浅析高清PTZ摄像机的发展趋势
关键词：高清PTZ摄像机　一体化球型摄像机
　
　　球型摄像机(PTZ Dome)是一种一体化球型摄像机，具有运转速度快、光学变焦、定位精确、控制方式灵活等特点，已广泛应用于平安城市、机场、轨道交通、电力、教育、工业等行业。随着整个监控行业数字化、网络化、高清化发展的进程，网络PTZ摄像机在产品的开发上也迈入了一个新的阶段，高清PTZ摄像机成为监控行业新的热点。

　　高清化

　　以前百万像素摄像机由于芯片处理性能有限，在百万像素分辨率下，只能采用M-JPEG编码格式。因而，用户要么选择百万像素分辨率，接受15Mbps甚至更高的带宽和更高存储成本;要么就是进一步降低百万像素摄像机的帧率，当成一个百万象素数码相机使用。所以，虽然百万象素摄像机很早就在市场上出现，但高分辨率和高带宽的矛盾以及低帧率是其一直无法普及的根本原因。
　　但上述现状在2008年得到彻底改变。在2008年，业内开始推出全球第一款基于H.264编码的真正实用高清网络摄像机，由于成功解决了高分辨率、高帧率及高带宽的矛盾，使得网络监控的真正进入实用的高清时代。随之，国内外厂商开始推出众多的高清固定枪机和固定半球，以及基于H.264的高清网络摄像机。到现在，无论我们到哪里，大家都在谈高清，卖高清，越来越多的用户也在用高清。高清网络监控已经进入井喷时代。网络PTZ摄像机的最重要的一个发展趋势就是高清化!
　　我们做过很多高清机固定摄像和标清固定摄像机的对比，包括分辨率，图像细节、带宽、延时等，高清固定摄像机优势明显。若我们拿一个720P的高清PTZ快球和一个4CIF/D1分辨率的36X标清快球做对比，结果会如何呢?
　　最广角时对比
　　在最广角时(此时焦距均为最小)，从下图可以直观看出，36倍4CIF /D1与18倍720P摄像机为水平视角基本相同(照片左右两侧)，但高清快球的分辨率是标清摄像的2倍，物体细节明显提高。(如图1)
　　最大焦距时对比
　　在最大变焦时，4CIF /D1球机为36×光学变焦，与高清PTZ摄像机为18×光学变焦。从图1中可以直观看出，高清18倍光学变焦的特写效果，与标清36倍光学变焦的特写效果基本相同。
　　在720P的图片中，除了可以更清楚地分辨车牌，同时其水平覆盖范围更宽。720P的图片中，不但可以有效地监控进出仓库的卡车，更可以同时监控仓库出入口右侧的消防门。
　　可见，在放大到最大光学变焦角度时，4CIF /D1的PTZ摄像机视角已经非常狭小，有效监控范围十分有限;而当720P的高清PTZ摄像机放大到最大光学变焦时，不仅可以获得同等甚至更为出色的图像细节，而且由于16:9的宽屏格式，更加扩大了有效的视频监控范围，更好地帮助监控人员进行视频监看和跟踪。(如图2)
　　由此可见，相对于标清网络PTZ摄像机，不论是在广角，还是在特写时，高清PTZ摄像机都表现出了无与伦比的效果。高清化必然是PTZ球型摄像机的最重要的发展趋势之一。

　　智能化

　　智能化是PTZ摄像机的重要发展方向之一。比如一些高清PTZ已拥有随时检测球机内部温度和湿度、自动启动内部加热和降温设备、智能监控风扇转动状态。不但如此，更支持温控报警功能，当机内工作稳定超过其正常稳定工作范围时，会通过邮件、短信、声光报警等方式提醒管控人员。
　　部分室外应用的高清PTZ摄像机更支持北极温控功能，通过智能温控，可使摄像机在-40度到50度的环境温度内正常工作。
　　智能看守功能也是非常实用的智能分析，一旦摄像机发现在门口有人或车进出时，则自动的将摄像机图像拉过去，并进行变焦特写。
　　当然，自动跟踪、动态遮挡、音频侦测、断电重启报警也都是众多网络快球所具备的基础智能。但随着处理芯片(CPU及压缩)的性能日益强大，除了可以处理基础的视音频及控制数据外，更多的富裕资源可以用于高级的智能分析，如：绊线、人数统计、区域防范等。目前芯片的处理性能，已经能够在处理标清视频时，同时处理绊线、人数统计等高级智能分析。

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浅析一体化摄像机的优势

　　一体化摄像机现在专指具有光学变焦和自动聚焦镜头内置一体化的摄像机。与枪机相比，一体机芯精密度和技术要高很多，模拟监控时代的一体机机芯均被日韩企业(如三星、日立、索尼等)所垄断。
　　近年来，随着IP高清技术发展，国内少数颇具研发实力的企业已经掌握了高清一体机机芯核心技术，如艾普视达、海康威视、浙江大华、奥尼克斯以及神州数码等。由于一体机技术精度要求较高、研发生产成本高，所以目前市场上高清网络一体机价格偏贵。高清一体机产品多用于平安城市、道路监控、机场、广场等场所。
　　与传统枪型摄像机相比，一体化摄像机集成度高体积小巧、美观，安装非常简单。同时，高清网络一体机可以通过网络实现变倍、聚焦和光圈控制，一次安装几乎不需要到现场进行后期维护。此外，高清网络一体化摄像机清晰度更高、监控范围更广，不需要另外选配高清镜头，综合性价比高。
　　与枪机等普通机型相比，一体化摄像机的特色主要体现在自动聚焦上，其使图像画面随时保持清晰。那么，何为自动聚焦?简而言之，自动聚焦即是通过摄像机自动聚焦算法检测图像主物面的位置，并根据其在摄像机图像传感器上的聚焦情况自动调整镜头的聚焦马达，这样往复多次，即可实现变焦控制全程自动聚焦，图像在变焦过程中随时保持清晰。如此一来，传统枪机跑焦和手动调焦维护的时代便一去不复返了。
　　变焦控制和自动聚焦技术提高了监控效率，当图像画面发生变化(如有物体移动或变焦控制时)需要重新聚焦，自动聚焦镜头可以自动执行聚焦操作，让整个画面始终保持焦点准确图像清晰。比如我们控制镜头变焦让画面场景中的人物由远及近时，自动聚焦算法会不断分析当前画面并发出镜头自动聚焦命令，使人物在画面中始终保持焦点清晰。而如果一体化摄像机安装在云台上，同样可以根据云台的操作完成自动聚焦。自动聚焦主要技术难点是要提高聚焦的速度和精度，精度将影响后期图像处理的结果。场景中被摄物体与拍摄的距离时刻发生变化，快速的聚焦十分必要，聚焦速度的提高，取决于聚焦评价函数的选择。聚焦评价函数用来衡量图像聚焦与否。基于图像处理的自动聚焦算法中常用的聚焦评价函数的类型大致有：灰度梯度函数、信息学函数、频域函数、统计学函数等。用微积分法对图像进行梯度变换，将图像的边缘增强处理，使聚焦图像与离焦图像的评价函数值更加分明，提高了准确聚焦的灵敏度。该方法是目前安防一体化摄像机使用得较多的一种。