【安防知識網(wǎng)】高速球型攝像機作為目前“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、解碼器、字符發(fā)生器、CPU處理芯片與高速云臺于一體，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，同時也便于安裝和維護。此類攝像機具有快速追蹤、360°無極限旋轉(zhuǎn)、180°自動翻轉(zhuǎn)、模式路徑、自動巡蹤、自動掃描、守望屏幕菜單(用于調(diào)整攝像機功能、時鐘功能、預置名稱地址顯示、定時啟動守望等)等功能?，F(xiàn)在一般的高速球及云臺已采用可靠性高的步進電機，具有捕捉目標準確，速度級別多的特點，適用于大面積區(qū)域活動目標的監(jiān)視。目前高速球型攝像機的攝像機光學倍數(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，高速球型攝像機及高速云臺應(yīng)該會朝著以下幾個方向發(fā)展。

　　智能化自動跟蹤

　　智能化自動跟蹤采用全景攝像機，與高速球或高速云臺進行組合。全景攝像機用于偵測目標(引導)，高速球及高速云臺跟蹤目標。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。自動跟蹤根據(jù)最大的場景變化，通過高速球及高速云臺的旋轉(zhuǎn)和俯仰，改變拍攝角度，根據(jù)目標的大小進行縮放，將目標保持在畫面的中心位置，并進行自動跟蹤，或通過手動鎖定、通過對目標特性的記憶達到精確跟蹤。還可以通過兩臺以上的高速球或高速云臺以級聯(lián)的方式進行跟蹤并實現(xiàn)報警聯(lián)動，這樣就減少了人為因素、人工的干預，減輕了安防人員的工作量，因為不能指望監(jiān)控人員時刻緊盯枯燥乏味的屏幕去發(fā)現(xiàn)捕捉可疑目標，自動跟蹤功能就可以節(jié)約大量的人力和財力。舉例來說，一個城市的監(jiān)控系統(tǒng)如果采用自動跟蹤高速球代替普通高速球，則每年就可節(jié)省較可觀的人工成本。

　　智能化網(wǎng)絡(luò)存儲功能

　　由于采用了智能化自動跟蹤，實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)存儲功能的高速球或高速云臺能夠把一些無用的信息過濾掉，而只傳輸給用戶一些有用的信息，同時還能保證這些有用的信息在發(fā)生極端情況時不會丟失。比如說，有一臺自動跟蹤高速球監(jiān)控某銀行的金庫，這臺高速球是24小時工作的，可能22小時都沒有人進入金庫，所以這22小時的視頻圖像是沒有用的，但是如果你的分析錄像放在后端，前端沒有智能分析存儲，那些根本沒有用的信息也被要求傳輸?shù)奖O(jiān)控中心，從而浪費了寬帶資源和存儲空間，而最關(guān)鍵的2個小時的有用信息，或許由于寬帶不夠，造成數(shù)據(jù)傳輸阻滯，使這段最關(guān)鍵的視頻反而沒有被記錄下來，監(jiān)控的目的沒有實現(xiàn)。如果前端使用帶有智能化網(wǎng)絡(luò)存儲功能的高速球或高速云臺(如圖1)，這些問題就可以避免，所以前端智能網(wǎng)絡(luò)存儲高速球或高速云臺首先過濾掉無用的信息，把有用的視頻信息先暫存起來，當網(wǎng)絡(luò)較空載時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功能，圖為集成在電路板上的存儲器

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

　　高分辨率、高清化

　　隨著科技的發(fā)展和實際的應(yīng)用，以往的普通攝像機已不能滿足用戶要求，今后高清攝像機會漸漸成為市場需求的主流，目前已有百萬像素逐行掃描CCD攝像機問市，圖像清晰度是普通攝像機的4倍，200萬像素以上的CMOS攝像機也已問市。與現(xiàn)有的電視標準系統(tǒng)相比，圖像放大更為精細，達到全新水平，從此監(jiān)控不再僅僅是“看到”，而是能夠“看清”。當然，這也和攝像機其他技術(shù)的進步是分不開的。如基于每個像素的處理達到更高的動態(tài)范圍，實現(xiàn)圖像的灰度優(yōu)化，使圖像自然再現(xiàn)，同時還可以通過圖像處理使自動聚焦更快更準。當然使用高清晰攝像機也會給網(wǎng)絡(luò)傳輸及存儲帶來很大的壓力，所以必須采用如前所述的，前端要進行智能化處理，過濾掉無用的圖像，只把有用的圖像傳給后端處理系統(tǒng)，這樣才具有實用性、經(jīng)濟性，才能達到解放人力的效果。

