全景攝像機的監控場(chǎng)所與分類(lèi)技術(shù)
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隨著(zhù)人們安防意識的提高和安防技術(shù)的高速發(fā)展，視頻監控根據在安防系統中所扮演的角色越來(lái)越重要，用戶(hù)不僅對圖像能夠看清楚提出了需求，同時(shí)希望能夠看到更廣泛的監控場(chǎng)景，因此，全景監控的需求被提出。
根據實(shí)際參與項目經(jīng)驗而言，通常需要進(jìn)行全景監控主要應用主要有以下幾種情況。
1、 只需要監控整個(gè)場(chǎng)所全范圍局勢的，不需要細節的場(chǎng)合，如大范圍的公共場(chǎng)所、交通樞鈕、交通路口。由于這些地方視野開(kāi)闊，寬度有些甚至達到在百米以上，在看清全景圖像實(shí)現調度的同時(shí)，不可能也沒(méi)有精力再看清車(chē)輛牌照號碼等細節。這些場(chǎng)合只需要在制高點(diǎn)安裝一臺攝像機即可實(shí)現全景監控，這個(gè)時(shí)候采用一臺魚(yú)眼攝像機即可以滿(mǎn)足一個(gè)場(chǎng)所內的全景監控。
2、 在特別注重細節的監控場(chǎng)所，同時(shí)實(shí)現無(wú)死角監控，如銀行、超市、商場(chǎng)。在這些容易發(fā)生搶劫、偷竊安全事件的場(chǎng)所，嫌疑人的面孔要看的越細越清越好。這不僅需要監控整個(gè)作案的全景過(guò)程，更需要每個(gè)人的有別于其他人的任何特征。
3、 不僅需要監控全局局勢，而且還要重點(diǎn)突出有特殊情況，提前預警調取發(fā)生事件畫(huà)面，這樣具備全景基本功能的同時(shí)又達到重點(diǎn)突出的效果，也算一個(gè)特色，同時(shí)實(shí)現監控效果與成本兼顧。采用低分辯率全景攝像機監控，通過(guò)內置監控行為算法軟件，再配合自動(dòng)云臺攝像機，實(shí)現全景監控基本功能和重點(diǎn)圖像抓取。通過(guò)軟件計算分析全景視頻畫(huà)面，如果出現預設的視頻畫(huà)面，如無(wú)人區突然出現有移動(dòng)目標，廣場(chǎng)上人員奔跑，車(chē)輛事故，由軟件操作配合的帶自動(dòng)云臺的特寫(xiě)攝像機重點(diǎn)監控。
4、 還有一種所謂的全景監控最好理解，即為了實(shí)現整個(gè)場(chǎng)景的監控，從不同角度安裝多個(gè)攝像機，這對用戶(hù)而言是一筆不小的預算，因此也不經(jīng)濟。同時(shí)由多個(gè)攝像機捕獲的視頻畫(huà)面，由于各畫(huà)面間關(guān)聯(lián)性較差，給操作者對監控范圍內的某一運動(dòng)物體的連續監控帶來(lái)了一定的難度。
全景攝像機可分為兩種，其一是由單傳感器配套特殊的超廣角魚(yú)眼鏡頭，并依賴(lài)圖像校正技術(shù)還原圖像的魚(yú)眼全景攝像機。出色的性?xún)r(jià)比令此類(lèi)產(chǎn)品占據市場(chǎng)主流份額，但魚(yú)眼鏡頭的特殊性會(huì )造成對傳感器像素的必然浪費，并且其畫(huà)面邊緣畸變部分難以達到高清晰度，亦即限制了監控范圍內的清晰度覆蓋面積;另一種產(chǎn)品由多個(gè)傳感器配合特制鏡頭組合實(shí)現全景功能，這類(lèi)多鏡頭拼接全景攝像機因為各個(gè)傳感器得到的都是常規矩形圖像，故而不需要進(jìn)行矯正操作，但相應的需要另一套可實(shí)現畫(huà)面無(wú)縫拼接的算法軟件，并且其對整套方案需求較高，亦即對鏡頭視場(chǎng)角與安裝位置的設定都有嚴格要求。又因為硬件上采用多鏡頭多傳感器，故此類(lèi)產(chǎn)品難以進(jìn)行成本控制，售價(jià)普遍高于魚(yú)眼全景攝像機。
魚(yú)眼全景攝像機
初級階段：產(chǎn)品只具備輸出全景圖像和四分屏畫(huà)面的功能;
