攝像機的原理、現(xiàn)狀與發(fā)展趨勢概況

    攝像機基本原理 

    從第一代攝像機發(fā)展到現(xiàn)在，攝像機取得了巨大的發(fā)展，從黑白到彩色，從普通槍機到一體機，寬動態(tài)，低照度、分辨率、信噪比等技術(shù)指標(biāo)迅速提升，然其基本原理基本沒有改變，如下框圖所示。 

    攝像機主要由鏡頭、影像傳感器（主要是CCD器件）、DSP等組成，被攝物體經(jīng)過鏡頭聚焦至CCD上，CCD由多個X-Y縱橫排列的像素點組成，每個像素都由一個光電二極管及相關(guān)電路組成，光電二極管將光線轉(zhuǎn)變成電荷，收集到的電荷總量與光線強度成比例,所積累的電荷在相關(guān)電路的控制下，逐點移出，經(jīng)濾波、放大，再經(jīng)過DSP處理后形成視頻信號輸出。 

    CCD是攝像機的核心器件，其性能高低將直接影響攝像機的品質(zhì)，目前 CCD主要被索尼 、松下、夏普等廠家壟斷，DSP也基本掌握在國外知名廠家手中。 

    CCD按色彩來分有黑白、彩色之分，按尺寸來分主要有1/4，1/3，1/2尺寸等規(guī)格，按分辨率有高解低解、工藝不同靈敏度高低不同等，價格也千差萬別，不同CCD和DSP的組合，配合不同的鏡頭，形成我們市場上形式多樣的產(chǎn)品。 

    攝像機發(fā)展現(xiàn)狀 

    隨著人民生活水平的提高及平安城市的推進(jìn)，安防技術(shù)迅猛發(fā)展。作為整個視頻監(jiān)控的系統(tǒng)的前端產(chǎn)品，攝像機迎來來了前所未有的發(fā)展機遇。 

    一體機及快球發(fā)展迅速，廣義上說一體機是內(nèi)嵌一體化攝像機鏡頭，并具有自動聚焦功能的攝像機，快球是一體機與云臺的結(jié)合體，與傳統(tǒng)攝像機相比，一體機體積小、監(jiān)控范圍廣、性價比高，在安裝方面具有優(yōu)勢，并且具有自動聚焦功能，可以快速準(zhǔn)確地實現(xiàn)自動聚焦，免除了手動調(diào)焦的麻煩。高倍光學(xué)變焦是一體化攝像機的另一大亮點， FCB-EX1000 系列一體機已達(dá)到36倍光學(xué)變焦，以及12倍數(shù)字變焦能力。 

    產(chǎn)品細(xì)分化多樣化，早期攝像機以普通的槍機、球機、一體機為主，產(chǎn)品較單一，隨著平安城市建設(shè)的推進(jìn)，以及智能小區(qū)的管理、智能交通的建設(shè)，安防產(chǎn)品在各行業(yè)快速普及，應(yīng)用的多樣化，環(huán)境的千差萬別，客戶的需求多樣化，單一的產(chǎn)品滿足不了用戶的需求。低照度、寬動態(tài)、感紅外等技術(shù)被廣泛應(yīng)用，球機及一體機也向多樣化發(fā)展，以適應(yīng)不同客戶的個性化需求。 

    日夜型攝像機需求迅猛，為滿足夜間監(jiān)控以及一些特殊場所的監(jiān)控的需求，日夜型攝像機應(yīng)運而生，呈現(xiàn)快速發(fā)展。 

    同質(zhì)化競爭激烈，國內(nèi)攝像機廠商經(jīng)過多年積累，取得了巨大的發(fā)展，規(guī)模及技術(shù)水平不斷提高，與國外產(chǎn)品差距不斷縮小，但攝像機的核心部件基本掌握在國外知名廠家手中，方案的選擇及性能指標(biāo)趨于一致，在國內(nèi)，攝像機品牌的優(yōu)勢并不明顯。歐美日廠商一般定位在高端市場，在國內(nèi)主要是低端產(chǎn)品為主，有關(guān)數(shù)據(jù)統(tǒng)計，在國內(nèi)攝像機廠商超過300家，民營企業(yè)是中國大陸視頻監(jiān)控設(shè)備廠商的主體，約占了總數(shù)的2/3，與國外廠家相比，國內(nèi)廠家整體規(guī)模偏小，技術(shù)創(chuàng)新不夠，在底端市場同質(zhì)化競爭激烈，高端產(chǎn)品基本被三星、索尼、松下、日立等國外廠家壟斷，即使在各個指標(biāo)差不多的情況下，國內(nèi)外品牌價格也會有明顯的差別。

發(fā)展趨勢 

    由于攝像機的核心技術(shù)CCD及DSP技術(shù)基本掌握在國外廠家手中，這是不爭的事實，因此要想在CCD及DSP技術(shù)上取得突破顯然存在困難，隨著國外知名廠家紛紛在國內(nèi)設(shè)廠，我們的優(yōu)勢人力成本也在逐漸喪失，國內(nèi)廠家要想在攝像機取得發(fā)展，除了降低成本，改善管理，無疑提高質(zhì)量和服務(wù)提供個性化需求也是國內(nèi)廠商必須考慮的問題。 

