半球型攝像機技術特點及應用分析

　　半球攝像機，顧名思義就是形狀是個半球體，僅僅是針對外形命名的。半球型攝像機相對于槍型攝像機其集成度更高，集成了鏡頭和具有一定防護性能的外殼。由于體積小巧，外型美觀，比較適合室內辦公場所以及裝修檔次高的場所使用。目前市場常見的半球產品從性能上分為模擬、網絡高清、SDI數字高清，本文將對目前市場主流的網絡高清半球產品的相關內容進行介紹。

　　半球攝像機硬件結構

　　不同產品定位的半球硬件結構上會有少許的差別，不過基本的組成都包括下面這幾部分(如圖1)：

　　1、鏡頭

　　2、半球罩

　　3、底座

　　4、攝像機電路板板固定架(調節傾斜度)

　　5、Sensor板及主板

　　6、連接線功能接口

　　7、紅外燈板(紅外半球)

　　鏡頭

　　常用半球攝像機，鏡頭的組成通常選擇定焦半球或者手動變焦鏡頭，且半球手動變焦鏡頭受半球球殼內體積限制以及適應半球常用的室內監控場景的實際需求，焦距一般都在3.6~12mm左右。

　　特殊場景應用的半球會采用360度的魚眼鏡頭配以圖像矯正算法，形成大范圍場景的360度監控。

　　帶有自動變焦功能的半球一般具有4倍左右的光學變焦，可以相較定焦及手動變焦的半球監控更遠的距離，具有自動變焦功能同時集成了低速小型云臺的半球事實上就可以作為一臺小型的球形攝像機來應用。

　　半球攝像機產品的發展歷程和所有視頻監控產品一樣經歷了模擬到數字標清到高清的的過程，

　　半球攝像機大致可分為下列幾大類：

　　依成像色彩劃分

　　彩色攝像機：適用于景物細部辨別，如辨別衣著或景物的顏色。因有顏色而使信息量增大，信息量一般認為是黑白攝像機的10倍;

　　彩轉黑攝像機：適用于光線不足地區及夜間無法安裝照明設備的地區，在僅監視景物的位置或移動時，可選用分辨率通常高于彩色攝像機的黑白攝像機。

　　目前主流的網絡高清半球攝像機按分辨率劃分

　　(1)圖像像素在100萬~140萬像素(pixel)彩色分辨率為600線、黑白分辨率650線左右。

　　(2)圖像像素在200~300萬像素、彩色分辨率在900線左右、黑白分辨率在950線左右。

　　依半球攝像機靈敏度劃分

　　普通型：正常工作所需照度為1~3Lux;

　　月光型：正常工作所需照度為0.1Lux左右;

　　星光型：正常工作所需照度為0.01Lux以下;

　　紅外照明型：原則上可以為零照度，采用紅外光源成像。

　　半球攝像機專指由專制的攝像機+專配的自動光圈手動變焦鏡頭+密封性能優異球罩和精密的攝像機安裝支架組成的半球攝像機。其最大的特點是集攝像機、鏡頭以及安裝系統為一體，設計精巧且易于安裝。

　　技術特點

　　色彩還原

　　色彩還原是指景物經過拍攝，彩色攝影畫面的色彩和原景物色彩的一致程度。影響色彩還原的因素有攝影鏡頭的質量、光線的色溫、CCD的性能和數字信號處理電路的設計等。

　　超高解像技術

　　CCD及COMS器件作為感光元件的模擬攝像機，其水平清晰度不但取決于CCD及COMS芯片的性能，同時與DSP/ISP數字信號處理電路的設計水平和處理能力密切相關。隨著安防技術的進步，高清監控已經普及4K及H.265技術也已經嶄露頭角。

　　超低照度技術

　　隨著監控要求的提高，24小時監控的要求逐漸增多。攝像機市場上出現越來越多的“超低照度”攝像機，實現方式多樣，如慢速快門幀累積技術、雙濾光片切換日夜轉換技術等等。

　　透霧引擎技術

　　最新數字信號處理技術，可自動偵測圖像中的灰度霧像數據，并統計全區圖像的亮度數據，經由高精細圖像處理算法，結合圖像處理芯片灰階曲線變換，針對各點計算出最佳修正曲線及對比度，實時地調整圖像的動態范圍曲線并強化色彩還原度，用以減少霧氣對圖像所產生之原始的影像干擾，還原真實圖像。

