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2008年监视监控产品发展趋势——技术更新趋于平稳高清革命精彩纷呈

CCTV镜头作为整个监视系统的最前端,与摄像机的配合是取得高画质的关键,其重要性不言而喻。
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【安防知识网】Chapter A 镜头:高解像力、高对比度

  CCTV镜头作为整个监视系统的最前端,与摄像机的配合是取得高画质的关键,其重要性不言而喻。前两年,镜头产品中非球面技术和红外对应技术的应用,在提高画面的清晰度、对比度、亮度,以及消除可见光和红外光的焦面偏移等方面,都立下了汗马功劳。而在今年,很多镜头供应商,尤其是日本高端制造商不约而同的推出了适用于百万像素摄像机的镜头,以及满足不同市场需求的产品。

  针对百万像素摄像机配备的工业级镜头大量涌现

  百万像素摄像机的出现和增多,无疑能够为用户提供高质量的监控画面。但随之而来的问题是,以往常规的镜头显然无法满足百万像素摄像机对摄取画面的需求。

  “在工业自动化领域里高质量与高精度是必须保证的,腾龙作为传统的镜头供应商特别开发了这些用于工业自动化设备的镜头。而针对安防监控领域新近出现的百万像素摄像机,我们也非常及时的推出了百万像素级监控镜头。”腾龙光学(上海)有限公司特机营业部业务推进课GL华菲丽霞表示。

  据了解,腾龙推出的这类镜头依靠高度的光学设计技术,实现了从画面中心一直到周边都保持高解像力、高对比度。特别是画面周边部分的画质达到了原有镜头解像力的两倍。由于采用了非球面镜片和特殊异常分散玻璃,实现了在控制诸像差、追求高画质化基础之上的紧密设计。同时,为了减少鬼影、闪光的出现,还采用了独特的多层镀膜技术。

  上海聚励电子科技有限公司马佳庆表示,“日本图丽最新推出了两款手动光圈的三百万像素镜头,其中一款是具有W185°水平视场角的鱼眼镜头;另一款则是具有红外对应功能的镜头。在给用户带来更清晰的视觉享受的同时,更能够满足不同应用场所的需求。”

  超大视角镜头用武之地日渐增多

  在车站月台、出入口、广场、车厢等一些场所,监控画面需要覆盖到较大范围的场景,这时借助超大视角镜头则比安装快球摄像机更节约成本,同时也可以起到更好的隐蔽效果。

  据笔者了解,富士能研发出一款用于五百万像素CCD摄像机的超广角185°全方位镜头,而且这款镜头从中心到周围都保持高清晰度的画质。为了显示均等的画像采用了最适合f8(Theta)光学设计方式,并通过画像软件令高画质更容易显示出来。这种镜头用在地铁的出入口和商业街的拱顶上可实现无死角且效率高的监视监控功能。

  而最近CBC推出了两款适用于百万像素摄像机的广角镜头,不通过软件处理即可在画面中心以及边缘处同时提供超低变形率,其成像效果相当突出(截至发稿时,这两款产品还没有正式上市)。腾龙则在追求对应百万像素高画质化的同时,覆盖了使用频度最高的焦距3.0-8mm的范围。特别是在广角端3mm(视角:92.5度)时,只要将此镜头设置在房间一角就可以监控到整个屋内的情况。

  满足不同需求的个性化镜头

  富士能香港有限公司北京代表处主任西岗俊一介绍道,“近年来,随着百万像素昼夜两用型CCD摄像机的上市,以清晰、鲜明的高质量图像实施24小时昼夜监控,以高质量的图像监控和识别更远距离的影像等市场需求越来越多。而作为监控摄像机用变焦镜头家族的新成员,富士胶片集团的FUJINON株式会社迎合这一市场需求而开发出应对百万像素的32X(10~320mm)高倍率变焦镜头。此款镜头实现了光学32X的高倍变焦和行业最高水准的高质量图像,可在港湾、机场等远程监控,以及水坝、河流等灾害防控中发挥威力。”

