全景摄像机发展浅析

    【CPS中安网 cps.com.cn】 随着视频监控的快速发展，网络摄像机已经基本满足了用户的“超高清”、“全天候”、“超远距离”的监控需求，而随着监控行业市场不断精细化，全景监控的需求逐渐凸显出来。因此，全景监控也成为近年来视频监控行业的一个研究热点。本文主要讨论基于用户不断深入全景需求，全景摄像机都有哪些形态的发展以及技术的提升。

　　视频拼接系统解决了全景监控的有无问题

　　为解决用户大场景的全景监控需求，最初的方案是在监控前端安装多台高分辨率摄像机，在监控中心通过视频拼接服务器进行图像拼接，从而得到一幅广域场景完整图像。这种方案解决了全景监控从无到有的问题，初步满足了用户的全景监控的需求。

　　从视频拼接系统拓扑图不难看出，整个系统比较复杂，前端有多台摄像机，后端有视频拼接服务器，系统成本较高。另外系统的安装调试也很复杂、后期维护量也很大，显然这不是一个很好的全景监控方案。因此，用户提出了这样的需求：单摄像机是否可以实现全景监控?

　　图一：视频拼接系统

　　鱼眼摄像机成为全景监控的主流选择

　　在用户的单摄像机实现全景监控的强烈需求下，鱼眼全景摄像机问世，并凭借着360°全景监控的巨大优势，迅速成为视频监控界的新宠，也成为了全景监控的主流选择。

　　鱼眼摄像机即是搭配了鱼眼镜头的摄像机，而鱼眼镜头是一种超广角的特殊镜头，其构造仿照鱼类眼睛，水平视角和垂直视角均可达180°(如图二)，因此鱼眼摄像机可以实现360°无死角、全覆盖的监控效果。

　　图二： 鱼眼 鱼眼镜头

　　例如在会议室、教室、超市、大厅等需要全景监控的场景，原本需要3~4台普通摄像机安装在不同角落才能实现全场景覆盖，而现在一台鱼眼摄像机即可掌控全局(如图三)。既然一台鱼眼摄像机即可代替多台普通摄像机，并能达到一样的监控效果，为什么鱼眼摄像机一直以来在市场中却不温不火呢?

　　图三：鱼眼摄像机效果图

　　其实鱼眼摄像机的应用一直停留在全景监控上，它只是满足了用户最基本的全景监控需求，而对于细节的捕捉却无法满足人们的期望。由于鱼眼镜头都是超短焦镜头，所以通过鱼眼镜头所形成的图像虽然视野范围足够大，但物体在画面中比例非常小，细节自然不够丰富。另外，圆形视角图像并不符合人眼观看习惯，并且周边画面畸变严重，细节更是无法获得。

　　直至近年来，随着EPTZ技术的应用、图像畸变矫正技术日趋成熟、以及超高清鱼眼摄像机的出现，鱼眼摄像机对于细节的获取和呈现才开始符合用户的预期。所谓EPTZ即是电子云台，能对图像进行放大和移动，达到类似云台操作的效果，方便对一些细节进行查看。畸变矫正技术，则是通过算法把失真的鱼眼圆形图像尽量矫正成正常显示的图像(如图四)。

　　图四：图三局部矫正图像

　　然而在畸变矫正的过程中会裁剪掉畸变较大的局部图像，从而造成全景图像画面的部分缺失，细节不全的结果，显然这不是所有用户都能接受的。同时，鱼眼摄像机发展也存在一大瓶颈：分辨率很难提高。因为提高分辨率不只是简单的提升Sensor和镜头，包括ISP的处理、视频的编码、网络等因素都是需要整体考虑的，并且在相应的结构和工艺要求上，高分辨率鱼眼摄像机要比普通鱼眼摄像机严格数倍。

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