【安防知識(shí)網(wǎng)】高速球型攝像機(jī)作為目前“平安城市”建設(shè)的主流產(chǎn)品，已經(jīng)得到了廣泛的應(yīng)用，它集一體化攝像機(jī)、解碼器、字符發(fā)生器、CPU處理芯片與高速云臺(tái)于一體，最大限度地減少了系統(tǒng)部件的連接，提高了系統(tǒng)的可靠性，同時(shí)也便于安裝和維護(hù)。此類(lèi)攝像機(jī)具有快速追蹤、360°無(wú)極限旋轉(zhuǎn)、180°自動(dòng)翻轉(zhuǎn)、模式路徑、自動(dòng)巡蹤、自動(dòng)掃描、守望屏幕菜單(用于調(diào)整攝像機(jī)功能、時(shí)鐘功能、預(yù)置名稱(chēng)地址顯示、定時(shí)啟動(dòng)守望等)等功能?，F(xiàn)在一般的高速球及云臺(tái)已采用可靠性高的步進(jìn)電機(jī)，具有捕捉目標(biāo)準(zhǔn)確，速度級(jí)別多的特點(diǎn)，適用于大面積區(qū)域活動(dòng)目標(biāo)的監(jiān)視。目前高速球型攝像機(jī)的攝像機(jī)光學(xué)倍數(shù)一般在18~36倍之間、低照度在0.7lux~1lux(50IRE)之間、水平清晰度460~540電視線(xiàn)之間。

　　隨著監(jiān)控行業(yè)的發(fā)展和需求，新技術(shù)的不斷應(yīng)用，高速球型攝像機(jī)及高速云臺(tái)應(yīng)該會(huì)朝著以下幾個(gè)方向發(fā)展。

　　智能化自動(dòng)跟蹤

　　智能化自動(dòng)跟蹤采用全景攝像機(jī)，與高速球或高速云臺(tái)進(jìn)行組合。全景攝像機(jī)用于偵測(cè)目標(biāo)(引導(dǎo))，高速球及高速云臺(tái)跟蹤目標(biāo)。它采用嵌入式DSP圖像處理技術(shù)，把智能功能、視頻智能分析功能(IVS)等集成到產(chǎn)品里。自動(dòng)跟蹤根據(jù)最大的場(chǎng)景變化，通過(guò)高速球及高速云臺(tái)的旋轉(zhuǎn)和俯仰，改變拍攝角度，根據(jù)目標(biāo)的大小進(jìn)行縮放，將目標(biāo)保持在畫(huà)面的中心位置，并進(jìn)行自動(dòng)跟蹤，或通過(guò)手動(dòng)鎖定、通過(guò)對(duì)目標(biāo)特性的記憶達(dá)到精確跟蹤。還可以通過(guò)兩臺(tái)以上的高速球或高速云臺(tái)以級(jí)聯(lián)的方式進(jìn)行跟蹤并實(shí)現(xiàn)報(bào)警聯(lián)動(dòng)，這樣就減少了人為因素、人工的干預(yù)，減輕了安防人員的工作量，因?yàn)椴荒苤竿O(jiān)控人員時(shí)刻緊盯枯燥乏味的屏幕去發(fā)現(xiàn)捕捉可疑目標(biāo)，自動(dòng)跟蹤功能就可以節(jié)約大量的人力和財(cái)力。舉例來(lái)說(shuō)，一個(gè)城市的監(jiān)控系統(tǒng)如果采用自動(dòng)跟蹤高速球代替普通高速球，則每年就可節(jié)省較可觀(guān)的人工成本。

