高清网络智能球机的功能和应用

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　　摘  要：“高清网络智能跟踪球机”，文章简称“智能球”，具有网络化、高清化、智能化的优点，针对被锁定的运动目标可以实现自动跟踪，受到用户的青睐而成为监控行业的热点。
　　关键词：高清网络智能跟踪球机;智能球;智能化;自动跟踪技术
　　中图分类号：TP277 文献标志码：A         文章编号：2095-2945（2019）10-0176-02
　　Abstract： "High definition network intelligent tracking ball machine"， abbreviated as "smart ball" in this paper， has the advantages of network， high definition and intelligence. The locked moving target can be tracked automatically， which is favored by users and has become a hot spot in the monitoring industry.
　　Keywords： hi-fi network intelligent tracking ball machine; intelligent ball; intelligent; automatic tracking technology
　　球型摄像机简称“球机”，它是摄像机的一个类别，集成并拓展了镜头、云台、普通摄像机等功能的摄像机系统，具有运转速度快、光学变焦、定位精确、控制方式灵活等特点。随着监控行业数字化、网络化、高清化、智能化的发展，出现了最新的球机产品——“高清网络智能跟踪球机”，本文简称“智能球”，它可以对自身的云台和变焦镜头进行自主控制，针对被锁定的运动目标实现自动跟踪功能，在平安城市、交通、场馆、港口等项目/行业越来越发挥出重要的作用。
　　1 组成结构及工作原理
　　（1）球机基本组成。球機是一个集成了摄像机系统、云台系统、通讯系统以及配件系统的整体系统。摄像机系统指一体机心，主要完成摄像任务。云台系统是指依靠步进式电机进行旋转以调节快球监控方位的部分。通讯系统是指对电机的控制及对影像和信号传输的部分。上述几大系统通过一块系统主板和电源部分进行连接，系统主板包括CPU、内存、闪存等模块，系统主板的核心是CPU，CPU发出指令实现球机的旋转和定位，维持摄像机所有功能的正常运行。一般，球机的摄像机芯、通讯系统的解码主板和云台系统固定在机架上面，相对于球罩叫做球心，是球机的核心部件。球罩是保护球心系统的外壳，分为上、下两个部分，下球罩常采用光学透明材料以保证通光率。此外，球机还包括支架、电源、风扇、加热器等配件部分，以及信号线、电源线、控制线等线缆部分。（2）智能球的结构特点。智能球除了具备上述基本组成结构以外，还配备了一些高清化、网络化、智能化的功能单元。a.高清化。高清球机采用高清摄像机机芯和高性能自动变焦镜头，一般清晰度达到300万像素分辨率，学变焦倍率一般可达20倍以上，图像质量好，画面流畅，高清的图像效果对于现场细节的刻画和分析有着其无可比拟的优势。b.网络化。网络摄像机会增加编码压缩模块以及网络模块，前者将图像信号数字化后进行压缩编码，再经网络模块转换为标准的TCP/IP网络数据包，通过有线或无线网络直接进行传送。在后端，用户通过专用软件或通用浏览器观看视频图像。网络摄像机还内置一些I/O端口和通讯口，便于扩充外部周边设备如云台、红外探头、射灯、音频输入输出、语音对讲等设备。整个系统无须铺设视频电缆或者信号电缆，仅需一个网线就可以传输包括视频图像及控制信号的所有数据，不但简化布线，而且极大地提高了系统的稳定性和可靠性。c.智能化。智能球具有自主自动PTZ智能跟踪模块，可以对图像进行计算和分析以便识别出移动目标及其运动方向，然后自主驱动云台和变焦镜头对移动物体进行追踪，从而实现智能探测、“主动监控”和自动跟踪运动目标，必要时进行录像、报警。可以设置被跟踪目标的尺寸，使任何小于设定尺寸的目标如小动物不会被跟踪。高清网络智能球机可以通过两种方法来实现智能化，一是将智能模块的算法嵌入到球机的DSP芯片中来实现，另一种是增加智能模块，将模块的智能功能输入到球机系统主板上完成。（3）智能球工作原理。a.手动操作工作过程。操作者使用矩阵主机的监控键盘，或者硬盘录像机、监控软件等主机的鼠标进行操作，向解码板发送通讯指令。解码板对通讯指令进行解读，把指令转换为驱动云台和镜头电机转动的控制信号。云台系统的水平电机、垂直电机接受解码板的驱动电流进行相应方向的转动，并通过皮带、齿轮或者涡轮等传动机构，转换为球心机架的上、下、左、右转动，摄像机跟着一起转动从而实现监控方向的改变。同理，摄像机的电动镜头的相应电机接受解码板的控制信号，实现变倍、聚焦、光圈的变化操作。b.自动工作过程。智能视频监控系统根据控制中心发出的命令及设置的相应参数，实现物体检测与数量统计、自动跟踪、入侵和遗留物体检测、摄像机模糊、遮挡及非法移动等智能视频监控功能，并将处理结果传送到后端显示。
　　2 智能球机的功能
