高清網絡智能球機的功能和應用
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摘 要：“高清網絡智能跟蹤球機”，文章簡稱“智能球”，具有網絡化、高清化、智能化的優點，針對被鎖定的運動目標可以實現自動跟蹤，受到用戶的青睞而成為監控行業的熱點。
關鍵詞：高清網絡智能跟蹤球機;智能球;智能化;自動跟蹤技術
中圖分類號：TP277 文獻標志碼：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，具有運轉速度快、光學變焦、定位精確、控制方式靈活等特點。隨著監控行業數字化、網絡化、高清化、智能化的發展，出現了最新的球機產品——“高清網絡智能跟蹤球機”，本文簡稱“智能球”，它可以對自身的云臺和變焦鏡頭進行自主控制，針對被鎖定的運動目標實現自動跟蹤功能，在平安城市、交通、場館、港口等項目/行業越來越發揮出重要的作用。
1 組成結構及工作原理
?。?）球機基本組成。球機是一個集成了攝像機系統、云臺系統、通訊系統以及配件系統的整體系統。攝像機系統指一體機心，主要完成攝像任務。云臺系統是指依靠步進式電機進行旋轉以調節快球監控方位的部分。通訊系統是指對電機的控制及對影像和信號傳輸的部分。上述幾大系統通過一塊系統主板和電源部分進行連接，系統主板包括CPU、內存、閃存等模塊，系統主板的核心是CPU，CPU發出指令實現球機的旋轉和定位，維持攝像機所有功能的正常運行。一般，球機的攝像機芯、通訊系統的解碼主板和云臺系統固定在機架上面，相對于球罩叫做球心，是球機的核心部件。球罩是保護球心系統的外殼，分為上、下兩個部分，下球罩常采用光學透明材料以保證通光率。此外，球機還包括支架、電源、風扇、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）智能球的結構特點。智能球除了具備上述基本組成結構以外，還配備了一些高清化、網絡化、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，一般清晰度達到300萬像素分辨率，學變焦倍率一般可達20倍以上，圖像質量好，畫面流暢，高清的圖像效果對于現場細節的刻畫和分析有著其無可比擬的優勢。b.網絡化。網絡攝像機會增加編碼壓縮模塊以及網絡模塊，前者將圖像信號數字化后進行壓縮編碼，再經網絡模塊轉換為標準的TCP/IP網絡數據包，通過有線或無線網絡直接進行傳送。在后端，用戶通過專用軟件或通用瀏覽器觀看視頻圖像。網絡攝像機還內置一些I/O端口和通訊口，便于擴充外部周邊設備如云臺、紅外探頭、射燈、音頻輸入輸出、語音對講等設備。整個系統無須鋪設視頻電纜或者信號電纜，僅需一個網線就可以傳輸包括視頻圖像及控制信號的所有數據，不但簡化布線，而且極大地提高了系統的穩定性和可靠性。c.智能化。智能球具有自主自動PTZ智能跟蹤模塊，可以對圖像進行計算和分析以便識別出移動目標及其運動方向，然后自主驅動云臺和變焦鏡頭對移動物體進行追蹤，從而實現智能探測、“主動監控”和自動跟蹤運動目標，必要時進行錄像、報警?？梢栽O置被跟蹤目標的尺寸，使任何小于設定尺寸的目標如小動物不會被跟蹤。高清網絡智能球機可以通過兩種方法來實現智能化，一是將智能模塊的算法嵌入到球機的DSP芯片中來實現，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控鍵盤，或者硬盤錄像機、監控軟件等主機的鼠標進行操作，向解碼板發送通訊指令。解碼板對通訊指令進行解讀，把指令轉換為驅動云臺和鏡頭電機轉動的控制信號。云臺系統的水平電機、垂直電機接受解碼板的驅動電流進行相應方向的轉動，并通過皮帶、齒輪或者渦輪等傳動機構，轉換為球心機架的上、下、左、右轉動，攝像機跟著一起轉動從而實現監控方向的改變。同理，攝像機的電動鏡頭的相應電機接受解碼板的控制信號，實現變倍、聚焦、光圈的變化操作。b.自動工作過程。智能視頻監控系統根據控制中心發出的命令及設置的相應參數，實現物體檢測與數量統計、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控功能，并將處理結果傳送到后端顯示。
2 智能球機的功能
