全景攝像機的監控場所與分類技術
2、芯片前端實現(硬件方式)
現在已經有臺灣廠商開發出可直接實現一定圖像矯正及四分屏輸出等基礎功能的芯片產品,也就是對魚眼全景攝像機有興趣的廠家,可直接集成此類芯片與魚眼鏡頭便可得到產品。
此方式所有功能同樣在前端實現,但不同于軟件前端固件集成的是它不允許對原始圖像的保留以及后續操作。在用戶選定固有的功能之后,機器依據指令在前端攝像機內部處理好圖片,進而輸出到后端實現二分屏或四分屏效果。
這種方式的出現給了一部分暫時不具備自主研發能力的廠家與全景攝像機“親密接觸”的可能,也適用于一定范圍的低端市場。但它所有功能被封裝在成品芯片中,廠家難以進一步自主升級,或者開發新的應用功能,更不允許用戶在事后根據實際需要改變觀察視角,或進行相應的分析處理操作,具有很大的局限性。未來當務之急是提升此類型產品的靈活性,考慮是否可在芯片內部預留改寫及升級的空間。
3、后端軟件實現
此類全景攝像機所有功能皆由安裝在后端PC上的軟件實現,前端攝像機只負責抓取圖片,因此產品在成本與售價上都有優勢。
依賴后端PC強大的處理能力,此類產品沒有清晰度升級方面的瓶頸限制,在實現基本多分割顯示、虛擬PTZ等功能的同時,原始圖像的保留亦使得后期可進行更多的信息收集與處理工作。可另一方面,此類產品對后端PC與網絡資源消耗較高,應用在大型項目時需要配置更多后端服務器。
多鏡頭全景攝像機
此類全景攝像機內部封裝多個傳感器,通過對分畫面進行圖像拼接操作得到全景效果。目前主流產品的結構是把四個兩百萬像素的傳感器,以及視場角為45°或者90°的獨立短焦鏡頭封裝在統一的外殼中。其中數字處理與壓縮等核心技術被集成在前端固件上,將四個單獨的畫面按用戶需求集成為180°或者360°的高清全景畫面,再由網絡傳輸到后端管理平臺。相較占主流的魚眼全景攝像機,多鏡頭拼接全景攝像機的優勢是一定程度上擺脫了焦距的限制,在相同條件下可以看清楚更遠的距離。同時其亦具有虛擬PTZ功能,可做到諸如周面裁剪,中間還原,保持180°展開等功能,方便用戶按監控重點調節畫面。
相比現在主流的魚眼全景攝像機,多鏡頭拼接全景攝像機沒有了像素的限制,更不會存在中間與邊緣清晰度差距巨大這一問題。特別選用了安防行業專用的芯片,完全拋棄與安防沒有關系的多余算法與空間浪費,其中底層算法更是自主研發。故此攝像機的圖像拼接,壓縮雖然都是在前端實現,但其速度及網絡資源占用極少,這也將是這類型產品未來的發展趨勢。
由于多個鏡頭與傳感器的使用,此類產品價格高于魚眼全景攝像機,但費用仍然少于直接安裝多個傳統攝像機,同時其只有一個IP地址,方便軟件授權解決問題。另一方面,此類產品雖避免了像素上的浪費,但拼接技術對整套方案的需求更高,其中視場角的選擇,結構上如何互相完美搭配,算法上如何更好的無縫拼接,都決定著此類產品在未來能否取得更好的發展。又因為鏡頭的配合無法達到物理上的完美,故此在吊裝時無法避免正下方會出現一個錐形盲區。經過改進,攝像機內部鏡頭俯仰角度可調,安裝時便可根據現場狀況一定程度上減少這個盲區的影響,另一方面,當其安裝高度達到三米以上時(最佳安裝高度為三米到五米),攝像機產生的盲區大小基本與人體頭部的大小相似,也就是對實際監控沒有太大影響。
除了基礎的鏡頭與核心技術,一臺全景攝像機的好壞還依賴于其對于傳感器的選擇。如果所選傳感器的像素太低,會直接影響矯正及拼接后畫面的最終顯示效果,反之若選用像素過高的傳感器,又會對硬件造成過大的運算壓力。并且依據不同的設計思路與產品定位,有些主打室內監控的廠家并未設計紅外監控功能,另一些則選擇雙鏡頭或者電子轉換來實現夜間監控。
因為本身獲取的信息量巨大,加上軟件校正、拼接技術及虛擬PTZ對資源的占用,全景攝像機對于網絡及后端系統的資源占用都大于普通攝像機。而前端處理方式對于網絡與后端的壓力雖小,但相應的前端資源消耗巨大,產品價格也較高。反之后端軟件實現法則考驗著整個網絡與后端服務器的承受力,雖然單獨產品較便宜但配套的服務器械需相應增加。因此在項目前期規劃時就應該考慮到整個網絡及項目的承受能力,而非單獨考慮攝像機的投入。目前分布式架構被公認為最適合全景攝像機項目。
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