一體化攝像機概述及技術瓶頸

 

 

 

 

      “一體化攝像機”是個容易被混淆的概念，一般認為一體化攝像機集攝像機、變焦鏡頭于一體，具有自動聚焦（AF）及變焦功能，簡稱一體機，并區(qū)別于紅外日夜兩用型一體機及半球型一體機。近年來，一體化攝像機受快球／勻速球的迅猛裝機量的影響而受到用戶的歡迎，特別是一體化攝像機引領的快球等設備在“平安城市”、“科技強警”工程中擔綱主角�，F在市場上的一體化攝像機具有監(jiān)控范圍廣、性價比高等優(yōu)點，而傳統(tǒng)攝像機定位系統(tǒng)不夠靈活，多需要手動對焦。

 

      1998年，一體機正式出現在國內本土市場上，但基本上都是國外產品。目前國內一體機市場上，主流依然由Sony、HITACHI、Samsung、CNB、LG所統(tǒng)領。一體機技術從家用攝錄機發(fā)展而來，主要由變焦鏡頭、CCD和DSP處理模塊組成。其最大的特點是具有自動聚焦功能。相對模擬攝像機而言，一體化攝像機質量標準可以得到較好的控制。

      CCD供應商以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這幾大國外品牌。國內外能夠掌握變焦與自動聚焦鏡頭的廠商數量不多，主要是一些日本廠商，如Canon、Computar、Avenir。目前，國產光學鏡頭很難達到一體機的性能要求。使用于一體機鏡頭的電機包括步進電機和直流電機。步進

      電機升溫快，使用壽命相對要短，特別是在球機這樣封閉性的環(huán)境下，如果導熱不夠好，元器件及芯片就很容易損壞；至于直流電機，因為其成本高，使用率比較低，因此市面變焦鏡頭仍以步進電機為主。

 

 

      一體化攝像機可以方便地對鏡頭倍率、聚焦、光圈、自動增益進行控制，主要性能指標如下：

·分辨率

      攝像機的分辨率由CCD和鏡頭決定的。根據一體機采用的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。

 

·光學變焦

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

 

·自動聚焦

      當前，限制國內一體機發(fā)展的瓶頸在于自動聚焦。聚焦速度和效果好壞，直接影響到用戶對監(jiān)控現場圖像的抓取和錄像。好的產品，可以一次性準確聚焦；差的產品，在聚焦時會來回往復，需要3、4次才能定焦，或者聚焦不到“最清晰點”。自動聚焦這一技術，成為廠商急需要解決的技術難題。一些廠商為了避開這個障礙，只能在后端的電機控制部分、產品外殼上下功夫，加上一些 OSD菜單開發(fā)，用來設置攝像機的各種參數。更有圖省事的廠商，直接采用進口機芯做二次開發(fā)，圖像畫質上與國外產品無多大差別， AF效果卻無可比性。

      AF性能，可從聚焦精準度、聚焦速度、定焦效果來評價。聚焦精準度是一個很重要的因素，目前自動聚焦的實現方式有模擬自動聚焦和數字自動聚焦兩種。模擬自動聚焦比較簡單，成本低，但控制沒有數字方式靈活，聚焦精準度及效果較差。數字自動聚焦一般采集視頻信號，計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，聚焦精準度較好，包括高對比度場景和低照度場景的聚焦。聚焦速度來說，用于球機的機芯比一體化槍機的要求要高。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“圖像來回擺動”。

 

·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可達到0.1Lux級別的照度，為達到更低照度，一般采用幀積累模式。另外，采用紅外陣列補光模組，也可達到更低照度，但這會使畫面失真程度較大，而使用自動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。然而與球機的接口協(xié)議就各不相同，協(xié)議的不同會帶來兼容性問題。

 

·其他

      除以上5類重要性能指標外，還有白平衡模式、數字放大開關、自動光圈/手動光圈、鏡像功能等性能指標。

 

 

      突破自動聚焦技術瓶頸只是國內一體機發(fā)展的一個起點，從技術發(fā)展來看，一方面，提高成像質量需要更高的鏡頭倍數、更高像素數與高信噪比的CCD。另一方面，網絡化與智能化是一體機發(fā)展的方向。在一體機內部嵌入IP處理模塊，使其具備網絡功能。智能化主要表現在目標鎖定、自動跟蹤功能，結合自動跟蹤技術，一體機可鎖定用戶感興趣的目標。�？低暯Y合自身的IP優(yōu)勢及正開發(fā)中的智能視頻分析技術，致力于提高產品在市場上的競爭力。經過幾年的技術積累，�？低晫σ惑w化攝像機進行了深入研究，采用擁有自主知識產權的自動聚焦／自動曝光算法，成功開發(fā)出高性能一體化攝像機。

 

 

      一體化攝像機應用初期，人們普遍認為一體化攝像機價格太高，影響了一體化攝像機的市場開拓。而最近兩年人們看到，一體化攝像機市場應用呈快速增長之勢，價格卻不斷下降。不論是從綜合性價比還是實用性來說，一體化攝像機都具有其獨特的魅力，并成為 CCTV監(jiān)控系統(tǒng)的新寵。國內廠商暫時無法在技術上與國外廠商抗衡，但國內廠商在突破了一些技術壁壘后，不久的將來，市場格局的變動將會展示出另一番景象。