高速球技术全景剖析 智能网络夜视是方向

高速球自动跟踪技术

　　高速球是一种涉及光学、机械、电子等领域的高科技产品，其预置点的高速扫描，大倍率的低速捕捉，预置点的巡视，以及隐私区域的遮盖，正比例控制特性，点击放大追踪，报警联动，中文字符叠加，宽动态等功能的好坏都决定一个高速球的品质，而支撑所有性能的基础主要是带变焦镜头的一体化摄像机、电子滑环和高性能步进电机的性能。

　　高速球的诞生历史不长，但它以外观精巧，控制灵活，具备智能等优点深得用户青睐，众多的球机厂商也在加大对高速球的研发力度，现在各厂商所做的高速球基本控制功能都相对成熟。而功能的多样性、网络化和智能化可以说是当前快球产品开发的主要趋势。

　　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，而这又取决于产品所选用的一个关键部件——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，色彩和分辨率等。

　　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，中心矩阵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。

　　快球摄像机的功能多样性指的是产品功能将更为加强大，可适用于不同的环境，且更全面，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。

　　防雷技术一直是高速球研究的课题，以前一直只对控制信号采取防雷保护，近来高速球对视频的防雷保护也取得了大的突破。

　　网络高速球将是高速球研发的又一个方向，利用现在方便快捷的网络技术传输视频和控制信号将极大的扩展了高速球在监控行业的应用，网络功能也为该产品带来了一些新的应用领域，如目前视频监控越来越多地应用于电力和交通等行业等。

　　智能化主要体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。

　　一体化高速智能球都配有大倍的光学变焦镜头，水平分辨率较高，内置高速云台，可以快速、准确地实现定位监视；点击放大功能能够更快捷的监控拍摄重点物体的图像，适合公共场所和道路监控；另外高速智能球一般还带有预置点，有花样扫描，自动巡航等功能，可以更好地实现城市监控等诸多特殊要求。一体化高速球与一般的带云台摄像机相比隐藏性更强，因此十分适用于道路交通监视，在现在的城市监控应用系统中，一体化高速智能球已经频频地在各种应用中亮相。

　　高速球自动跟踪技术

　　自动跟踪技术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的运动方向，并自动控制云台对移动目标进行跟踪目标在进入智能高速球的范围到离开的这段时间内，通过所配置的高清晰自动变焦镜头，使所有动作都被清晰地传送到监控中心。而一旦某个区域发生报警时，其它相关的智能高速球将自动旋转到报警点开始追踪，保证监控图像能够记录目标物体的移动全过程。

　　针对上述问题，第二代自动跟踪技术采用了锁定跟踪的方法，即操作者指定目标后，智能高速球会自动跟踪物体的移动轨迹，针对特定人物或物体，摄像机可以进行锁定跟踪，即使有其他的人或移动物体进入摄像机的监控范围，摄像机也不会跟丢之前锁定的目标物体。在人流量较大广场，只要手动锁定被跟踪的目标之后，就不会出现因外部原因而造成的跟踪不准确的现象。

高速球产品技术发展现状和趋势

　　与此同时，针对监控目标突然消失的特殊情况，某产品设定了相关物体消失之后的三种选择，第一种是在消失的地点持续跟踪；第二种是可以放大至最佳跟踪倍率后，持续跟踪目标移动物体；第三是中断自动跟踪后，可以放大至起始点的跟踪倍率。

　　另外，随着智能高速球应用的逐渐深化，用户对于机芯及硬件的选择范围也更加广泛。部分智能高速球是通过内置某一款一体化机芯来实现自动跟踪功能，这使得该类高速球的兼容性较差，如果采用其他品牌的机芯就无法实现自动跟踪的功能。针对兼容性的问题，智能高速球采用模块化设计，通过智能高速球的硬件就可以实现自动跟踪，这样高速球可以兼容更多的机芯，使用范围更广。

　　高速球产品技术发展现状和趋势

　　网络高速球

　　网络高速球是目前高速球的特色发展的重要分支，是传统模拟智能高速球与网络技术的完美结合。在高速球基础上，增加图像及声音编码模块和网络接入模块即可构成一个基本的网络型高速球，实现影音数据和控制数据通过网络这一介质可靠传输。

　　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在发展过程中需要解决的首要问题。H.264标准使得运动图像压缩技术上升到一个更高的阶段，如今H.264的压缩编码方式已经成为主流，在较低带宽上提供高质量的图像传输，在同等的图像质量条件下，H.264的数据压缩比是MPEG-4的1.5倍。

