高清網(wǎng)絡(luò)智能球機的功能和應(yīng)用

李梅芳 張靜怡 陳瑤

摘? 要：“高清網(wǎng)絡(luò)智能跟蹤球機”，文章簡稱“智能球”，具有網(wǎng)絡(luò)化、高清化、智能化的優(yōu)點，針對被鎖定的運動目標(biāo)可以實現(xiàn)自動跟蹤，受到用戶的青睞而成為監(jiān)控行業(yè)的熱點。

關(guān)鍵詞：高清網(wǎng)絡(luò)智能跟蹤球機;智能球;智能化;自動跟蹤技術(shù)

中圖分類號：TP277 文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A? ? ? ? ?文章編號：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

球型攝像機簡稱“球機”，它是攝像機的一個類別，集成并拓展了鏡頭、云臺、普通攝像機等功能的攝像機系統(tǒng)，具有運轉(zhuǎn)速度快、光學(xué)變焦、定位精確、控制方式靈活等特點。隨著監(jiān)控行業(yè)數(shù)字化、網(wǎng)絡(luò)化、高清化、智能化的發(fā)展，出現(xiàn)了最新的球機產(chǎn)品——“高清網(wǎng)絡(luò)智能跟蹤球機”，本文簡稱“智能球”，它可以對自身的云臺和變焦鏡頭進(jìn)行自主控制，針對被鎖定的運動目標(biāo)實現(xiàn)自動跟蹤功能，在平安城市、交通、場館、港口等項目/行業(yè)越來越發(fā)揮出重要的作用。