  据上海聚励公司的马佳庆介绍,图丽推出的最新一款镜头光圈能够达到F/0.98,比F/1.0光圈更大(针对该产品标称的光圈值,其实际使用效果还有待市场检验)。另外,还有领先的带红外对应自动聚焦的电动变焦镜头,它将自动聚焦技术(AF)、红外对应技术(IR)融合在电动变焦镜头中,同时采用的SD超低色散镜片和多层复合镀膜,能为用户忠实的还原影像。

  Chapter B 枪式摄像机:高清

  模拟摄像机发展到今天,已经取得了巨大的成就。从黑白到彩色,从普通枪机到一体机,宽动态、低照度、分辨率、信噪比等技术指标迅速提升,然而其基本原理基本没有改变。由于摄像机的核心部件基本掌握在国外几个知名厂家手中,方案的选择及性能指标趋于一致,因此从2007年的发展来看,抢式摄像机基本拥有宽动态、低照度、背光补偿等前几年市场上普遍受关注的焦点技术之外,目前提到最多的热点词汇就是高清晰。

  高清摄像机热潮

  广州瀚祺电子科技有限公司技术总监占争荣介绍道,图像质量一直是厂家和用户追求的目标,高清晰度是摄像机生产厂家角逐的焦点。作为三星光电子的中国总代理,最近推出了一款彩色最高清晰度为560线的超高清晰枪式摄像机,黑白模式能够达到700线(标称如此之高的分辨率,市场上鲜有此类产品,实际的市场反应有待观察)。

  据了解,该款摄像机还拥有第四代DSP图像引擎SV IV,采用超高精度影像分析技术和三维减噪技术(SSNRII),使摄像机在任何时间、任何地点均可捕获最佳质量的运动影像。

  [nextpage]霍尼韦尔在高清晰摄像机领域则推出了彩色550线高分辨率日夜转换摄像机,据悉这款设备具有大于550线的水平分辨率,确保捕捉图像细节,同时采用独特的BMB强光抑制技术,对强光进行虚拟遮蔽,使得光圈打开,由此图像变得更明亮清晰。

  让笔者感到有趣的是,传统模拟监控摄像机的主要厂家——索尼和松下推出的最高分辨率摄像机均是540线。不过,索尼在其半球摄像机系列中运用了球状万向关节装置,方便了安装调试过程;松下则在一款防暴半球摄像机中,运用了自动后焦调整功能和除湿装置。从这些细微之处,也可以看到国际大厂在产品性能达到一定高度的时候,更多追求的是一种人性化的元素和贴心服务。

  全景摄像机满足特殊需求

  在前面的镜头章节中,提到了广角镜头的应用逐步增多。而市场嗅觉灵敏的摄像机厂家也开始推出全景摄像机。全景摄像机与快球摄像机的概念不同,它是一部不需要转动监控视角便可实现360度全方位观察,而且全景观察图像可即时展现在一个监视器上。

  霍尼韦尔新推的全景摄像机可以为用户提供180°和360°水平视角的监控画面,并通过仰角功能提供充足的垂直视角范围。值得关注的是,该设备与普通摄像机完全兼容,可以与普通监视器直接连接,仅通过视频叠加器便可实时显示视频图像。而亚安即将要上市的一款360°电子云台摄像机则配备了180°视场角的广角镜头,而用户可以提取全景画面的局部图像进行组合放大显示,其操作方法和效果则和传统云台完全相同。需要注意的是,显示全景画面时其图像边缘还是有明显变形的。

  Chapter C 红外摄像机:更清晰、更远

  制冷型热红外成像摄像机崭露头角

  远红外热成像摄像机是一种能将物体的红外辐射转化为人眼可见图像的仪器,它不需要可见光成像,属于红外光学领域的高端产品。具有温度灵敏度高、热图形象直观、测温范围广、不干扰被测目标、使用安全轻便等优点。作为预知性维护和状态监测领域先进有效的手段之一,它所带来的经济效益也日趋显著,从而被越来越多的人们所重视。

