网络摄像机高速球的技术发展前程与应用前景

    1 高速球的特点

    “高速球型摄像机”一词是从国外Ｈigh　Ｓpeed　Ｄome翻译过来的，有人把它叫做“快球”，还有人称它为“一体化球型摄像机”。但目前该产品的市场情况比较混乱，业界对高速球没有作出特别明确的定义，高速球与中速球、匀速球、恒速球等概念也没有明确的区分。虽然如此，业内人士普遍认同“快球”是 “高速球”的简称。高速球与中速球一样，都可以变速控制，但中速球的转速为60°~120°/s；高速球的转速在120°/s以上；匀速球可以理解为恒速 球或慢速球，它不可以变速控制，只能以恒速控制，转速在15°/s以下。以转速来划分高速球、中速球、匀速球的标准目前在业内已是约定俗成的作法。

    2 高速球的应用领域

    随着“平安城市”建设市场的升温，高速球型摄像机的发展也越来越快，它以其独特的功能即360°旋转功能，能监测到所有区域范围；安装方便，简化了布线和 管理过程；集成化、智能化的程度高等特点成为监控领域的宠儿。数年前，高速球市场主要是进口品牌统领天下。高速球是集成了多个部件的设备，价格通常比传 统 的云台加摄像机、防护罩要高。因此，高速球在用户的心中是高端产品且价格昂贵，以致极少有人问津。以前多数不用高速球的场所如小区、道路等，也开始越来越多地使用。可以说，现在在各种场所都可以看到高速球的身影，如城市监 控、体育场馆、港口、地铁、校园、大厦、宾馆等。这些领域的应用都在一定程度上增加了高速球的市场容量。

    近几年，多数业内人士反映，国家“平安城市”的建设是使高速球市场异常活跃的一个最重要因素。因为在户外城市监控工程中，一体化摄像机和高速球型摄像机是 主角，尤其是在城市交通中，高速球是被广泛提倡使用的前端设备。据业内人士估计，从厂商向国外几大机芯巨头采购一体化机芯的数量来看，目前高速球的年需求 量约是6~7万台，而随着“平安城市”的实施，这一数字会再有增长。高速球之所以在城市监控中受欢迎，与它自身的特点是分不开的。如在路口监控中，高速球 可以360°旋转、没有盲角，对于路口的四个方向都能“兼顾”到，而且跟踪、响应事件的速度快。当有人闯红灯时，高速球就可以自动旋转，迅速监视路口的各 个方向。如果用普通的摄像机，则需要人为转动。此外，在一些需要重复监控动作的场合中，高速球的预置位巡检功能就能满足要求。鉴于高速球的这些优势，在目 前开展“平安城市”建设的大型项目中，有的会用到几百个甚至上千个球机。据行内人士表示，高速球在城市监控前端设备的应用中大约占1/4。以目前的21个 试点城市的建设来说，已用到10~20万台高速球，随着其它城市相继启动监控项目，使用量还会增加。而从目前总的应用情况来看，由于“平安城市”还处于初 步建设阶段，高速球还没真正大面积、大批量应用。如深圳、广州、上海等地目前还刚刚启用高速球，还没有到大规模应用的时期。“平安城市”的建设促进了高速 球市场量的增长，同时也提高了市场对高速球的认知度，并给高速球厂商带来了商机。“平安城市”的建设是由政府主导的大规模工程项目，各高速球厂商们是不会 错过这些项目的。而从2005年的深圳安防展会上就可以明显感觉到，已经有越来越多的竞争者加入这场市场争夺战之中。

    3 高速球的组成

    高速球是由一个内置一体化摄像机、云台、解码器组成的监控系统。一体化摄像机的选配直接影响到高速球的成像质量。目前，国内绝大多数厂商向国外厂商采购一 体机芯。决定云台控制性能有硬件和软件两个因素。软件有控制电路、细分微步和运转纠错等算法；硬件方面如电机。由于高速球上、下、左、右的转动分别是由两 个电机进行带动，电机的性能会直接影响高速球的转速、定位与平稳性。因此，通过控制脉冲的个数就可以精确控制云台旋转的角度并准确定位。在步进电机的控制 方式上，目前绝大多数高速球厂商是采用单片微处理器来对步进电机的运动方向和步进的步数进行控制。随着隐私遮挡、自学习轨迹等功能在高速球中的普及，人们 发现一片单片机已难以满足功能日益丰富的高速球，必须使用3片或更多的单片机作为控制器，而利用DSP作为处理器也将会是一个方向。