　　自動暗區補償(ABS)

　　先進數字信號處理技術，可自動偵測圖像的暗部，并統計全區圖像的亮度數據，經由高精細圖像處理算法，針對各點計算出最佳修正曲線及對比色彩，實時地調整圖像動態范位及暗部區域，用以呈現最佳清晰圖像。

　　紅綠燈辨識技術

　　細微動態偵測技術，針對圖像高亮度區域執行細微檢知，透過自動動態選取計算實時地調整所選取圖像的對比度及色濃度，同時啟動智能全域圖像偵測，藉由全域加總平均亮度的數據，判斷對比度與啟動時機，用以提高夜間紅綠燈辨識力，解決夜間交通燈號反白問題。

　　防雷保護

　　雷擊通常有三種形式：一是帶電的云層與大地上某一點之間發生迅猛的放電現象，叫做“直擊雷”;二是帶電云層由于靜電感應作用產生的“二次雷”或稱“感應雷”;三是“球形雷”。雷擊常常造成設備主要部件損壞，修復成本高昂，用戶損失很大。

　　因此，防雷擊對于保護攝像機正常運轉、提升產品壽命有很大的作用。通過在電路板設立防雷擊保護電路，可以確保當雷擊發生時攝像機主要元器件不會受到損害(如電路板、電機)。雷擊時產生的電流從保護電路導出，流入大地，不進入攝像機工作電路，從而保護電路的安全，為使用者提供更大的保障。

　　紅外偵測鎖定技術

　　常規的日夜轉換是感受外界可見光強度，當可見光低于預定值，則啟動轉換電路，控制濾光片動作，實現彩色到黑白的轉換。在實際的低照度環境中使用發現，攝像機可能會受到外部環境的短暫影響而誤判環境照度(如汽車大燈的照射)，從黑白模式轉換為彩色模式，但此時實際的環境照度仍然比較低，汽車駛過之后，攝像機將再次從彩色模式轉回黑白模式，出現頻繁日夜轉換的現象，影響監控效果，降低濾光片切換馬達的壽命。

　　案例及應用

　　智能樓宇

　　圖216:9走廊格式

　　9:16走廊格式，半球應用在樓宇室內環境相當大的部分被用于走廊國道區域的監控，先對傳統16:9的畫面分辨率，走廊格式能夠更加有效的增加有效監控畫面，相同長度的走廊可以使用更少的半球產品來實現同樣的監控效果，可以為客戶從前端到后端都節約了使用成本。

　　圖39:16效果走廊格式

　　電梯半球：與梯控系統對接，疊加樓層顯示。電梯半球通過。

　　金融

　　高保真音頻互動，視頻音頻采集一直是網絡攝像機產品的核心功能，但是音頻采集效果好壞很多時候并沒有得到足夠的重視，當金融行業對于服務意識的提升，當各種與客戶溝通的視頻及語音信息都需要更好的記錄的時候，高質量的語音采集已經成為半球產品非常重要的功能之一。

　　超寬動態

　　所有的網絡高清攝像機產品對于金融行業來說超寬動態已經是標配的功能之一，半球當然也不例外，如何能把寬動態功能做的更好，又同時兼顧低照度環境下的成像效果，是擺在所有廠家面前的新的挑戰。

　　商超應用

　　360°全景，在商超應用上，通過360°的全景半球可以通過一臺攝像機監控整個商超便利店的監控，為用戶提供了更獨特的全局視角來追溯跟蹤事件的發生情況，為客戶提供了總的情景視野，比固定攝像機只監控狹窄領域能力更強。

　　傳統的網絡攝像機只能監控一個固定區域的狹窄視野而如果需要進行全局無死角的監控則需要設置多臺攝像機，或者利用可以轉動的云臺攝像機(PTZ)，而云臺攝像機也只能同時監控一個區域，360度全景相機可以提供一個解決這個問題的方案。

　　客流統計

　　將客流統計算法集成到半球攝像機內，半球攝像機除了進行視頻采集還對視頻數據進行實時處理。每一個集成了智能算法的半球都是一個可以思考的眼睛，用戶可以隨意的增加和減少需要進行客流分析的點位，分布在前端的計算也比傳統后臺服務器計算方式更加的安全有效。

　　交通

　　停車場系統，車位指示燈半球。

　　停車場環境對于半球的低照度要求較高，而集成了車位狀態指示燈的半球既可以對停車位上車輛的情況進行實時監控，也可以對于入庫司機進行停車位狀態的顯示，引導司機快速找到空余停車位。

