高速球應用的主要參考指標和注意事項

    智能高速快球屬于安防監(jiān)控的重要前端設備之一，隨著技術的發(fā)展和成熟，原先動輒幾萬元的價格也逐步趨于理性，這就為這一高度集成化、智能化設備的應用奠定基礎。本文從高速球自身的技術優(yōu)勢、技術特點來分析其在安防監(jiān)控領域的應用。本文以資拋磚引玉，如有不足敬請指正。

    隨著社會的迅速發(fā)展，城市建設的規(guī)模和速度也不斷加快，與此對應，整個社會應對的管理、治安等壓力也隨之增加。在這樣的大環(huán)境下，各個領域對安防的需求也呈現(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�？紤]到一般攝像機在監(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巡航、預置位巡航等功能，彌補了這些問題。

    幾個重要參考指標

    本文從高速球的幾個重要參考指標來分析其應用需求。

    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變倍都在22倍以上，其鏡頭最大焦距基本都可以達到80mm左右；新一代的快球，其鏡頭最大焦距甚至可以達到120mm左右。按照焦距計算公式F=v（像場高）*L（物距）/V（視場高）可得出如下計算結果：以一個1.75米高的人來計算，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。

    當然，上述有效監(jiān)看距離均為理論值，而根據(jù)工程經(jīng)驗，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，而最大焦距為120mm左右的快球，其監(jiān)看距離大約為180米（此處的目標均指1.75米左右高的人）。這樣的監(jiān)看距離，可以應用在多種場合，比如機場、廣場、港口、大中型會議室、廠房、公園、室外停車場等。

    因此，在高速球的實際應用中，當快球用于室內時，通過手動或預置的變倍操作，可以輕易捕捉到室內的各種監(jiān)看目標的細節(jié)。在一些大型廠房、會議室、博物館等場所，可以對角安裝2個以上的快球，形成對整個監(jiān)看區(qū)域無盲區(qū)的全景監(jiān)看，以滿足管理的需要。而當快球用于室外場合時，用于拍攝遠距離的目標時，也可以通過快球的變倍操作，進行清晰的監(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，既能實現(xiàn)監(jiān)看區(qū)域內全景目標的監(jiān)看，又能根據(jù)需要對某些較遠處的目標進行拉近放大的監(jiān)看（如圖1）。

    2.傳動技術

    其次，高速球可以依靠其精湛的傳動技術，在實現(xiàn)快球實現(xiàn)高速旋轉的同時，也可以達到極其精確的精度。

    一般的云臺，其旋轉速度都不會超過30°/秒；高速云臺的旋轉速度也不會超過60°/秒。并且，云臺受其機械設計的影響，旋轉角度也有一定的限制。無論其水平旋轉角度還是垂直旋轉角度，都無法做到水平連續(xù)360度旋轉及垂直180度旋轉。但是，對于某些場合，比如機場、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，其旋轉角度均可達到水平360度、垂直180度，速度均可達到水平200°/秒以上、垂直100°/秒；新一代快球其旋轉速度更是達到了水平400°/秒以上、垂直180°/秒。這樣的旋轉角度及速度，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

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

    3.聚焦方式

    再次，快球在聚焦方面也較普通的攝像機＋鏡頭有很大的優(yōu)勢。

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

    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進行一次自動聚焦，隨后快球的焦距不再變化，直到根據(jù)需要變動其焦距。這樣快球在以后的正常巡航或掃描中，當其旋轉至相應的位置后，快球即可以迅速地完成對目標的聚焦。這樣設置的好處是，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設置為“一次聚焦”的原因。同時，快球也支持手動聚焦。

    4.預置位管理

    另外，快球還有一個特點，即可以通過預置位、巡航路線的設置，可以按照一定的路線進行自動的巡視，以達到多個場景輪巡監(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快球的不同巡航線路、不同預置位設置，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置位數(shù)量至少可以達到128個，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。如果若干個快球同時使用，則可以實現(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，其所有的預置位還可以根據(jù)實際需要，靈活地設置相應的視頻參數(shù)。比如，在同一條巡航線路中，不同的預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；目標環(huán)境與背景環(huán)境反差較大的場景；監(jiān)看目標相對較為固定的場景等等。針對這些不同的場景，各個預置位的視頻參數(shù)就需要根據(jù)不同的場景進行相應的調整。有些場景需要快門速度根據(jù)光線條件進行調整；有些場景需要根據(jù)被監(jiān)看的目標調整其聚焦方式；還有些場景需要根據(jù)環(huán)境考慮啟用寬動態(tài)功能。當快球的預置位能夠滿足這些功能性的要求后，結合其豐富的巡航線路的設置，靈活的掃描、輪巡方式，高速快球的應用就更加廣泛了。

    高速球應用的注意事項

    1.高速球并不適用于任何場合

    當然，高速球并不適用于任何場合，高速快球受其自身構造的因素影響，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化效率要低于1/3”CCD的槍式攝像機；另外，由于高速球機的體積有限，而其又要容納較大變倍的光學變倍鏡頭，這就決定了其光學變倍鏡頭的尺寸較小。再加上幾乎所有的快球，其光學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，從而達到相應的光學變倍倍數(shù)。顯然，光線在鏡頭組中進行折射、反射時，會損耗一部分能量，因此最終進入CCD的光線也就較弱，這也會影響到光電轉換的效率。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，其效果就會優(yōu)于高速智能快球。因此，對高速快球的應用也需根據(jù)實際的監(jiān)控環(huán)境做出適當?shù)呐袛唷?

    2.選型避免一味追求高性能、全角度、高速旋轉

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

    例如當設計方案時，某監(jiān)控點需要安裝一快球，根據(jù)實際的安裝和使用環(huán)境，確認該快球采用的是壁裝或立柱安裝時，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）旋轉的快球。試想，當壁裝的快球，其水平旋轉大于180度或垂直選裝大于90度時，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度旋轉的經(jīng)濟型快球。

    恰當?shù)剡x擇快球，不僅可以達到同等監(jiān)看效果的目的，同時也能夠大幅降低系統(tǒng)成本。例如，從快球的構造來說，2種快球的旋轉角度相差僅10度，但其成本由于旋轉電機的不同，其價格可相差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)看目標的特性，可以根據(jù)不同的監(jiān)看距離選擇不同光學變倍的設備。

    結語

    隨著社會對安防需求的增加，加上國內的“平安城市”建設如火如荼的開展，高速球依其自身的特點，更高的性價比來滿足安防監(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)出入口對于復雜光照環(huán)境的適應性、清晰度的需求；以及“平安城市”建設中，對復雜背景下的目標追蹤性能的需求等。高速球作為安防監(jiān)控的重要設備，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，以更好地為安防監(jiān)控系統(tǒng)服務。