一體化攝像機概述及技術(shù)瓶頸

　　經(jīng)過(guò)數十年的發(fā)展，一體化攝像機打破了國外產(chǎn)品獨霸市場(chǎng)的局面，越來(lái)越低的價(jià)格吸引了人們的目光?，F在，一體化攝像機以傳統攝像機無(wú)法比擬的獨特性成為CCTV的新寵。國內廠(chǎng)商努力正尋找突破口打造國產(chǎn)品牌與國外產(chǎn)品一爭高下，但技術(shù)上依然存在難題。

發(fā)展概述
　　“一體化攝像機”是個(gè)容易被混淆的概念，一般認為一體化攝像機集攝像機、變焦鏡頭于一體，具有自動(dòng)聚焦（AF）及變焦功能，簡(jiǎn)稱(chēng)一體機，并區別于紅外日夜兩用型一體機及半球型一體機。近年來(lái)，一體化攝像機受快球／勻速球的迅猛裝機量的影響而受到用戶(hù)的歡迎，特別是一體化攝像機引領(lǐng)的快球等設備在“平安城市”、“科技強警”工程中擔綱主角?，F在市場(chǎng)上的一體化攝像機具有監控范圍廣、性?xún)r(jià)比高等優(yōu)點(diǎn)，而傳統攝像機定位系統不夠靈活，多需要手動(dòng)對焦。

　　1998年，一體機正式出現在國內本土市場(chǎng)上，但基本上都是國外產(chǎn)品。目前國內一體機市場(chǎng)上，主流依然由Sony、HITACHI、Samsung、CNB、LG所統領(lǐng)。一體機技術(shù)從家用攝錄機發(fā)展而來(lái)，主要由變焦鏡頭、CCD和DSP處理模塊組成。其最大的特點(diǎn)是具有自動(dòng)聚焦功能。相對模擬攝像機而言，一體化攝像機質(zhì)量標準可以得到較好的控制。

　　CCD供應商以Sony為主，限于鏡頭尺寸大小，普遍采用1/4 CCD，在DSP處理芯片上，主要有Sony、Canon、Nikon、Samsung這幾大國外品牌。國內外能夠掌握變焦與自動(dòng)聚焦鏡頭的廠(chǎng)商數量不多，主要是一些日本廠(chǎng)商，如Canon、Computar、Avenir。目前，國產(chǎn)光學(xué)鏡頭很難達到一體機的性能要求。使用于一體機鏡頭的電機包括步進(jìn)電機和直流電機。不僅電機升溫快，使用壽命相對要短，特別是在球機這樣封閉性的環(huán)境下，如果導熱不夠好，元器件及芯片就很容易損壞；至于直流電機，因為其成本高，使用率比較低，因此市面變焦鏡頭仍以步進(jìn)電機為主。

主要的性能指標
一體化攝像機可以方便地對鏡頭倍率、聚焦、光圈、自動(dòng)增益進(jìn)行控制，主要性能指標如下：

·分辨率
　　攝像機的分辨率由CCD和鏡頭決定的。根據一體機采用的CCD及DSP方案的不同，主要有480／520／540TV線(xiàn)等多種。Sony CCD是常用的類(lèi)型， Exview性噪比高于Super HAD。

·光學(xué)變焦
　　光學(xué)變焦倍率是衡量一體化攝像機空間成像范圍的重要指標。光學(xué)變焦倍率跟變焦鏡頭相關(guān)，目前一般有10X／18X／22X／27X／36X等倍率，如果加上電子放大功能，則可對約500米范圍內的目標進(jìn)行有效監控。

·自動(dòng)聚焦
　　當前，限制國內一體機發(fā)展的瓶頸在于自動(dòng)聚焦。聚焦速度和效果好壞，直接影響到用戶(hù)對監控現場(chǎng)圖像的抓取和錄像。好的產(chǎn)品，可以一次性準確聚焦；差的產(chǎn)品，在聚焦時(shí)會(huì )來(lái)回往復，需要3、4次才能定焦，或者聚焦不到“最清晰點(diǎn)”。自動(dòng)聚焦這一技術(shù)，成為廠(chǎng)商急需要解決的技術(shù)難題。一些廠(chǎng)商為了避開(kāi)這個(gè)障礙，只能在后端的電機控制部分、產(chǎn)品外殼上下功夫，加上一些OSD菜單開(kāi)發(fā)，用來(lái)設置攝像機的各種參數。更有圖省事的廠(chǎng)商，直接采用進(jìn)口機芯做二次開(kāi)發(fā)，圖像畫(huà)質(zhì)上與國外產(chǎn)品無(wú)多大差別，AF效果卻無(wú)可比性。

