高清監(jiān)控球機(jī)技術(shù)性能新突破及發(fā)展趨勢

一直以來，高速球在視頻監(jiān)控領(lǐng)域的地位都是不可替代，其具備的360度無死角監(jiān)控、定點(diǎn)巡航、變焦監(jiān)控等特有功能均不被其它類型攝像機(jī)所擁有。發(fā)展至今，高速球基本全面走進(jìn)高清化，這是安防行業(yè)網(wǎng)絡(luò)化、高清化發(fā)展的大勢所趨，也是其自身具備高清晰畫質(zhì)、更廣覆蓋范圍、高擴(kuò)展性與智能化特性升級(jí)的技術(shù)優(yōu)勢所決定。

根據(jù)《中國公共安全》雜志今年上半年對(duì)國內(nèi)高速球機(jī)市場的調(diào)查結(jié)果顯示，高清高速球機(jī)占球機(jī)市場的份額在30%左右。在國內(nèi)一些主流的IPC供應(yīng)商中，高清高速球機(jī)在所有IPC中的銷售占比甚至比這個(gè)值更高。在平安城市、交通、園區(qū)周界，高清高速球機(jī)成為了PTZ高清IPC的建設(shè)主流。

球機(jī)國產(chǎn)化推動(dòng)市場

高清高速球與高清攝像機(jī)一樣，其發(fā)展速度遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過市場預(yù)期。其主要原因有兩點(diǎn)：一是高清技術(shù)越來越成熟。新一代高分辨率CMOS傳感器和高性能編碼芯片的使用，使得網(wǎng)絡(luò)高清高速球的圖像質(zhì)量、畫面流暢性等取得了非常大的進(jìn)步，一些原本在觀望的廠商紛紛加入高清高速球市場；二是高清機(jī)芯和球機(jī)成本的下降。

這兩方面促使高清球機(jī)市場規(guī)模的快速增長，特別是低成本方案的高清球機(jī)正在快速入侵傳統(tǒng)模擬球機(jī)市場領(lǐng)域。面對(duì)國內(nèi)市場更偏向于性價(jià)比的共性，球機(jī)的低成本化勢必會(huì)給市場帶來沖擊，應(yīng)用也會(huì)隨之增多；加之目前國內(nèi)對(duì)高清監(jiān)控的強(qiáng)烈需求，高清球機(jī)的應(yīng)用成本也在隨之下降。談到高清高速球的發(fā)展現(xiàn)狀，?？低暭夹g(shù)支持工程師李意元表示：隨著網(wǎng)絡(luò)化、高清化、智能化技術(shù)的快速發(fā)展，高清高速球機(jī)在平安城市等項(xiàng)目中得到大量應(yīng)用，市場占有率提升明顯。

面對(duì)市場的巨大需求，一方面，各廠商主動(dòng)加快高速球機(jī)網(wǎng)絡(luò)化、高清化、智能化技術(shù)的升級(jí)，不斷推出更高品質(zhì)的高清高速球；另一方面，各廠商也更加注重自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)的積累，推動(dòng)高清高速球機(jī)的關(guān)鍵零部件的國產(chǎn)化與核心圖像處理技術(shù)的自主化，從而促使自身高速球產(chǎn)品無論在外觀設(shè)計(jì)還是在技術(shù)性能上均能趕超國際品牌。

在當(dāng)前高清球機(jī)行業(yè)內(nèi)，雖然核心的CMOS傳感器和芯片仍然掌握在國外廠商手上，但高清球機(jī)的國產(chǎn)化發(fā)展趨勢非常明顯。諸如海康威視、大華股份、傲得華視、翔飛、佳信捷、波粒等大型廠商生產(chǎn)的一體機(jī)機(jī)芯在市場的反響都非常不錯(cuò)，相比日立和索尼的高清機(jī)芯產(chǎn)品在技術(shù)上雖然仍有些許不足，但差異化正在逐漸縮小。未來，或許充斥整個(gè)高清球機(jī)市場的高清機(jī)芯產(chǎn)品均會(huì)出自國內(nèi)廠商。

機(jī)芯、結(jié)構(gòu)、編碼性能的升級(jí)

