持相对稳定。

    BOSCH快球的防护罩玻璃在强度方面也有着优异的表现，即使用10磅大锤从10英尺高度垂直砸下，也不会使防护罩玻璃破碎，超过了UL1598照明安装器具水平撞击标准的10倍。特别是BOSCH公司的室外加压型快球，更是达到了IP67（NEMA 4X）防爆等级，即使在最恶劣的气象条件下也能保证稳定工作。

    在产品质保方面，BOSCH产品的均可提供3年质保。

    4、快球的应用前景

    根据以上介绍可知，摄像快球可看做是浓缩了电视监控系统各前端设备所有功能的紧凑型系统，因而在很多场合可以取代传统枪式摄像机及其周边附属设备，但在一些功能简单的中小型监控系统中，使用快球会有种“大材小用”的感觉，结果可能使系统造价超出预算。不过，随着闭路电视监控系统应用领域的不断扩展以及对系统功能要求的不断提高，快球的优势也就会变得明显起来。仅举个最简单的例子，当要实现对某个入侵目标的全程跟踪时，若采用传统枪式摄像机配标准云台，则因云台俯仰角的限制，不能对目标经过其正下方或停留于其正下方时的活动进行监视，而对快球来说则根本不存在其正下方的监视死角问题，再加上快球还有前面介绍的诸多其他优势，因而在未来市场上，摄像快球的应用必定会变得越来越广。而若要提高快球产品的竞争力，商家就需要在产品的质量、稳定性、功能、价格等几个方面做进一步的努力