1 組成結(jié)構(gòu)及工作原理

（1）球機基本組成。球機是一個集成了攝像機系統(tǒng)、云臺系統(tǒng)、通訊系統(tǒng)以及配件系統(tǒng)的整體系統(tǒng)。攝像機系統(tǒng)指一體機心，主要完成攝像任務(wù)。云臺系統(tǒng)是指依靠步進(jìn)式電機進(jìn)行旋轉(zhuǎn)以調(diào)節(jié)快球監(jiān)控方位的部分。通訊系統(tǒng)是指對電機的控制及對影像和信號傳輸?shù)牟糠?。上述幾大系統(tǒng)通過一塊系統(tǒng)主板和電源部分進(jìn)行連接，系統(tǒng)主板包括CPU、內(nèi)存、閃存等模塊，系統(tǒng)主板的核心是CPU，CPU發(fā)出指令實現(xiàn)球機的旋轉(zhuǎn)和定位，維持?jǐn)z像機所有功能的正常運行。一般，球機的攝像機芯、通訊系統(tǒng)的解碼主板和云臺系統(tǒng)固定在機架上面，相對于球罩叫做球心，是球機的核心部件。球罩是保護(hù)球心系統(tǒng)的外殼，分為上、下兩個部分，下球罩常采用光學(xué)透明材料以保證通光率。此外，球機還包括支架、電源、風(fēng)扇、加熱器等配件部分，以及信號線、電源線、控制線等線纜部分。（2）智能球的結(jié)構(gòu)特點。智能球除了具備上述基本組成結(jié)構(gòu)以外，還配備了一些高清化、網(wǎng)絡(luò)化、智能化的功能單元。a.高清化。高清球機采用高清攝像機機芯和高性能自動變焦鏡頭，一般清晰度達(dá)到300萬像素分辨率，學(xué)變焦倍率一般可達(dá)20倍以上，圖像質(zhì)量好，畫面流暢，高清的圖像效果對于現(xiàn)場細(xì)節(jié)的刻畫和分析有著其無可比擬的優(yōu)勢。b.網(wǎng)絡(luò)化。網(wǎng)絡(luò)攝像機會增加編碼壓縮模塊以及網(wǎng)絡(luò)模塊，前者將圖像信號數(shù)字化后進(jìn)行壓縮編碼，再經(jīng)網(wǎng)絡(luò)模塊轉(zhuǎn)換為標(biāo)準(zhǔn)的TCP/IP網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)包，通過有線或無線網(wǎng)絡(luò)直接進(jìn)行傳送。在后端，用戶通過專用軟件或通用瀏覽器觀看視頻圖像。網(wǎng)絡(luò)攝像機還內(nèi)置一些I/O端口和通訊口，便于擴充外部周邊設(shè)備如云臺、紅外探頭、射燈、音頻輸入輸出、語音對講等設(shè)備。整個系統(tǒng)無須鋪設(shè)視頻電纜或者信號電纜，僅需一個網(wǎng)線就可以傳輸包括視頻圖像及控制信號的所有數(shù)據(jù)，不但簡化布線，而且極大地提高了系統(tǒng)的穩(wěn)定性和可靠性。c.智能化。智能球具有自主自動PTZ智能跟蹤模塊，可以對圖像進(jìn)行計算和分析以便識別出移動目標(biāo)及其運動方向，然后自主驅(qū)動云臺和變焦鏡頭對移動物體進(jìn)行追蹤，從而實現(xiàn)智能探測、“主動監(jiān)控”和自動跟蹤運動目標(biāo)，必要時進(jìn)行錄像、報警?？梢栽O(shè)置被跟蹤目標(biāo)的尺寸，使任何小于設(shè)定尺寸的目標(biāo)如小動物不會被跟蹤。高清網(wǎng)絡(luò)智能球機可以通過兩種方法來實現(xiàn)智能化，一是將智能模塊的算法嵌入到球機的DSP芯片中來實現(xiàn)，另一種是增加智能模塊，將模塊的智能功能輸入到球機系統(tǒng)主板上完成。（3）智能球工作原理。a.手動操作工作過程。操作者使用矩陣主機的監(jiān)控鍵盤，或者硬盤錄像機、監(jiān)控軟件等主機的鼠標(biāo)進(jìn)行操作，向解碼板發(fā)送通訊指令。解碼板對通訊指令進(jìn)行解讀，把指令轉(zhuǎn)換為驅(qū)動云臺和鏡頭電機轉(zhuǎn)動的控制信號。云臺系統(tǒng)的水平電機、垂直電機接受解碼板的驅(qū)動電流進(jìn)行相應(yīng)方向的轉(zhuǎn)動，并通過皮帶、齒輪或者渦輪等傳動機構(gòu)，轉(zhuǎn)換為球心機架的上、下、左、右轉(zhuǎn)動，攝像機跟著一起轉(zhuǎn)動從而實現(xiàn)監(jiān)控方向的改變。同理，攝像機的電動鏡頭的相應(yīng)電機接受解碼板的控制信號，實現(xiàn)變倍、聚焦、光圈的變化操作。b.自動工作過程。智能視頻監(jiān)控系統(tǒng)根據(jù)控制中心發(fā)出的命令及設(shè)置的相應(yīng)參數(shù)，實現(xiàn)物體檢測與數(shù)量統(tǒng)計、自動跟蹤、入侵和遺留物體檢測、攝像機模糊、遮擋及非法移動等智能視頻監(jiān)控功能，并將處理結(jié)果傳送到后端顯示。

