智能球型攝像機

1、什么是智能球型攝像機？智能球型攝像機是現(xiàn)代電視監(jiān)控發(fā)展的代表，她集成彩色一體化攝像機、云臺、解碼器、防護罩等多功能與一體，安裝方便、使用簡單但功能強大，廣泛應用于開闊區(qū)域的監(jiān)控，不同的場合都可以使用。      所謂智能，筆者的理解在于其功能的突出表現(xiàn)，其代表為：預制點及連續(xù)旋轉功能。預制點是用戶可以對監(jiān)控畫面的場景提前進行的編號，此編號就為預制點。無論畫面停留在任何地方，通過預制點的調用，場景會立即出現(xiàn)在監(jiān)視器（顯示器）上，而無須其他復雜的操作。連續(xù)旋轉是指云臺的轉動不再是從左到右或從右到左的旋轉，而是可以沿一個方向連續(xù)的旋轉，突破了云臺只能

2、0-355度的旋轉范圍。      通常把內(nèi)置一體化攝像機（含變焦鏡頭）、云臺結構、解碼器，采用球形護罩的一體化前端成像設備稱為一體化智能球型攝像機。它具有體積小、外形美觀、功能強大、安裝方便、使用簡單、維護容易等特點，又被人們通俗地叫為“快球”、“智能快球”或“球機”。智能球型攝像機的分類(1)以云臺的轉速為劃分依據(jù)：包括高速球（0-360/S）；中速球（0-60/S）和低速球（0-30/S）。(2)以使用環(huán)境區(qū)分：室內(nèi)智能球型攝像機和室外智能球型攝像機，室外智能球包括防水裝置和恒溫裝置，多為雙層帶加熱和風扇。(3)以安裝方式劃分：吊裝（通過

3、支架吊于屋頂及天花板）；側裝（通過支架固定在墻面或立桿）；嵌入（直接在天花板開孔，無支架）。根據(jù)使用的一體化攝像機也可以進行分類。一般球機應具有以下一些功能：預置點或預置位所謂預置功能是指智能快球能將當前狀態(tài)下云臺的水平角度、傾斜角度和攝像機鏡頭焦距等相關參數(shù)儲存到存儲器中，需要時可以迅速調用這些參數(shù)并將云臺和攝像頭調整至該位置。自動巡航所謂自動巡航是指可通過預先編程，將某些預置點按要求的順序編排到自動巡航隊列中，只需一個外部命令就可讓球機自動地按設定的預置點順序以設定的時間間隔往復不停地運動球機的基本概念自動掃描所謂自動掃描是指預先設定左限位和右限位，可以實現(xiàn)攝像機在左右限位之間以設定的速度

4、水平自動來回掃描。模式（PATTERN）或花樣掃描所謂模式（PATTERN）功能是用戶啟動（PATTERN）錄制功能后，球機能夠連續(xù)記錄用戶在某一段時間內(nèi)對球機轉動及鏡頭操作的運行軌跡，通過操作命令可以將錄下的操作過程自動循環(huán)的回放。業(yè)界也有把這稱為自學習或智能記憶等。自動運行（AUTOPARKING）所謂自動運行功能是使用者在一段時間（時間可自由設置）內(nèi)沒有操作時，智能球能自動回到使用者預先設置的某一個重要的預置位（即通常所說的看守位）或執(zhí)行某一預先設定的功能：自動掃描、花樣掃描或自動巡航等。焦距控制用戶可以通過控制鍵盤調整焦距的遠近，得到所需的全景畫面，或是近景視圖。聚焦控制系統(tǒng)默認自動聚

5、焦。鏡頭變焦時，攝像機會以物景畫面的中心自動對焦，保持清晰圖像；在特殊情況下用戶可以手動聚焦，達到希望的圖像效果。光圈控制攝像機有自動背光補償功能。在強光背景下，自動對較黑暗的目標進行亮度補償。對光亮的背景進行采光調整。避免因背景亮度過高而造成整個畫面一團光亮，目標卻因黑暗而不可辨別的情形，從而實現(xiàn)清晰視圖。自動翻轉操作者將智能快球的鏡頭鏡頭操作到底部（垂直）時,球機的鏡頭會自動翻轉180°，并隨即向上轉，可直接觀看到背面的景物，從而實現(xiàn)縱向180°的全程連續(xù)監(jiān)視。焦距/速度自動匹配操作者手動控制智能快球時，對焦距較長的情況，球機高速的反應使得輕微觸動搖桿可能使畫面迅速移動

