监控全能化：摄像机“特种兵”

    中国的视频监控已经成功完成由模拟到数字到网络的华丽蜕变，并正在走向高清化的趋势。然而，随着视频监控的应用范围和场景不断扩大，基本款监控已经无法满足很多特殊环境的使用，如水下、黑夜、雾霾、火灾、爆炸等。因此，越来越多的功能被开发并应用到视频监控上，出现了一批满足特殊环境之下使用的特种摄像机。
　　特种摄像机主要包括红外热成像仪、全景摄像机、水下监控摄像机、防爆摄像机、低照度摄像机、宽动态摄像机、透雾摄像机、单兵设备等类别。
　　红外热成像摄像机
　　视频监控作为“天眼”，对人们的生活起到保护作用，然而在没有可见光的夜晚，视频监控也成了“睁眼瞎”，若使用可见光照明，则存在不能隐蔽、易暴露监控目标等缺点，而无法发挥监控在夜间的监控作用。随着人们安全防患意识的提高，市场对于24小时连续监控的需求日益增长，红外热成像作为能实现夜间监控的技术，随之成为监控产品的常规功能，具有夜视距离远、隐蔽性强、性能稳定等突出优势，因而在夜视监控中占据了大部分的市场。
　　热成像技术到底是什么技术？深圳市景阳科技股份有限公司市场副总监邓朝辉解释到，热成像技术是利用了人眼无法感知的红外波段的电磁波来进行探测。自然界中凡是温度超过绝对0℃(-273.15℃)的物体都能产生热辐射，通过接收物体发射的红外热辐射，将被测目标物体表面的红外辐射转变成可视化的“热图像”，由于不同物体甚至同一物体不同部位辐射能力和它们对红外线的反射强弱不同。利用物体与背景环境的辐射差异，以及景物本身各部分辐射的差异，热图像能够呈现景物各部分的辐射起伏，从而能显示出景物的热能分布状态。
　　与普通可见光摄像机相比，红外热成像摄像机具备无需任何光照，且不受光照条件变化，依靠物体自身辐射的红外热能即可清晰的成像等优势，真正实现白天/黑夜24小时监控。同时，利用长波红外穿透能力强，大气、云雾烟尘等会吸收可见光和近红外线的优势，可适用于任何光照环境，甚至雾霾、下雨等恶劣环境下。但是，红外热成像技术发展至今，虽然应用非常广泛，但还是有很大的局限性，其产品存在防水效果不理想、起雾，夜视效果不理想，白天偏色，临界点的反复跳变，散热不均等问题。
　　上海巨哥电子科技有限公司市场经理顾小琰认为电力行业是目前我国民用热像仪应用较多的行业。区别于无接触单点测温，热像仪每幅图像包含几万到几十万个点的温度信息，能早期发现隐患，大大提高供电设备运行的可靠性，是最成熟、最有效的电力在线检测手段。此外，热像仪还被广泛用于消防、安防、石油化工、冶金、人体测温(SARS和各种新型流感)、医疗、夜视等行业，具有100亿美元以上的市场规模。
　　景阳科技邓朝辉补充到，基于森林防火的实际情况，森林防火可利用热成像摄像机监控系统有效实现森林火险的早发现、早预防，防患于“未燃”。
　　红外热像仪作为安防行业不可或缺的前端设备，未来在安防领域的发展将更加深入。上海巨哥顾小琰总结目前安防用户的关注点正在由简单的产品组合转向系统的应用、管理和增值等，而新型的红外热成像监控技术正符合这些特征，在安防领域的普及应是必然趋势。杭州海康威视(002415，股吧)数字技术股份有限公司红外热成像产品经理姚小科认为，红外热成像技术历经多年的发展，已从当初的主要军事目的扩展到广阔的民用领域，红外热成像技术正走向辉煌。
　　根据整个市场出货量来看，红外摄像机出货量占到整个安防监控摄像机出货量的80%以上，成为视频监控市场的主力军。因此，本期栏目后文中将重点对准红外热成像技术，重点阐述红外热成像的技术剖析和行业应用。
　　全景摄像机
　　死角问题一直困扰着监控摄像机的发展，过去为了避免监控死角的出现，通常会在多个角落安装多个摄像机，导致成本过高、管理难控，一旦其中某一个摄像机发生问题就会出现监控的漏网之鱼。然而，随着全景摄像机的推出，一台全景摄像机可以取代多台普通的监控摄像机，做到了无缝监控，实现了监控新应用。
