半球型摄像机技术特点及应用分析

　　半球摄像机，顾名思义就是形状是个半球体，仅仅是针对外形命名的。半球型摄像机相对于枪型摄像机其集成度更高，集成了镜头和具有一定防护性能的外壳。由于体积小巧，外型美观，比较适合室内办公场所以及装修档次高的场所使用。目前市场常见的半球产品从性能上分为模拟、网络高清、SDI数字高清，本文将对目前市场主流的网络高清半球产品的相关内容进行介绍。

　　半球摄像机硬件结构

　　不同产品定位的半球硬件结构上会有少许的差别，不过基本的组成都包括下面这几部分(如图1)：

　　1、镜头

　　2、半球罩

　　3、底座

　　4、摄像机电路板板固定架(调节倾斜度)

　　5、Sensor板及主板

　　6、连接线功能接口

　　7、红外灯板(红外半球)

　　镜头

　　常用半球摄像机，镜头的组成通常选择定焦半球或者手动变焦镜头，且半球手动变焦镜头受半球球壳内体积限制以及适应半球常用的室内监控场景的实际需求，焦距一般都在3.6~12mm左右。

　　特殊场景应用的半球会采用360度的鱼眼镜头配以图像矫正算法，形成大范围场景的360度监控。

　　带有自动变焦功能的半球一般具有4倍左右的光学变焦，可以相较定焦及手动变焦的半球监控更远的距离，具有自动变焦功能同时集成了低速小型云台的半球事实上就可以作为一台小型的球形摄像机来应用。

　　半球摄像机产品的发展历程和所有视频监控产品一样经历了模拟到数字标清到高清的的过程，

　　半球摄像机大致可分为下列几大类：

　　依成像色彩划分

　　彩色摄像机：适用于景物细部辨别，如辨别衣着或景物的颜色。因有颜色而使信息量增大，信息量一般认为是黑白摄像机的10倍;

　　彩转黑摄像机：适用于光线不足地区及夜间无法安装照明设备的地区，在仅监视景物的位置或移动时，可选用分辨率通常高于彩色摄像机的黑白摄像机。

　　目前主流的网络高清半球摄像机按分辨率划分

　　(1)图像像素在100万~140万像素(pixel)彩色分辨率为600线、黑白分辨率650线左右。

　　(2)图像像素在200~300万像素、彩色分辨率在900线左右、黑白分辨率在950线左右。

　　依半球摄像机灵敏度划分

　　普通型：正常工作所需照度为1~3Lux;

　　月光型：正常工作所需照度为0.1Lux左右;

　　星光型：正常工作所需照度为0.01Lux以下;

　　红外照明型：原则上可以为零照度，采用红外光源成像。

　　半球摄像机专指由专制的摄像机+专配的自动光圈手动变焦镜头+密封性能优异球罩和精密的摄像机安装支架组成的半球摄像机。其最大的特点是集摄像机、镜头以及安装系统为一体，设计精巧且易于安装。

　　技术特点

　　色彩还原

　　色彩还原是指景物经过拍摄，彩色摄影画面的色彩和原景物色彩的一致程度。影响色彩还原的因素有摄影镜头的质量、光线的色温、CCD的性能和数字信号处理电路的设计等。

　　超高解像技术

　　CCD及COMS器件作为感光元件的模拟摄像机，其水平清晰度不但取决于CCD及COMS芯片的性能，同时与DSP/ISP数字信号处理电路的设计水平和处理能力密切相关。随着安防技术的进步，高清监控已经普及4K及H.265技术也已经崭露头角。

　　超低照度技术

　　随着监控要求的提高，24小时监控的要求逐渐增多。摄像机市场上出现越来越多的“超低照度”摄像机，实现方式多样，如慢速快门帧累积技术、双滤光片切换日夜转换技术等等。

　　透雾引擎技术

　　最新数字信号处理技术，可自动侦测图像中的灰度雾像数据，并统计全区图像的亮度数据，经由高精细图像处理算法，结合图像处理芯片灰阶曲线变换，针对各点计算出最佳修正曲线及对比度，实时地调整图像的动态范围曲线并强化色彩还原度，用以减少雾气对图像所产生之原始的影像干扰，还原真实图像。

