高速球型攝像機(快球)選購分析

　　一、高速球在平安城市視頻監控系統需求

　　隨著(zhù)城市現代化建設的加速發(fā)展，城市治安管理的日常防控和應對重大恐怖、災害等特殊突發(fā)公共事件的安全防范壓力愈來(lái)愈大。在平安城市的應用中，考慮到監控的視角、盲區、隱蔽、機動(dòng)等方面因素的影響，智能高速球型攝像機具有控制運轉速度、變焦速度快，能在無(wú)人操作時(shí)自動(dòng)掃描、巡航或還原操作軌跡等功能平安城市建設的項目中廣泛應用。一體化高速球都配有大倍率的光學(xué)變焦鏡頭，水平分辨率較高，內置高轉速云臺，可以快速、準確地實(shí)現定位監視，另外高速球一般還帶有預置點(diǎn)，有花樣掃描、自動(dòng)巡航等功能，可以更好地實(shí)現城市監控等諸多特殊要求。再加上一體化高速智能球跟一般的帶云臺攝像機相比還具有外型美觀(guān)、隱蔽性強等優(yōu)點(diǎn)，因此十分適用于平安城市監控工程的建設。

　　二、高速球——平安城市設備選購的關(guān)注點(diǎn)

　　平安城市建設項目龐大而復雜，無(wú)論從系統的前端圖像采集部分、傳輸部分還是到后端存儲控制顯示部分，系統設備性能是鑒定系統運作成功與否、優(yōu)與劣的關(guān)鍵因素。毫無(wú)疑問(wèn)，設備選型的好壞直接影響到系統的穩定可靠性、圖像質(zhì)量、設計地效果和系統使用壽命等有關(guān)建設方投資利益問(wèn)題。因而系統設備選型是貫穿整個(gè)設計過(guò)程的重要環(huán)節，在本文中只針對高速球的選型進(jìn)行闡述。

　　平安城市視頻監控系統前端攝像機需求分析

　　1、平安城市視頻監控系統對清晰度的要求高，需要非常清晰的顯示人物或物體的形體特征等細微部分。

　　2、平安城市的監控需要全天候工作，要求攝像機必須具備全天監控的能力，同時(shí)必須具備高可靠性，優(yōu)良的制造工藝，安裝方便等。

　　3、適合中國城市的現狀，中國的城市許多路段或環(huán)境光線(xiàn)比較差，這就需要攝像機能在極暗的環(huán)境下也能得到優(yōu)質(zhì)的畫(huà)面，同時(shí)很多攝像機在光線(xiàn)比較弱的情況下，圖像也會(huì )出現噪點(diǎn)，這就增加了存儲設備的存儲空間，這就要求攝像機在增強靈敏度的同時(shí)，具有良好的噪點(diǎn)消除功能。

　　4、平安城市的監控系統，許多監控的場(chǎng)所光線(xiàn)對比度比較大，白天的全日光線(xiàn)達到了100000LX，而晚上的路燈只有20LX左右，在這種情況下攝像機無(wú)論是否具有自動(dòng)調整靈敏度功能即通過(guò)攝像機本身的電子快門(mén)已不可能適應這么寬的照度范圍，也就無(wú)法達到控制圖像效果的作用。因此必須要求攝像機具有很寬的動(dòng)態(tài)范圍。

　　平安城市視頻監控系統高速球選型依據

　　1）高速球的色彩：攝像機有黑白和彩色兩種，通常黑白攝像機的水平清晰度比彩色攝像機高，且黑白攝像機比彩色攝像機靈敏，更適用于光線(xiàn)不足的地方和夜間燈光較暗的場(chǎng)所。但彩色的圖像容易分辨衣物與場(chǎng)景的顏色，便于及時(shí)獲取、區分現場(chǎng)的實(shí)時(shí)信息。平安城市的一個(gè)主要建設目的就是打擊和預防犯罪，因此攝像機的色度信號識別功能最重要的，包括對犯罪嫌疑人或罪犯的輪廓、衣著(zhù)、表情等方面微觀(guān)色度信號等部分的辨別，同時(shí)又要滿(mǎn)足光線(xiàn)比較弱的環(huán)境的監控，因此為滿(mǎn)足平安城市全天監控需求，必須選擇具有彩色轉黑白功能的攝像機。

