高速球型摄像机的主要元器件及重要功能介绍 - 安防知识网 - 资讯

高速球作为监控市场的主力军，各项技术已发展的相当成熟，而其在交通、机场、能源、公共场所等多个领域均可见其身影。而随着球机使用的规模化，用户对其也开始了解与熟悉。

主要元器件，球机的基础保证
    高速球作为集成度相当高的产品，已逐渐向模块化方向发展，其将云台系统、通讯及控制系统、摄像机系统集成到一个球体内。据广州伟昊科技有限公司技术推广工程师刘奕介绍，任何厂家的高速球，都有一个起着主导作用的集成机芯，其由一体化彩色摄像机、控制主板（含解码器）、云台电机、导电滑环及机械传动部件等组成。

1.一体化摄像机
    一体化摄像机（也称机芯）是球机的“眼睛”，是优质视频的保证。当前各球机厂家采用的机芯主要分为日系与韩系两大类，其中日系机芯主要有索尼（SONY）与日立（HITACHI）。

    据金三立视频科技（深圳）有限公司市场部工程师张治国介绍，这两家公司所生产的机芯内嵌镜头变焦倍数不尽相同，但却是互补的，一般18倍与26倍的较多是SONY机芯，而13倍、23倍及35倍则多采用日立机芯，两类机芯所实现功能及视频效果基本相同，但在细节处还有一定差异。SONY机芯的视频图像的彩色偏暖，色彩柔和，较符中国人的视觉效果，而日立机芯偏冷。其次，SONY机芯的照度较低，自动聚焦速度及彩转黑速度也略胜一筹。另一方面，SONY机芯技术稍稳定，界面友好，二次开发较灵活。天津嘉杰电子有限公司开发工程师李运通解释道：“除此之外，SONY的价格透明度较高，索尼公司、总代理与分代理之间的价格相差很小。”

    正因如此，SONY机芯在中国市场的认可度处于优势地位，据天津亚安科技有限公司总工程师张藻介绍，在全国平安城市建设中所使用的摄像机SONY机芯占绝大部分。同时天津天地伟业数码科技有限公司智能球产品经理亢力也表示，甲方与工程承包商对SONY机芯认可度相对较高，在工程招标时某些甲方甚至会指定摄像机机芯必须是SONY的。而日立为了更好的满足中国市场需求，最新推出的机芯采用其最新改进版DSP，其具宽动态、高灵敏度、高分辨率、低噪点、数字图像翻转等特点，另外隐私区域屏蔽达4个点位，同时具有模拟和数字输出功能，数字输出无须通过解码器即可直接输出高质量图像，大大降低了系统成本。

    另外，在监控市场上，包括LG、CNB、三星在内的韩系机芯在某些球机厂家也有使用。但由于韩系机芯在光线处理方面略显不足，导致视频颜色存在差异，传输方面也易出现丢祯现象，但因其价格较便宜，因此在中低端市场较多使用。金三立的张治国认为，机芯与球机厂家所生产的产品定位一致，若公司注重高端产品，其所选用的机芯会相应高档，而球机厂家会根据客户要求灵活选配一体化机芯。
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2.电机
    高速球的大脑为控制主板，而电机在其中扮演着发动机的作用，二者优势的结合实现了球机旋转的精确定位。对电机最主要是要求在旋转过程中平滑性要好，转动时不能产生惯性，以免图像缺乏稳定或定位不精确，因此电机的可靠性决定了高速球的稳定和不间断使用的性能。

    据上海美赞美数码科技有限公司总经理唐海峰介绍，当前国内球机厂家较多使用步进电机和传动皮带，以令机芯进行水平与垂直方向的转动。其具有制造成本低、定位控制精确、使用寿命长等诸多优点，并解决了控制和噪音问题。其通过高细分精准的电机驱动方式，最大程度地提高了球机定位精度，又减少了在低速高变倍状态下的图像抖动，减轻了监控人员的视觉疲劳。据介绍，美赞美公司球机就选用日本富士高细分步进电机，其不仅指定供应的电机要增加细分型驱动器，更要求能将精确计算出的球机负载、转矩、惯量、转速、精度及加减速度提供给球机中央处理器。天津亚安张藻也表示，电机厂家会统一根据客户的要求，对各参数进行修改，以适应高速球厂家的要求。

    目前，某些国外球机厂家也有采用直流电机，直流电机运行时噪音较小，比较平稳，使用寿命也更长。据厂家资料显示，三星、松下采用的涡轮涡杆传动方式的直流电机结构紧凑，传动比大，工作稳定，解决了齿轮的降速比不能太大的矛盾，而蜗轮也可达到精确的小角度转动，还可自锁。而三洋则采用精密齿轮组的直流电机，此种方式可有效解决皮带传动的松弛现象，提高机器的整体性能。深圳金三立的张治国则表示，步进电机产品成本高，控制系统较复杂，若厂家改换直流电机，整个球机的控制及设计也要随之修改。