　　解決了在錄像回放時對小的目標放大后看不清的問題，可很快查清可疑目標的面貌為及時破案，提供可靠的保證。具體見圖2。

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

　　控制定位精度

　　基于上述功能的實現(xiàn)，高速球及云臺都和智能控制電機是密不可分的。要實現(xiàn)高效的經(jīng)濟性的智能控制，面對的挑戰(zhàn)就在于涉及的算法在數(shù)學處理上的復雜性，這是因為大多數(shù)微控制器(MCU)不能以實時方式處理如此復雜的計算，然而新一代的數(shù)字信號微處理器(DSP)提供了智能控制所需的計算能力，并以片上系統(tǒng)(SOC)的集成方式和有助于簡化電機控制的軟件支持。具體見圖3。

               圖3   測試評價定位精度的方法和標準
                                 1）設(shè)定距離、測試板、運用統(tǒng)計概率至少3δ以

2）預置位精度、測試概率圖

　　運行智能控制軟件的DSP控制器，使得能選用體積更小、效率更高的電機來應(yīng)對負載的變化，以減小成本、空間占用和冷卻方面的要求。尺寸更小的電機，更經(jīng)濟，而且電機控制線路需要承受的電流也更小。[nextpage]

　　使用DSP對電機的處理，可實現(xiàn)以下三個方面效果。

　　高速化：隨著球機云臺的智能化，要求球機、云臺跟蹤更快捷，這就要求電機實現(xiàn)高速化，即進行高頻度的加、減速控制，進行高頻度的位置控制。

　　小型輕量化：DSP處理可使電機發(fā)揮充分功能，減小體積。

　　平滑性與高精度化：利用DSP處理減小電機的脈動轉(zhuǎn)矩使高速球云臺運轉(zhuǎn)更為平滑。使用角速度傳感器，及采用無間隙傳動機構(gòu)，并配以動平衡電機配重設(shè)計、進口的特種傳動皮帶及平衡度和壓輪調(diào)節(jié)皮帶松緊等工藝手段，使得高速球及云臺定位精度更高，圖像更加穩(wěn)定，跟蹤目標更準確。

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

　　新材料新工藝

　　今后市場對球機及云臺的要求越來越高，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到球機、云臺的高品質(zhì)化，適用于實際需要。如采用超聲波電機：它具有高轉(zhuǎn)矩特性，不要求減速機構(gòu)，由于無減速機構(gòu)無噪聲、無運動間隙，響應(yīng)和控制特性優(yōu)良，能夠進行精密定位，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。目前超聲波電機在微型云臺中已有應(yīng)用。

　　在低溫環(huán)境下應(yīng)用的球機、云臺：針對球機、云臺內(nèi)部不同的部件，采用不同溫度分布的紅外加熱，使其各個部件更能滿足低溫環(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、云臺內(nèi)部結(jié)露：可采用電化學除濕的方式，也可采用沖干燥的氮氣(見圖4)來進行保護。外殼主支架使用稀土合金材料，在不減少零部件強度下，可減輕本身的重量便于現(xiàn)場安裝。使用稀土合金材料的球機或云臺受到?jīng)_擊載荷時，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。另外稀土合金對比強度(強度與質(zhì)量之比)最高，對比剛度(剛度與質(zhì)量之比)幾乎和鋁合金、鋼等同，遠高于工程塑料。總之隨著越來越多的高技術(shù)應(yīng)用，會使高速球云臺產(chǎn)品的品質(zhì)越來越穩(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

　　隨著科技的發(fā)展，高像素的CMOS已經(jīng)達到了800萬像素以上。由于像素的提升，圖像就可以實現(xiàn)高倍數(shù)的電子放大而使圖像不失真，所以今后電子云臺就會有更大的發(fā)展空間。電子云臺是一種無機械傳動結(jié)構(gòu)的最新概念云臺，長久耐用，它的預置位精度可達到100%，預置位召回速度小于40毫秒，手動水平、垂直速度0.001°~600°/s，它具有傳統(tǒng)云臺所具有的功能，并且與傳統(tǒng)云臺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、體積大不易隱蔽等缺點，所以在今后室內(nèi)環(huán)境下使用，有著很大的發(fā)展前途。

　　實用型高速球

　　一個產(chǎn)品的發(fā)展，除了技術(shù)領(lǐng)先以外，同時兼顧市場的需求也是一個重要因素。在當前和以后的一段時期內(nèi)，由于金融危機引發(fā)的需求減小和削減預算使得高速球的采購成本降低，這就要求廠家提供實用的、平價的高速球產(chǎn)品。為減少成本，可以應(yīng)用新材料新技術(shù)，并且應(yīng)當在充分了解市場需求的基礎(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)用戶的需要，而且由于去掉一些冗余部件，從而提高了整個產(chǎn)品的穩(wěn)定可靠性，具體如圖5。

圖5  實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

　　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)以市場需求為依據(jù)，才能更好地滿足監(jiān)控用戶的需求。