　　另外，双码流概念的提出突破网络传输和解码资源的瓶颈。双码流实现了分别编码，另行存储，根据网络带宽灵活选择码流大小，让本定高清存储与低码流传输成为可能，在目前受带宽瓶颈制约和市场需求的状态下，双码流技术还会存在和继续发展。

　　夜视高速球

　　夜间犯罪率居高不下的情况使得具有夜视功能的高速球开始活跃，是红外技术和高速球的完美结合。红外技术给与了这一新生力量足够的支持，一般说来，红外技术有两种实现方式：主动式和被动式。主动式红外是由红外发光设备主动地发出红外光束照射目标，再由摄像机感应目标物体反射回来的红外线并成像；被动式红外不发射红外线，依靠探测目标物体自身的红外辐射形成“热图像”。   　　主动式红外夜视高速球，由红外LED和高速球组成，这一组合的出现克服了红外摄像机不具备旋转和普通高速球缺少主动发射红外光束的缺点。然而，这种组合也存在着发展的瓶颈：

　　画面质量：夜视画面有手电筒效应，即中间亮、四角暗，在画面中部有泛光、光晕等影响图像质量的现象；

　　红外光束的有效照射距离：由于红外光束的散射，有效距离内的物体才会清晰可见；红外发光设备的寿命；

　　节能与散热：红外发光设备的功率大(耗费能量大)；散热量也大，处理不好会对整个系统产生影响；

　　主动红外的“反射限制”：只有在红外光束照射范围内的物体，并且表面没有吸光材料或吸光颜色的物体才会反射红外光，监控时受到“反射限制”。

　　基于以上几点主动红外的缺陷，被动红外技术开始被高速球家族采纳。被动红外成像技术与高速球完美结合，实现无光线条件下的监控，这一组合有效地克服了主动红外技术的缺陷：

　　画面质量：通过红外探测四面阵列将红外能量(热量)转换成为电信号，进而在监视器上生成热图像，并可以显示温度值；

　　探测距离：最大探测距离可达2km以上(红外发光设备的红外线有效率最高仅有25%)；

　　节能和散热：用于高速球的红外热成像仪功率为小于2W(100m可视距离红外发光设备的功率在30W左右，甚至更大)；另外用于高速球上的红外热成像仪的焦平面阵列上电路和非均匀补偿相结合可以不需要热电致冷器；

　　Lux监控：不受“反射限制”的制约，毕竟，一切绝对温度大于零K氏温度(-273摄氏度)的物体都辐射红外线；

　　恶劣环境监控：波长在8-14微米这一大气窗口区的红外线可以穿透雾气、阴霾和浑浊空气、烟、雪等，实现在各种恶劣环境下的监控。

智能跟踪，行为分析

　　可以看到，被动红外技术可以克服主动红外技术的几乎所有技术缺陷，但是事无完美，被动红外技术与高速球组合的发展仍然受到制约。由于红外光线位于光谱中波长在0.78~1000微米的部分，其中2.0~1000微米的部分称为热红外线，要与材料透射光谱特性相匹配，无法通过聚碳酸酯等材料的球型下罩，只能通过一些红外材料，如单晶锗等。不仅如此，由锗制成的红外材料价格昂贵，相对来说由硅制成的红外材料相对便宜一些，但是透射率要较锗材料差。这些因素都阻碍了室外型的红外高速球的发展。

　　智能跟踪，行为分析

　　可以自动跟踪和通过行为分析执行相应报警功能的智能高速球一直是高速球智能化的一个重要标志，是高速球与视频处理技术(算法)的组合。早期的自动跟踪和行为分析都是基于PC机通过对视频的读取与处　智能跟踪，行为分析理来实现的，随着DSP处理器技术的发展，已经有球机厂家将是实现自动跟踪和行为分析的视频处理模块嵌入到高速球内部。

　　无线传输

　　高速球和无线传输技术相结合，可以应用到突发公共事件的应急指挥中。突发事件发生是不可预期的，如今年我国南方地区的冰灾，四川地区的地震等自然灾害，也包括一些特殊生产现场，如矿山，海上，旅游景区等，如这些地区发生突发事件时，现场原本没有监控设备或者原本已有的监控设备的使用受到障碍时，需要一些应急指挥平台体系的建立，无线传输高速球正是应这种市场需求应运而生。