高速球應(yīng)用的主要參考指標(biāo)和注意事項(xiàng)

    智能高速快球?qū)儆诎卜辣O(jiān)控的重要前端設(shè)備之一，隨著技術(shù)的發(fā)展和成熟，原先動(dòng)輒幾萬元的價(jià)格也逐步趨于理性，這就為這一高度集成化、智能化設(shè)備的應(yīng)用奠定基礎(chǔ)。本文從高速球自身的技術(shù)優(yōu)勢、技術(shù)特點(diǎn)來分析其在安防監(jiān)控領(lǐng)域的應(yīng)用。本文以資拋磚引玉，如有不足敬請指正。

    隨著社會(huì)的迅速發(fā)展，城市建設(shè)的規(guī)模和速度也不斷加快，與此對應(yīng)，整個(gè)社會(huì)應(yīng)對的管理、治安等壓力也隨之增加。在這樣的大環(huán)境下，各個(gè)領(lǐng)域?qū)Π卜赖男枨笠渤尸F(xiàn)出大規(guī)模的增長。

    電視監(jiān)控系統(tǒng)作為安防系統(tǒng)的重要組成部分，在滿足社會(huì)的安防、管理需要方面起著無可替代的作用。在監(jiān)控系統(tǒng)中，攝像頭的重要性毋庸置疑。考慮到一般攝像機(jī)在監(jiān)控視角、范圍和靈活性上的不足，而智能高速快球以其高度的集成化（集云臺、編碼器、變焦鏡頭、攝像機(jī)等于一體）、靈活多樣的控制方式、快速的定位聚焦，以及可提供無人操作下的自動(dòng)巡航、預(yù)置位巡航等功能，彌補(bǔ)了這些問題。

    幾個(gè)重要參考指標(biāo)

    本文從高速球的幾個(gè)重要參考指標(biāo)來分析其應(yīng)用需求。

    1.監(jiān)看范圍

    首先，我們看一下有效監(jiān)看范圍。

    智能高速快球一般的光學(xué)變倍都在22倍以上，其鏡頭最大焦距基本都可以達(dá)到80mm左右；新一代的快球，其鏡頭最大焦距甚至可以達(dá)到120mm左右。按照焦距計(jì)算公式F=v（像場高）*L（物距）/V（視場高）可得出如下計(jì)算結(jié)果：以一個(gè)1.75米高的人來計(jì)算，L=V*F/v=1.75*80/2.4≈58.3米（智能快球大多芯片為1/4”，所以v取值為2.4mm）；如果是新一代快球，則其有效約為87.5米。

    當(dāng)然，上述有效監(jiān)看距離均為理論值，而根據(jù)工程經(jīng)驗(yàn)，該數(shù)值約為理論值的2倍。即最大焦距為80mm左右的快球可以監(jiān)看120米左右的目標(biāo)，而最大焦距為120mm左右的快球，其監(jiān)看距離大約為180米（此處的目標(biāo)均指1.75米左右高的人）。這樣的監(jiān)看距離，可以應(yīng)用在多種場合，比如機(jī)場、廣場、港口、大中型會(huì)議室、廠房、公園、室外停車場等。

    因此，在高速球的實(shí)際應(yīng)用中，當(dāng)快球用于室內(nèi)時(shí)，通過手動(dòng)或預(yù)置的變倍操作，可以輕易捕捉到室內(nèi)的各種監(jiān)看目標(biāo)的細(xì)節(jié)。在一些大型廠房、會(huì)議室、博物館等場所，可以對角安裝2個(gè)以上的快球，形成對整個(gè)監(jiān)看區(qū)域無盲區(qū)的全景監(jiān)看，以滿足管理的需要。而當(dāng)快球用于室外場合時(shí)，用于拍攝遠(yuǎn)距離的目標(biāo)時(shí)，也可以通過快球的變倍操作，進(jìn)行清晰的監(jiān)看。比如港口、公園、廣場等，通過安裝在相對較高位置的快球，既能實(shí)現(xiàn)監(jiān)看區(qū)域內(nèi)全景目標(biāo)的監(jiān)看，又能根據(jù)需要對某些較遠(yuǎn)處的目標(biāo)進(jìn)行拉近放大的監(jiān)看（如圖1）。