6、，從而造成畫面丟失。基于人性化考慮，要求智能快球必須具有根據(jù)焦距的遠近自動調整云臺水平和垂直轉速，使得監(jiān)控時手動跟蹤目標操作更為簡便易行。其他功能區(qū)域顯示、隱私保護、白平衡控制、背光補償控制、彩色/黑白轉換控制。球機有哪些核心部件？      一體化智能球形攝像機是一種涉及光學、機械、電子等領域的高科技產(chǎn)品。由于目前國內(nèi)光電技術、微電機制造技術和生產(chǎn)工藝等方面的原因，一體化智能球機的三個主要部件（內(nèi)置變焦鏡頭的一體化攝像機、電刷、高性能電機）幾乎全部依賴進口。一體化攝像機      一體化智能球

7、形攝像機作為監(jiān)控系統(tǒng)的前端設備，成像是否清晰、聚焦是否準確迅速是個極其關鍵性指標，而這又取決于產(chǎn)品所選用的第一個關鍵部件一體化攝像機。      目前全世界范圍內(nèi)球機生產(chǎn)廠家比較認可的一體化攝像機品牌是：日立（HITACHI）、索尼（SONY）、三洋（SANYO）。這些一級品牌的一體化攝像機，以色彩正、聚焦靈敏、質量穩(wěn)定、使用壽命長（100萬次以上）而著稱，顯示分辨率在470線左右，是球機市場大多數(shù)知名品牌廠家的首選。      次一級的一體化攝像機品牌以韓國為主：三星（SAMSUNG）、CNB

8、、LG等。相對于一級品牌的一體化攝像機而言，這些攝像機基本存在一定的色偏（或者偏紅，或者偏藍），聚焦速度也要比前者慢上2050%左右，但質量穩(wěn)定，顯示分辨率也是470線左右，是韓國球機廠家的主要選擇，也是國內(nèi)一般球機廠家或仿冒國外品牌球機廠家的選擇。一體化攝像機的倍數(shù)概念      市場上有些廠家利用攝像機變焦倍數(shù)這個概念，誤導用戶的選擇。他們向用戶介紹球機性能時，只講攝像機是多少倍，似乎倍數(shù)越大越好，而不說清楚是多少倍光學變焦與多少倍數(shù)字變焦的乘積。在實際圖像監(jiān)控系統(tǒng)中，真正起作用的是光學變焦的倍數(shù)。由于目前一體化攝像機的有效像素為440K左

9、右，電子變焦若超過2倍，幾乎不具備什么使用價值，其強烈的馬賽克效果使實際監(jiān)控圖像根本無法觀看。球機結構和核心部件      一般說來，光學鏡頭焦距越長變焦倍數(shù)越大，該攝像機所能監(jiān)視并看清的目標也就越遠。然而，由于一體化攝像機變焦鏡頭組受當前國際技術水平的限制，變焦鏡頭組的遠焦一直在90mm這個難關左右徘徊。一般16倍光學變焦的焦距范圍是：464mm，18倍光學變焦的焦距范圍是：3.173.8mm，22倍光學變焦的焦距范圍是：488mm或3.679.2mm，而23倍是3.682.8mm，25倍是2.562.5mm，27倍是3.2587.75mm，

10、從以上數(shù)據(jù)不難看出22倍光學變焦鏡頭組的遠焦88mm是看得最遠的，這也是目前市場比較流行22倍光學變焦一體化智能球機的原因之一。用戶在選擇鏡頭變焦倍數(shù)時應該要求廠家提供具體的鏡頭近焦、遠焦參數(shù)而不應片面聽信其廣告上的倍數(shù)宣傳。同樣是22倍光學變焦，以日立HITACHI的一體化攝像機為最好，它和韓國產(chǎn)的一體化攝像機不僅存在品質上的差異，也存在很大的價格差異。日立HITACHI的一體化攝像機價格幾乎是韓國的二倍。電刷一體化球形攝像機的第二個關鍵部件就是電刷。它是一體化智能球機在進行360度連續(xù)旋轉的同時準確無誤地傳遞視頻信號、控制信號的保證。從穩(wěn)定性和可靠性而言，以美國的品牌為最好，其電刷內(nèi)部采用

11、金質結構，能確保一千萬次以上的壽命。而國內(nèi)某些球機廠家自行研發(fā)的電刷，因為無法很好地解決散熱問題（利用黃油來散熱，一旦黃油耗損完畢，散熱不勻將導致電刷損壞）以及耐磨損問題（受原材料成本和工藝限制，沒有使用金質材料，易導致信號傳遞的可靠性沒有保證），一般壽命只有幾十萬次，這和一千萬次相比是完全不同數(shù)量級的概念。電機一體化球形攝像機的第三個關鍵部件是電機及其相應的機械結構和控制技術。這是驅動一體化智能球機云臺進行水平和垂直運動的動力源泉，球機設計的難點也在此。目前業(yè)界流行使用的電機有2大系列：直流電機和步進電機。直流電機從控制的角度來說，直流電機在球機處于靜止狀態(tài)時，電機線圈中幾乎沒有任何工作電流

