因需而變，全景攝像機發(fā)展淺析

　　隨著(zhù)視頻監控的快速發(fā)展，網(wǎng)絡(luò )攝像機已經(jīng)基本滿(mǎn)足了用戶(hù)的“超高清”、“全天候”、“超遠距離”的監控需求，而隨著(zhù)監控行業(yè)市場(chǎng)不斷精細化，全景監控的需求逐漸凸顯出來(lái)。因此，全景監控也成為近年來(lái)視頻監控行業(yè)的一個(gè)研究熱點(diǎn)。本文主要討論基于用戶(hù)不斷深入全景需求，全景攝像機都有哪些形態(tài)的發(fā)展以及技術(shù)的提升。

　　視頻拼接 系統解決 了 全景 監控 的有無(wú)問(wèn)題

　　為解決用戶(hù)大場(chǎng)景的全景監控需求，最初的方案是在監控前端安裝多臺高分辨率攝像機，在監控中心通過(guò)視頻拼接服務(wù)器進(jìn)行圖像拼接，從而得到一幅廣域場(chǎng)景完整圖像。這種方案解決了全景監控從無(wú)到有的問(wèn)題，初步滿(mǎn)足了用戶(hù)的全景監控的需求。

 圖一：視頻拼接系統　　

       從視頻拼接系統拓撲圖不難看出，整個(gè)系統比較復雜，前端有多臺攝像機，后端有視頻拼接服務(wù)器，系統成本較高。另外系統的安裝調試也很復雜、后期維護量也很大，顯然這不是一個(gè)很好的全景監控方案。因此，用戶(hù)提出了這樣的需求：?jiǎn)螖z像機是否可以實(shí)現全景監控?

　　魚(yú)眼 攝像機 成為 全景監控的主流 選擇

　　在用戶(hù)的單攝像機實(shí)現全景監控的強烈需求下，魚(yú)眼全景攝像機問(wèn)世，并憑借著(zhù)360°全景監控的巨大優(yōu)勢，迅速成為視頻監控界的新寵，也成為了全景監控的主流選擇。

　　魚(yú)眼攝像機即是搭配了魚(yú)眼鏡頭的攝像機，而魚(yú)眼鏡頭是一種超廣角的特殊鏡頭，其構造仿照魚(yú)類(lèi)眼睛，水平視角和垂直視角均可達180°(如圖二)，因此魚(yú)眼攝像機可以實(shí)現360°無(wú)死角、全覆蓋的監控效果。

 圖二： 魚(yú)眼                     魚(yú)眼鏡頭　

    　例如在會(huì )議室、教室、超市、大廳等需要全景監控的場(chǎng)景，原本需要3~4臺普通攝像機安裝在不同角落才能實(shí)現全場(chǎng)景覆蓋，而現在一臺魚(yú)眼攝像機即可掌控全局(如圖三)。既然一臺魚(yú)眼攝像機即可代替多臺普通攝像機，并能達到一樣的監控效果，為什么魚(yú)眼攝像機一直以來(lái)在市場(chǎng)中卻不溫不火呢?

　　圖三：魚(yú)眼攝像機效果圖

　　單攝像機實(shí)現全景和細節的全部掌控，覆蓋全景，同時(shí)不錯過(guò)局部細節，這種一體化產(chǎn)品的出現，讓人眼前一亮，這種革命性的全景高清監控也為安防用戶(hù)帶來(lái)了全然不同的新體驗?？梢灶A見(jiàn)不久的將來(lái)，這種一體化高清全景&特寫(xiě)跟蹤攝像機會(huì )是大場(chǎng)景監控的標配，比如機場(chǎng)、車(chē)站、廣場(chǎng)、體育場(chǎng)等需要全景監控的場(chǎng)景，都會(huì )有它的身影?！　D三：魚(yú)眼攝像機效果圖

　　其實(shí)魚(yú)眼攝像機的應用一直停留在全景監控上，它只是滿(mǎn)足了用戶(hù)最基本的全景監控需求，而對于細節的捕捉卻無(wú)法滿(mǎn)足人們的期望。由于魚(yú)眼鏡頭都是超短焦鏡頭，所以通過(guò)魚(yú)眼鏡頭所形成的圖像雖然視野范圍足夠大，但物體在畫(huà)面中比例非常小，細節自然不夠豐富。另外，圓形視角圖像并不符合人眼觀(guān)看習慣，并且周邊畫(huà)面畸變嚴重，細節更是無(wú)法獲得。