　　智能化網(wǎng)絡(luò)存儲(chǔ)功能

　　由于采用了智能化自動(dòng)跟蹤，實(shí)際就是前端智能高速球幫助工作人員做了大量的工作。具有智能化網(wǎng)絡(luò)存儲(chǔ)功能的高速球或高速云臺(tái)能夠把一些無(wú)用的信息過(guò)濾掉，而只傳輸給用戶(hù)一些有用的信息，同時(shí)還能保證這些有用的信息在發(fā)生極端情況時(shí)不會(huì)丟失。比如說(shuō)，有一臺(tái)自動(dòng)跟蹤高速球監(jiān)控某銀行的金庫(kù)，這臺(tái)高速球是24小時(shí)工作的，可能22小時(shí)都沒(méi)有人進(jìn)入金庫(kù)，所以這22小時(shí)的視頻圖像是沒(méi)有用的，但是如果你的分析錄像放在后端，前端沒(méi)有智能分析存儲(chǔ)，那些根本沒(méi)有用的信息也被要求傳輸?shù)奖O(jiān)控中心，從而浪費(fèi)了寬帶資源和存儲(chǔ)空間，而最關(guān)鍵的2個(gè)小時(shí)的有用信息，或許由于寬帶不夠，造成數(shù)據(jù)傳輸阻滯，使這段最關(guān)鍵的視頻反而沒(méi)有被記錄下來(lái)，監(jiān)控的目的沒(méi)有實(shí)現(xiàn)。如果前端使用帶有智能化網(wǎng)絡(luò)存儲(chǔ)功能的高速球或高速云臺(tái)(如圖1)，這些問(wèn)題就可以避免，所以前端智能網(wǎng)絡(luò)存儲(chǔ)高速球或高速云臺(tái)首先過(guò)濾掉無(wú)用的信息，把有用的視頻信息先暫存起來(lái)，當(dāng)網(wǎng)絡(luò)較空載時(shí)再傳輸給后端的處理系統(tǒng)，從而大大提高了系統(tǒng)的效率。

圖1  基于MPEG4的網(wǎng)絡(luò)高速球具有前端存儲(chǔ)功能，圖為集成在電路板上的存儲(chǔ)器

　　基于上述功能的高速球或高速云臺(tái)，解決了當(dāng)有案件發(fā)生時(shí)，調(diào)用檢索錄像資料繁瑣、消耗大量時(shí)間及人力、延誤破案時(shí)機(jī)的問(wèn)題。[nextpage]

　　高分辨率、高清化

　　隨著科技的發(fā)展和實(shí)際的應(yīng)用，以往的普通攝像機(jī)已不能滿(mǎn)足用戶(hù)要求，今后高清攝像機(jī)會(huì)漸漸成為市場(chǎng)需求的主流，目前已有百萬(wàn)像素逐行掃描CCD攝像機(jī)問(wèn)市，圖像清晰度是普通攝像機(jī)的4倍，200萬(wàn)像素以上的CMOS攝像機(jī)也已問(wèn)市。與現(xiàn)有的電視標(biāo)準(zhǔn)系統(tǒng)相比，圖像放大更為精細(xì)，達(dá)到全新水平，從此監(jiān)控不再僅僅是“看到”，而是能夠“看清”。當(dāng)然，這也和攝像機(jī)其他技術(shù)的進(jìn)步是分不開(kāi)的。如基于每個(gè)像素的處理達(dá)到更高的動(dòng)態(tài)范圍，實(shí)現(xiàn)圖像的灰度優(yōu)化，使圖像自然再現(xiàn)，同時(shí)還可以通過(guò)圖像處理使自動(dòng)聚焦更快更準(zhǔn)。當(dāng)然使用高清晰攝像機(jī)也會(huì)給網(wǎng)絡(luò)傳輸及存儲(chǔ)帶來(lái)很大的壓力，所以必須采用如前所述的，前端要進(jìn)行智能化處理，過(guò)濾掉無(wú)用的圖像，只把有用的圖像傳給后端處理系統(tǒng)，這樣才具有實(shí)用性、經(jīng)濟(jì)性，才能達(dá)到解放人力的效果。

　　解決了在錄像回放時(shí)對(duì)小的目標(biāo)放大后看不清的問(wèn)題，可很快查清可疑目標(biāo)的面貌為及時(shí)破案，提供可靠的保證。具體見(jiàn)圖2。