構(gòu)成高清高速球的主要幾大部件是球罩、云臺(tái)、高清機(jī)芯、控制PCB板，高清夜視產(chǎn)品還會(huì)增加紅外LED燈板。縱觀近幾年高清球機(jī)的技術(shù)發(fā)展，無疑是集中球機(jī)的高清機(jī)芯的發(fā)展、環(huán)境適應(yīng)能力、夜視補(bǔ)光、網(wǎng)絡(luò)編碼性能以及智能化技術(shù)的應(yīng)用這幾個(gè)方面。

一體機(jī)機(jī)芯技術(shù)突破促發(fā)展

高清一體機(jī)機(jī)芯是高清高速球的圖像來源，為最核心部分。自日立2009年發(fā)布首款720P高清機(jī)芯DI-SC110-C開始，標(biāo)志著高清高速球產(chǎn)品正式走進(jìn)安防市場。隨后，日立的1080P高清機(jī)芯DI-SC220-C、DI-SC120-C720P高清透霧機(jī)芯、2013年的重頭產(chǎn)品DI-SC221-C1080P高清透霧機(jī)芯，以及索尼的FCB-H10、FCB-H11、FCB-CH6300均相繼面世，不斷推動(dòng)高清球機(jī)的發(fā)展。

近兩年，隨著高清圖像處理技術(shù)的進(jìn)步，國內(nèi)掌握自主圖像處理技術(shù)的監(jiān)控廠商通過調(diào)整圖像處理芯片參數(shù)，來提升輸出圖像的色彩還原度、清晰度；融入了3D降噪技術(shù)，提升夜間監(jiān)控效果。再者，由于可見光與紅外光的波長不同，在有可見光的場景下，球機(jī)容易出現(xiàn)虛焦的問題。目前一些主流的廠商是通過聚焦算法優(yōu)化，智能判斷圖像中亮暗區(qū)域，可做到一次性聚準(zhǔn)，不會(huì)重復(fù)聚焦，改善聚焦難問題。另外，通過智能運(yùn)動(dòng)聚焦算法，優(yōu)化對(duì)運(yùn)動(dòng)物體聚焦算法，聚焦速度更快速，聚焦精度更準(zhǔn)確。廠家將這些技術(shù)應(yīng)用到各自研發(fā)的機(jī)芯中，而隨著各廠商自研機(jī)芯的技術(shù)突破，部分國產(chǎn)機(jī)芯在低照度、透霧、遠(yuǎn)焦等特性上已經(jīng)追上或者超越了主流進(jìn)口機(jī)芯。

結(jié)構(gòu)突破利于球機(jī)環(huán)境適應(yīng)能力

多數(shù)時(shí)候，球機(jī)的應(yīng)用環(huán)境要面對(duì)暴曬、陰冷、雨水、沙塵等惡劣天氣，對(duì)高速球的外觀結(jié)構(gòu)產(chǎn)生一定考驗(yàn)。從外殼材質(zhì)與形狀設(shè)計(jì)、透明球罩的透光性與堅(jiān)固性，以及整機(jī)的散熱與防水都必須有著嚴(yán)格的設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)。目前，隨著一些有著IT背景的供應(yīng)商入局，球機(jī)的工業(yè)設(shè)計(jì)更多的結(jié)合了可靠性、可維護(hù)性、美觀性、實(shí)用性等特性。在一些產(chǎn)品中，更是出現(xiàn)了國際工業(yè)設(shè)計(jì)大獎(jiǎng)的球機(jī)，引領(lǐng)了球機(jī)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的新風(fēng)潮。如浙江宇視的全天候球機(jī)，采用了遮陽、防水防塵、IP67、-40-70度多級(jí)溫控、電壓波動(dòng)+-25%容忍等全天候設(shè)計(jì)，適合應(yīng)用在冷、熱、酸、灰、風(fēng)等環(huán)境較惡劣的場景中；可支持電口、光口、EPON靈活可選多業(yè)務(wù)接口，更是獲得了2013年德國IF產(chǎn)品設(shè)計(jì)大獎(jiǎng)，該獎(jiǎng)項(xiàng)和紅點(diǎn)獎(jiǎng)并稱為“工業(yè)設(shè)計(jì)奧斯卡獎(jiǎng)”，而IF獎(jiǎng)更側(cè)重產(chǎn)品的創(chuàng)新和實(shí)用商業(yè)價(jià)值。