    4 高速球型摄像机的发展趋势

    在高速球型摄像机发展的初始阶段，人们在选购产品时，主要考虑它的常规操作功能，如摄像机的焦距范围、像素、水平分辨率、信噪比、快门调节方式、白平衡自 动追踪模式、背光补偿以及低照度自动切换的能力等；其次，对于云台则考虑云台水平、垂直连续运行角度、运行速度调节范围，包括快速反应能力、高速运行的可 靠性与寿命、低速时运动的稳定性、图像是否抖动等因素；而对球机存储预置点的能力，则主要考虑云台的绝对位置、变焦位置记忆定位的精确度等。但是，随着高 速球型摄像机的普及、用户认知度的不断提高以及人们对特殊场合运用等综合因素的考虑，高速球摄像机的功能也不断得到更新和完善。如很多高速球都增加了多路 报警输入、长焦视控、系统自动学习等功能。

    在高速球的发展趋势中，最主要的特征表现为功能控制更加智能化、人性化。

    4.1 实时时钟（ＲＴＣ）

    球机除了实时显示当前的时间和日期外，还可以定时启动某些功能。如在上午的8∶00~9∶00自动执行所设的第一条巡视轨迹的巡航；下午的15∶00~18∶00运行自动扫描功能等，更加体现了球机智能化的特点，可以满足客户较为“苛刻”的要求。

    4.2 自动追踪功能

    当有物体进入球机的监控范围时，在圈定指定的目标后，球机能够随着目标的移动而自动移动，达到自动跟踪的目的。目前这项技术国内还没有生产厂家能够完全掌 握，关键就是目标物体跟踪的唯一性不能确定，这与软件程序的编写有很大关系。处理方法是在各种情况下准确地通过参数筛选，调用既定的程序使球机始终跟踪确 定的目标物体。

    4.3 提供多种接口

    一般而言，现在市场上的高速球接口相对单一。由于现在ＩＴ行业的迅猛发展，监控和IT行业的关系也越来越密不可分。很多客户在中端传输时使用光端机、网络 甚至无限传输；而前端的球机接口没有及时跟上这些设备的使用，所以，今后接口的多种配置将是一个趋势，包括光纤接口、网络接口和现在广泛采用的普通接口。

    4.4 夜视功能

    在闭路电视监控系统施工中，现在市场上很多摄像机普遍都可以很好地解决白天的监控需求，并且众多厂家的摄像机也都在水平分辨率和色彩还原等方面有了长足的 进步。但是，当环境照度变得很低或在完全没有光照的情况下，要想使摄像机捕捉到符合监控需求的图像就变得比较困难。如果采取增强白光照明的方法来解决，大 量的电力消耗会造成资源流失和成本增加，同时，增加环境照明无益于监控设备的隐蔽，甚至可以提醒那些有恶意企图者避开有效的监控范围，实施不良行为或是犯 罪活动。因此，生产厂家把目光逐渐集中到红外夜视系统，而用户对这类产品的使用意识也进一步加强，因此市场需求也越来越大。相对而言，现在在高速球中加入 红外照明较为困难，但是随着市场的发展，相信在不久的将来，会有红外高速球不断出现于市场上。

    4.5 坐标控制方式逐渐增多

    网络视频监视或ＩＰ监视系统正在占领越来越大的市场份额。传统的控制方式是控制云台的上下左右移动，但由于网络延时，需要连续不断地发布控制命令来跟踪目 标，搜索目标就显得力不从心。如果改用直接坐标控制方式，将监控范围内的空间化为空间坐标，定位所需监控点的坐标位置，只要发一次调用其坐标命令，即可将 目标移到屏幕的中心，这样可准确地找到目标物体，同时也方便了使用者，使操作更加人性化。

    4.6 图像去抖动功能

    在空旷的野外，当风力较大时，监视器上的图像会来回晃动。其实这种晃动并不是把球机吹动了，而是由于和球机支架相连的立杆或别的固定物体的纲性不够造成 的，晃动的幅度与杆子或支架的纲性有关。依靠球机的去抖动功能就能够很好地解决这一问题，使得用户在大风天气里，依旧可以看到清晰、稳定的图像。

    4.7 协议日趋标准化

    目前，市场上的协议多种多样。虽然球机中集成了多种协议，但如果控制器协议不标准会造成球机的部分功能不正常或某些功能不能使用。现在，全国安全防范报警 系统标准化技术委员会秘书处正在制定《视频安防监控系统前端设备控制协议》，目的是为了让各厂家有一个统一的协议可以遵循。相信该协议标准颁布后将对协议 标准化起到一定的作用，各厂商间产品的兼容性也会越来越高。

    总之，现在球机的发展方向已逐步向ＩＴ行业接近，尤其是中后端。相信在不久的将来，会出现更多的人性化、智能化的产品来满足监控市场的需求。