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高速球应用的主要参考指标和注意事项

来源:投影时代  作者:伟昊  发布时间:2009-03-12 11:10:33  字体:[ ]

关键字:高速球  电视监控系统  安防监控  摄像机  

摘   要:智能高速快球属于安防监控的重要前端设备之一,随着技术的发展和成熟,原先动辄几万元的价格也逐步趋于理性,这就为这一高度集成化、智能化设备的应用奠定基础。本文从高速球自身的技术优势、技术特点来分析其在安防监控领域的应用。本文以资抛砖引玉,如有不足敬请指正。

    智能高速快球属于安防监控的重要前端设备之一,随着技术的发展和成熟,原先动辄几万元的价格也逐步趋于理性,这就为这一高度集成化、智能化设备的应用奠定基础。本文从高速球自身的技术优势、技术特点来分析其在安防监控领域的应用。本文以资抛砖引玉,如有不足敬请指正。

    随着社会的迅速发展,城市建设的规模和速度也不断加快,与此对应,整个社会应对的管理、治安等压力也随之增加。在这样的大环境下,各个领域对安防的需求也呈现出大规模的增长。

    电视监控系统作为安防系统的重要组成部分,在满足社会的安防、管理需要方面起着无可替代的作用。在监控系统中,摄像头的重要性毋庸置疑。考虑到一般摄像机在监控视角、范围和灵活性上的不足,而智能高速快球以其高度的集成化(集云台、编码器、变焦镜头、摄像机等于一体)、灵活多样的控制方式、快速的定位聚焦,以及可提供无人操作下的自动巡航、预置位巡航等功能,弥补了这些问题。

    几个重要参考指标

    本文从高速球的几个重要参考指标来分析其应用需求。

    1.监看范围

    首先,我们看一下有效监看范围。

    智能高速快球一般的光学变倍都在22倍以上,其镜头最大焦距基本都可以达到80mm左右;新一代的快球,其镜头最大焦距甚至可以达到120mm左右。按照焦距计算公式F=v(像场高)*L(物距)/V(视场高)可得出如下计算结果:以一个1.75米高的人来计算,L=V*F/v=1.75*80/2.4≈58.3米(智能快球大多芯片为1/4”,所以v取值为2.4mm);如果是新一代快球,则其有效约为87.5米。

    当然,上述有效监看距离均为理论值,而根据工程经验,该数值约为理论值的2倍。即最大焦距为80mm左右的快球可以监看120米左右的目标,而最大焦距为120mm左右的快球,其监看距离大约为180米(此处的目标均指1.75米左右高的人)。这样的监看距离,可以应用在多种场合,比如机场、广场、港口、大中型会议室、厂房、公园、室外停车场等。

    因此,在高速球的实际应用中,当快球用于室内时,通过手动或预置的变倍操作,可以轻易捕捉到室内的各种监看目标的细节。在一些大型厂房、会议室、博物馆等场所,可以对角安装2个以上的快球,形成对整个监看区域无盲区的全景监看,以满足管理的需要。而当快球用于室外场合时,用于拍摄远距离的目标时,也可以通过快球的变倍操作,进行清晰的监看。比如港口、公园、广场等,通过安装在相对较高位置的快球,既能实现监看区域内全景目标的监看,又能根据需要对某些较远处的目标进行拉近放大的监看(如图1)。 

对某些较远处的目标进行拉近放大监看

    2.传动技术

    其次,高速球可以依靠其精湛的传动技术,在实现快球实现高速旋转的同时,也可以达到极其精确的精度。

   一般的云台,其旋转速度都不会超过30°/秒;高速云台的旋转速度也不会超过60°/秒。并且,云台受其机械设计的影响,旋转角度也有一定的限制。无论其水平旋转角度还是垂直旋转角度,都无法做到水平连续360度旋转及垂直180度旋转。但是,对于某些场合,比如机场、体育场馆、“平安城市”的十字路口、地铁站台等,这些区域云台受到旋转速度及角度的限制,就不如快球适用。一般的高速智能快球,其旋转角度均可达到水平360度、垂直180度,速度均可达到水平200°/秒以上、垂直100°/秒;新一代快球其旋转速度更是达到了水平400°/秒以上、垂直180°/秒。这样的旋转角度及速度,无论是在监看范围及监看效率上,都足以满足上述场合的需要。

    快球除了有很高

    的旋转速度外,还具有良好的旋转精度。智能快球的精确度一般都可达到0.1°。这个特性,再结合快球的多路报警输入/出,在实际应用中,往往与报警系统进行联动。在发生警情时,可以迅速、准确地将现场图像在最短的时间内传回至控制中心。比如快球在机场等重要场所使用时,通过其报警输入和输出装置与报警系统、声光报警装置联动后,当某些特殊场所发生警情时,无论快球处于巡航状态还是其它状态,都能够迅速地调整到发生警情的区域,将现场的影像第一时间传送回管理控制中心;与此同时,快球也会输出相应的信号至联动的声光报警装置,做到及时的现场响应。

