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高速球原理和技术发展

作者: 时间:2008-07-01

    高速球自出现之日起就迅速占领了视频监控系统的高端市场,尤其在普通摄像机无法实现的领域发挥着巨大的作用。本文将详细介绍高速球原理和高速球的发展趋势。随着科技的快速发展和市场需求的推动,高速球的技术含量越来越高,照度越来越低,变焦倍数越来越大,附加的智能选项越来越多,而且指标不断的提高,诸如:高分辩率支持、低照度支持、隐私区遮蔽数量、电子图像自动翻转、可录制巡视路线数量、宏指令支持、操作密码保护、报警输入输出支持、大数量预置位支持等等。无论是在市场占有率的扩大,还是技术领域的创新,高速球市场正以它高速度的步伐快速发展着。

    高速球作为监控系统的前端设备,成像是否清晰、聚焦是否准确迅速是个关键性指标,而这仅取决于高速球的关键部件——一体化摄像机。一体化摄像机的性能主要表现在成像是否清晰、聚焦是否准确迅速,以及变倍、灵敏度、分辨率等。

    步进电机也是高速球运动的关键部件之一,高速球厂家在开发高速球时非常重视研究步进电机驱动的过程,采用微分脉冲技术控制旋转角度和速度,使得高速球能准确地定位,并具有良好的操控手感,最能体现步进电机性能好坏的指标是最低速控制水平和预置点精度,还有稳定性。
 
  目前智能化在高速球上的应用也日益广泛。例如:一些高速球拥有的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、智能识别系统协议等功能。甚至一些高速球还可以按照设定,自动跟踪监控区域内的移动目标、判断监控区域内目标的行为状态、自动识别人的面孔、自动统计监控区域内人流量等强大的功能(此些功能主要体现在国外品牌的高端产品上)。
 
  球机本身已经是一个小的集成系统,除了常规的摄像部件外,还具有传动控制部件、数字处理部件、安装部件和电源等等。摄像部件完成的是普通摄像机实现的功能,摄取图像,由摄像机镜头组成。大多数厂家的一体化球芯主要来自SONY,HITACHI,其图像的画质,色彩的还原能力都很好,Panasonic和Samsung则使用自己的CCD生产一体机,现阶段的高速球变焦范围比较过去有了很大的提高,主要衡量指标为光学变焦倍数和数字变焦倍数。光学变焦是通过焦距的改变获得不同的取景范围,是使用全部的CCD面积成像,能保证图像质量;而数字变焦是在不改变镜头焦距的情况下,取CCD部分面积上的感光单元成像,类似于电脑的框取放大功能,是以牺牲CCD的分辨率来实现的,业内通常是以光学变焦的倍数作为高速球的比较指标。
 

    高速球型摄像机的第三个关键部件就是电刷。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。

    高速球的水平和垂直方向的运动分别由两个步进马达来完成,发给高速球的各种运动命令都是通过微处理器驱动马达来完成的,马达的好坏决定了高速球的所有运动的参数,像预置点的高速扫描、大倍率的低速捕捉、巡航队列、花样扫描、自动跟踪和点击放大的精确性都离不开对马达的处理和精确的控制。在最小转速控制时图像的抖动程度能够体现高速球的性能的好坏;预置点的精度也取决于机械结构的精密程度和步进电机的性能和控制水平,可以说对电机的控制水平可以真正体现出企业制造高速球的水平。

    功能日趋多样化

    高速球摄像机的功能多样性指的是产品功能将更为强大,可适用于不同的环境,且兼容性更好。点击放大和自动跟踪功能是最近高速球的两大技术突破。点击放大是指在监控过程中,发现监控目标时,用鼠标点击该物体,高速球即把该图像调到屏幕中心并根据点击物体的大小智能放大。自动跟踪功能是根据图像处理技术提取图像中的运动矢量,高速球根据图像中运动物体移动的方向移动,这也称为智能高速球。

    智能化主要体现在高速球及其他设备共同组成的智能识别(脸谱识别报警、异常识别报警、车牌识别等),自动跟踪(运动物体跟踪)、报警联动、自动报警录像等功能上,使“监控”的应用更加驾轻就熟、更智能化和人性化。

    除智能化、网络化外,新一代高速球还应该在以下几方面比普通型高速球具有更好的表现力。

    1、更好的隐蔽性。即整机的隐蔽性或镜头旋转方向的隐蔽性要好。如何使整机体积小型化,以及如何是整机有效、协调地嵌入到应用环境中将是设计师考虑的重点。

    2、更简单、更灵活的安装方式。目前一些厂家的高速球安装方式复杂,费时费力,极大地影响了产品的市场推广。

    3、易操作性。采用可视化菜单设计使操作更容易。操作的人性化和通用化设计将是影响产品市场推广的越来越重要的一个因素。

    4、质量稳定,性能可靠。这个是高速球最根本,也是最重要的指标。电源稳定性、防雷和抗浪涌能力、电机质量、主处理芯片性能、滑环质量、一体机性能等都是决定高速球稳定可靠的关键因素,也是设计者在设计过程中应该重点关注的问题。

    5、有效降低整机成本。更低的花费是促使高速球市场需求迅速扩张的重要因素。

    6、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,更好的满足了用户的需要。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。

    7、多种协议的兼容性以及机芯和控制协议的自动识别。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商、甚至制造商本身带来更多的实际意义。

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