鱼眼全景摄像机分类及核心技术解析ip摄像机

2019年02月21日 13:02来源:分分彩手机版

  全景摄像机顾名思义是可以独立实现大范围无死角监控的摄像机,其概念与初级成品诞生已久,但成熟商用产品直到08年才正式出现。又因为目前国内安防方面的标准大多围绕模拟与网络展开,故此对于全景摄像机还没有较为统一的标准定义,使得在具体到某些项目实施的过程中会存在认同度方面的问题。

  总的说来,当下主流全景摄像机采用吊装与壁装方式可分别达到360°与180°的监控效果,而某些只有120°到130°视场角的摄像机,因为能达到客户对一个较为开阔面积的监控诉求,亦可被称为全景摄像机(广角全景摄像机)。

  真正实用的高清全景摄像机可以取代很多传统监控设备的投入,但归根到底它只是一个“广角”摄像机,其景深与焦距都很小,特别是鱼眼全景摄像机,目前为止能看清人脸的监控范围半径为五米,故而不能盲目在看得多的同时奢求看得远。在实际项目应用中,大多会搭配传统摄像机一起使用,可在节省硬件开支的大前提下,达到在纵览全局的同时重点监控特殊区域的目的。

  上海普赛顿计算机技术有限公司市场部的高巍表示:“一台好的全景摄像机可以替代6至8台传统摄像机的应用,并可大大降低所涉及的人工和维护成本,对于产品相关的服务成本认知度,则是国内外用户最大的差别。也就是说国外用户对安装产品的数量和结果之间有比较成熟的考量,相比之下,国内的应用则仍处于初级阶段。当然伴随着相关推广的深入,未来全景摄像机的认可度必将得到提升,此差距亦将逐步缩小。”

  分类

  全景摄像机可分为两种,其一是由单传感器配套特殊的超广角鱼眼镜头,并依赖图像校正技术还原图像的鱼眼全景摄像机。出色的性价比令此类产品占据市场主流份额,但鱼眼镜头的特殊性会造成对传感器像素的必然浪费,并且其画面边缘畸变部分难以达到高清晰度,亦即限制了监控范围内的清晰度覆盖面积;另一种产品由多个传感器配合特制镜头组合实现全景功能,这类多镜头拼接全景摄像机因为各个传感器得到的都是常规矩形图像,故而不需要进行矫正操作,但相应的需要另一套可实现画面无缝拼接的算法软件,并且其对整套方案需求较高,亦即对镜头视场角与安装位置的设定都有严格要求。又因为硬件上采用多镜头多传感器,故此类产品难以进行成本控制,售价普遍高于鱼眼全景摄像机。

  鱼眼全景摄像机

  中国区总经理张乐庆把鱼眼镜头产品归纳为如下三个发展阶段:

  ·初级阶段:产品只具备输出全景图像和四分屏画面的功能;

  ·中级阶段:输出的图像能进行一定的变形矫正和虚拟PTZ,但是变形和矫正的效果不佳,此外较低的分辨率(小于3百万像素)使图像处理后的清晰度效果欠佳,而传统的压缩编码算法的运用也使得视频处理过于消耗PC服务器的资源;

  ·高级阶段:产品分辨率可达3百万像素以上,并能够根据需要灵活地进行图像变形矫正和虚拟PTZ。

  鱼眼全景摄像机的架构并不复杂,只涉及到鱼眼镜头与图像矫正软件。其中鱼眼镜头因为其前端如鱼眼般鼓起得名,应用于全景摄像机的鱼眼镜头焦距必须在2mm以下,目前市场上此类镜头产品相对而言已较为成熟。而鱼眼全景摄像机之所以成为高端技术产品,在于原始畸变饼图处理的难度,以及如何更好为后端监控人员提供人性化服务,亦即图像矫正与虚拟ptz这两个核心技术的实现,由上文也可看出正是这两大技术决定着鱼眼全景摄像机的发展等级。

  具体说来,只要有鱼眼镜头就能在后台得到全景图片,但此原始图像为畸变的圆形饼图,不符合人眼正常的观察习惯,必须经过矫正以实现最终的两分屏或四分屏的监控需求。虚拟PTZ技术则给了用户犹如快球的监控体验——在没有机械部件的前提下实现对观察范围内任意监控点的重点观测、图像旋转及放大等功能。

  鱼眼全景摄像机三大核心技术

  杭州海康威视数字技术股份有限公司产品经理于学海说:“图像矫正技术的思路并不复杂,一般是从原始饼图拉出一个单独扇形,再根据比例及透视等原理进行一定变形及校正处理,拼合这些分别处理好的扇形图像便可得到符合监控需求的图像。对于需求不高的产品,可直接对圆形饼图进行简单四角拉伸,也能取得适合人眼观看的图像效果。”

  虽然具体到每一个厂家其核心算法必然会有所不同,但图像矫正技术的中心思想都是采用一定算法把边缘畸变严重的图形拉伸整合为适合观看的正常比例图像。其中所用算法的合理性、编程水平的高低及最终系统资源占用率共同决定了此算法的优劣。至于虚拟PTZ,其实就是在图像内部进行像素抓取,以实现放大与旋转等功能,对比校正算法它主要的困难不是如何取得更为优秀的图片效果,而是如何更好地同时整合到前端固件与后端软件上,实现对事实与事后录像的双向虚拟控制。

  根据这些核心技术实现的具体位置与方式,目前的鱼眼全景摄像机可进一步归纳为如下三大类:

  1、软件前端固件集成(软件方式

  此类摄像机所有的功能实现软件,包括图像矫正、虚拟PTZ、智能部件以及压缩算法等全部被集成在摄像机内部的固件上,未来的升级亦只需对前端设置进行更新。与此同时,其后台pc亦可提供虚拟PTZ等功能,给予用户事后灵活改变观看视角及侧重点的可能。又因为相同计算量在硬件晶体与软件PC上的负荷量区别很大(同一个运算任务,当涉及到计算矩阵的问题时,会占据软件大量资源,硬件晶体上的运算则相对更快。),所以这种前端集成方式大大释放了后端服务器以及网络的资源。结合分布式架构,此类产品在应用到大中型项目时能最大程度减少后端服务器的配置,一般来说即使大型项目也只需配置一个pc端服务器,例如DAS、NAS等等。另一方面,由于前端固件在技术上的限制,预计此类全景摄像机最多只能处理到五百万像素。随着高清化的推进,能否突破此瓶颈将是这类全景摄像机今后最大的发展难题。

  2、芯片前端实现(硬件方式

  现在已经有台湾厂商开发出可直接实现一定图像矫正及四分屏输出等基础功能的芯片产品,也就是对鱼眼全景摄像机有兴趣的厂家,可直接集成此类芯片与鱼眼镜头便可得到产品。

  此方式所有功能同样在前端实现,但不同于软件前端固件集成的是它不允许对原始图像的保留以及后续操作。在用户选定固有的功能之后,机器依据指令在前端摄像机内部处理好图片,进而输出到后端实现二分屏或四分屏效果。

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