夜視補(bǔ)光彌補(bǔ)低照度不足

眾所周知，高清視頻監(jiān)控的低照度效果一直是困擾其應(yīng)用的短板，高清球機(jī)產(chǎn)品也是如此。特別是在夜視監(jiān)控領(lǐng)域，如果不采取補(bǔ)光配合監(jiān)控，監(jiān)控畫面的效果完全得不到保障，這樣那就失去了監(jiān)控的意義。目前較為主流的做法是采用紅外補(bǔ)光，即采用大功率的紅外LED光源(俗稱“點(diǎn)陣式紅外燈”)或者采用激光光源進(jìn)行同步補(bǔ)光，使得畫面的清晰度和亮度得到保證。近幾年，紅外高清球機(jī)和激光球機(jī)的普及，極大改善了過去球機(jī)在夜間超低照度環(huán)境下看不清的應(yīng)用問題，許多高速球廠商也不遺余力的大量推出紅外高清球機(jī)產(chǎn)品，其中不乏一些亮點(diǎn)產(chǎn)品。

如科達(dá)的IPC413IPC423系列高清紅外球機(jī)內(nèi)置360度云臺(tái)，搭載20倍光學(xué)變焦，采用業(yè)內(nèi)頂級(jí)品牌紅外燈，夜間監(jiān)控距離超過100米，專業(yè)的紅外燈技術(shù)，使紅外燈角度與機(jī)芯隨動(dòng)，夜間畫面明亮、均勻、噪點(diǎn)少。并帶有雨刷，在室外環(huán)境下可免去鏡頭變臟后清洗的麻煩。宇視科技的紅外激光球機(jī)，在全天候球機(jī)的基礎(chǔ)上集成了4級(jí)隨動(dòng)補(bǔ)光，最遠(yuǎn)補(bǔ)光可以做到200米看清車牌，400米看探測人、車、物，實(shí)現(xiàn)了球機(jī)夜晚和白天看清同樣的信息量。杭州途視的多燈一體變焦的紅外高清球機(jī)，充分利用了光學(xué)設(shè)計(jì)的原理，使紅外光得到了充分的利用，在夜視效果的提升上有著其它紅外高清球機(jī)的不可比擬的效果。

網(wǎng)絡(luò)編碼性能

高清高速球的網(wǎng)絡(luò)編碼性能與高清類產(chǎn)品一樣。早期，安防行業(yè)采用的是標(biāo)準(zhǔn)H.264BaselineProfile的視頻編碼算法，但隨著平臺(tái)性能的提升，H.264BaselineProfile的編碼性能已經(jīng)不能滿足需求，針對(duì)高清圖像的編碼，目前H.264HighProfile視頻編碼技術(shù)成為高清高速球主流的編碼格式，無論是TI還是海思，其在后續(xù)的DSP設(shè)計(jì)上均能提供此種編碼格式，它相比于原有的視頻編碼格式提升了20-30%，從而可以采用低碼率傳輸高清晰度視頻。編碼能力的提升，對(duì)于高清高速球機(jī)的圖像質(zhì)量及流暢性都有很大的改善，同時(shí)對(duì)高清視頻的應(yīng)用也起到了推動(dòng)性作用。雖然有傳言H.265編碼格式將會(huì)在不久后面世，其性能相比H.264幾乎提升了一倍有余，但究竟何時(shí)會(huì)真正得到應(yīng)用還是個(gè)未知之?dāng)?shù)。

智能化技術(shù)全面提升監(jiān)控效果

談及到安防監(jiān)控的“智能”問題，自然不能忽略智能視頻分析技術(shù)。在早幾年前，智能視頻分析技術(shù)便被提出，隨著高清視頻監(jiān)控的崛起，為其提供了更多的應(yīng)用發(fā)展空間。目前，自動(dòng)目標(biāo)跟蹤、移動(dòng)偵測、越線報(bào)警、人員統(tǒng)計(jì)等智能視頻分析技術(shù)已經(jīng)得到廣泛應(yīng)用。