    3.聚焦方式

    再次,快球在聚焦方面也较普通的摄像机+镜头有很大的优势。

    快球的聚焦方式一般都有自动聚焦、手动聚焦和一次聚焦等。一般的镜头,其聚焦都要通过手动方式;而快球可以通过其内置的电路,对画面进行有效的分析,调节镜头的控制电路,从而实现自动聚焦,这对于监控系统实现现场场景的清晰还原有着重要作用。当根据需要,通过手动方式将快球旋转到某一场景时,自动聚焦可以避免人工二次调节,自主实现对监看目标的清晰成像。不过在使用自动聚焦时,需要注意对镜头的传动部件的磨损。因为当摄像机的监看场景或目标变化一次,镜头会自动聚焦一次,其传送部件经常性地对镜头进行伸缩变动,对其使用寿命会有较大影响。
    快球还有一种聚焦方式为一次聚焦。其原理是在监看过程中,对相对固定的场景或目标进行一次自动聚焦,随后快球的焦距不再变化,直到根据需要变动其焦距。这样快球在以后的正常巡航或扫描中,当其旋转至相应的位置后,快球即可以迅速地完成对目标的聚焦。这样设置的好处是,可以最大限度地减少快球镜头传送部件的磨损,从而延长快球的使用寿命。这也是大部分快球聚焦方式出厂默认设置为“一次聚焦”的原因。同时,快球也支持手动聚焦。

    4.预置位管理

    另外,快球还有一个特点,即可以通过预置位、巡航路线的设置,可以按照一定的路线进行自动的巡视,以达到多个场景轮巡监看的目的(如图2)。 

预置点扫描达到多个场景轮巡监看的目的

    对于较大范围的监看,比如大型广场、文博单位、港口码头、企业厂区等,这些场所可以通过多个快球的不同巡航线路、不同预置位设置,做到相互交叉,相互辅助,从而做到无盲区、无遗漏的全方位监看。目前,市场上的一些主流品牌的预置位数量至少可以达到128个,巡航线路至少有3条及以上,这样的快球,其监看范围将大大高于传统的固定式摄像机。如果若干个快球同时使用,则可以实现特定区域不间断的、多角度、多方位的监看。

    某些品牌的快球,其所有的预置位还可以根据实际需要,灵活地设置相应的视频参数。比如,在同一条巡航线路中,不同的预置位可能涵盖了多种场景:包括光照充分的场景和光照不足的场景;目标环境与背景环境反差较大的场景;监看目标相对较为固定的场景等等。针对这些不同的场景,各个预置位的视频参数就需要根据不同的场景进行相应的调整。有些场景需要快门速度根据光线条件进行调整;有些场景需要根据被监看的目标调整其聚焦方式;还有些场景需要根据环境考虑启用宽动态功能。当快球的预置位能够满足这些功能性的要求后,结合其丰富的巡航线路的设置,灵活的扫描、轮巡方式,高速快球的应用就更加广泛了。

    高速球应用的注意事项

    1.高速球并不适用于任何场合

    当然,高速球并不适用于任何场合,高速快球受其自身构造的因素影响,在一些场合也并不适用。

    目前市场上绝大部

    分高速快球,其CCD尺寸均为1/4”,这就决定了其光电转化效率要低于1/3”CCD的枪式摄像机;另外,由于高速球机的体积有限,而其又要容纳较大变倍的光学变倍镜头,这就决定了其光学变倍镜头的尺寸较小。再加上几乎所有的快球,其光学镜头均由若干组透镜组成,通过光线在这些透镜组之间的折射、反射等,从而达到相应的光学变倍倍数。显然,光线在镜头组中进行折射、反射时,会损耗一部分能量,因此最终进入CCD的光线也就较弱,这也会影响到光电转换的效率。所以,对于照度不充足的场合,或要求昼夜均能清晰成像且在夜间无充足照明的场合,智能高速快球并不适用。比如:一些需要较大焦距(远焦200mm以上),和照度较差的环境中,如果配置云台+高性能或大变焦镜头的摄像机,其效果就会优于高速智能快球。因此,对高速快球的应用也需根据实际的监控环境做出适当的判断。

    2.选型避免一味追求高性能、全角度、高速旋转

    在高速球选型方面,需要根据实际需要来选择,而避免一味地追求其高性能、全角度、高速旋转等性能(如图3)。 

监控点在180度垂直旋转功能之下,显示的监控画面

    例如当设计方案时,某监控点需要安装一快球,根据实际的安装和使用环境,确认该快球采用的是壁装或立柱安装时,则可选用非全角度(全角度即水平方向360度,垂直方向180度旋转)旋转的快球。试想,当壁装的快球,其水平旋转大于180度或垂直选装大于90度时,后端监视屏幕中出现的画面是什么?——将是墙壁或地面,而这类画面对监控来说,毫无意义。这类安装方式,完全可以选择水平350度、垂直90度旋转的经济型快球。

    恰当地选择快球,不仅可以达到同等监看效果的目的,同时也能够大幅降低系统成本。例如,从快球的构造来说,2种快球的旋转角度相差仅10度,但其成本由于旋转电机的不同,其价格可相差40%以上。因此,在快球的选择中,还需要考虑到监看距离、监看目标的特性,可以根据不同的监看距离选择不同光学变倍的设备。

    结语

    随着社会对安防需求的增加,加上国内的“平安城市”建设如火如荼的开展,高速球依其自身的特点,更高的性价比来满足安防监控的不同级别的需要。如室外大型广场对于旋转速度、定位精度、监控范围的需求;各类企事业、厂区出入口对于复杂光照环境的适应性、清晰度的需求;以及“平安城市”建设中,对复杂背景下的目标追踪性能的需求等。高速球作为安防监控的重要设备,其也将根据这些需要不断地提高完善其智能化、集成化的特点,以更好地为安防监控系统服务。

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