一體化攝像機(jī)概述及技術(shù)瓶頸

 

 

 

 

      “一體化攝像機(jī)”是個(gè)容易被混淆的概念，一般認(rèn)為一體化攝像機(jī)集攝像機(jī)、變焦鏡頭于一體，具有自動(dòng)聚焦（AF）及變焦功能，簡(jiǎn)稱一體機(jī)，并區(qū)別于紅外日夜兩用型一體機(jī)及半球型一體機(jī)。近年來，一體化攝像機(jī)受快球／勻速球的迅猛裝機(jī)量的影響而受到用戶的歡迎，特別是一體化攝像機(jī)引領(lǐng)的快球等設(shè)備在“平安城市”、“科技強(qiáng)警”工程中擔(dān)綱主角�，F(xiàn)在市場(chǎng)上的一體化攝像機(jī)具有監(jiān)控范圍廣、性價(jià)比高等優(yōu)點(diǎn)，而傳統(tǒng)攝像機(jī)定位系統(tǒng)不夠靈活，多需要手動(dòng)對(duì)焦。

 

      1998年，一體機(jī)正式出現(xiàn)在國(guó)內(nèi)本土市場(chǎng)上，但基本上都是國(guó)外產(chǎn)品。目前國(guó)內(nèi)一體機(jī)市場(chǎng)上，主流依然由Sony、HITACHI、Samsung、CNB、LG所統(tǒng)領(lǐng)。一體機(jī)技術(shù)從家用攝錄機(jī)發(fā)展而來，主要由變焦鏡頭、CCD和DSP處理模塊組成。其最大的特點(diǎn)是具有自動(dòng)聚焦功能。相對(duì)模擬攝像機(jī)而言，一體化攝像機(jī)質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)可以得到較好的控制。

      CCD供應(yīng)商以Sony為主，限于鏡頭尺寸大小，普遍采用1/4 CCD，在DSP處理芯片上，主要有Sony、Canon、Nikon、Samsung這幾大國(guó)外品牌。國(guó)內(nèi)外能夠掌握變焦與自動(dòng)聚焦鏡頭的廠商數(shù)量不多，主要是一些日本廠商，如Canon、Computar、Avenir。目前，國(guó)產(chǎn)光學(xué)鏡頭很難達(dá)到一體機(jī)的性能要求。使用于一體機(jī)鏡頭的電機(jī)包括步進(jìn)電機(jī)和直流電機(jī)。步進(jìn)

      電機(jī)升溫快，使用壽命相對(duì)要短，特別是在球機(jī)這樣封閉性的環(huán)境下，如果導(dǎo)熱不夠好，元器件及芯片就很容易損壞；至于直流電機(jī)，因?yàn)槠涑杀靖�，使用率比較低，因此市面變焦鏡頭仍以步進(jìn)電機(jī)為主。

 

 

      一體化攝像機(jī)可以方便地對(duì)鏡頭倍率、聚焦、光圈、自動(dòng)增益進(jìn)行控制，主要性能指標(biāo)如下：

·分辨率

      攝像機(jī)的分辨率由CCD和鏡頭決定的。根據(jù)一體機(jī)采用的CCD及DSP方案的不同，主要有480／520／540TV線等多種。Sony CCD是常用的類型， Exview性噪比高于Super HAD。

 

·光學(xué)變焦

      光學(xué)變焦倍率是衡量一體化攝像機(jī)空間成像范圍的重要指標(biāo)。光學(xué)變焦倍率跟變焦鏡頭相關(guān)，目前一般有10X／18X／22X／27X／36X等倍率，如果加上電子放大功能，則可對(duì)約500米范圍內(nèi)的目標(biāo)進(jìn)行有效監(jiān)控。

 

·自動(dòng)聚焦

      當(dāng)前，限制國(guó)內(nèi)一體機(jī)發(fā)展的瓶頸在于自動(dòng)聚焦。聚焦速度和效果好壞，直接影響到用戶對(duì)監(jiān)控現(xiàn)場(chǎng)圖像的抓取和錄像。好的產(chǎn)品，可以一次性準(zhǔn)確聚焦；差的產(chǎn)品，在聚焦時(shí)會(huì)來回往復(fù)，需要3、4次才能定焦，或者聚焦不到“最清晰點(diǎn)”。自動(dòng)聚焦這一技術(shù)，成為廠商急需要解決的技術(shù)難題。一些廠商為了避開這個(gè)障礙，只能在后端的電機(jī)控制部分、產(chǎn)品外殼上下功夫，加上一些 OSD菜單開發(fā)，用來設(shè)置攝像機(jī)的各種參數(shù)。更有圖省事的廠商，直接采用進(jìn)口機(jī)芯做二次開發(fā)，圖像畫質(zhì)上與國(guó)外產(chǎn)品無多大差別， AF效果卻無可比性。