　　（1）基本功能。a.预置位功能。预置位就是球机云台、镜头当前位置和状态的一套参数。预置位可以设置、调用、记忆和删除，还可以进行预置位报警联动。b.巡航扫描。预置位既可以单独手动调用，也可以通过编程把多个预置位连接成一条巡航路线，调用巡航路线就可以实现巡航扫描功能，使得球机自动地在各个预置位之间进行切换，球机在每个预置位的停留时间可以根据需要进行设置。c.巡迹功能。巡迹功能就是按照规定路线控制球机转动，球机把整个过程录制下来，相当于记录了轨迹路线上若干个临时的预置位及其调用时间，这些轨迹路线可以编号并被调用，由于存储空间有限，球机能记忆的巡迹条数也有限。d.输入输出接口。球机上有一些报警输入输出模块，方便在球机附近安装一些设备比如入侵设备报警（例如红外对射和声光报警器），可以编程设置报警联动。e.OSD菜单显示功能。能够显示一个完善的操作菜单，通过菜单进行对运行速度、预置位停留时间、运行模式等的修改，通过菜单能进行摄像机参数的修改。（2）智能检测功能。智能球机内嵌了智能分析系统，采用最新视频图像分析识别技术，对画面中的各种物体，包括人的识别、车辆的识别以及箱、包等各种物体进行识别，实现下列智能检测功能：a.物体检测及数量统计。判断当前运动物体所属的类别，如人体、四足动物、四轮机动车、非机动车等，输出运动物体的位置、类别，并使用计数器统计各类物体或一类物体的数目。b.入侵检测模块。入侵检测模块，可以自动检测非法定向运动并自动报警，支持绊线穿越检测模式、围栏攀爬检测模式及区域入侵检测模式，可以指定穿越绊线、围栏的非法方向（两个单向或者双向），还可指定入侵者的类型（人和交通工具）、尺寸大小、入侵速度、最短入侵时间和运动方向等参数。c.遗弃物/物品搬移检测模块。可以从场景中正确检测出监控防区内的遗弃物或者被搬移的物品，当发现目标时自动报警。d.非法停车检测模块。可以对监控防区内非法停泊的交通工具进行自动检测，当发现目标时自动报警。非法停车检测模块的一些参数选项可以由用户来设定，例如防区形状和数量、布防时间段、交通工具的最短合法停留时间等。e.徘徊检测模块。能够自动检测防区内滞留超过所设定时间的入侵者（包括人和交通工具），发出报警并触发其他工作。当一个或多个人在预先设定的防区内停留时间过长（时间长短预先设定）时，系统会发出报警。（3）自动跟踪功能。a.自动跟踪。智能球对监控区域进行移动目标、越界目标、侵入目标进行行为分析，并自动控制云台旋转和镜头缩放，针对被锁定的运动目标进行视觉导向的自动跟踪，以确保跟踪目标持续以放大特写画面出现在镜头中央，实现了自动的、全方位的、智能的过程监控，整个监控过程无需人为操作。b.锁定跟踪。在跟踪监控过程中会出现多个移动物体，可能造成监控不准确的情况。锁定跟踪就是指定一个明确的人物或物体作为跟踪目标，使得智能球机紧紧针对被锁定的特定目标进行跟踪，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。c.接力追踪。球机机支持系统接力追踪，当某个智能追踪球的活动目标逃离当前追踪画面，系统自动通知附近路线的智能追踪球启动追踪模式或者通知周围的普通摄像机启动活动目标检测功能，从而实现了智能接力追踪。高清网络智能球机的强大功能和优秀特性使其广泛应用于各行各业、各种监控场合，如平安城市、厂矿企业、智能小区、城市道路监控、机场车站等等。以平安城市项目中的大型广场为例，该领域的监控范围较广，而且过往人员较多，极易发生突发性公共事件，要求监控摄像机能够快速跟踪并且精准锁定监控目标物体，高清网络智能球机非常适合该类应用。
　　3 智能球机的发展趋势
　　高清网络智能球机配备了高分辨率摄像机、大倍率高清晰度自动变焦镜头、高转速云台和高性能编码芯片，外观线条完美，功能丰富，画面流畅，安装方便，而且集成了智能分析技术、自动跟踪技术，有效满足了用户监控清晰度、距离控制、监控范围、智能化等方面的需求。为了满足市场的需求和跟进科技的进步，智能球机也在进行不断的完善和发展，主要发展趋势有以下几点：（1）供电一体化。普通的POE交换机接口仅提供48VDC电压，15。4W功率的供电，只适于不带云台驱动的固定网络摄像机。采用了HighPoE，802。3at以后，网络接口电压高达50-57VDC，最大功率30W，可以给球机的摄像机、云台、风扇等所有部件供电，从而实现网络球机只需一根网线连接所有线缆的目标。（2）应用移动化。同时3G技术的普及，以及IP高清球机都拥有自己独立的IP地址，不仅可以通过3G网络能够直接与移动设备进行网络连接，实时传输高清图像，实现无线高清视频的传输;还可以通过COM口与能连接的SIM卡的设备进行连接，利用短信、彩信方式发送给指定的手机终端，这样可做到实时、智能的监控，而且仅利用很小的带宽和成本。（3）智能专业化。从第一代的区域跟踪技术，到第二代的锁定跟踪技术，智能球机的智能化程度和准确性在不断提升，在平安城市、银行、机场等领域的应用更加广泛。随着安防监控市场日益细分化、专业化，仅以自动跟踪技术为代表的智能化球机还远远不符需要，它必须要增添更多的智能功能和大力发展增值化服务，才能使它真正能配上“智能化”这一名称。
　　4 结束语
　　随着社会和科技的发展，大规模视频监控系统在各种公共场所中的应用需求日益增长。高清网络智能球机在前端就自动完成跟踪任务实现智能化，便于大规模视频监控系统的实施。随着经济能力和网络条件的提升，人们将在更广泛的意义上应用高清网络智能球机。
　　参考文献：
　　[1]韩春光，蒲云锦.智能球机监控系统SPD设计分析[J].石河子科技，2017（03）：32-34.
　　[2]海康威视推出130万像素网络红外高清智能球机[J].中国交通信息化，2011（02）：56.
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