2 智能球機的功能

（1）基本功能。a.預(yù)置位功能。預(yù)置位就是球機云臺、鏡頭當(dāng)前位置和狀態(tài)的一套參數(shù)。預(yù)置位可以設(shè)置、調(diào)用、記憶和刪除，還可以進(jìn)行預(yù)置位報警聯(lián)動。b.巡航掃描。預(yù)置位既可以單獨手動調(diào)用，也可以通過編程把多個預(yù)置位連接成一條巡航路線，調(diào)用巡航路線就可以實現(xiàn)巡航掃描功能，使得球機自動地在各個預(yù)置位之間進(jìn)行切換，球機在每個預(yù)置位的停留時間可以根據(jù)需要進(jìn)行設(shè)置。c.巡跡功能。巡跡功能就是按照規(guī)定路線控制球機轉(zhuǎn)動，球機把整個過程錄制下來，相當(dāng)于記錄了軌跡路線上若干個臨時的預(yù)置位及其調(diào)用時間，這些軌跡路線可以編號并被調(diào)用，由于存儲空間有限，球機能記憶的巡跡條數(shù)也有限。d.輸入輸出接口。球機上有一些報警輸入輸出模塊，方便在球機附近安裝一些設(shè)備比如入侵設(shè)備報警（例如紅外對射和聲光報警器），可以編程設(shè)置報警聯(lián)動。e.OSD菜單顯示功能。能夠顯示一個完善的操作菜單，通過菜單進(jìn)行對運行速度、預(yù)置位停留時間、運行模式等的修改，通過菜單能進(jìn)行攝像機參數(shù)的修改。（2）智能檢測功能。智能球機內(nèi)嵌了智能分析系統(tǒng)，采用最新視頻圖像分析識別技術(shù)，對畫面中的各種物體，包括人的識別、車輛的識別以及箱、包等各種物體進(jìn)行識別，實現(xiàn)下列智能檢測功能：a.物體檢測及數(shù)量統(tǒng)計。判斷當(dāng)前運動物體所屬的類別，如人體、四足動物、四輪機動車、非機動車等，輸出運動物體的位置、類別，并使用計數(shù)器統(tǒng)計各類物體或一類物體的數(shù)目。b.入侵檢測模塊。入侵檢測模塊，可以自動檢測非法定向運動并自動報警，支持絆線穿越檢測模式、圍欄攀爬檢測模式及區(qū)域入侵檢測模式，可以指定穿越絆線、圍欄的非法方向（兩個單向或者雙向），還可指定入侵者的類型（人和交通工具）、尺寸大小、入侵速度、最短入侵時間和運動方向等參數(shù)。c.遺棄物/物品搬移檢測模塊。可以從場景中正確檢測出監(jiān)控防區(qū)內(nèi)的遺棄物或者被搬移的物品，當(dāng)發(fā)現(xiàn)目標(biāo)時自動報警。d.非法停車檢測模塊?？梢詫ΡO(jiān)控防區(qū)內(nèi)非法停泊的交通工具進(jìn)行自動檢測，當(dāng)發(fā)現(xiàn)目標(biāo)時自動報警。非法停車檢測模塊的一些參數(shù)選項可以由用戶來設(shè)定，例如防區(qū)形狀和數(shù)量、布防時間段、交通工具的最短合法停留時間等。e.徘徊檢測模塊。能夠自動檢測防區(qū)內(nèi)滯留超過所設(shè)定時間的入侵者（包括人和交通工具），發(fā)出報警并觸發(fā)其他工作。當(dāng)一個或多個人在預(yù)先設(shè)定的防區(qū)內(nèi)停留時間過長（時間長短預(yù)先設(shè)定）時，系統(tǒng)會發(fā)出報警。（3）自動跟蹤功能。a.自動跟蹤。智能球?qū)ΡO(jiān)控區(qū)域進(jìn)行移動目標(biāo)、越界目標(biāo)、侵入目標(biāo)進(jìn)行行為分析，并自動控制云臺旋轉(zhuǎn)和鏡頭縮放，針對被鎖定的運動目標(biāo)進(jìn)行視覺導(dǎo)向的自動跟蹤，以確保跟蹤目標(biāo)持續(xù)以放大特寫畫面出現(xiàn)在鏡頭中央，實現(xiàn)了自動的、全方位的、智能的過程監(jiān)控，整個監(jiān)控過程無需人為操作。b.鎖定跟蹤。在跟蹤監(jiān)控過程中會出現(xiàn)多個移動物體，可能造成監(jiān)控不準(zhǔn)確的情況。鎖定跟蹤就是指定一個明確的人物或物體作為跟蹤目標(biāo)，使得智能球機緊緊針對被鎖定的特定目標(biāo)進(jìn)行跟蹤，即使有其他的人或移動物體進(jìn)入攝像機的監(jiān)控范圍，攝像機也不會跟丟之前鎖定的目標(biāo)物體。c.接力追蹤。球機機支持系統(tǒng)接力追蹤，當(dāng)某個智能追蹤球的活動目標(biāo)逃離當(dāng)前追蹤畫面，系統(tǒng)自動通知附近路線的智能追蹤球啟動追蹤模式或者通知周圍的普通攝像機啟動活動目標(biāo)檢測功能，從而實現(xiàn)了智能接力追蹤。高清網(wǎng)絡(luò)智能球機的強大功能和優(yōu)秀特性使其廣泛應(yīng)用于各行各業(yè)、各種監(jiān)控場合，如平安城市、廠礦企業(yè)、智能小區(qū)、城市道路監(jiān)控、機場車站等等。以平安城市項目中的大型廣場為例，該領(lǐng)域的監(jiān)控范圍較廣，而且過往人員較多，極易發(fā)生突發(fā)性公共事件，要求監(jiān)控攝像機能夠快速跟蹤并且精準(zhǔn)鎖定監(jiān)控目標(biāo)物體，高清網(wǎng)絡(luò)智能球機非常適合該類應(yīng)用。