      AF性能，可從聚焦精準(zhǔn)度、聚焦速度、定焦效果來評(píng)價(jià)。聚焦精準(zhǔn)度是一個(gè)很重要的因素，目前自動(dòng)聚焦的實(shí)現(xiàn)方式有模擬自動(dòng)聚焦和數(shù)字自動(dòng)聚焦兩種。模擬自動(dòng)聚焦比較簡(jiǎn)單，成本低，但控制沒有數(shù)字方式靈活，聚焦精準(zhǔn)度及效果較差。數(shù)字自動(dòng)聚焦一般采集視頻信號(hào)，計(jì)算能量邊緣算子或者提取高頻分量，控制上很靈活并且算法上占優(yōu)勢(shì)，聚焦精準(zhǔn)度較好，包括高對(duì)比度場(chǎng)景和低照度場(chǎng)景的聚焦。聚焦速度來說，用于球機(jī)的機(jī)芯比一體化槍機(jī)的要求要高。就定焦效果來講，性能好的AF算法能夠迅速一次定焦，三次定焦的方式給用戶感覺是“圖像來回?cái)[動(dòng)”。

 

·低照度

      通常，最低照度由CCD的靈敏度決定的。目前，采用1/4“彩色CCD可達(dá)到0.1Lux級(jí)別的照度，為達(dá)到更低照度，一般采用幀積累模式。另外，采用紅外陣列補(bǔ)光模組，也可達(dá)到更低照度，但這會(huì)使畫面失真程度較大，而使用自動(dòng)濾光片切換能提高晚上圖像效果。

 

·通訊接口

      一般是RS232或RS485接口，有多種485通信協(xié)議。常用的品牌有有PELCO-P/D，松下，三星。然而與球機(jī)的接口協(xié)議就各不相同，協(xié)議的不同會(huì)帶來兼容性問題。

 

·其他

      除以上5類重要性能指標(biāo)外，還有白平衡模式、數(shù)字放大開關(guān)、自動(dòng)光圈/手動(dòng)光圈、鏡像功能等性能指標(biāo)。

 

 

      突破自動(dòng)聚焦技術(shù)瓶頸只是國(guó)內(nèi)一體機(jī)發(fā)展的一個(gè)起點(diǎn)，從技術(shù)發(fā)展來看，一方面，提高成像質(zhì)量需要更高的鏡頭倍數(shù)、更高像素?cái)?shù)與高信噪比的CCD。另一方面，網(wǎng)絡(luò)化與智能化是一體機(jī)發(fā)展的方向。在一體機(jī)內(nèi)部嵌入IP處理模塊，使其具備網(wǎng)絡(luò)功能。智能化主要表現(xiàn)在目標(biāo)鎖定、自動(dòng)跟蹤功能，結(jié)合自動(dòng)跟蹤技術(shù)，一體機(jī)可鎖定用戶感興趣的目標(biāo)。海康威視結(jié)合自身的IP優(yōu)勢(shì)及正開發(fā)中的智能視頻分析技術(shù)，致力于提高產(chǎn)品在市場(chǎng)上的競(jìng)爭(zhēng)力。經(jīng)過幾年的技術(shù)積累，�？低�視對(duì)一體化攝像機(jī)進(jìn)行了深入研究，采用擁有自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)的自動(dòng)聚焦／自動(dòng)曝光算法，成功開發(fā)出高性能一體化攝像機(jī)。

 

 

      一體化攝像機(jī)應(yīng)用初期，人們普遍認(rèn)為一體化攝像機(jī)價(jià)格太高，影響了一體化攝像機(jī)的市場(chǎng)開拓。而最近兩年人們看到，一體化攝像機(jī)市場(chǎng)應(yīng)用呈快速增長(zhǎng)之勢(shì)，價(jià)格卻不斷下降。不論是從綜合性價(jià)比還是實(shí)用性來說，一體化攝像機(jī)都具有其獨(dú)特的魅力，并成為 CCTV監(jiān)控系統(tǒng)的新寵。國(guó)內(nèi)廠商暫時(shí)無法在技術(shù)上與國(guó)外廠商抗衡，但國(guó)內(nèi)廠商在突破了一些技術(shù)壁壘后，不久的將來，市場(chǎng)格局的變動(dòng)將會(huì)展示出另一番景象。