圖2  高端高速球不但采用了高清攝像機(jī)，而且前端的智能化處理可以減輕傳輸及存儲(chǔ)的壓力，很多特別的設(shè)計(jì)還能大大提升高速球的定位精度。

　　控制定位精度

　　基于上述功能的實(shí)現(xiàn)，高速球及云臺(tái)都和智能控制電機(jī)是密不可分的。要實(shí)現(xiàn)高效的經(jīng)濟(jì)性的智能控制，面對(duì)的挑戰(zhàn)就在于涉及的算法在數(shù)學(xué)處理上的復(fù)雜性，這是因?yàn)榇蠖鄶?shù)微控制器(MCU)不能以實(shí)時(shí)方式處理如此復(fù)雜的計(jì)算，然而新一代的數(shù)字信號(hào)微處理器(DSP)提供了智能控制所需的計(jì)算能力，并以片上系統(tǒng)(SOC)的集成方式和有助于簡(jiǎn)化電機(jī)控制的軟件支持。具體見(jiàn)圖3。

               圖3   測(cè)試評(píng)價(jià)定位精度的方法和標(biāo)準(zhǔn)
                                 1）設(shè)定距離、測(cè)試板、運(yùn)用統(tǒng)計(jì)概率至少3δ以

2）預(yù)置位精度、測(cè)試概率圖

　　運(yùn)行智能控制軟件的DSP控制器，使得能選用體積更小、效率更高的電機(jī)來(lái)應(yīng)對(duì)負(fù)載的變化，以減小成本、空間占用和冷卻方面的要求。尺寸更小的電機(jī)，更經(jīng)濟(jì)，而且電機(jī)控制線(xiàn)路需要承受的電流也更小。[nextpage]

　　使用DSP對(duì)電機(jī)的處理，可實(shí)現(xiàn)以下三個(gè)方面效果。

　　高速化：隨著球機(jī)云臺(tái)的智能化，要求球機(jī)、云臺(tái)跟蹤更快捷，這就要求電機(jī)實(shí)現(xiàn)高速化，即進(jìn)行高頻度的加、減速控制，進(jìn)行高頻度的位置控制。

　　小型輕量化：DSP處理可使電機(jī)發(fā)揮充分功能，減小體積。

　　平滑性與高精度化：利用DSP處理減小電機(jī)的脈動(dòng)轉(zhuǎn)矩使高速球云臺(tái)運(yùn)轉(zhuǎn)更為平滑。使用角速度傳感器，及采用無(wú)間隙傳動(dòng)機(jī)構(gòu)，并配以動(dòng)平衡電機(jī)配重設(shè)計(jì)、進(jìn)口的特種傳動(dòng)皮帶及平衡度和壓輪調(diào)節(jié)皮帶松緊等工藝手段，使得高速球及云臺(tái)定位精度更高，圖像更加穩(wěn)定，跟蹤目標(biāo)更準(zhǔn)確。

　　綜上所述，這就解決了目前高速球、云臺(tái)定位精度不高，跟蹤反應(yīng)慢，及跟蹤快速移動(dòng)目標(biāo)跟不上等缺點(diǎn)。

　　新材料新工藝

　　今后市場(chǎng)對(duì)球機(jī)及云臺(tái)的要求越來(lái)越高，由于是前端設(shè)備，安裝環(huán)境惡劣，所以應(yīng)采用新技術(shù)新材料新工藝才能達(dá)到球機(jī)、云臺(tái)的高品質(zhì)化，適用于實(shí)際需要。如采用超聲波電機(jī)：它具有高轉(zhuǎn)矩特性，不要求減速機(jī)構(gòu)，由于無(wú)減速機(jī)構(gòu)無(wú)噪聲、無(wú)運(yùn)動(dòng)間隙，響應(yīng)和控制特性?xún)?yōu)良，能夠進(jìn)行精密定位，不通電具有保持轉(zhuǎn)矩功能，不受磁力影響，不產(chǎn)生電磁波，電磁兼容好等特點(diǎn)。目前超聲波電機(jī)在微型云臺(tái)中已有應(yīng)用。