高清高速球的智能化技術(shù)有別于智能視頻分析技術(shù)，其應(yīng)用范圍更廣。得益于芯片運(yùn)算能力的不斷提高以及智能算法層出不窮，智能化技術(shù)在高清高速球上得到重視，如上述的智能視頻分析技外，還出現(xiàn)了、報(bào)警聯(lián)動(dòng)、定時(shí)巡航、智能巡航、3D控制技術(shù)、溫度監(jiān)控等智能化應(yīng)用。

目前，許多高清球機(jī)廠商在產(chǎn)品的智能化技術(shù)上均有所建樹，其推出的產(chǎn)品更是得到行業(yè)認(rèn)可。其中科達(dá)的槍球聯(lián)動(dòng)自動(dòng)跟蹤系統(tǒng)最具有代表性，其無論在跟蹤的速度、清晰度、敏捷度與準(zhǔn)確度都稱得上是佼佼者。

?？低曂瞥龅腄S-2DF7286-A新一代高清高速球機(jī)，采用1/3"CMOS的圖像傳感器，搭配高性能的平臺(tái)處理方案，性能可靠穩(wěn)定，可提供智能運(yùn)動(dòng)跟蹤功能，監(jiān)控更為靈活有效；還融入了透霧功能與SmartIR功能，使得霧霾天氣中獲得清晰圖像與防止近處紅外過曝。天地偉業(yè)最新推出的S3系列高清高速球產(chǎn)品就支持高清視頻智能分析技術(shù)和全自動(dòng)跟蹤功能，這些功能在實(shí)際場景應(yīng)用中給用戶帶來了更高效的使用方式，不再依靠大量監(jiān)控維護(hù)人員“盯”畫面了。

高清高速球的弊端仍需解決

盡管高清高速球的高清、360度無盲角、定點(diǎn)巡航監(jiān)等功能給人留下不錯(cuò)，但在實(shí)際應(yīng)用過程中，一些弊端也隨之浮上水面，需要廠商努力去解決。

談到球機(jī)在應(yīng)用上存在的短板，浙江宇視科技有限公司高級(jí)產(chǎn)品經(jīng)理管蓓表示，眾所周知，球機(jī)不轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，相當(dāng)于槍機(jī)。如今有很多城市盲目追求球機(jī)建設(shè)，但是實(shí)際應(yīng)用中，球機(jī)從來不是用于巡航或者追蹤，當(dāng)治安事件發(fā)生時(shí)，往往由于球機(jī)角度問題，沒有捕獲到在攝像機(jī)范圍內(nèi)的應(yīng)有錄像，攝像點(diǎn)位沒有發(fā)揮真正作用。因此，從實(shí)戰(zhàn)應(yīng)用角度，如何發(fā)揮球機(jī)可靈活變倍和轉(zhuǎn)動(dòng)的優(yōu)勢，能否通過內(nèi)置智能和實(shí)戰(zhàn)業(yè)務(wù)平臺(tái)配合，實(shí)現(xiàn)有效的、低誤報(bào)率的球機(jī)自身功能優(yōu)勢的挖掘，是整個(gè)產(chǎn)業(yè)鏈和解決方案需關(guān)注的課題。

杭州途視信息技術(shù)有限公司總經(jīng)理鄭明則從現(xiàn)實(shí)的角度去談?wù)搼?yīng)用問題：目前，高清高速球在現(xiàn)實(shí)應(yīng)用上存在兩個(gè)短板，第一個(gè)短板是互聯(lián)互通的問題。目前主流的ONVIF、PSIA、GB28181等協(xié)議接入第三方的NVR會(huì)存在卡幀現(xiàn)象，或者PTZ不能控制以及球機(jī)功能嚴(yán)重缺失等問題。第二個(gè)短板是高速球的操控問題。網(wǎng)絡(luò)高清高速球相對(duì)于傳統(tǒng)模擬球具有網(wǎng)絡(luò)延遲的先天不足，目前的網(wǎng)絡(luò)高清高速球控制都是采用調(diào)出PTZ控制界面來進(jìn)行變倍、轉(zhuǎn)動(dòng)等控制，由于網(wǎng)絡(luò)的延遲性和控制步長的原因，目前的網(wǎng)絡(luò)高清高速球很難精確控制，想要監(jiān)控活動(dòng)物體，非常困難。這樣就把網(wǎng)絡(luò)高清高速球的應(yīng)用體驗(yàn)降低了很多，遠(yuǎn)遠(yuǎn)不如傳統(tǒng)模擬球的控制得心應(yīng)手。