12、。直流電機的這種特性，導致直流電機幾乎沒有什么熱損耗，壽命相對較長，一般有10年以上的壽命；若要控制直流電機驅動云臺轉動，則既要計算球機從當前位置啟動的加速度，也要考慮球機將要停在下一個位置的減速度，此外還考慮電機的輸出力矩，以保證球機的平穩(wěn)轉動，對控制器的設計要求極高。目前世界上只有寥寥幾家生產(chǎn)商掌握該技術。步進電機步進電機工作原理決定了它使用脈沖計數(shù)的方式進行驅動，屬于離散控制系統(tǒng)。若要控制球機從當前位置旋轉到下一位置，在勻速控制方式下，只需計算出兩個位置之間的步數(shù)差即可。相對而言，控制比較簡單。目前比較廣泛使用的1.8度或0.9度機械步距角的電機，只要設計好步距角微分電路（比如16微分、

13、32微分、64微分或128微分），就可進行精確角度控制。對于機械步距角相同的步進電機，微分步數(shù)越高，控制精度就越高，微分電路的設計難度也就越大。但是必須注意一點：由于步進電機采用微分脈沖技術控制旋轉角度和速度，即使球機處于靜止狀態(tài)，為了保持電機的當前位置，電機中必須時刻保留一定的工作電流。因此，步進電機云臺存在很大的熱耗，電機的壽命自然受到影響。一般說來，步進電機球機壽命僅有35年左右。目前比較通用的散熱方法是在球罩內(nèi)增加風扇，以便在球罩內(nèi)形成良好的空氣循環(huán)散熱系統(tǒng)。這種方式雖然在一定程度上有助于改善步進電機散熱，但是一旦風扇出現(xiàn)故障，由于球罩采用密封結構設計，會出現(xiàn)因局部過熱導致球機損壞。使

14、用PELCO球機的用戶可能對此深有體會。球機的未來發(fā)展趨勢      在整個監(jiān)控行業(yè)往數(shù)字化、智能化、網(wǎng)絡化發(fā)展的大趨勢下，一體化智能快球也不例外，就目前球機業(yè)界的情況來看，有以下幾個趨勢：1）支持網(wǎng)絡傳輸和網(wǎng)絡控制的網(wǎng)絡快球（IP快球）2）直接支持雙絞線傳輸或光纖傳輸，更適合未來智能建筑和ITS智能交通的應用3）在功能上更加智能化和人性化，如增加面部圖像識別和自動跟蹤，可應用于在公眾場合監(jiān)控和追捕逃犯；如增加語音自動定位，可應用于視頻會議系統(tǒng)4）在外觀設計上，隨著集成度的提高，小型化和多樣化外觀造型設計，使得球機安裝會更方便，和使用環(huán)境配合得

15、也會更具隱蔽性 采購時要注意的問題      首先，在指標方面，一體化攝像機一般采用1/4CCD,近端焦距在3-4mm，遠端焦距在90mm左右,雖然倍數(shù)大(目前,大部分產(chǎn)品都在22倍以上),可觀察的距離未必像想象的那么遠,并不像普通1/311-110mm的十倍鏡頭,說是十倍，可看遠景物體，效果和27倍的一體化攝像機差不多，所以，采購時要注意。另外，由于相配套的鏡頭采用1/4規(guī)格，故通光量會較小，靈敏度會降低，這個也要考慮。      功能方面，主要考慮下面幾點：是否有日夜轉換，是否有感應紅外；工

16、作電壓是多少，功率是多少，這和解碼器有關，不能大意；是否有真正的背光補償，這個問題聽起來很可笑，其實，確實有的廠家不知出于什么考慮，其背光補償就是簡單加大圖像亮度，結果是90%的情況下還不如不打開背光補償功能，這只能通過測試發(fā)現(xiàn)，說明書可不會告訴你，再有，有的一體化攝像機在下午4、5點的時候會出現(xiàn)嚴重的色偏，可能是由于濾光片或鏡頭處理不善的緣故，這也要通過測試才能發(fā)現(xiàn)。      由于一體化攝像機大量應用在勻速球上，所以其接口方式十分重要。有的一體化攝像機采用單一的插拔借口，接口連線又粗硬，結果攝像機在球內(nèi)轉動時，不斷出現(xiàn)電源掉電或控制失控故障，而且這類故障很難解決。因此，宜采用壓接方式的接口較妥。當然在一般的防護罩中使用時，由于攝像機相對防護罩是固定的，故不存在上訴問題。      再有，大部分一體化攝像機帶有攝像機通訊接口，有485的也有232的，由于這些接口大多是同鏡頭控制端復用的，因此，你要確定如何實現(xiàn)端口功能轉換，因為有的一體化攝像機的控制端轉換是采用控制鏡頭的