文/王剛

高清鏡頭：遠(yuǎn)距離監(jiān)控技術(shù)的差異化

文/王剛

隨著高清攝像機(jī)的普及，以及網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的發(fā)展，高清系統(tǒng)的搭建日趨成熟。高清監(jiān)控也慢慢走出象牙塔，放下身段，逐漸融入視頻監(jiān)控這個大家庭，且越來越擔(dān)當(dāng)起更大的責(zé)任。

高清監(jiān)控，大多數(shù)客戶認(rèn)為攝像機(jī)是關(guān)鍵，因?yàn)閳D像的輸出是攝像機(jī)來負(fù)責(zé)的。輸出圖像的尺寸很大程度上決定了畫面的清晰度，但鏡頭的好壞往往被人們忽視。事實(shí)上，相同的攝像機(jī)配合不同的鏡頭，效果的差異甚至可以用天壤之別來形容。那么，高清鏡頭真的就那么神秘嗎？本文將從市場和技術(shù)兩個方面提出些不成熟的愚見供大家指正。

高清成趨勢 1080p以上對應(yīng)鏡頭相對較少

監(jiān)控用鏡頭的發(fā)展過程就是模糊到清晰的過程。鏡頭清晰度一直在與攝像機(jī)的清晰度賽跑。早期監(jiān)控使用的鏡頭為滿足標(biāo)清480線的攝像機(jī)需求設(shè)計(jì)，清晰度比較低。標(biāo)清鏡頭的清晰度往往相當(dāng)于40萬像素的清晰度。隨著攝像機(jī)清晰度從D1畫質(zhì)的40萬像素到720p標(biāo)準(zhǔn)的130萬像素，原來的標(biāo)清鏡頭已經(jīng)無法滿足市場的需求。于是，大家把目光集中到了高清攝像應(yīng)用相對成熟的工業(yè)機(jī)器視覺領(lǐng)域。電子警察系統(tǒng)鏡頭的使用和機(jī)器視覺的應(yīng)用環(huán)境有點(diǎn)相似。都是拍攝距離固定，照明相對穩(wěn)定的場所使用。因此，最先應(yīng)用的高清鏡頭是機(jī)器視覺領(lǐng)域使用的高清定焦工業(yè)鏡頭。此類鏡頭的清晰度夜視發(fā)展最快的KOWA品牌已經(jīng)在2009年推出了1000萬像素高清定焦工業(yè)鏡頭，率先占領(lǐng)了高端高清鏡頭市場。

隨著監(jiān)控領(lǐng)域?qū)Ω咔瀹a(chǎn)品需求的不斷增長，尤其是中、遠(yuǎn)距離監(jiān)控的需要，部分大廠開始開發(fā)和生產(chǎn)對應(yīng)130萬像素的電動變焦鏡頭，也就是很多鏡頭清晰度標(biāo)稱“MP”的產(chǎn)品。但是攝像機(jī)高清技術(shù)的發(fā)展速度大大高于鏡頭的速度，而鏡頭的研發(fā)速度往往相對滯后。因此，一些品牌在推出130萬像素720p清晰度對應(yīng)的鏡頭后，市場上已經(jīng)在流行1080p的攝像機(jī)產(chǎn)品了。因此，目前市場上能夠完全支持1080p甚至更高清晰度的中長焦距鏡頭相對很少。

長焦鏡頭技術(shù)特點(diǎn)

長焦鏡頭在拍攝遠(yuǎn)距離目標(biāo)時，為了表現(xiàn)更多的畫面細(xì)節(jié)。那么，鏡頭在設(shè)計(jì)制造時就需要采用更多的ED鏡片。ED是超低色散的簡稱，可以減少色滲現(xiàn)象?？梢缘玫礁颖普娴募?xì)節(jié)。很多長焦高清鏡頭在焦距拉長過程中和到最大焦距時，往往在色差較大的物體邊緣，會出現(xiàn)藍(lán)色或紅色的條紋，這就是色滲現(xiàn)象。為了在遠(yuǎn)焦距得到更加靚麗的畫面，鏡頭設(shè)計(jì)中必然會增加鏡片的數(shù)量，如果傳動裝置不能很好的運(yùn)轉(zhuǎn)，將導(dǎo)致鏡片傳動過程給電機(jī)產(chǎn)生沉重的負(fù)擔(dān)。雖然現(xiàn)在的長焦鏡頭大多采用了3－CAM技術(shù)來減少摩擦，但仍然不能滿足苛刻平滑傳動的需求。于是，廠商就在3－CAM技術(shù)上尋求突破。BEARING CAM SYSTEM就是日本鏡頭核心廠商KOWA公司引領(lǐng)開發(fā)的最新技術(shù)，通過為傳動最頻繁的聚焦鏡片組添加滾軸技術(shù)，在CAM基礎(chǔ)上進(jìn)一步大幅降低摩擦，使得聚焦更加迅速和平穩(wěn)，大大延長聚焦電機(jī)的使用壽命，進(jìn)而成倍延長鏡頭整機(jī)的使用壽命。是高清長焦鏡頭必不可少的核心技術(shù)。