  中电科技集团红外工程技术有限公司代理的美国FLIR产品系列中,介绍了一款热红外成像摄像机家族的一名贵族——制冷型热红外成像摄像机。中电综合业务部主管孙剑介绍道,“该产品是探测远距离目标的红外热成像监视系统,提供第三代长波制冷型QWIP(Quantum Well Infrared Photondetector)量子阱红外光电探测器,探测距离超过10公里。采用这种探测器的热像仪,观察和探测潜在威胁的距离比非制冷探测器更远。而且采用320×240和640×480像素长波、窄波段的焦平面探测器。在炎热和寒冷的天气下具有很高的热灵敏度,确保系统能够抵抗现有的激光攻击性武器,能够在最黑暗的夜间,穿过烟/尘等颗粒进行远距离的探测并提供非常好的红外图像。”据了解,这种产品还可以安装在水平/俯仰机械装置上,与雷达系统连接。若雷达探测到目标,该热像仪便会按正确的方向自动转动,这样能立刻看到在雷达显示屏上显示所发生的情况。

  由于这类产品技术含量很高,其惊人的价位限制了在市场普遍推广的可能性。不过,针对一些军队、安全等机要单位的特殊需求,它还是不二之选。而非制冷型热红外成像摄像机的技术门槛相对略低,可以提供该类产品的厂家较多,比如说像浙江大立等,在这里也就不复述了。

  主动红外摄像机融合激光、网络等多种技术

  热红外成像摄像机的强势登场,带给传统的主动红外摄像机厂家们不小的压力。然而,主动红外摄像机市场依然热闹非凡。那我们也去看看这类产品又有何新的动向。

  据了解,常州市明景电子有限公司针对200米左右的监控距离,最新推出了一款激光一体化智能高速云台摄像机,其特有的激光摄像机可穿透普通摄像机难以克服的障碍,如森林或伪装网等,同时功耗小、不易发热的特点也使其拥有较长的寿命。而上海肯通电子有限公司管理部副总陆峰在介绍产品时说道,“针对军事、油田、监狱、港口、机场、边防等大范围监控环境的夜间远距离监控需求,最新推出一款400米红外摄像机。它的最大特色就是运用了红外线激光半导体,与红外线LED配合使用发挥红外线投射的功效。同时,装配了10~300mm的电动变焦镜头,使摄像机轻松获取远距离物体的画面。”据了解,这款设备还可以选购IP网络功能。说到IP网络功能,一些传统老牌红外摄像机厂家也开始推出网络红外摄像机,使红外摄像机也能在网络上驰骋遨游,这也是网络化浪潮带给安防监控行业的一次变革。

  Chapter D 球型摄像机:智能与网络化

  快速球型摄像机,模拟监控市场中的绝对宠儿。在媒体的广告中,它也是出镜率很高的一位成员。发展至今,该类产品的功能性已经达到一个极致,各家产品也都包含了常规功能,那么它还能往哪些方面前进呢?

  智能跟踪技术的完善

  松下电器(中国)有限公司推出的一款快球新品中,已经具备了第二代智能自动跟踪技术。据了解,这种快球通过模板匹配算法,确定要跟踪的目标,从两个相邻帧中检测出移动轨迹。并且,目标的特性能够被当作一种模板记忆下来,在周围环境中对模板进行比较, 摄像机能精确地找出有相同模板特性的目标, 然后进行跟踪。同时,也可以通过操作员的控制键盘来锁定要实施跟踪的目标。此外,由该机组成的监控系统还拥有监控接力功能。即当移动目标离开某一个摄像机的监控范围后,相邻的快球会继续跟踪该目标,形成一种接力,始终锁定跟踪目标。