中級階段：輸出的圖像能進(jìn)行一定的變形矯正和虛擬PTZ，但是變形和矯正的效果不佳，此外較低的分辨率(小于3百萬(wàn)像素)使圖像處理后的清晰度效果欠佳，而傳統的壓縮編碼算法的運用也使得視頻處理過(guò)于消耗PC服務(wù)器的資源;
高級階段：產(chǎn)品分辨率可達3百萬(wàn)像素以上，并能夠根據需要靈活地進(jìn)行圖像變形矯正和虛擬PTZ。
魚(yú)眼全景攝像機的架構并不復雜，只涉及到魚(yú)眼鏡頭與圖像矯正軟件。其中魚(yú)眼鏡頭因為其前端如魚(yú)眼般鼓起得名，應用于全景攝像機的魚(yú)眼鏡頭焦距必須在2mm以下，目前市場(chǎng)上此類(lèi)鏡頭產(chǎn)品相對而言已較為成熟。而魚(yú)眼全景攝像機之所以成為高端技術(shù)產(chǎn)品，在于原始畸變餅圖處理的難度，以及如何更好為后端監控人員提供人性化服務(wù)，亦即圖像矯正與虛擬ptz這兩個(gè)核心技術(shù)的實(shí)現，由上文也可看出正是這兩大技術(shù)決定著(zhù)魚(yú)眼全景攝像機的發(fā)展等級。
具體說(shuō)來(lái)，只要有魚(yú)眼鏡頭就能在后臺得到全景圖片，但此原始圖像為畸變的圓形餅圖，不符合人眼正常的觀(guān)察習慣，必須經(jīng)過(guò)矯正以實(shí)現最終的兩分屏或四分屏的監控需求。虛擬PTZ技術(shù)則給了用戶(hù)猶如快球的監控體驗在沒(méi)有機械部件的前提下實(shí)現對觀(guān)察范圍內任意監控點(diǎn)的重點(diǎn)觀(guān)測、圖像旋轉及放大等功能。
圖像矯正技術(shù)的思路并不復雜，一般是從原始餅圖拉出一個(gè)單獨扇形，再根據比例及透視等原理進(jìn)行一定變形及校正處理，拼合這些分別處理好的扇形圖像便可得到符合監控需求的圖像。對于需求不高的產(chǎn)品，可直接對圓形餅圖進(jìn)行簡(jiǎn)單四角拉伸，也能取得適合人眼觀(guān)看的圖像效果。雖然具體到每一個(gè)廠(chǎng)家其核心算法必然會(huì )有所不同，但圖像矯正技術(shù)的中心思想都是采用一定算法把邊緣畸變嚴重的圖形拉伸整合為適合觀(guān)看的正常比例圖像。其中所用算法的合理性、編程水平的高低及最終系統資源占用率共同決定了此算法的優(yōu)劣。至于虛擬PTZ，其實(shí)就是在圖像內部進(jìn)行像素抓取，以實(shí)現放大與旋轉等功能，對比校正算法它主要的困難不是如何取得更為優(yōu)秀的圖片效果，而是如何更好地同時(shí)整合到前端固件與后端軟件上，實(shí)現對事實(shí)與事后錄像的雙向虛擬控制。
多樣化的全景監控
根據這些核心技術(shù)實(shí)現的具體位置與方式，目前的魚(yú)眼全景攝像機可進(jìn)一步歸納為如下三大類(lèi)：
1、軟件前端固件集成(軟件方式)
此類(lèi)攝像機所有的功能實(shí)現軟件，包括圖像矯正、虛擬PTZ、智能部件以及壓縮算法等全部被集成在攝像機內部的固件上，未來(lái)的升級亦只需對前端設置進(jìn)行更新。與此同時(shí)，其后臺pc亦可提供虛擬PTZ等功能，給予用戶(hù)事后靈活改變觀(guān)看視角及側重點(diǎn)的可能。又因為相同計算量在硬件晶體與軟件PC上的負荷量區別很大(同一個(gè)運算任務(wù)，當涉及到計算矩陣的問(wèn)題時(shí)，會(huì )占據軟件大量資源，硬件晶體上的運算則相對更快。)，所以這種前端集成方式大大釋放了后端服務(wù)器以及網(wǎng)絡(luò )的資源。結合分布式架構，此類(lèi)產(chǎn)品在應用到大中型項目時(shí)能最大程度減少后端服務(wù)器的配置，一般來(lái)說(shuō)即使大型項目也只需配置一個(gè)pc端服務(wù)器，例如DAS、NAS等等。另一方面，由于前端固件在技術(shù)上的限制，預計此類(lèi)全景攝像機最多只能處理到五百萬(wàn)像素。隨著(zhù)高清化的推進(jìn)，能否突破此瓶頸將是這類(lèi)全景攝像機今后最大的發(fā)展難題。
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