    2.傳動(dòng)技術(shù)

    其次，高速球可以依靠其精湛的傳動(dòng)技術(shù)，在實(shí)現(xiàn)快球?qū)崿F(xiàn)高速旋轉(zhuǎn)的同時(shí)，也可以達(dá)到極其精確的精度。

    一般的云臺，其旋轉(zhuǎn)速度都不會(huì)超過30°/秒；高速云臺的旋轉(zhuǎn)速度也不會(huì)超過60°/秒。并且，云臺受其機(jī)械設(shè)計(jì)的影響，旋轉(zhuǎn)角度也有一定的限制。無論其水平旋轉(zhuǎn)角度還是垂直旋轉(zhuǎn)角度，都無法做到水平連續(xù)360度旋轉(zhuǎn)及垂直180度旋轉(zhuǎn)。但是，對于某些場合，比如機(jī)場、體育場館、“平安城市”的十字路口、地鐵站臺等，這些區(qū)域云臺受到旋轉(zhuǎn)速度及角度的限制，就不如快球適用。一般的高速智能快球，其旋轉(zhuǎn)角度均可達(dá)到水平360度、垂直180度，速度均可達(dá)到水平200°/秒以上、垂直100°/秒；新一代快球其旋轉(zhuǎn)速度更是達(dá)到了水平400°/秒以上、垂直180°/秒。這樣的旋轉(zhuǎn)角度及速度，無論是在監(jiān)看范圍及監(jiān)看效率上，都足以滿足上述場合的需要。

    快球除了有很高

的旋轉(zhuǎn)速度外，還具有良好的旋轉(zhuǎn)精度。智能快球的精確度一般都可達(dá)到0.1°。這個(gè)特性，再結(jié)合快球的多路報(bào)警輸入/出，在實(shí)際應(yīng)用中，往往與報(bào)警系統(tǒng)進(jìn)行聯(lián)動(dòng)。在發(fā)生警情時(shí)，可以迅速、準(zhǔn)確地將現(xiàn)場圖像在最短的時(shí)間內(nèi)傳回至控制中心。比如快球在機(jī)場等重要場所使用時(shí)，通過其報(bào)警輸入和輸出裝置與報(bào)警系統(tǒng)、聲光報(bào)警裝置聯(lián)動(dòng)后，當(dāng)某些特殊場所發(fā)生警情時(shí)，無論快球處于巡航狀態(tài)還是其它狀態(tài)，都能夠迅速地調(diào)整到發(fā)生警情的區(qū)域，將現(xiàn)場的影像第一時(shí)間傳送回管理控制中心；與此同時(shí)，快球也會(huì)輸出相應(yīng)的信號至聯(lián)動(dòng)的聲光報(bào)警裝置，做到及時(shí)的現(xiàn)場響應(yīng)。

    3.聚焦方式

    再次，快球在聚焦方面也較普通的攝像機(jī)＋鏡頭有很大的優(yōu)勢。

    快球的聚焦方式一般都有自動(dòng)聚焦、手動(dòng)聚焦和一次聚焦等。一般的鏡頭，其聚焦都要通過手動(dòng)方式；而快球可以通過其內(nèi)置的電路，對畫面進(jìn)行有效的分析，調(diào)節(jié)鏡頭的控制電路，從而實(shí)現(xiàn)自動(dòng)聚焦，這對于監(jiān)控系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)現(xiàn)場場景的清晰還原有著重要作用。當(dāng)根據(jù)需要，通過手動(dòng)方式將快球旋轉(zhuǎn)到某一場景時(shí)，自動(dòng)聚焦可以避免人工二次調(diào)節(jié)，自主實(shí)現(xiàn)對監(jiān)看目標(biāo)的清晰成像。不過在使用自動(dòng)聚焦時(shí)，需要注意對鏡頭的傳動(dòng)部件的磨損。因?yàn)楫?dāng)攝像機(jī)的監(jiān)看場景或目標(biāo)變化一次，鏡頭會(huì)自動(dòng)聚焦一次，其傳送部件經(jīng)常性地對鏡頭進(jìn)行伸縮變動(dòng)，對其使用壽命會(huì)有較大影響。