　　2）高速球的清晰度：有水平清晰度和垂直清晰度兩種。垂直方向的清晰度受到電視制式的限制，有一個(gè)最高的限度，由于我國電視信號均為PAL制式，PAL制垂直清晰度為400行。

　　所以攝像機的清晰度一般是用水平清晰度表示。水平清晰度表示人眼對電視圖像水平細節清晰度的量度，用電視線(xiàn)TVL表示。目前市場(chǎng)上的高速球型攝像機的水平分辨率大都在480TV線(xiàn)左右，清晰度越高的攝像機更有利于捕捉物體的細節，例如現在的銀行監控系統中柜臺采用高清晰度的攝像機可以更清楚的監控票面額，同樣在平安城市的監控系統中，高清晰度的攝像機可以非常清楚的捕捉每一個(gè)畫(huà)面的細節，因此高清晰度攝像機是平安城市建設設備選型的重要參數。

　　3）高速球的照度：?jiǎn)挝槐徽彰娣e上接受到的光通量稱(chēng)為照度。Lux(勒克斯)是標稱(chēng)光亮度(流明)的光束均勻射在lm2面積上時(shí)的照度。攝像機的靈敏度以最低照度來(lái)表示，這是攝像機以特定的測試卡為攝取標，在鏡頭光圈為0.4時(shí)，調節光源照度，用示波器測其輸出端的視頻信號幅度為額定值的10%，此時(shí)測得的測試卡照度為該攝像機的最低照度。所以實(shí)際上被攝體的照度大約是最低照度的10倍以上才能獲得較清晰的圖像。

　　根據中國城市道路路燈的現狀，許多主干道的路燈可以達到20LX以上，但很多街道的路燈大多在10LX以下，甚至有些路段根本沒(méi)有路燈，而往往這些路段就是治安事件的常發(fā)地，因此對攝像機的低照度功能提出了嚴峻的考驗。通常情況下半月夜光的照度只有0.2LX，也就說(shuō)在這種環(huán)境下成像并且是全實(shí)時(shí)的圖像必須要求攝像機的照度達到0.02LX?，F在很多廠(chǎng)家也在低照度的技術(shù)上采用了幀累積技術(shù)來(lái)降低攝像機的照度，也就是說(shuō)很多攝像機要達到0.02LX，采用了幀疊加的技術(shù)，在這種情況下，前端采集的圖像時(shí)非實(shí)時(shí)的，用戶(hù)在監控的過(guò)程中就會(huì )出現一些動(dòng)畫(huà)效果，然而動(dòng)畫(huà)效果的圖像在監控移動(dòng)的物體時(shí)會(huì )出現拖尾現象，而平安中國視頻監控的目的是打擊犯罪，往往犯罪都是在黑暗的場(chǎng)所，出現拖尾的圖像對實(shí)時(shí)監控和調查取證帶來(lái)諸多不便。

　　4）高速球鏡頭的選擇：目前市場(chǎng)高速智能球型攝像機的光學(xué)倍數是22倍，其最大焦距都集中在80mm左右，也就是說(shuō)其有效的監控距離可根據焦距計算公式F=v(像場(chǎng)高)*L（物距）/V（視場(chǎng)高）計算。例如監控一個(gè)視場(chǎng)高2M的物體，根據1/4”CCD的攝像機（目前高速智能球型攝像機大多是1/4”CCD）的靶面高度（即像場(chǎng)高）為2.4mm，L=80*2/2.4=66.7米。

　　現在市場(chǎng)上有些廠(chǎng)家推出了30倍光學(xué)變焦的高速球型攝像機，其最大焦距都在100mm左右，其有效的監控距離為L(cháng)=100*2/2.4=83米,有效地提高了監控的距離,間接地節約了系統的投資，這也是用戶(hù)考慮的一個(gè)問(wèn)題，因此在選擇攝像機的時(shí)候盡量選擇大光學(xué)倍數的。