　　2005年谷歌将全景照相应用于谷歌街景，随后国内百度、腾讯等公司纷纷效仿，推出全景地图、街景，成为全景摄像机出现的雏形。与传统的监控摄像机相比，全景摄像机最突出的优势就是360°监控视角，这在很大程度上弥补了多台传统摄像机才能达到的视角范围。据台湾家贺光电有限公司项目经理周大庆介绍，360度全景摄像机具有无死角、无机械部件、相机间图像无缝融合、变形小、成像分辨率均匀、视场范围大、垂直水平均360度等功能。与枪机相较，具有视场角大、无死角的优势；与PTZ球机相较，具有自动化监控、速度快的特色；与鱼眼相较，具有图像变形小、分辨率高、边缘无虚化的优点。
　　全景摄像机由于其视野广，需要将几个摄像机进行拼接而形成完整的画面，因此在拼接的过程中，存在画面畸变、拼接点有痕迹、拼接镜头特性不同等方面的劣势。为了解决这些问题，首先在图像的处理过程中，通过对成像特点、光线摄入、以及透光量等环节的分析，调整不同区域的图像均衡，从而最大化的保持成像的清晰和准确性，然后摄像机可对全景画面进行分割，并嵌入画面矫正算法，可实现分割画面下图像畸变较小。甚至有些全景摄像机还嵌入了虚拟PTZ算法，可以在单画面时进行拖动实现角度调整，有的还可以实现电子放大甚至巡航功能，实现了高速球型摄像机的部分功能。
　　随着应用范围的扩展，全景摄像机不仅仅应用于室外视野开阔的场所。家贺光电周大庆指出，目前，全景摄像机出现了更多新应用，且商业化趋势加强，例如在餐饮业内部全景展示、旅游景点虚拟导览展示、酒店全景虚拟展示应用、商业空间展示宣传、汽车全景虚拟展示、房产全景虚拟展示等相关应用。
　　对于未来的发展，从行业应用上看，全景摄像机将更多的应用在商业领域；从技
　　术上看，为了满足高清化、超高清化的发展趋势，全景摄像机在高分辨率、高解码率、智能化方面的需求将会增加。未来，4K、H.265、宽动态、智能分析等技术应用将更多的在全景摄像机中体现。
　　水下监控摄像机
　　海水中由于可见度低、缺氧、水的折射以及海水的腐蚀等原因，水下勘探面临着巨大的挑战。但随着海洋、江河与湖泊开发的进程不断向前，水下工程的规模越来越大，水下监控的投入使用需求越来越迫切。
　　随着光电技术的发展，红外、变焦距、广角和旋转式以及仰角遥控镜头等特殊光学系统逐步提高了水下摄像机监控的性能，且水下监控在安全性、及时性、经济性等方面表现出色，还可配合录像机、摄像机使用，其应用范围也越来越广。
　　韩国“岁月号”客轮沉船事故与长江客轮倾覆事件的发生，迅速推动了市场对于水下监控和水下探测器的关注和需求。相对比传统的水下打捞方式，利用水下监控和水下探测的方式，可以通过高清、夜视监控镜头，不仅能避免因水下能见度低而无法实施救援的缺陷，更是加强了水下打捞的效率，减少了消防员水下工作的危险。
　　水下摄像机拥有低照度、宽动态视角，且体积小、重量轻、低功耗、可靠性高、坚固耐用和操作方便等突出特点，具有严密的防水措施，目前多用于水下作业频繁的海中土建工程、沉船后的水下救援，以及水下资源的调查勘探、水下养殖、水下拍摄等领域。
　　针对传统的水下作业监测系统中的终端节点不便携带，网络部署和维护成本高，难以自适应采集监控区域内各种水下作业数据和实时预警等缺陷。未来，与分布式传感等物联技术的结合将是水下监控发展的必然之路。
　　防爆摄像机
　　在中国，最早对于防爆摄像机有技术需求的行业是煤炭和化工行业，因为这两个行业在试验、生产、加工、运输、储藏等过程中，易发生泄漏和溢散出各种各样的易燃、易爆气体、液体和各种粉尘及纤维，这类物质与空气混合后，将变成易发生爆炸危险的混合物，容易引发火灾和爆炸，为了时刻监控这些易燃易爆物，防爆摄像机便应运而生。
　　防爆摄像机，通俗来说就是给摄像机穿上了一层防护罩，而这层防护罩即摄像机特制的隔爆外壳，为了防止爆炸时对摄像机产生冲击和破坏。
　　随着摄像机朝着高清化、智能化、网络化不断发展，防爆摄像机也取得相应的进步，不仅在质量上更加稳定，做到低功耗，高品质；在安全性方面，随着网络化的普及，防爆摄像机实现从模拟到高清智能的转变，能对监控数据进行远距离采集、存储和管理，安全性得到保障；加入了智能分析技术，且算法不断进行完善和精炼，减少因为场景和算法的复杂而引发的误报漏报的问题，可靠性进一步得到保障。
　　作为摄像机中的“特种兵”，这些为了适应各种特殊环境使用而研发出的特种摄像机，从光线、范围、温度等方面极大的弥补了视频监控因硬件上的不足而无法投入使用的弊端，不断推动视频监控朝着更全面更全能的方向发展。