全景攝像機(jī)的監(jiān)控場所與分類技術(shù)

全景攝像機(jī)的應(yīng)用與分類技術(shù)

隨著人們安防意識的提高和安防技術(shù)的高速發(fā)展，視頻監(jiān)控根據(jù)在安防系統(tǒng)中所扮演的角色越來越重要，用戶不僅對圖像能夠看清楚提出了需求，同時(shí)希望能夠看到更廣泛的監(jiān)控場景，因此，全景監(jiān)控的需求被提出。

需要全景攝像機(jī)的監(jiān)控場所

根據(jù)實(shí)際參與項(xiàng)目經(jīng)驗(yàn)而言，通常需要進(jìn)行全景監(jiān)控主要應(yīng)用主要有以下幾種情況。

1、 只需要監(jiān)控整個(gè)場所全范圍局勢的，不需要細(xì)節(jié)的場合，如大范圍的公共場所、交通樞鈕、交通路口。由于這些地方視野開闊，寬度有些甚至達(dá)到在百米以上，在看清全景圖像實(shí)現(xiàn)調(diào)度的同時(shí)，不可能也沒有精力再看清車輛牌照號碼等細(xì)節(jié)。這些場合只需要在制高點(diǎn)安裝一臺攝像機(jī)即可實(shí)現(xiàn)全景監(jiān)控，這個(gè)時(shí)候采用一臺魚眼攝像機(jī)即可以滿足一個(gè)場所內(nèi)的全景監(jiān)控。

2、 在特別注重細(xì)節(jié)的監(jiān)控場所，同時(shí)實(shí)現(xiàn)無死角監(jiān)控，如銀行、超市、商場。在這些容易發(fā)生搶劫、偷竊安全事件的場所，嫌疑人的面孔要看的越細(xì)越清越好。這不僅需要監(jiān)控整個(gè)作案的全景過程，更需要每個(gè)人的有別于其他人的任何特征。

3、 不僅需要監(jiān)控全局局勢，而且還要重點(diǎn)突出有特殊情況，提前預(yù)警調(diào)取發(fā)生事件畫面，這樣具備全景基本功能的同時(shí)又達(dá)到重點(diǎn)突出的效果，也算一個(gè)特色，同時(shí)實(shí)現(xiàn)監(jiān)控效果與成本兼顧。采用低分辯率全景攝像機(jī)監(jiān)控，通過內(nèi)置監(jiān)控行為算法軟件，再配合自動云臺攝像機(jī)，實(shí)現(xiàn)全景監(jiān)控基本功能和重點(diǎn)圖像抓取。通過軟件計(jì)算分析全景視頻畫面，如果出現(xiàn)預(yù)設(shè)的視頻畫面，如無人區(qū)突然出現(xiàn)有移動目標(biāo)，廣場上人員奔跑，車輛事故，由軟件操作配合的帶自動云臺的特寫攝像機(jī)重點(diǎn)監(jiān)控。

4、 還有一種所謂的全景監(jiān)控最好理解，即為了實(shí)現(xiàn)整個(gè)場景的監(jiān)控，從不同角度安裝多個(gè)攝像機(jī)，這對用戶而言是一筆不小的預(yù)算，因此也不經(jīng)濟(jì)。同時(shí)由多個(gè)攝像機(jī)捕獲的視頻畫面，由于各畫面間關(guān)聯(lián)性較差，給操作者對監(jiān)控范圍內(nèi)的某一運(yùn)動物體的連續(xù)監(jiān)控帶來了一定的難度。

全景攝像機(jī)的分類技術(shù)

全景攝像機(jī)可分為兩種，其一是由單傳感器配套特殊的超廣角魚眼鏡頭，并依賴圖像校正技術(shù)還原圖像的魚眼全景攝像機(jī)。出色的性價(jià)比令此類產(chǎn)品占據(jù)市場主流份額，但魚眼鏡頭的特殊性會造成對傳感器像素的必然浪費(fèi)，并且其畫面邊緣畸變部分難以達(dá)到高清晰度，亦即限制了監(jiān)控范圍內(nèi)的清晰度覆蓋面積;另一種產(chǎn)品由多個(gè)傳感器配合特制鏡頭組合實(shí)現(xiàn)全景功能，這類多鏡頭拼接全景攝像機(jī)因?yàn)楦鱾€(gè)傳感器得到的都是常規(guī)矩形圖像，故而不需要進(jìn)行矯正操作，但相應(yīng)的需要另一套可實(shí)現(xiàn)畫面無縫拼接的算法軟件，并且其對整套方案需求較高，亦即對鏡頭視場角與安裝位置的設(shè)定都有嚴(yán)格要求。又因?yàn)橛布喜捎枚噻R頭多傳感器，故此類產(chǎn)品難以進(jìn)行成本控制，售價(jià)普遍高于魚眼全景攝像機(jī)。

魚眼全景攝像機(jī)

初級階段：產(chǎn)品只具備輸出全景圖像和四分屏畫面的功能;