　　在低溫環(huán)境下應(yīng)用的球機(jī)、云臺(tái)：針對(duì)球機(jī)、云臺(tái)內(nèi)部不同的部件，采用不同溫度分布的紅外加熱，使其各個(gè)部件更能滿(mǎn)足低溫環(huán)境下的應(yīng)用，延續(xù)使用壽命，更加符合節(jié)能環(huán)保的要求。[nextpage]

　　為了防止球機(jī)、云臺(tái)內(nèi)部結(jié)露：可采用電化學(xué)除濕的方式，也可采用沖干燥的氮?dú)?見(jiàn)圖4)來(lái)進(jìn)行保護(hù)。外殼主支架使用稀土合金材料，在不減少零部件強(qiáng)度下，可減輕本身的重量便于現(xiàn)場(chǎng)安裝。使用稀土合金材料的球機(jī)或云臺(tái)受到?jīng)_擊載荷時(shí)，吸收的能量比鋁合金大一半，所以具有良好的抗震減噪性能。另外稀土合金對(duì)比強(qiáng)度(強(qiáng)度與質(zhì)量之比)最高，對(duì)比剛度(剛度與質(zhì)量之比)幾乎和鋁合金、鋼等同，遠(yuǎn)高于工程塑料?？傊S著越來(lái)越多的高技術(shù)應(yīng)用，會(huì)使高速球云臺(tái)產(chǎn)品的品質(zhì)越來(lái)越穩(wěn)定。

圖4   充氮型高速球采用了軍用插頭保證其
密封性

　　電子云臺(tái)

　　隨著科技的發(fā)展，高像素的CMOS已經(jīng)達(dá)到了800萬(wàn)像素以上。由于像素的提升，圖像就可以實(shí)現(xiàn)高倍數(shù)的電子放大而使圖像不失真，所以今后電子云臺(tái)就會(huì)有更大的發(fā)展空間。電子云臺(tái)是一種無(wú)機(jī)械傳動(dòng)結(jié)構(gòu)的最新概念云臺(tái)，長(zhǎng)久耐用，它的預(yù)置位精度可達(dá)到100%，預(yù)置位召回速度小于40毫秒，手動(dòng)水平、垂直速度0.001°~600°/s，它具有傳統(tǒng)云臺(tái)所具有的功能，并且與傳統(tǒng)云臺(tái)的使用方法和控制效果完全相同?？朔壳八褂玫漠a(chǎn)品噪音大、振動(dòng)、體積大不易隱蔽等缺點(diǎn)，所以在今后室內(nèi)環(huán)境下使用，有著很大的發(fā)展前途。

　　實(shí)用型高速球

　　一個(gè)產(chǎn)品的發(fā)展，除了技術(shù)領(lǐng)先以外，同時(shí)兼顧市場(chǎng)的需求也是一個(gè)重要因素。在當(dāng)前和以后的一段時(shí)期內(nèi)，由于金融危機(jī)引發(fā)的需求減小和削減預(yù)算使得高速球的采購(gòu)成本降低，這就要求廠(chǎng)家提供實(shí)用的、平價(jià)的高速球產(chǎn)品。為減少成本，可以應(yīng)用新材料新技術(shù)，并且應(yīng)當(dāng)在充分了解市場(chǎng)需求的基礎(chǔ)上，削減其冗余的功能和性能，這樣不但可以保證其基本功能，以適應(yīng)大多數(shù)用戶(hù)的需要，而且由于去掉一些冗余部件，從而提高了整個(gè)產(chǎn)品的穩(wěn)定可靠性，具體如圖5。

圖5  實(shí)用型高速球的雙層外桶可以起到良好的隔熱、散熱作用 

　　結(jié)語(yǔ)

　　總之，日漸成為安防監(jiān)控主流產(chǎn)品的高速球，不論其技術(shù)如何高端，功能如何完備，它的發(fā)展方向都應(yīng)以市場(chǎng)需求為依據(jù)，才能更好地滿(mǎn)足監(jiān)控用戶(hù)的需求。