　　自动暗区补偿(ABS)

　　先进数字信号处理技术，可自动侦测图像的暗部，并统计全区图像的亮度数据，经由高精细图像处理算法，针对各点计算出最佳修正曲线及对比色彩，实时地调整图像动态范位及暗部区域，用以呈现最佳清晰图像。

　　红绿灯辨识技术

　　细微动态侦测技术，针对图像高亮度区域执行细微检知，透过自动动态选取计算实时地调整所选取图像的对比度及色浓度，同时启动智能全域图像侦测，藉由全域加总平均亮度的数据，判断对比度与启动时机，用以提高夜间红绿灯辨识力，解决夜间交通灯号反白问题。

　　防雷保护

　　雷击通常有三种形式：一是带电的云层与大地上某一点之间发生迅猛的放电现象，叫做“直击雷”;二是带电云层由于静电感应作用产生的“二次雷”或称“感应雷”;三是“球形雷”。雷击常常造成设备主要部件损坏，修复成本高昂，用户损失很大。

　　因此，防雷击对于保护摄像机正常运转、提升产品寿命有很大的作用。通过在电路板设立防雷击保护电路，可以确保当雷击发生时摄像机主要元器件不会受到损害(如电路板、电机)。雷击时产生的电流从保护电路导出，流入大地，不进入摄像机工作电路，从而保护电路的安全，为使用者提供更大的保障。

　　红外侦测锁定技术

　　常规的日夜转换是感受外界可见光强度，当可见光低于预定值，则启动转换电路，控制滤光片动作，实现彩色到黑白的转换。在实际的低照度环境中使用发现，摄像机可能会受到外部环境的短暂影响而误判环境照度(如汽车大灯的照射)，从黑白模式转换为彩色模式，但此时实际的环境照度仍然比较低，汽车驶过之后，摄像机将再次从彩色模式转回黑白模式，出现频繁日夜转换的现象，影响监控效果，降低滤光片切换马达的寿命。

　　案例及应用

　　智能楼宇

　　图216:9走廊格式

　　9:16走廊格式，半球应用在楼宇室内环境相当大的部分被用于走廊国道区域的监控，先对传统16:9的画面分辨率，走廊格式能够更加有效的增加有效监控画面，相同长度的走廊可以使用更少的半球产品来实现同样的监控效果，可以为客户从前端到后端都节约了使用成本。

　　图39:16效果走廊格式

　　电梯半球：与梯控系统对接，叠加楼层显示。电梯半球通过。

　　金融

　　高保真音频互动，视频音频采集一直是网络摄像机产品的核心功能，但是音频采集效果好坏很多时候并没有得到足够的重视，当金融行业对于服务意识的提升，当各种与客户沟通的视频及语音信息都需要更好的记录的时候，高质量的语音采集已经成为半球产品非常重要的功能之一。

　　超宽动态

　　所有的网络高清摄像机产品对于金融行业来说超宽动态已经是标配的功能之一，半球当然也不例外，如何能把宽动态功能做的更好，又同时兼顾低照度环境下的成像效果，是摆在所有厂家面前的新的挑战。

　　商超应用

　　360°全景，在商超应用上，通过360°的全景半球可以通过一台摄像机监控整个商超便利店的监控，为用户提供了更独特的全局视角来追溯跟踪事件的发生情况，为客户提供了总的情景视野，比固定摄像机只监控狭窄领域能力更强。

　　传统的网络摄像机只能监控一个固定区域的狭窄视野而如果需要进行全局无死角的监控则需要设置多台摄像机，或者利用可以转动的云台摄像机(PTZ)，而云台摄像机也只能同时监控一个区域，360度全景相机可以提供一个解决这个问题的方案。

　　客流统计

　　将客流统计算法集成到半球摄像机内，半球摄像机除了进行视频采集还对视频数据进行实时处理。每一个集成了智能算法的半球都是一个可以思考的眼睛，用户可以随意的增加和减少需要进行客流分析的点位，分布在前端的计算也比传统后台服务器计算方式更加的安全有效。

　　交通

　　停车场系统，车位指示灯半球。

　　停车场环境对于半球的低照度要求较高，而集成了车位状态指示灯的半球既可以对停车位上车辆的情况进行实时监控，也可以对于入库司机进行停车位状态的显示，引导司机快速找到空余停车位。

