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  近两年,随着公安部在全国推行科技强警示范城市建设和“3111”平安城市建设工程,给监控行业带来了巨大商机。在“平安城市”的建设中,高速球机以具有快速旋转、预置位、巡视轨迹、坐标功能、自动归位功能、长焦限速功能、夜视功能、外型美观、与环境融合好等显著的特点,正成为平安城市监控工程的新宠,鉴于智能高速球型摄像机具有其他摄像机无法比拟的优势,可以预见它将得到更广泛的运用。

  由于高速球的高集成度,注定了它高端监控产品的身份。所以早前的高速球市场几乎是国外品牌的天下,如美国派尔高(Pelco),日本索尼(Sony)、松下(Panasonic),德国博世(Bosch)等。近几年,随着国内厂商逐渐掌握高速球的核心技术,特别是步进电机微分控制技术的掌握及应用,在这一时期,国内大量的安防厂家进入到这个行列,深圳景阳也是在这一时期发展起来的,景阳从早期代理国外BOSCH品牌,到目前的独立自主研发生产,其687高速球系列被07年公共安全杂志评为十大安防新锐产品。国内自主研发的高速球以其更高的性价比优势成为了市场上的一股强势力量,致使国内或进口的球机价格都在逐年下调。随着价格的不断下调,高端高速球在越来越多的场所得到了普及应用,室内应用如视频会议、智能大厦监控、银行保安、远程教学、商场、机场、车站等室内监控场合,室外应用如道路、广场、小区、校园、地铁等,可以说,现在高速球已经延伸到了人们生活中的每个角落。

  在高速球广泛应用发展的今天,迅速推出具备更多功能和更高性能的新一代高速球将是高速球制造商扩大市场占有率的关键。本文就目前高速球机一些技术特点及新技术的发展趋势谈谈自己的看法,希望对部分工程商及用户在高速球应用选型及上能有所帮助。

  高速球型摄像机一词是从国外High Speed Dome 翻译过来的,有人把它叫做快球,也有人称它为一体化球型摄像机,对高速球与中速球、匀速球、恒速球等概念目前也没有明确的定义。虽然如此,但业内人士普遍认同,快球是高速球的简称,高速球与中速球一样,都是可以变速控制,但中速球的转速在60°/S-120°/S,高速球的转速在120°/S 以上,而匀速球可以理解为恒速球或慢速球,它不可以变速控制,只能以恒速控制,转速在15°/S 以下。

  高速球的核心主要包含控制中心、执行电机、一体化摄像机三个部分,在控制中心的控制下,一般高速球都能全部或部分完成以下功能:

  1、一体化摄像机的功能控制:自动光圈、聚焦、数字变倍、日夜转化、白平衡、预置点图象冻结、背光补偿、快门时间、遮蔽区等等。

  2、云台控制:比例变倍、手动控制上下左右转动、自动运行(预置点、巡航、线扫、花样扫、区域)。

  一体化摄像机:一体化摄像机是高速球机的核心部分,此类摄像机机芯大多采用日本HITACHI(日立)、SONY(索尼)、韩国LG等公司的CCD一体机,常用的型号有18X、22X、26X等,而Panasonic和Samsung则使用自己的CCD生产一体机,摄像机机芯及镜头决定了高速球机的图像水平分辨率、焦距、最低照度、信噪比、画质,色彩的还原能力等摄像机性能指标。

  传动控制部件:包括步进电机、传动齿轮或皮带、解码器、滑环电刷等部件,这部分的性能主要由机械设备的性能所决定,老式采用齿轮或皮带作为传动机构的机型,往往会因为齿轮或皮带出现问题而影响整个快球系统的可靠性和定位的精度和速度,现在大多数厂家使用步进电机直接驱动云台,高级的高精密度的步进电机可以保证在最高放大率时提供高达0.01度定位精度的变速控制。在切换速度上,可以提供预置位切换400度/秒的高速,快速跟踪能力很强,画面跳转时而无脱尾。滑环电刷也是传动比较关键控制部件之一,它保证一体化智能球机在进行水平360度连续旋转时准确无误地传递视频信号、控制信号。特别是在球机高速运转以及长时间运行中尤为重要。