　　直至近年來(lái)，隨著(zhù)EPTZ技術(shù)的應用、圖像畸變矯正技術(shù)日趨成熟、以及超高清魚(yú)眼攝像機的出現，魚(yú)眼攝像機對于細節的獲取和呈現才開(kāi)始符合用戶(hù)的預期。所謂EPTZ即是電子云臺，能對圖像進(jìn)行放大和移動(dòng)，達到類(lèi)似云臺操作的效果，方便對一些細節進(jìn)行查看?；兂C正技術(shù)，則是通過(guò)算法把失真的魚(yú)眼圓形圖像盡量矯正成正常顯示的圖像(如圖四)。

　　圖四：圖三局部矯正圖像

　　然而在畸變矯正的過(guò)程中會(huì )裁剪掉畸變較大的局部圖像，從而造成全景圖像畫(huà)面的部分缺失，細節不全的結果，顯然這不是所有用戶(hù)都能接受的。同時(shí)，魚(yú)眼攝像機發(fā)展也存在一大瓶頸：分辨率很難提高。因為提高分辨率不只是簡(jiǎn)單的提升Sensor和鏡頭，包括ISP的處理、視頻的編碼、網(wǎng)絡(luò )等因素都是需要整體考慮的，并且在相應的結構和工藝要求上，高分辨率魚(yú)眼攝像機要比普通魚(yú)眼攝像機嚴格數倍。

　　多鏡頭前端拼接 全景拼接攝像機 會(huì ) 成為趨勢？

　　作為用戶(hù)，我們希望的全景攝像機不僅能看得全，而且沒(méi)有畸變，希望能達到視頻拼接系統的效果：呈現一幅完整的180°的畫(huà)面、監控場(chǎng)景盡收眼底、直觀(guān)而又清晰。

　　產(chǎn)品總是因需而變，于是一體化的前端拼接全景攝像機出現了。這種攝像機基于all in one的設計理念，在攝像機內集成多個(gè)鏡頭，并且在攝像機內完成多鏡頭的圖像拼接，直接輸出180°的全景畫(huà)面。目前主流的產(chǎn)品結構是在攝像機內封裝四個(gè)高清傳感器，以及四個(gè)獨立短焦距高清定焦鏡頭，圖像處理、拼接融合、壓縮編碼等核心技術(shù)均在前端攝像機固件上完成，再通過(guò)網(wǎng)絡(luò )傳輸到視頻監控的后端，解碼后顯示出180°的全景畫(huà)面。

　　相比傳統的視頻拼接系統，這種一體化前端拼接全景攝像機不需要視頻拼接服務(wù)器，系統更加簡(jiǎn)單，成本更低。在整體系統建設，安裝調試以及后期維護上，一體化前端拼接攝像機無(wú)疑具備不可忽視的巨大優(yōu)勢。相比占主流的魚(yú)眼全景攝像機，多鏡頭拼接全景攝像機的優(yōu)勢是一定程度上擺脫了焦距的限制，在相同條件下可以看清楚更遠的距離。因為魚(yú)眼鏡頭焦距一般都小于2mm，以保證獲得足夠大的視場(chǎng)角。而隨著(zhù)拼接技術(shù)的成熟，多鏡頭拼接全景攝像機鏡頭焦距可從目前主流的5mm變得更大，看的距離更遠，看的細節更多。另外，多鏡頭前端拼接全景攝像機沒(méi)有了像素的限制，也存在中間與邊緣清晰度差距巨大這一問(wèn)題。因此，綜合來(lái)看多鏡頭前端拼接全景攝像機將會(huì )成為大場(chǎng)景全景監控的首選，也將是全景攝像機發(fā)展的一個(gè)趨勢。

　　然而，多鏡頭前端拼接全景攝像機看的場(chǎng)景更大，看得細節更多，看得更遠，但是當具體到人臉細節或車(chē)牌細節，顯然目前的多鏡頭前端拼接全景攝像機沒(méi)辦法獲得。而在一些大型十字路口、廣場(chǎng)、園區、機場(chǎng)等較大場(chǎng)景，我們希望看全的同時(shí)，還能看清細節。

　　圖五：?？低?/a>鷹眼系列產(chǎn)品