除在應(yīng)用上，球機(jī)自身的技術(shù)也存在提升空間，如傳感器和低照度問題。高清球機(jī)上的機(jī)芯主要采用的是CMOS的圖像傳感器，由于CMOS采用卷簾式的曝光方式，導(dǎo)致球機(jī)在高速運(yùn)動(dòng)的過程中出現(xiàn)圖像傾斜，同時(shí)球機(jī)在大倍率監(jiān)控的情況下出現(xiàn)抖動(dòng)，這也是行業(yè)內(nèi)采用CMOS的機(jī)芯存在的共性問題。另一塊技術(shù)瓶頸就是夜間紅外效果的改善，由于夜間存在可見光和紅外光，機(jī)芯在夜間的自動(dòng)聚焦問題非常突出，突破這個(gè)技術(shù)難題將給夜間監(jiān)控效果帶來質(zhì)的提升。

就高清球機(jī)特性而言，蘇州科達(dá)劉志強(qiáng)認(rèn)為：由于高清高速球一般裝于室外，相對(duì)于室內(nèi)機(jī)，后期維護(hù)是難點(diǎn)。同時(shí)，由于室外環(huán)境惡劣，對(duì)球機(jī)產(chǎn)品的可靠性也提出了很高要求，這兩點(diǎn)在現(xiàn)階段還有非常大的提升空間。另外，目前市面上的高清機(jī)芯最大是30倍光學(xué)變焦，如果需求更大的鏡頭，對(duì)球機(jī)內(nèi)部結(jié)構(gòu)提出了新的挑戰(zhàn)。

發(fā)展趨勢：技術(shù)融合互聯(lián)互通

從大方向來看，網(wǎng)絡(luò)高清化、智能化、技術(shù)快速融合是高速球未來的主流發(fā)展趨勢。?？低暭夹g(shù)支持工程師李意元表示，未來高速球的發(fā)展會(huì)通過支持GB/T28181接入標(biāo)準(zhǔn)和網(wǎng)絡(luò)標(biāo)準(zhǔn)協(xié)議Onvif、PSIA、CGI來實(shí)現(xiàn)多廠家多平臺(tái)之間的互聯(lián)互通；通過支持更高的清晰度、更高的倍率及更高的幀率來獲取更為優(yōu)質(zhì)的圖像；通過集成智能化的功能，變被動(dòng)監(jiān)控為主動(dòng)監(jiān)控；通過和車牌識(shí)別、閃光燈同步等技術(shù)的融合，提升道路治安監(jiān)控的夜間效果和視頻有效利用率。

中國市場和國際市場不同，目前國內(nèi)的最終用戶比較關(guān)注紅外夜市效果，而國際上則更多關(guān)注夜間彩色低照度。所以，高清高速球今后的發(fā)展還是取決于自身能否創(chuàng)新出差異化的功能來保證市場占比。所以，一些針對(duì)特殊行業(yè)應(yīng)用衍生的行業(yè)特性球機(jī)也是未來高清高速球的發(fā)展趨勢。

另外，高清高速球相較于固定類IPC有PTZ功能，這些功能會(huì)大幅減少攝像機(jī)的部署數(shù)量，從而減少成本消耗，同時(shí)讓操作更便利，所以，未來球機(jī)的需求會(huì)持續(xù)快速增長。有利于高速球發(fā)展的一個(gè)重要因素是：傳統(tǒng)模擬球價(jià)格遠(yuǎn)高于同類固定攝像機(jī)，定位較高。而隨著高清高速球成本的下降，未來高清高速球在取代模擬球機(jī)的同時(shí)，同時(shí)也會(huì)部分取代固定類攝像機(jī)，如槍機(jī)、半球等，所以，深挖高清球機(jī)的PTZ功能也是一個(gè)不錯(cuò)的選擇，目前高速球市場上出現(xiàn)的3D控制技術(shù)與虛擬PTZ技術(shù)便是對(duì)PTZ技術(shù)的升級(jí)應(yīng)用，其最終目的是為了讓使用更簡單。