　　AF性能，可從聚焦精準度、聚焦速度、定焦效果來(lái)評價(jià)。聚焦精準度是一個(gè)很重要的因素，目前自動(dòng)聚焦的實(shí)現方式有模擬自動(dòng)聚焦和數字自動(dòng)聚焦兩種。模擬自動(dòng)聚焦比較簡(jiǎn)單，成本低，但控制沒(méi)有數字方式靈活，聚焦精準度及效果較差。數字自動(dòng)聚焦一般采集視頻信號，計算能量邊緣算子或者提取高頻分量，控制上很靈活并且算法上占優(yōu)勢，聚焦精準度較好，包括高對比度場(chǎng)景和低照度場(chǎng)景的聚焦。聚焦速度來(lái)說(shuō)，用于球機的機芯比一體化槍機的要求要高。就定焦效果來(lái)講，性能好的AF算法能夠迅速一次定焦，三次定焦的方式給用戶(hù)感覺(jué)是“圖像來(lái)回擺動(dòng)”。

·低照度
　　通常，最低照度由CCD的靈敏度決定的。目前，采用1/4“彩色CCD可達到0.1Lux級別的照度，為達到更低照度，一般采用幀積累模式。另外，采用紅外陣列補光模組，也可達到更低照度，但這會(huì )使畫(huà)面失真程度較大，而使用自動(dòng)濾光片切換能提高晚上圖像效果。

·通訊接口
　　一般是RS232或RS485接口，有多種485通信協(xié)議。常用的品牌有有PELCO-P/D，松下，三星。然而與球機的接口協(xié)議就各不相同，協(xié)議的不同會(huì )帶來(lái)兼容性問(wèn)題。

·其他
　　除以上5類(lèi)重要性能指標外，還有白平衡模式、數字放大開(kāi)關(guān)、自動(dòng)光圈/手動(dòng)光圈、鏡像功能等性能指標。

技術(shù)發(fā)展
　　突破自動(dòng)聚焦技術(shù)瓶頸只是國內一體機發(fā)展的一個(gè)起點(diǎn)，從技術(shù)發(fā)展來(lái)看，一方面，提高成像質(zhì)量需要更高的鏡頭倍數、更高像素數與高信噪比的CCD。另一方面，網(wǎng)絡(luò )化與智能化是一體機發(fā)展的方向。在一體機內部嵌入IP處理模塊，使其具備網(wǎng)絡(luò )功能。智能化主要表現在目標鎖定、自動(dòng)跟蹤功能，結合自動(dòng)跟蹤技術(shù)，一體機可鎖定用戶(hù)感興趣的目標。?？低?/a>結合自身的IP優(yōu)勢及正開(kāi)發(fā)中的智能視頻分析技術(shù)，致力于提高產(chǎn)品在市場(chǎng)上的競爭力。經(jīng)過(guò)幾年的技術(shù)積累，?？低晫σ惑w化攝像機進(jìn)行了深入研究，采用擁有自主知識產(chǎn)權的自動(dòng)聚焦／自動(dòng)曝光算法，成功開(kāi)發(fā)出高性能一體化攝像機。

結束語(yǔ)
　　一體化攝像機應用初期，人們普遍認為一體化攝像機價(jià)格太高，影響了一體化攝像機的市場(chǎng)開(kāi)拓。而最近兩年人們看到，一體化攝像機市場(chǎng)應用呈快速增長(cháng)之勢，價(jià)格卻不斷下降。不論是從綜合性?xún)r(jià)比還是實(shí)用性來(lái)說(shuō)，一體化攝像機都具有其獨特的魅力，并成為 CCTV監控系統的新寵。國內廠(chǎng)商暫時(shí)無(wú)法在技術(shù)上與國外廠(chǎng)商抗衡，但國內廠(chǎng)商在突破了一些技術(shù)壁壘后，不久的將來(lái)，市場(chǎng)格局的變動(dòng)將會(huì )展示出另一番景象。