全景攝像機的發(fā)展與現(xiàn)狀

隨著攝像機從模擬走向網(wǎng)絡(luò)，“高清”日漸成為市場關(guān)注的熱點，它的出現(xiàn)讓人們可以看得更清楚，獲得更多的細(xì)節(jié)。但是，客戶在從之前“只能看見人臉” 到現(xiàn)在“能看清人臉”的同時，又提出了另一方面的要求，那就是看得更廣，即在同一個場景中能看到更多的東西。對此，原來是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去解決。但在某些場合，這些方案還不能完全滿足客戶的要求，比如客戶需要在同一個畫面里確定人的移動，或需要用同一個場景中監(jiān)看到的事物去說明一些問題，這個時候就需要全景攝像機，本文主要討論全景攝像機的發(fā)展與應(yīng)用。

全景攝像機的發(fā)展與現(xiàn)狀

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。比如一個安裝在廣場或大門口的、短焦距的 500萬像素攝像機，它基本上能將大門口或廣場上的事物看清楚，于是很多人稱這種攝像機為全景攝像機。也有一些廠家把360度攝像機結(jié)合特定安裝方式的解決方案稱為全景攝像機，比如在會議室的天花板上裝一臺垂直向下的魚眼攝像機，幾乎能看到會議室的全景，這種方案也稱之為全景攝像機。

目前魚眼式全景攝像機的產(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，并且不留痕跡的處理成一幅正常圖像，使得人眼能夠接受，此類全景攝像機的代表廠家有Mobotix 、奇偶、騰龍、?？低?002415,股吧)和殷浩等，本文主要討論單魚眼鏡頭式的全景攝像機的應(yīng)用。

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，此類全景攝像機的代表廠家有Arecont Vision和AVIGILON。

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，此類全景攝像機的代表廠家有Axis。

全景攝像機的應(yīng)用模式及特點

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(dá)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)。這些場合只需要在制高點安裝一臺魚眼攝像機即可以滿足一個場所內(nèi)的全景監(jiān)控。

與傳統(tǒng)的監(jiān)控攝像機相比，全景攝像機的優(yōu)勢包括：

超寬監(jiān)控視角

一枚魚眼鏡頭盡收360度全景，可取代傳統(tǒng)的多支攝像機：用戶只需要一枚專用的魚眼鏡頭便能直接觀看整個空間，四周的影像一次盡收眼底，完全消滅死角。

全景攝像機的關(guān)鍵技術(shù)

降低成本

全景攝像機的這種360度實時全景監(jiān)控能力，使得無需為涵蓋整個監(jiān)控區(qū)域而安裝多臺攝像機，因而節(jié)省了攝像機硬件投資。監(jiān)控攝像機路數(shù)大大減少，可以節(jié)省配套設(shè)備，如鏡頭、防護罩、布線、電源、錄像、顯示等相應(yīng)配件和設(shè)備的成本，還可降低施工布線難度，節(jié)省安裝時間、人工費用以及后續(xù)維護費用。

虛擬PTZ技術(shù)

采用虛擬PTZ技術(shù)，可以放大或移動監(jiān)控視野內(nèi)的圖像區(qū)域，當(dāng)轉(zhuǎn)變方向觀察另一個圖像區(qū)域時，不會發(fā)出任何噪音，隱秘且不易察覺。由于沒有機械移動部件，不需要時刻的進行機械化運轉(zhuǎn)，全景攝像機不會發(fā)生任何磨損，產(chǎn)品結(jié)實耐用，使用壽命大大延長。全景環(huán)視的圖像失真矯正可對多個圖像區(qū)進行，這樣，與機械 PTZ攝像機不同，全景攝像機能同時觀察和攝錄多個不同的區(qū)域。

全景攝像機的關(guān)鍵技術(shù)

判斷一款全景攝像機性能是否優(yōu)良大約有兩點：一、有效覆蓋的視場角有多大，能看清的場景有多全;二、看到場景中像素點的清晰度有多少。全景攝像機的關(guān)鍵技術(shù)包括：

高分辨率的實現(xiàn)

高像素的產(chǎn)品不僅是Sensor的選取，ISP的處理、編碼以及與網(wǎng)絡(luò)相應(yīng)的配合都很重要，并且在相應(yīng)的結(jié)構(gòu)、工藝等要求上，要比普通攝像機嚴(yán)格數(shù)倍。

魚眼展開矯正的準(zhǔn)確性

在將魚眼攝像機所產(chǎn)生的圓形圖像展開為人眼能接受的普通平鋪圖像的過程中，反畸變、反扭曲的算法是非常重要的。因為從鏡頭選型開始，就需要通過鏡頭的曲率特征分析、光學(xué)折射線路分析，以及結(jié)合透光亮考慮分析，才能取得一個比較好的圖像源，以達(dá)到大景深、高分辨率，且畫面周邊和中心的解像力要均衡。對于全景攝像機的開發(fā)，除了嚴(yán)格篩選以確保鏡頭的高品質(zhì)的同時，對于魚眼展開算法也做了長期、深入的研究。目前已經(jīng)實現(xiàn)了對魚眼鏡頭所產(chǎn)生的圓形圖像進行有效展開及處理，獲得了人眼習(xí)慣的平鋪圖像，并且在沒有畸變和扭曲的細(xì)節(jié)基礎(chǔ)上進行了相應(yīng)優(yōu)化，保證了整體圖像的清晰、準(zhǔn)確。

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。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，而是主要定位在專業(yè)應(yīng)用市場，比如大場景環(huán)境或易于垂直安裝的場合。

目前，市場對于全景攝像機的認(rèn)知度還不是很高，更多的是廠家的宣廣和引導(dǎo)工作。其實業(yè)界對于全景攝像機的技術(shù)并沒有太多的爭議或質(zhì)疑，并且個人認(rèn)為，對于全景攝像機的定義也沒有必要進行過多的辯論，關(guān)鍵是要看產(chǎn)品能否滿足客戶的需要，是否解決使用者的具體問題。越來越多的客戶會要求“看得更多、看得更清”，所以全景攝像機必然有著很大的市場。

全景攝像機的發(fā)展趨勢

多技術(shù)融合是未來全景攝像機發(fā)展的主要方向：

VMS支持

全景攝像機的圖像處理需要VMS(視頻管理軟件)的支持，但由于目前的魚眼展開算法都是廠家私有的，導(dǎo)致VMS支持范圍非常有限。如何將魚眼展開算法實現(xiàn)互通共享，實現(xiàn)統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn)接口，是未來設(shè)備廠家和集成商需要共同努力的方向。

分辨率

全景攝像機相對于普通攝像機而言一個很大的優(yōu)勢在于其超大的監(jiān)控范圍，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。這就解釋了為什么300萬像素的全景攝像機畫面質(zhì)量看上去像CIF分辨率。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。

低照度

全景攝像機大多數(shù)都沒有ICR(機械式紅外濾色片)，導(dǎo)致其低照度效果很難令人滿意。因為在以后的發(fā)展中會更多關(guān)注全景攝像機的夜間效果，譬如采用ICR+紅外補光或者提升感光器的感光性能來提升低照度效果。

寬動態(tài)

以魚眼攝像機為例，其采用具有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

如何解放安防的人力一致是智能分析的發(fā)展方向，特別是在全景攝像機的無死角監(jiān)控的條件下實現(xiàn)智能分析一定能夠帶來更好的安防應(yīng)用。