    快球還有一種聚焦方式為一次聚焦。其原理是在監(jiān)看過程中，對相對固定的場景或目標(biāo)進(jìn)行一次自動(dòng)聚焦，隨后快球的焦距不再變化，直到根據(jù)需要變動(dòng)其焦距。這樣快球在以后的正常巡航或掃描中，當(dāng)其旋轉(zhuǎn)至相應(yīng)的位置后，快球即可以迅速地完成對目標(biāo)的聚焦。這樣設(shè)置的好處是，可以最大限度地減少快球鏡頭傳送部件的磨損，從而延長快球的使用壽命。這也是大部分快球聚焦方式出廠默認(rèn)設(shè)置為“一次聚焦”的原因。同時(shí)，快球也支持手動(dòng)聚焦。

    4.預(yù)置位管理

    另外，快球還有一個(gè)特點(diǎn)，即可以通過預(yù)置位、巡航路線的設(shè)置，可以按照一定的路線進(jìn)行自動(dòng)的巡視，以達(dá)到多個(gè)場景輪巡監(jiān)看的目的（如圖2）。

    對于較大范圍的監(jiān)看，比如大型廣場、文博單位、港口碼頭、企業(yè)廠區(qū)等，這些場所可以通過多個(gè)快球的不同巡航線路、不同預(yù)置位設(shè)置，做到相互交叉，相互輔助，從而做到無盲區(qū)、無遺漏的全方位監(jiān)看。目前，市場上的一些主流品牌的預(yù)置位數(shù)量至少可以達(dá)到128個(gè)，巡航線路至少有3條及以上，這樣的快球，其監(jiān)看范圍將大大高于傳統(tǒng)的固定式攝像機(jī)。如果若干個(gè)快球同時(shí)使用，則可以實(shí)現(xiàn)特定區(qū)域不間斷的、多角度、多方位的監(jiān)看。

    某些品牌的快球，其所有的預(yù)置位還可以根據(jù)實(shí)際需要，靈活地設(shè)置相應(yīng)的視頻參數(shù)。比如，在同一條巡航線路中，不同的預(yù)置位可能涵蓋了多種場景：包括光照充分的場景和光照不足的場景；目標(biāo)環(huán)境與背景環(huán)境反差較大的場景；監(jiān)看目標(biāo)相對較為固定的場景等等。針對這些不同的場景，各個(gè)預(yù)置位的視頻參數(shù)就需要根據(jù)不同的場景進(jìn)行相應(yīng)的調(diào)整。有些場景需要快門速度根據(jù)光線條件進(jìn)行調(diào)整；有些場景需要根據(jù)被監(jiān)看的目標(biāo)調(diào)整其聚焦方式；還有些場景需要根據(jù)環(huán)境考慮啟用寬動(dòng)態(tài)功能。當(dāng)快球的預(yù)置位能夠滿足這些功能性的要求后，結(jié)合其豐富的巡航線路的設(shè)置，靈活的掃描、輪巡方式，高速快球的應(yīng)用就更加廣泛了。

    高速球應(yīng)用的注意事項(xiàng)

