超大范围无死角——鱼眼摄像机应用分析

□ 文/陈乾



超大范围无死角
——鱼眼摄像机应用分析

□ 文/陈乾

▲图1：鱼眼实现全景覆盖，同时带来桶形畸变

监控的价值落地于实用性上，再花哨的功能如果实用性差就不会被用户认可，所以这两个提高画面实用性的方法会是新一代鱼眼摄像机的着力点。宇视在2013年就推出了自研的4K超高清摄像机，在高分辨率摄像机的研发上先人一步，并且对于鱼眼技术也做了长期、深入的研究，今年推出的鱼眼摄像机方案，除了提升鱼眼的分辨率到1200万像素外，还支持准确的鱼球联动效果，在实现超大范围监控的同时，依然能兼顾画面中的细节，是目前鱼眼摄像机之最。

鱼眼摄像机的发起

全景摄像机，是可以实现大范围覆盖的监控摄像机，其需求及产品最先来自国外，之后国内安防企业逐渐打开海外市场，在产品形态上渐渐补齐，就功能、性能而言，国产和外企的全景产品相差无几。根据结构不同，全景摄像机可以分为多镜头拼接摄像机和单镜头鱼眼摄像机两大类。

多镜头拼接摄像机一般采用多个定焦镜头及配套成像系统，最终拼接成180°或360°全景图像，画面分辨率甚至超过1000万像素。多镜头拼接摄像机一般体积较大，需要考虑安装位置等因素，而且普遍价格比较昂贵，一般应用在广场、体育场等高点全景监控场景。

相比多镜头拼接摄像机，鱼眼摄像机由单镜头成像，像素相对偏低，但具有隐蔽性方面的优势，同时价格也相对低很多，所以鱼眼摄像机应用更加广泛，在智能楼宇、连锁店、商场、超市等行业，满足这类行业的无死角监控需求，同时也可应用于道路、十字路口，做大范围监控。鱼眼摄像机几乎成了全景摄像机的代名词。

鱼眼摄像机优劣势分析

鱼眼摄像机主要依靠鱼眼镜头实现大范围监控，其最大的特点就是形成的图像成一个圆形，能实现 360°全向无死角覆盖，以便对全局事态一目了然。而普通的监控摄像机若要实现360°全向监控，需要多个点位配合，而且除非特意调整视角，否则在摄像机安装正下方都存在监控盲区，摄像机焦距越大，盲区就越大；此外，当运动物体从一个摄像机的视野移动到另一个摄像机视野内时，很难形成完整的图像关联，容易造成视觉错乱。这是鱼眼摄像机相较于普通摄像机的优势。

既然鱼眼摄像机相较于普通摄像机存在优势，为什么一直以来在市场中却不温不火呢？

由于鱼眼摄像机内置的是超短焦镜头，所以才能覆盖超大的范围，但短焦镜头带来的弊端也很明显。首先，焦距越小，物体在画面中的比例越小，细节就越不清晰，所以鱼眼摄像机的应用一直以来都停留在全景监控上，而在对细节的捕捉上却无法满足人们的期望。其次焦距越小，畸变越严重，之所以能实现360°全景监控，就是由于短焦造成的桶形畸变，而畸变会导致明显的图像失真。

鱼眼摄像机应用技术分析

直到近几年，随着畸变矫正技术趋于成熟和E-PTZ技术的运用，鱼眼摄像机对细节的呈现开始符合人们的预期，画面实用性提升，又逐渐进入大众的视野。所谓畸变矫正，是通过算法把圆形画面周边失真的图像尽量恢复到正常显示效果；而E-PTZ功能，则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。

那么除了畸变校正和EPTZ，是否还有其他方式能提高其画面的实用性呢？答案当然是肯定的。

第一个方法是提高整体画面的分辨率。分辨率高的鱼眼摄像机，能用更多的像素点去展现相同的场景，自然就能有效提高画面中的细节呈现，配合EPTZ功能越发能提高画面的实用性。目前市面上的鱼眼摄像机分辨率主要集中在300万到500万之间，随着4K技术开始火热，超高清鱼眼摄像机的出现也是必然。

▲图2：鱼眼摄像机E-PTZ效果

▲图3：杭州动漫节鱼球联动效果图

第二个方法是鱼眼配合球机实现鱼球联动。鱼球联动是枪球联动的升级版，通过鱼眼摄像机监控全局，一旦发现可疑目标时联动球机对目标进行放大。相较于枪球联动，鱼球联动的全局监控范围更大；相较于鱼眼摄像机自身的EPTZ，球机放大的效果更清晰。

由于鱼眼摄像机形成的全局画面有严重畸变，所以必须提供比枪球联动更准确的联动算法，才能确保在鱼眼畸变区域联动球机时，球机画面能准确对准用户关心的细节。2015年杭州召开动漫节，场馆周边就部署有5套宇视鱼球联动设备，在实现超大范围监控的同时，依然能兼顾画面中的细节，为动漫节的顺利召开保驾护航。

未来发展方向

在以上这些核心技术的基础上，是否还能做到更进一步？全景监控的未来发展方向会是哪里？

其实这个命题完全可以扩大到整个视频监控行业，在很大程度上，摄像机的产品发展方向是和视频监控行业的发展方向完全匹配的。现在的视频监控业务已经不局限于传统的安防监控，我们进入了更多的细分行业，做管理可视化——停车场管理、人员管控……相对应的，在摄像机上也会集成更多的“业务”——车牌/车位识别判断、人数统计/人脸抓拍/密度分析……

那么，结合鱼眼的常见应用场景我们是否可以做更多的“业务”？现在比较常见的一种应用是鱼眼热力图，这也是鱼眼应用较多的商场、超市场景中的需求推动的。通过热力图可以直观的看到各个区域的人流量情况，非常便于统计哪个区域的商品比较热销，这为商品的销售策略调整、货架摆放调整等等提供了很好的参考。

相信这一类与具体业务应用相结合的技术会是全景监控未来发展的方向。

作者单位：浙江宇视科技有限公司