  早期步进电机运动方向和步数的控制是通过单片机进行的。以51系列的单片机为主。单片机对步进电机的控制细分最多只能做到16步细分,其主要优势在于控制而不善高速运转。但随着高速球更多功能的应用,普通16位单片机已经不能满足要求。但现在32位ARM的单片机可以增加DSP处理能力,将来已经很难说是到底是DSP还是单片机在作为电机的处理器了。DSP的细分能力更强,可以做到64步细分,甚至256个微步,从而解决高速球机的电机噪音,预置速度、运行不稳、图像抖动、更易实现智能化的问题。这一技术难题的攻破对国内步进电机高速球的生产起到了巨大的推动作用,高速DSP芯片的应用给高速球带来的作用已经越来越受到国内安防厂商的重视。高速球的重要核心是高速智能和定位准确,通过高速在第一时间捕捉到视频图像,所以速度和准确性是产品研发的永恒目标。目前的DSP技术在图像识别、图像比对方面有着巨大的升级空间。

  数字处理部件:这部分则根据球机的不同使用特色而具有的内置智能模块,如提供视频联动、智能跟踪、传输方式转换作用的处理部件,如:双绞线传输模块、视频压缩模块、光纤传输模块、网络传输模块等。

  智能识别和自动跟踪是智能型高速球的一个重要特征。智能识别是通过对当前目标的外型特征或行为动作特征与后台预存特征进行比对和有效分析,预测目标的行为,变被动防范为主动防范。自动跟踪是在智能识别的基础上,对图像进行差分计算,自动识别视觉范围内目标运动的方向,并自动控制云台对移动目标进行追踪,同时配置高清晰的自动变焦镜头,目标在进入智能球机视线范围内直到离开的这段时间内,所有动作都被清晰地传往监控中心。球机在前端实现自动跟踪功能在治安监控中可能只是一个卖点,实用价值目前还没有体现。真正的跟踪是要通过后端来实现的。现在很多厂商都在尝试。如果在机场,误差率会比较小一点,但在室外环境下,环境变化太大,误差率是比较高的。一般情况下是采集图像之后在后端利用软件进行行为分析,这种方式会比在前端直接分析更有效果。现在人面识别技术发展比较快,如果能够将人面识别技术应用到球机的自动追踪系统中,应该能够实现追踪功能。

  网络型高速球是目前高速球的特色发展的重要分支,在目前普通型高速球的基础上,增加图像(或声音)编码模块和网络接入模块便可以构成一个基本的网络型高速球,实现影音数据和控制数据在网络上的流畅和可靠传输。相对而言,网络型高速球的价格因素已经不如几年前那么敏感,而如何在有限的网络带宽下更加流畅地传输数据,是网络高速球面临的问题。这里面关键的一点也就是对数据的如何压缩和编码,以期在尽量少损失图像和声音质量的前提下充分减小源流的带宽。目前市场上的网络摄像机一般采用MPEG4或H.264方式来完成对数据的编码压缩,目前这方面做得比较好的还是国外厂家,如瑞典AXIS 及日本SONY公司等。

  伴随着整个监控行业朝着数字化、网络化发展的进程,作为较常用的监视前端设备,高速球在产品的开发上也迈入了一个新的阶段,功能的多样性、网络传输和智能化可以说是当前快球产品开发的主要趋势。

  智能化是高速球重要发展方向之一,目前一些高速球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,但光这些还远远不够还有很多智能化的功能有待开发。如;协议自动识别、ID自动分布,目前高速球普遍采用的是通过拨码开关或菜单来选择协议的方式,对机芯和控制协议的自动识别将为产品使用者或工程安装有着重要的实际意义,其球罩、球身经过特殊材料处理后不会吸附灰尘和油污,并具有自动清洁的功能,以及一些特殊应用场所机型的开发等。

  特殊功能、特殊应用场所机型的开发,高速球在特殊监控行业的发展也有待进一步发展,应用于特殊行业的的防爆、防震、防腐蚀球机,日夜监控的红外一体化高速球等。这部分功能球机厂商可以采用模块化设计,将高速球各个功能部分按组件方式设计,使之可以互相搭配,提高了销售的灵活性,更好的满足用户的需要。当然,这项工作的具体实施还是具有不小的难度,需要在产品的规划之初就有一个全面细致的考虑。

  总之,高速球的技术发展与市场需要是一个相互影响、相互促进的过程。一方面,有市场的需要,促使技术进一步发展并更好地应用到产品中去;另一方面,技术发展了又将激发更多的市场需求。数字化是当代电子行业的一个重要特征,依赖于数字技术的网络化、智能化产品也就成了众多电子产品发展的一个基本方向。高速球技术发展也必将融合数字化、网络化、智能化三个基本特征,不断出现更适合、更有效的安防产品来充分地满足市场需要,并引导、激发更多的市场需求,并最终构筑一个良好的社会公共安全体系。

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