3 智能球機的發(fā)展趨勢

高清網(wǎng)絡(luò)智能球機配備了高分辨率攝像機、大倍率高清晰度自動變焦鏡頭、高轉(zhuǎn)速云臺和高性能編碼芯片，外觀線條完美，功能豐富，畫面流暢，安裝方便，而且集成了智能分析技術(shù)、自動跟蹤技術(shù)，有效滿足了用戶監(jiān)控清晰度、距離控制、監(jiān)控范圍、智能化等方面的需求。為了滿足市場的需求和跟進(jìn)科技的進(jìn)步，智能球機也在進(jìn)行不斷的完善和發(fā)展，主要發(fā)展趨勢有以下幾點：（1）供電一體化。普通的POE交換機接口僅提供48VDC電壓，15。4W功率的供電，只適于不帶云臺驅(qū)動的固定網(wǎng)絡(luò)攝像機。采用了HighPoE，802。3at以后，網(wǎng)絡(luò)接口電壓高達(dá)50-57VDC，最大功率30W，可以給球機的攝像機、云臺、風(fēng)扇等所有部件供電，從而實現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)球機只需一根網(wǎng)線連接所有線纜的目標(biāo)。（2）應(yīng)用移動化。同時3G技術(shù)的普及，以及IP高清球機都擁有自己獨立的IP地址，不僅可以通過3G網(wǎng)絡(luò)能夠直接與移動設(shè)備進(jìn)行網(wǎng)絡(luò)連接，實時傳輸高清圖像，實現(xiàn)無線高清視頻的傳輸;還可以通過COM口與能連接的SIM卡的設(shè)備進(jìn)行連接，利用短信、彩信方式發(fā)送給指定的手機終端，這樣可做到實時、智能的監(jiān)控，而且僅利用很小的帶寬和成本。（3）智能專業(yè)化。從第一代的區(qū)域跟蹤技術(shù)，到第二代的鎖定跟蹤技術(shù)，智能球機的智能化程度和準(zhǔn)確性在不斷提升，在平安城市、銀行、機場等領(lǐng)域的應(yīng)用更加廣泛。隨著安防監(jiān)控市場日益細(xì)分化、專業(yè)化，僅以自動跟蹤技術(shù)為代表的智能化球機還遠(yuǎn)遠(yuǎn)不符需要，它必須要增添更多的智能功能和大力發(fā)展增值化服務(wù)，才能使它真正能配上“智能化”這一名稱。

4 結(jié)束語

隨著社會和科技的發(fā)展，大規(guī)模視頻監(jiān)控系統(tǒng)在各種公共場所中的應(yīng)用需求日益增長。高清網(wǎng)絡(luò)智能球機在前端就自動完成跟蹤任務(wù)實現(xiàn)智能化，便于大規(guī)模視頻監(jiān)控系統(tǒng)的實施。隨著經(jīng)濟能力和網(wǎng)絡(luò)條件的提升，人們將在更廣泛的意義上應(yīng)用高清網(wǎng)絡(luò)智能球機。

參考文獻(xiàn)：

[1]韓春光，蒲云錦.智能球機監(jiān)控系統(tǒng)SPD設(shè)計分析[J].石河子科技，2017（03）：32-34.

[2]?？低曂瞥?30萬像素網(wǎng)絡(luò)紅外高清智能球機[J].中國交通信息化，2011（02）：56.