  而亚安即将上市的一款360°自动跟踪全景摄像机中,则能够提供手触选择目标跟踪、随机自动跟踪、逐个自动轮巡跟踪三种跟踪方式,配以3D触摸屏功能,实现所有功能都可以通过触摸屏点击操作。可见,快球摄像机在智能化监控的方向上,已经开始加快前进的步伐。

  小型化、网络化发展

  领域安防系统设备有限公司安防事业部总经理张国春在接受采访时表示,在一些诸如零售业、室内ATM机、电梯口、诊所等非高端应用场所,小型快球摄像机有着独特的优势。比如说展示的一款闭路监控专用小型智能高速球,别看它只有4寸大小,但是具备了22倍光学变焦能力,这在同类产品中是具备了很高性能的。在运行中的噪音非常低,另外还运用了电机矢量驱动技术和步进微电机控制技术,确保云台的稳定运转。另据了解,厂家还在研发这款小型快球的远程网络功能,相信能为用户带来更多的惊喜。

  [nextpage]说到网络化功能在快球中的应用,的确是近几年的一股热潮。我们也参观了众多厂家的网络化快球产品。就拿深圳市宏天威视电子有限公司来说,推出了有线网络高速球和无线网络高速球。总经理陈宇介绍道,这两款产品分别采用了10/100M以太网技术和Intel(R)Pro/Wireless 2200/29 15Network Driver技术,支持常规的TCP/IP、UDP、HTTP等网络协议,用户的运程管理和控制需求得以满足。而采用的MPEG-4压缩格式,也能拥有不错的画质。

  完善细节、体贴关怀

  在安防施工环节中,一些细微的小节往往成为系统能否得到上佳效果的隐患。而排除这些瑕疵,则是企业获得成功的秘诀。Pelco的室内高速球摄像机中内置了UTP(非屏蔽双绞线),用作同轴电缆的替代品,UTP经济、实惠,解决了从短距离到中长距离线缆敷设问题。据了解,无源UTP系统视频传输可达228米,有源UTP系统视频传输可达1219米。同时,在UTP产品中还采用了自适应技术,可以测量输入信号,调整低、中和高频分量,补偿并校正信号在长线缆上传输所产生的损耗。另外Pelco还提出了高速球中的防抖动技术和无风扇设计理念,体现出大厂领先的技术优势。

  Chapter E 矩阵:网络化

  稳定压倒一切

  相信在监控系统中最尴尬的一幕就是切换设备宕机,这意味着将无法调用、监看前端摄像机的画面,当突发事件降临时会使自己的客户蒙受难以预料的损失。因此,矩阵切换系统一定要具备冗余功能、高稳定性和高安全性,尤其是对大型视频矩阵系统来说,稳定压倒一切。

  泰科消防保安(天津)有限公司技术支持工程师姜涛介绍道,从带有单一MegaPower CPU模块的MegaPower 1024系统开始,MegaPower 3200通过增加模块以获得更加完善的硬件保护。其独具的双CPU模式在提供冗余MegaPower CPU后备保护的同时,为用户提供了错误保护和热切换保护功能,以保证系统工作不间断。

  从厂家了解到,无源切换功能的创新点是两个相互独立的CPU模块之间通过电缆连接,可以轻易切换CPU以及视频输入和视频输出模块,而不用插拔系统线缆。虽然是小小的改变,却能够带来更强的保证。

  网络化技术在矩阵中的应用

  网络化技术已经在矩阵产品中开始运用,比如泰科的产品与网络系统无缝连接,可完成基于PC的配置、固件升级、活动登录、快照、时间同步和电子邮件文字信息功能。同时,可以把用户控制、报警和配置变化等活动日志和报告发送到网络中的任何P C上。

  松下的新品之一——中大型规模矩阵系统SX650EX,在进行系统扩展后,配备中央处理器和网络板,可通过网络控制键盘远程操作矩阵功能。而Pelco的9700大型视频矩阵系统可以使用Pelco Net,通过TCP/IP网络协议实现远程查看和控制。