　　车载半球

　　公共交通系统的车载监控系统应用最为广泛的就是半球摄像机，集成了3G、4G功能的高清半球摄像机可以实时将监控画面进行与指挥中心的回传。

　　展望未来的半球摄像机

　　所有的监控摄像机产品最终的追求都是更高清，更智能，能更好的适应各种环境。

　　1、自我状态感知型半球摄像机

　　目前所有的监控摄像机产品包括半球摄像机，除了本身质量问题之外造成的产品损坏超过一半都是由于供电产生了问题，造成电源模块损坏而使摄像机无法正常工作。

　　未来的摄像机或许可以通过智能算法尽可能减少这方面对于摄像机产品质量的影响，当半球摄像机集成一种电源电压评测系统，通过指示灯的方式来显示给摄像机供电的电源是否达到保证摄像机正常电压工作，客户在安装的时候就能够判通过半球的电源指示灯断的出来电源电压是否过高或者过低，现有摄像机产品虽然采用了宽电压冗余设计，但是在实际施工过程中的不注意，或者由于线路的老化及供电设备的标准不统一都会对摄像机造成摄像机供电不正常，集成了供电知功能的半球产品就可以实时检测自身工作状态，在电源不稳定的时候，给监控平台反馈相关信息以免造成长期使用对摄像机本身的损坏。

　　2、环境感知型半球摄像机

　　在一些工厂企业，对于视频监控的同时对于环境也有监控的要求，如电力行业，石油化工行业，需要实时视频监控且实时检测关键设备周围的温湿度变化，环境感知型摄像机集成的感应模块对于环境的温度和湿度进行测量同时将相关信息叠加在视频画面上，同时集成检测算法，当环境异常的时候可以自动调用相关的平台应用以及产生相应的报警联动功能。

　　3、语音对讲型半球摄像机

　　普通半球摄像机都具有音频输入输出功能，但是仅限于借助其他对接设备的音频的输入输出，半球摄像机本身自带的麦克效果都不是很理想，且一般半球摄像机本身不具备音频输出功能，所以不具备语音对接功能，自助银行及医院系统还都依靠语音对讲系统配合视频监控系统来工作，当将来半球摄像机本身具有高保真的音频输入及对讲播放功能，就能更好的进行音视频的采集，摄像机本身将从一个只进行信息采集的设备转变为信息采集及发布交流于一身的产品，可以省掉现有的公共广播系统，以及相应的施工布线成本。同时对语音和视频信息进行叠加，在视频实时浏览及回放的时候可以更换的还原场景的各种信息，通过对现场音频的采集分析，与视频信息的对比，可以利用识别算法发现危险的情况，如夜晚本应该没有人员停留的区域获取到了音频信息，再或者有人在视频画面里高声的呼救，都能启动视频监控系统对于现场情况的特殊处理方案。

　　4、安装隐蔽便捷型半球

　　半球摄像机产品由于是在室内使用，有些室内半球产品需要进行隐蔽的安装以保证室内环境的统一完整和美观，另外一方面也考虑到室内环境人员的舒适程度比如一些高端的消费场所购物场所娱乐场所往往对于可能窥探隐私的摄像机产品会产生一定的抵触心理，隐蔽性安装的产品，可以避免这样的问题，该类产品可以尽可能的融入所安装的环境不容易被发现。

　　便捷安装越来越受到监控产品厂商的重视，摄像机产品的便捷按照可以使用户采用更少的人工就或者更短的时间完成大规模的产品安装部署及安装调试，也使后续的维修更加快捷方便。

　　最后，半球摄像机作为视频监控产品家族非常重要的一员，随着技术的日新月异以及客户需求的更加广泛和细致深入，一定会随着客户的需求不断进行产品的演化与更新，当枪型摄像机已经买入了4K高清的时候，半球摄像机由于体积限制无法安装4K高清镜头，而且半球摄像机最常使用的室内相对空间较有限的环境似乎也没有非常急迫的对于4K高清的需求。那是不是高清半球在达到300万像素后就遇到了发展的瓶颈了呢?我想每个做产品的人心中都会有自己的答案。