全景攝像機(jī)的分類與技術(shù)特性

□ 文/鄧朝陽

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全景攝像機(jī)的分類與技術(shù)特性

□ 文/鄧朝陽

近年隨著高清化、3D視頻、VR的概念迅速被人們所熟知，從各大展會(huì)的火熱程度也可以看出，一場(chǎng)視覺的變革正在如火如荼的發(fā)生著。今天我們就來聊一聊在這場(chǎng)革命中，扮演著重要角色的全景攝像機(jī)。

任何一種產(chǎn)品的產(chǎn)生都離不開，客戶的需求及市場(chǎng)的發(fā)展，全景攝像機(jī)滿足了單點(diǎn)監(jiān)控實(shí)現(xiàn)大范圍全景的視角需要，大范圍視角獲得到的信息量非常大，這也要求得到的圖像像素需要非常高，也是早期標(biāo)清時(shí)代全景攝像機(jī)得不到廣泛使用的重要原因之一，當(dāng)然早期還受圖像拼接及矯正技術(shù)的制約。

全景攝像機(jī)的綻放得益于人們生活品質(zhì)的提高，無論是對(duì)監(jiān)控安全的需要，還是航拍、VR等娛樂面的需求，音頻已能做到全方位的采集，同時(shí)也要求我們的視頻信息做到全視角，這樣才能真正意義上稱得上無盲，而全景攝像機(jī)就能夠滿足我們這樣的需求。

全景攝像機(jī)分類

目前市面上被稱為全景攝像機(jī)的種類繁多，但大多沒有統(tǒng)一的標(biāo)準(zhǔn)及規(guī)范。從產(chǎn)品形態(tài)上來區(qū)分，我們可以大致的區(qū)分為單鏡頭和由多組鏡頭組成的全景攝像機(jī)，單鏡頭全景攝像機(jī)一般稱之為魚眼攝像機(jī)。

魚眼攝像機(jī)

常說魚眼全景攝像機(jī)有四大關(guān)鍵技術(shù)：魚眼鏡頭、高像素傳感器、處理軟件和虛擬PTZ。上述四大技術(shù)中高像素傳感器和虛擬PTZ技術(shù)基于近年高清傳感器以及數(shù)字技術(shù)的迅猛發(fā)展可以說已經(jīng)較好地解決了。魚眼鏡頭為實(shí)現(xiàn)全景范圍的超大視角，我們知道視角范圍越廣畫面中因光學(xué)原理產(chǎn)生畸變失真越嚴(yán)重，除了畫面中心的景物保持不變，其他水平或垂直的所有景物都會(huì)發(fā)生相應(yīng)的變化，這不符合正常視覺感受，需要圖像矯正技術(shù)消除魚眼鏡頭畸變

一般來說魚眼圖像失真可分三種：徑向失真、非正交失真與中心偏移。徑向失真是由于魚眼鏡頭徑向曲率的不規(guī)則引起；非正交失真是由于魚眼光軸與傳感器平面不能完全正交所致；中心偏移是由于魚眼鏡頭光軸不可能正好穿過傳感器的中心產(chǎn)生的。失真讓人難以辨別，不符合人類視覺習(xí)慣，所以校正技術(shù)顯得尤為重要。不同品質(zhì)的魚眼鏡頭其畸變也有著較大的差異，將直接影響著攝像機(jī)圖像源的效果。

魚眼鏡頭所成的像，由于景深曲率的影響，魚眼鏡頭成像會(huì)形成一個(gè)異于人類視覺習(xí)慣的圓形圖像，其圖像邊緣的像素點(diǎn)完全被拉伸，如何對(duì)圓形圖像進(jìn)行矯正，以及保證魚眼圖像的有效像素不丟失的技術(shù)就顯得十分關(guān)鍵。具體到每一個(gè)廠家其核心算法必然會(huì)有所不同，但圖像矯正技術(shù)的中心思想都是采用一定算法把邊緣畸變嚴(yán)重的圖形拉伸整合為適合觀看的正常比例圖像。其所用算法的合理性、編程水平的高低及最終系統(tǒng)資源占用率共同決定了算法的優(yōu)劣。

深圳景陽科技600w全景魚眼攝像機(jī)采用3D圖像校正算法，簡單來講就是將這些魚眼圖像上的每個(gè)2D成像平面點(diǎn)逆向映射到3D場(chǎng)景中，再投影構(gòu)成校正圖像的2D平面點(diǎn)，來實(shí)現(xiàn)校正。同時(shí)采用了安霸高端S2強(qiáng)大的處理芯片，使得復(fù)雜的矯正算法得以輕松運(yùn)行，實(shí)現(xiàn)精度高、無失真的圖像校正。據(jù)悉這款魚眼攝像機(jī)還榮獲了2014年度“中國安防十大新銳產(chǎn)品”，足以看出其中精湛的技術(shù)。

▲效果展示

多組鏡頭全景攝像機(jī)

多組鏡頭全景攝像機(jī)雖然不存在魚眼圖像變形矯正的問題，但如何保證多鏡頭拍攝畫面的拼接實(shí)現(xiàn)無死角、無盲點(diǎn)、自然連貫等就顯得非常關(guān)鍵。多鏡頭全景攝像機(jī)一般都由攝像機(jī)內(nèi)置的專用處理軟件來校正，之后將圖像整合成視頻流傳到監(jiān)控后端，現(xiàn)有的技術(shù)已經(jīng)能做到可以比較好地滿足全景和四畫面的顯示需求。需要注意的是為實(shí)現(xiàn)360度全景監(jiān)控時(shí)，在安裝時(shí)要避免正下方出現(xiàn)死角，其要根據(jù)不同的監(jiān)視需求，對(duì)每個(gè)物理鏡頭要進(jìn)行俯仰視角度的精細(xì)調(diào)節(jié)。

全景攝像機(jī)技術(shù)特點(diǎn)解析

針對(duì)現(xiàn)在的全景攝像機(jī)技術(shù)特點(diǎn)可簡略歸納為如下幾點(diǎn)：

圖像矯正軟件被嵌入到攝像機(jī)內(nèi)或是當(dāng)前技術(shù)市場(chǎng)的主流，其更符合用戶即插即用的使用習(xí)慣，借助PC矯正的產(chǎn)品功能雖會(huì)很完美但未必會(huì)被用戶接受；低照度和寬動(dòng)態(tài)功能已是各種類攝像機(jī)的常備功能，包括全景攝像機(jī)，其無疑其將大大拓展全景攝像機(jī)的使用范圍，使回歸到常規(guī)型攝像機(jī)的形態(tài)；附加功能豐富，比如支持多碼流輸出、雙向語音、POE供電、內(nèi)置存儲(chǔ)卡、日夜轉(zhuǎn)換、數(shù)字降噪、隱私區(qū)遮掩、報(bào)警輸入/出、智能視頻分析等功能也都在當(dāng)前的產(chǎn)品中有所應(yīng)用。

結(jié)束語

全景攝像機(jī)作為一種特殊形態(tài)的產(chǎn)品，其有專用的應(yīng)用領(lǐng)域和特色，但是現(xiàn)在技術(shù)的發(fā)展使其也不被特殊性和專用性所束縛，得其環(huán)境適用性更強(qiáng)，在人們生活的方方面面才更能體現(xiàn)出應(yīng)用價(jià)值。

作者單位：深圳市景陽科技股份有限公司