　　車載半球

　　公共交通系統的車載監控系統應用最為廣泛的就是半球攝像機，集成了3G、4G功能的高清半球攝像機可以實時將監控畫面進行與指揮中心的回傳。

　　展望未來的半球攝像機

　　所有的監控攝像機產品最終的追求都是更高清，更智能，能更好的適應各種環境。

　　1、自我狀態感知型半球攝像機

　　目前所有的監控攝像機產品包括半球攝像機，除了本身質量問題之外造成的產品損壞超過一半都是由于供電產生了問題，造成電源模塊損壞而使攝像機無法正常工作。

　　未來的攝像機或許可以通過智能算法盡可能減少這方面對于攝像機產品質量的影響，當半球攝像機集成一種電源電壓評測系統，通過指示燈的方式來顯示給攝像機供電的電源是否達到保證攝像機正常電壓工作，客戶在安裝的時候就能夠判通過半球的電源指示燈斷的出來電源電壓是否過高或者過低，現有攝像機產品雖然采用了寬電壓冗余設計，但是在實際施工過程中的不注意，或者由于線路的老化及供電設備的標準不統一都會對攝像機造成攝像機供電不正常，集成了供電知功能的半球產品就可以實時檢測自身工作狀態，在電源不穩定的時候，給監控平臺反饋相關信息以免造成長期使用對攝像機本身的損壞。

　　2、環境感知型半球攝像機

　　在一些工廠企業，對于視頻監控的同時對于環境也有監控的要求，如電力行業，石油化工行業，需要實時視頻監控且實時檢測關鍵設備周圍的溫濕度變化，環境感知型攝像機集成的感應模塊對于環境的溫度和濕度進行測量同時將相關信息疊加在視頻畫面上，同時集成檢測算法，當環境異常的時候可以自動調用相關的平臺應用以及產生相應的報警聯動功能。

　　3、語音對講型半球攝像機

　　普通半球攝像機都具有音頻輸入輸出功能，但是僅限于借助其他對接設備的音頻的輸入輸出，半球攝像機本身自帶的麥克效果都不是很理想，且一般半球攝像機本身不具備音頻輸出功能，所以不具備語音對接功能，自助銀行及醫院系統還都依靠語音對講系統配合視頻監控系統來工作，當將來半球攝像機本身具有高保真的音頻輸入及對講播放功能，就能更好的進行音視頻的采集，攝像機本身將從一個只進行信息采集的設備轉變為信息采集及發布交流于一身的產品，可以省掉現有的公共廣播系統，以及相應的施工布線成本。同時對語音和視頻信息進行疊加，在視頻實時瀏覽及回放的時候可以更換的還原場景的各種信息，通過對現場音頻的采集分析，與視頻信息的對比，可以利用識別算法發現危險的情況，如夜晚本應該沒有人員停留的區域獲取到了音頻信息，再或者有人在視頻畫面里高聲的呼救，都能啟動視頻監控系統對于現場情況的特殊處理方案。

　　4、安裝隱蔽便捷型半球

　　半球攝像機產品由于是在室內使用，有些室內半球產品需要進行隱蔽的安裝以保證室內環境的統一完整和美觀，另外一方面也考慮到室內環境人員的舒適程度比如一些高端的消費場所購物場所娛樂場所往往對于可能窺探隱私的攝像機產品會產生一定的抵觸心理，隱蔽性安裝的產品，可以避免這樣的問題，該類產品可以盡可能的融入所安裝的環境不容易被發現。

　　便捷安裝越來越受到監控產品廠商的重視，攝像機產品的便捷按照可以使用戶采用更少的人工就或者更短的時間完成大規模的產品安裝部署及安裝調試，也使后續的維修更加快捷方便。

　　最后，半球攝像機作為視頻監控產品家族非常重要的一員，隨著技術的日新月異以及客戶需求的更加廣泛和細致深入，一定會隨著客戶的需求不斷進行產品的演化與更新，當槍型攝像機已經買入了4K高清的時候，半球攝像機由于體積限制無法安裝4K高清鏡頭，而且半球攝像機最常使用的室內相對空間較有限的環境似乎也沒有非常急迫的對于4K高清的需求。那是不是高清半球在達到300萬像素后就遇到了發展的瓶頸了呢?我想每個做產品的人心中都會有自己的答案。