　　5）高速球的寬動(dòng)態(tài)：在一些明暗反差過(guò)大的場(chǎng)合，一般的攝像機由于CCD的感光特性所限制，攝取的圖像往往出現背景過(guò)亮或前景太暗的情況。針對這種情況，寬動(dòng)態(tài)技術(shù)應運而生，較好地解決了這一問(wèn)題。而在此之前，傳統的攝像機一般會(huì )采取背光補償功能來(lái)適應光線(xiàn)反差大的場(chǎng)合。

　　常規攝像機視場(chǎng)中的物體在亮度較高的背景光時(shí)，需要看門(mén)口或窗外的物體，通常采用中央背光補償(BLC)模式，它主要是靠提升視場(chǎng)中央部分的亮度、降低視場(chǎng)四周部分的亮度來(lái)達到看清位于中央位置內物體的目的。

　　在某些應用場(chǎng)合，視場(chǎng)中可能包含一個(gè)很亮的區域，而被包含的主體則處于亮場(chǎng)的包圍之中，畫(huà)面一片昏暗，無(wú)層次。此時(shí)由于A(yíng)GC檢測到的信號電平并不低，因此放大器的增益很低，不能改進(jìn)畫(huà)面主體的明暗度，當引入背光補償時(shí)，攝像機僅對整個(gè)視場(chǎng)的子區域進(jìn)行檢測，通過(guò)求此區域的平均信號電平來(lái)確定AGC電路的工作點(diǎn)。由于子區域的平均電平很低，AGC放大器會(huì )有較高的增益，使輸出信號的幅值提高，從而使監視器上的主體畫(huà)明朗，大大降低背景畫(huà)面與主體畫(huà)面的主觀(guān)亮度差，整個(gè)視場(chǎng)的可視性得到改善。背光補償雖然改善了拍攝主體的亮度，但是圖像質(zhì)量或多或少會(huì )劣化下降。

　　在平安城市的監控中，特別在晚上微弱的路燈或沒(méi)有光線(xiàn)的情況下，對著(zhù)開(kāi)遠光燈的車(chē)輛很難看清其車(chē)牌，這是由于車(chē)燈與車(chē)牌亮度之比超過(guò)人眼能分辨的動(dòng)態(tài)范圍，人眼能分辨的動(dòng)態(tài)范圍一般是1000：1，而普通攝像機的動(dòng)態(tài)范圍是3：1，因此普通的攝像機在晚上根本無(wú)法達到拍清正面行駛車(chē)輛的車(chē)牌。通常情況下汽車(chē)大燈強光面照度大約為1000LX，滿(mǎn)月夜光約為4LX，考慮大燈本身對周?chē)斩鹊奶嵘?，當?chē)牌表面的照度達到8LX以上時(shí)其動(dòng)態(tài)范圍降到了1000：8=125倍，目前第三代寬動(dòng)態(tài)的攝像機動(dòng)態(tài)范圍已經(jīng)達到了128倍，就可以完全滿(mǎn)足要求。

　　寬動(dòng)態(tài)的核心技術(shù)是同一時(shí)間曝光兩次，一次快，一次慢，再進(jìn)行合成使得能夠同時(shí)看清畫(huà)面上亮與暗的物體，慢快門(mén)控制的好與壞直接影響圖像的效果，因此在選購寬動(dòng)態(tài)攝像機的時(shí)候要看其圖像的色彩對比度以及廠(chǎng)家是否具有寬動(dòng)態(tài)攝像機DSP的開(kāi)發(fā)能力。

　　三、結束語(yǔ)

　　隨著(zhù)平安城市建設的不斷深入，對前端攝像機的需求也越來(lái)越大，用戶(hù)在選購的時(shí)候注意攝像機的參數，特別需要提醒的是注意這些參數實(shí)現的附加條件，以免在購買(mǎi)之后不能滿(mǎn)足實(shí)際的需求。我相信具有超低照度、寬動(dòng)態(tài)范圍、高倍數、高穩定性的智能高速球型攝像機將是平安城市視頻監控系統的首選。