中級階段：輸出的圖像能進(jìn)行一定的變形矯正和虛擬PTZ，但是變形和矯正的效果不佳，此外較低的分辨率(小于3百萬像素)使圖像處理后的清晰度效果欠佳，而傳統(tǒng)的壓縮編碼算法的運(yùn)用也使得視頻處理過于消耗PC服務(wù)器的資源;

高級階段：產(chǎn)品分辨率可達(dá)3百萬像素以上，并能夠根據(jù)需要靈活地進(jìn)行圖像變形矯正和虛擬PTZ。

魚眼全景攝像機(jī)的架構(gòu)并不復(fù)雜，只涉及到魚眼鏡頭與圖像矯正軟件。其中魚眼鏡頭因?yàn)槠淝岸巳玺~眼般鼓起得名，應(yīng)用于全景攝像機(jī)的魚眼鏡頭焦距必須在2mm以下，目前市場上此類鏡頭產(chǎn)品相對而言已較為成熟。而魚眼全景攝像機(jī)之所以成為高端技術(shù)產(chǎn)品，在于原始畸變餅圖處理的難度，以及如何更好為后端監(jiān)控人員提供人性化服務(wù)，亦即圖像矯正與虛擬ptz這兩個(gè)核心技術(shù)的實(shí)現(xiàn)，由上文也可看出正是這兩大技術(shù)決定著魚眼全景攝像機(jī)的發(fā)展等級。

具體說來，只要有魚眼鏡頭就能在后臺得到全景圖片，但此原始圖像為畸變的圓形餅圖，不符合人眼正常的觀察習(xí)慣，必須經(jīng)過矯正以實(shí)現(xiàn)最終的兩分屏或四分屏的監(jiān)控需求。虛擬PTZ技術(shù)則給了用戶猶如快球的監(jiān)控體驗(yàn)在沒有機(jī)械部件的前提下實(shí)現(xiàn)對觀察范圍內(nèi)任意監(jiān)控點(diǎn)的重點(diǎn)觀測、圖像旋轉(zhuǎn)及放大等功能。

圖像矯正技術(shù)的思路并不復(fù)雜，一般是從原始餅圖拉出一個(gè)單獨(dú)扇形，再根據(jù)比例及透視等原理進(jìn)行一定變形及校正處理，拼合這些分別處理好的扇形圖像便可得到符合監(jiān)控需求的圖像。對于需求不高的產(chǎn)品，可直接對圓形餅圖進(jìn)行簡單四角拉伸，也能取得適合人眼觀看的圖像效果。雖然具體到每一個(gè)廠家其核心算法必然會有所不同，但圖像矯正技術(shù)的中心思想都是采用一定算法把邊緣畸變嚴(yán)重的圖形拉伸整合為適合觀看的正常比例圖像。其中所用算法的合理性、編程水平的高低及最終系統(tǒng)資源占用率共同決定了此算法的優(yōu)劣。至于虛擬PTZ，其實(shí)就是在圖像內(nèi)部進(jìn)行像素抓取，以實(shí)現(xiàn)放大與旋轉(zhuǎn)等功能，對比校正算法它主要的困難不是如何取得更為優(yōu)秀的圖片效果，而是如何更好地同時(shí)整合到前端固件與后端軟件上，實(shí)現(xiàn)對事實(shí)與事后錄像的雙向虛擬控制。

多樣化的全景監(jiān)控

根據(jù)這些核心技術(shù)實(shí)現(xiàn)的具體位置與方式，目前的魚眼全景攝像機(jī)可進(jìn)一步歸納為如下三大類：

1、軟件前端固件集成(軟件方式)

此類攝像機(jī)所有的功能實(shí)現(xiàn)軟件，包括圖像矯正、虛擬PTZ、智能部件以及壓縮算法等全部被集成在攝像機(jī)內(nèi)部的固件上，未來的升級亦只需對前端設(shè)置進(jìn)行更新。與此同時(shí)，其后臺pc亦可提供虛擬PTZ等功能，給予用戶事后靈活改變觀看視角及側(cè)重點(diǎn)的可能。又因?yàn)橄嗤?jì)算量在硬件晶體與軟件PC上的負(fù)荷量區(qū)別很大(同一個(gè)運(yùn)算任務(wù)，當(dāng)涉及到計(jì)算矩陣的問題時(shí)，會占據(jù)軟件大量資源，硬件晶體上的運(yùn)算則相對更快。)，所以這種前端集成方式大大釋放了后端服務(wù)器以及網(wǎng)絡(luò)的資源。結(jié)合分布式架構(gòu)，此類產(chǎn)品在應(yīng)用到大中型項(xiàng)目時(shí)能最大程度減少后端服務(wù)器的配置，一般來說即使大型項(xiàng)目也只需配置一個(gè)pc端服務(wù)器，例如DAS、NAS等等。另一方面，由于前端固件在技術(shù)上的限制，預(yù)計(jì)此類全景攝像機(jī)最多只能處理到五百萬像素。隨著高清化的推進(jìn)，能否突破此瓶頸將是這類全景攝像機(jī)今后最大的發(fā)展難題。