    1.高速球并不適用于任何場合

    當(dāng)然，高速球并不適用于任何場合，高速快球受其自身構(gòu)造的因素影響，在一些場合也并不適用。

    目前市場上絕大部

分高速快球，其CCD尺寸均為1/4”，這就決定了其光電轉(zhuǎn)化效率要低于1/3”CCD的槍式攝像機(jī)；另外，由于高速球機(jī)的體積有限，而其又要容納較大變倍的光學(xué)變倍鏡頭，這就決定了其光學(xué)變倍鏡頭的尺寸較小。再加上幾乎所有的快球，其光學(xué)鏡頭均由若干組透鏡組成，通過光線在這些透鏡組之間的折射、反射等，從而達(dá)到相應(yīng)的光學(xué)變倍倍數(shù)。顯然，光線在鏡頭組中進(jìn)行折射、反射時(shí)，會(huì)損耗一部分能量，因此最終進(jìn)入CCD的光線也就較弱，這也會(huì)影響到光電轉(zhuǎn)換的效率。所以，對于照度不充足的場合，或要求晝夜均能清晰成像且在夜間無充足照明的場合，智能高速快球并不適用。比如：一些需要較大焦距（遠(yuǎn)焦200mm以上），和照度較差的環(huán)境中，如果配置云臺＋高性能或大變焦鏡頭的攝像機(jī)，其效果就會(huì)優(yōu)于高速智能快球。因此，對高速快球的應(yīng)用也需根據(jù)實(shí)際的監(jiān)控環(huán)境做出適當(dāng)?shù)呐袛唷?

    2.選型避免一味追求高性能、全角度、高速旋轉(zhuǎn)

    在高速球選型方面，需要根據(jù)實(shí)際需要來選擇，而避免一味地追求其高性能、全角度、高速旋轉(zhuǎn)等性能（如圖3）。

    例如當(dāng)設(shè)計(jì)方案時(shí)，某監(jiān)控點(diǎn)需要安裝一快球，根據(jù)實(shí)際的安裝和使用環(huán)境，確認(rèn)該快球采用的是壁裝或立柱安裝時(shí)，則可選用非全角度（全角度即水平方向360度，垂直方向180度旋轉(zhuǎn)）旋轉(zhuǎn)的快球。試想，當(dāng)壁裝的快球，其水平旋轉(zhuǎn)大于180度或垂直選裝大于90度時(shí)，后端監(jiān)視屏幕中出現(xiàn)的畫面是什么？——將是墻壁或地面，而這類畫面對監(jiān)控來說，毫無意義。這類安裝方式，完全可以選擇水平350度、垂直90度旋轉(zhuǎn)的經(jīng)濟(jì)型快球。

    恰當(dāng)?shù)剡x擇快球，不僅可以達(dá)到同等監(jiān)看效果的目的，同時(shí)也能夠大幅降低系統(tǒng)成本。例如，從快球的構(gòu)造來說，2種快球的旋轉(zhuǎn)角度相差僅10度，但其成本由于旋轉(zhuǎn)電機(jī)的不同，其價(jià)格可相差40%以上。因此，在快球的選擇中，還需要考慮到監(jiān)看距離、監(jiān)看目標(biāo)的特性，可以根據(jù)不同的監(jiān)看距離選擇不同光學(xué)變倍的設(shè)備。

    結(jié)語

    隨著社會(huì)對安防需求的增加，加上國內(nèi)的“平安城市”建設(shè)如火如荼的開展，高速球依其自身的特點(diǎn)，更高的性價(jià)比來滿足安防監(jiān)控的不同級別的需要。如室外大型廣場對于旋轉(zhuǎn)速度、定位精度、監(jiān)控范圍的需求；各類企事業(yè)、廠區(qū)出入口對于復(fù)雜光照環(huán)境的適應(yīng)性、清晰度的需求；以及“平安城市”建設(shè)中，對復(fù)雜背景下的目標(biāo)追蹤性能的需求等。高速球作為安防監(jiān)控的重要設(shè)備，其也將根據(jù)這些需要不斷地提高完善其智能化、集成化的特點(diǎn)，以更好地為安防監(jiān)控系統(tǒng)服務(wù)。