  不过上述三家的情况还是属于在模拟产品基础上增加了网络化功能。而目前已有厂家研发出了纯网络化矩阵。深圳市宙视达科技有限公司技术总监王湘文介绍说,不少矩阵厂家推出了内嵌IP模块的模拟矩阵,这个方案很大程度上解决了一些实际的工程问题。一方面证明了在网络矩阵方面的需求趋势,另一方面也显现出纯网络矩阵实现的难度。而该公司目前推出的120路嵌入式数字网络视频矩阵,引入了网络分组交换技术、新一代网格计算体系结构,采用了32位高性能图像处理专用DSP和32位嵌入式控制芯片,并融合了1000G SATA II高速存储方案等。同时配以相应的单机:由30个硬盘组成的、用于120路视频30天存储的低成本存储矩阵;单由160个硬件串口组成的、用于5000多个云台/解码器或球机控制的控制矩阵;32进/32出的报警矩阵及32进/32出的音频矩阵,组成一整套纯嵌入式数字网络视频监控解决方案。

  这个解决方案把以往监控中心的设备进行了重新规划,存储部分单独进行设计,而控制前端摄像机、报警功能等其他的功能则分别由相应的矩阵单机实现。应该说是个创新的做法,但系统的稳定性还有待进一步检验,毕竟市场有铁的选购法则。

  Chapter F 监视器: 高清大画面

  更高分辨率的画质享受

  前端摄像机在追求高清晰画面捕捉效果的同时,后端的监视器也乘上了高清晰显示的快车道。据了解,目前已有很多厂家在陆续推出高清晰监视器。在CRT产品行列中,广东响石数码科技有限公司已经推出拥有170Hz 帧频消除屏幕闪烁、85Hz逐行消除行间隔线等技术的逐行高清监视器,其最大解析度可达1250线(PAL)。三星光电子推出的一款100 Hz逐行扫描CRT监视器,同样达到了1250电视线的高分辨率。

  LCD/DLP拼接墙监视器

  液晶拼接幕墙是近一时期内比较热门的新技术产品。就拿响石的解决方案来说,据公司总经理周粤生介绍,它以FPGA阵列为硬件基础,采用并行高速图形处理技术,实现了多路高速视频信号的统一处理,从根本上取代插卡式拼接控制器,解决了VGA信号输入数量受到限制的问题。

  据了解,液晶显示技术由于使用背光灯管作为发光源,其边缘一般较宽,40英寸普通液晶屏其边柜宽度超过30mm,如果用于拼接,那么拼接缝隙至少达60mm,影响视觉效果。响石拼接幕墙采用DID液晶屏和响石独有的专利拼接技术,其独特的窄边设计,使其边缘只有不到10mm,用于拼接不影响视觉效果。而针对液晶拼接幕墙使用的液晶单元中液晶屏及驱动电路可能出现的离散性问题,该方案使用了自主研发的先进的幕墙系数(亮度、对比度、色度、白平衡)自动调校功能,从而保证了整幅拼接屏幕的色彩一致性和亮度的均匀性。

  DLP(Digital Light Processing数字光处理技术)大屏显示器在大型项目中也是常客,近几年收到了广泛关注。与LCD背投的透射式成像不同,DLP为反射方式,这种技术要先把影像讯号经过数字处理后再投影出来,其投影显示质量很好。目前国内主要生产该产品的厂家有广东威创日新、九鼎集团、宁波GQY等,而国际知名品牌Barco(巴可),也开始涉足国内的安防领域。

  目前DLP的投影机主要有单片DMD机、双片DMD机和三片DMD机。根据各自不同的特点,有着不同的应用。其中单片式主要应用在便携式投影产品,双片式应用于大型拼接显示墙,而三片式主要应用于超高亮度投影机。但是,德州仪器公司目前是全球DMD芯片的惟一制造商,造成投影机的供给领域薄弱、核心部件供应量不足,价格昂贵,因此在一定程度上限制着这一产品的发展。

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