高清鏡頭在遠(yuǎn)距高清攝像系統(tǒng)的優(yōu)勢

高清攝像系統(tǒng)，攝像機(jī)性能對畫質(zhì)的影響非常大。在鏡頭廣角時看到清晰、銳利、鮮明的圖像效果，在鏡頭變焦到長焦時，畫面的差異非常大，會讓人感覺畫面像蒙了一層薄紗。這是由于焦距拉長時，畫面看到的內(nèi)容往往是幾公里甚至十幾公里以外的目標(biāo)。而在空氣介質(zhì)中，經(jīng)過這么遠(yuǎn)的距離傳過來，衰減是難免的。這就需要攝像機(jī)能夠針對這種情況做處理，增強(qiáng)畫面色彩的還原能力，以及黑電平的增強(qiáng)能力。同時，由于長焦鏡頭在焦距拉長時，F(xiàn)值比較大，也就是光通量比較小，在這種情況下，攝像機(jī)的靈敏度就顯得格外重要。目前日立的高清攝像機(jī)能夠?qū)⒄斩冉档?.3LUX的水平，相對于一般攝像機(jī)的0.7lux，還是很有說服力的。

目前，高清攝像機(jī)多采用IP方式輸出，清晰度越高，攝像機(jī)對圖像IP數(shù)字化的過程中，將產(chǎn)生畫面的延時。IP系統(tǒng)經(jīng)過各級網(wǎng)絡(luò)傳輸?shù)缴霞壷笓]中心后，畫面的延時被多次疊加，最終畫面顯示到監(jiān)控人員面前時，延時可能已經(jīng)達(dá)到了3秒以上。如果這時監(jiān)控人員需要對畫面聚焦，幾乎不可能聚焦清晰的，尤其是用長焦鏡頭觀測遠(yuǎn)距離目標(biāo)是，清晰市場非常短，很難找到清晰點(diǎn)。那么，就需要鏡頭能夠具備自動聚焦功能。無論延時有多長時間，顯示在監(jiān)控人員面前的都是聚焦清晰的畫面，將大大減少操作人員的重復(fù)勞動，提高效率。

遠(yuǎn)距離監(jiān)控的高清鏡頭應(yīng)用選擇

城市監(jiān)控高清鏡頭的應(yīng)用

隨著前幾年全國風(fēng)行的城市監(jiān)控建設(shè)已經(jīng)到了更新?lián)Q代的時機(jī)，正值高清產(chǎn)品日益成熟，市場對高清產(chǎn)品的需求突增。越來越多的新建和改造項(xiàng)目采用中長焦鏡頭配合高清攝像機(jī)來針對大范圍監(jiān)控需求。此類應(yīng)用采用最長焦127mm的電動變焦鏡頭，配合預(yù)置位功能，可以在200米清晰辨識人的面部。由于此類變焦鏡頭的口徑有50mm，相對于高清一體化機(jī)芯鏡頭的口徑大很多?？梢栽阽R頭焦距拉長時得到更好的光圈值，可以使高清攝像機(jī)得到更加明亮的畫面，以彌補(bǔ)高清攝像機(jī)靈敏度低的遺憾。

城市高空瞭望鏡頭的應(yīng)用

城市高空瞭望系統(tǒng)逐漸成為城市監(jiān)控項(xiàng)目的必備應(yīng)用。過去的產(chǎn)品是采用模擬攝像機(jī)配備300mm以上鏡頭來監(jiān)控5 0 0米范圍的環(huán)境。D1畫質(zhì)的圖像已經(jīng)不能滿足城市監(jiān)控對畫面清晰度的要求，無法清晰辨識人。目前流行的配置采用1080p清晰度的高清攝像機(jī)配合750mm支持200萬像素的高清鏡頭，可以對3公里范圍的環(huán)境進(jìn)行監(jiān)控。有效防止監(jiān)控區(qū)域內(nèi)突發(fā)事件的發(fā)生。配合非可見光的照明系統(tǒng)，配合同步變焦、自動聚焦等先進(jìn)的技術(shù)，滿足24小時全天候監(jiān)控的需要。

高速公路高清監(jiān)控的應(yīng)用

高速公路全程監(jiān)控還沒有完全普及，市場已經(jīng)被高清產(chǎn)品所取代。1080p標(biāo)準(zhǔn)已經(jīng)是市場的主流產(chǎn)品。D1圖像標(biāo)準(zhǔn)的畫面已經(jīng)不能滿足當(dāng)前全程監(jiān)控的要求。采用500萬像素的紅外無偏焦鏡頭，120mm的焦距可以滿足高速公路的監(jiān)控需求。這類應(yīng)用還可以增加非可見光的照明系統(tǒng)，來解決在夜間照明不夠的情況下，拍攝明亮、清晰畫面的需要。

結(jié)束語

總而言之，高清鏡頭的發(fā)展，將是一個逐漸清晰的過程，也是一個逐漸智能化的過程。隨著監(jiān)控市場迅猛發(fā)展，隨著遠(yuǎn)距離監(jiān)控領(lǐng)域?qū)Ξ嬞|(zhì)要求的不斷提升，未來我們看到的畫面將越來越清晰，操作越來越簡單，距離將不再是問題，問題是人們的創(chuàng)新力是否會減弱。

作者單位：深圳市科安信實(shí)業(yè)有限公司