?。?）基本功能。a.預置位功能。預置位就是球機云臺、鏡頭當前位置和狀態的一套參數。預置位可以設置、調用、記憶和刪除，還可以進行預置位報警聯動。b.巡航掃描。預置位既可以單獨手動調用，也可以通過編程把多個預置位連接成一條巡航路線，調用巡航路線就可以實現巡航掃描功能，使得球機自動地在各個預置位之間進行切換，球機在每個預置位的停留時間可以根據需要進行設置。c.巡跡功能。巡跡功能就是按照規定路線控制球機轉動，球機把整個過程錄制下來，相當于記錄了軌跡路線上若干個臨時的預置位及其調用時間，這些軌跡路線可以編號并被調用，由于存儲空間有限，球機能記憶的巡跡條數也有限。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備比如入侵設備報警（例如紅外對射和聲光報警器），可以編程設置報警聯動。e.OSD菜單顯示功能。能夠顯示一個完善的操作菜單，通過菜單進行對運行速度、預置位停留時間、運行模式等的修改，通過菜單能進行攝像機參數的修改。（2）智能檢測功能。智能球機內嵌了智能分析系統，采用最新視頻圖像分析識別技術，對畫面中的各種物體，包括人的識別、車輛的識別以及箱、包等各種物體進行識別，實現下列智能檢測功能：a.物體檢測及數量統計。判斷當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，并使用計數器統計各類物體或一類物體的數目。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。c.遺棄物/物品搬移檢測模塊?？梢詮膱鼍爸姓_檢測出監控防區內的遺棄物或者被搬移的物品，當發現目標時自動報警。d.非法停車檢測模塊?？梢詫ΡO控防區內非法停泊的交通工具進行自動檢測，當發現目標時自動報警。非法停車檢測模塊的一些參數選項可以由用戶來設定，例如防區形狀和數量、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。能夠自動檢測防區內滯留超過所設定時間的入侵者（包括人和交通工具），發出報警并觸發其他工作。當一個或多個人在預先設定的防區內停留時間過長（時間長短預先設定）時，系統會發出報警。（3）自動跟蹤功能。a.自動跟蹤。智能球對監控區域進行移動目標、越界目標、侵入目標進行行為分析，并自動控制云臺旋轉和鏡頭縮放，針對被鎖定的運動目標進行視覺導向的自動跟蹤，以確保跟蹤目標持續以放大特寫畫面出現在鏡頭中央，實現了自動的、全方位的、智能的過程監控，整個監控過程無需人為操作。b.鎖定跟蹤。在跟蹤監控過程中會出現多個移動物體，可能造成監控不準確的情況。鎖定跟蹤就是指定一個明確的人物或物體作為跟蹤目標，使得智能球機緊緊針對被鎖定的特定目標進行跟蹤，即使有其他的人或移動物體進入攝像機的監控范圍，攝像機也不會跟丟之前鎖定的目標物體。c.接力追蹤。球機機支持系統接力追蹤，當某個智能追蹤球的活動目標逃離當前追蹤畫面，系統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檢測功能，從而實現了智能接力追蹤。高清網絡智能球機的強大功能和優秀特性使其廣泛應用于各行各業、各種監控場合，如平安城市、廠礦企業、智能小區、城市道路監控、機場車站等等。以平安城市項目中的大型廣場為例，該領域的監控范圍較廣，而且過往人員較多，極易發生突發性公共事件，要求監控攝像機能夠快速跟蹤并且精準鎖定監控目標物體，高清網絡智能球機非常適合該類應用。
3 智能球機的發展趨勢
高清網絡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、自動跟蹤技術，有效滿足了用戶監控清晰度、距離控制、監控范圍、智能化等方面的需求。為了滿足市場的需求和跟進科技的進步，智能球機也在進行不斷的完善和發展，主要發展趨勢有以下幾點：（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，只適于不帶云臺驅動的固定網絡攝像機。采用了HighPoE，802。3at以后，網絡接口電壓高達50-57VDC，最大功率30W，可以給球機的攝像機、云臺、風扇等所有部件供電，從而實現網絡球機只需一根網線連接所有線纜的目標。（2）應用移動化。同時3G技術的普及，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網絡能夠直接與移動設備進行網絡連接，實時傳輸高清圖像，實現無線高清視頻的傳輸;還可以通過COM口與能連接的SIM卡的設備進行連接，利用短信、彩信方式發送給指定的手機終端，這樣可做到實時、智能的監控，而且僅利用很小的帶寬和成本。（3）智能專業化。從第一代的區域跟蹤技術，到第二代的鎖定跟蹤技術，智能球機的智能化程度和準確性在不斷提升，在平安城市、銀行、機場等領域的應用更加廣泛。隨著安防監控市場日益細分化、專業化，僅以自動跟蹤技術為代表的智能化球機還遠遠不符需要，它必須要增添更多的智能功能和大力發展增值化服務，才能使它真正能配上“智能化”這一名稱。
4 結束語
隨著社會和科技的發展，大規模視頻監控系統在各種公共場所中的應用需求日益增長。高清網絡智能球機在前端就自動完成跟蹤任務實現智能化，便于大規模視頻監控系統的實施。隨著經濟能力和網絡條件的提升，人們將在更廣泛的意義上應用高清網絡智能球機。
參考文獻：
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