    產(chǎn)品細(xì)分化更趨明顯，從2006年發(fā)展來看，高清晰、寬動態(tài)、日夜彩轉(zhuǎn)黑等功能攝像機發(fā)展迅速，特別是日夜型攝像機異�；鸨�，在這里我們把日夜型攝像機定義為能滿足白天晚上監(jiān)控需求的攝像機，包括低照度攝像機及紅外攝像機，從其技術(shù)角度來說目前也有多種實現(xiàn)方式，紅外攝像機是目前比較流行的一種解決方案，但其缺點也比較明顯，發(fā)熱量控制以及紅外燈的壽命都是我們需要考慮的問題。三星的幀累積技術(shù)，對于靜態(tài)物體表現(xiàn)良好。Sony的ExView CCD技術(shù)，成本較高，高端產(chǎn)品的首選，配合紅外技術(shù)，低照度效果改善明顯。另外有一種感紅外攝像機，對濾光片進(jìn)行特殊處理，實現(xiàn)白天彩色，晚上黑白，自動切換，提高晚上的靈敏度，也是目前發(fā)展的一種趨勢。 

    安防監(jiān)控的數(shù)字化，網(wǎng)絡(luò)化已是一種趨勢，作為視頻監(jiān)控的前端產(chǎn)品攝像機無疑在這場變革中將扮演著重要角色，有關(guān)部門預(yù)測，網(wǎng)絡(luò)攝像機將以每年不低于50%速度增長，作為網(wǎng)絡(luò)攝像機的核心技術(shù)視頻編碼技術(shù)、網(wǎng)絡(luò)技術(shù)、視頻監(jiān)控管理平臺技術(shù)，國內(nèi)都已發(fā)展較成熟，如海康威視，其核心編碼技術(shù)H.264在業(yè)界處于領(lǐng)先的地位。從目前DVR及DVS發(fā)展來看，國內(nèi)品牌的已基本取代國外品牌，這與傳統(tǒng)攝像機沒有核心技術(shù)有本質(zhì)區(qū)別。雖然網(wǎng)絡(luò)攝像機是一種趨勢，但它的發(fā)展也并不是一蹴而就的，模擬攝像機與網(wǎng)絡(luò)攝像機必然在很長一段時間內(nèi)共同存在，因此網(wǎng)絡(luò)攝像機與目前DVR、DVS系統(tǒng)兼容就顯得格外重要，這需要一個開放的視頻軟件平臺支撐，這也是目前制約網(wǎng)絡(luò)攝像機發(fā)展的一個重要因素。作為國內(nèi)最大的DVR、板卡廠商�？低�視，順應(yīng)時代發(fā)展潮流，推出了攝像機專用的ＩＰ模塊及IP型攝像機，其具有ＤＶＳ全部的功能，軟件接口與�？低�視的ＤＶＳ系列完全兼容，另外其體積比一張名片還小，可以內(nèi)嵌至傳統(tǒng)的模擬攝像機內(nèi)，采用這樣的IP 模塊，可以很方便地快速安裝、部署一個網(wǎng)絡(luò)監(jiān)控系統(tǒng)。 

    智能化，隨著安防監(jiān)控的深入，規(guī)模的擴大，傳統(tǒng)的監(jiān)控顯然很難適應(yīng)日益膨脹的信息檢索需求，智能監(jiān)控發(fā)展必不可擋。日前國內(nèi)一流的安防產(chǎn)品設(shè)備廠商，杭州�？低�視公司與ObjectVideo及WPG System簽訂合作協(xié)議，�？低�視將運用ObjectVideo全球領(lǐng)先的智能視頻分析技術(shù)，開發(fā)出創(chuàng)新、下一世代的智能視頻監(jiān)控產(chǎn)品。 

    攝像機作為前端產(chǎn)品，數(shù)字化、網(wǎng)絡(luò)化成為一種趨勢，其前端處理能力大大增強，如目前海康威視提供的IP模塊，采用最新的Ｔｉ�。模幔觯椋睿悖榧夹g(shù)，采用一顆高集成的ＡＲＭ＋ＤＳＰ架構(gòu)的高速多媒體處理器芯片，使攝像機智能分析成為可能，另外攝像機作為視頻監(jiān)控的前端產(chǎn)品，采集的數(shù)據(jù)沒有經(jīng)過編碼及傳輸，完整地保留了原始的數(shù)據(jù)信息，對信息量的損失最小，可以有效提高智能分析的準(zhǔn)確性。 

    結(jié)束語 

    模擬攝像機作為攝像機的基礎(chǔ)，在低照度、寬動態(tài)、分辨率等技術(shù)指標(biāo)還將不斷的提高，另外監(jiān)控的數(shù)字化、網(wǎng)絡(luò)化、智能化已是大勢所趨，攝像機作為視頻監(jiān)控系統(tǒng)的重要組成部分，在未來的發(fā)展中，其數(shù)字化網(wǎng)絡(luò)化的步伐也將會進(jìn)一步加快。