3.导电滑环
    导电滑环即电刷，其由大小两个环构成，其中一个环静止不动，而另一个则可以转动，在两环间存在电刷。控制线、电源线与视频线进入球机后则连接在导电滑环一端，转动环端出线连接摄像机、电机与解码板，这样球机内的机芯就可通过电刷的转动实现水平360°无限制的绕圈运动，并可实现90°垂直自动翻转。

    据深圳英飞拓科技股份有限公司市场总监黎志洪介绍，在选择滑环时主要考虑其使用寿命、耐磨性、表面光洁度和安装尺寸，若在旋转过程中产生摩擦，则会影响视频效果。据笔者采访调查得知，由于国内制造业的日益发达，球机厂家目前所选用的滑环也逐渐倾向于价格较低，供货周期短的国产品牌，较之进口品牌，国产滑环已有明显优势。

    除此之外，高速球还包括解码板、主控CPU板、字符叠加器等部分，PELCO技术支持经理田亚平认为，高速球内部的各个部件是相辅相成的，在选择高速球时不仅要看其某个元器件，还要看其综合效果。

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关键性指标，工程商重要选择
    随着高速球的日益发展，球机厂家也使出浑身解数，在产品的各种技术性能指标上下功夫。一些中小企业为了追求“高”指标进行虚报，使得充满泡沫的指标在一些厂家普遍存在。

    据上海安保飞沃特设备工程有限公司技术总监庄子恒介绍，在选用高速球时除清晰度与照度等最基础指标外，比较关注的包括监看距离、预置位、转速及精确度等。

1.监看距离
    高速球所能监看的距离远近与其镜头的焦距有关，理论上其光学变焦倍数越大，所能看到的范围就越大。

    由于球机的监看范围是全方位的，因此其视场角与其它摄像机不同，所监看的范围也不尽相同。在厂家标明的变焦倍数中，要看清楚其长焦与短焦的数值，而看的距离的远近事实上是成像问题，因为还要涉及看到景物的大小。本刊技术顾问凌宁解释说，球机的监看距离要以能看清目标物体为准。比如，可以清晰地看清路上行驶车辆的牌照和看清更远距离的建筑物，这两者相比则看清车牌的变焦倍数较为出众。

    天津嘉杰李运通解释说，一般带26倍光学变焦的一体机可以看清100米左右的范围，而随着当前用户的需求，球机的变焦倍数也逐渐朝大倍数方向发展，随着SONY的36倍光学变焦一体机的推出，LG、三星光电子也先后推出具有37倍光学变焦的一体机。而其同时认为，要根据实际情况选择球机倍数，不必一味追求大倍变焦。

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2.预置位
    用户可根据监控需求，设置一系列预置点、每个预置点监看时间及由若干预置点组成的巡航组，即可使快球在预设时间内对不同区域按某一路径进行巡视。天地伟业亢力介绍，天地伟业所生产的智能球机内置看门狗定时激活功能，可根据用户需求在菜单中预设某一时间监看某一方位，在预定的驻留时间后，仍可继续监看其他预置点，极大程度地降低了监看人员的劳动力。

    针对当前某些厂家的产品其预置点数已达300多个，上海安保飞沃特庄子恒认为，在工程中并不需要太多预置位，如在十字路口一般只需10个左右的预置点即可，某些厂家声称有多少个预置点，事实上工程中并不会用到，仅仅是为了投标进行的炒作而已。由于高速球在某段时间仅能监看一个区域，因此工程商常常会采用多个固定方向、固定焦距的摄像机取代之，也能达到类似的监看效果。

3.转速与精确度
    高速球发展至今，基础技术已较为成熟，其旋转速度也是较重要的指标之一。据查看多数厂家资料得知，当前球机的预置位转速已普遍在280°/s以上，某些厂家已高达450°/s。美赞美的唐海峰认为，摄像机的自动聚焦速度与人眼是无法相比的，因此某些厂家号称高转速其实无实际意义，一味的高速反而降低了球机的可靠性。事实上，转速越快，对电机的性能影响也就越大，会降低电机的使用寿命。

    天地伟业亢力认为，用户除关注转速外，对其定位精度也较为注重，其不仅与电机性能、机械传动部件的精度有关，也与球机控制的软件算法有关，因此在选购器材及算法上要非常注意。目前国内主流厂家的预置位定位精确度一般控制在±0.1°，据说某些厂家可达到±0.05°。

    除此之外，一些厂家还开发出一些特殊功能，如上海诚丰数码设备有限公司的球机具备预置位误差自动校准功能，可在预置位偏移情况下自动进行校准。

    另外，手控转速也是用户常关注的，当前球机厂家手控水平速度最快可达500°/s，垂直为360°/s，但天津嘉杰的李运通认为，高速球手动控制并不是越快越好，在高速情况下，人眼根本无法看清任何物体，因此在300°/s左右是最理想的，而高速球的比例限速功能也可在摄像机倍数越大的情况下将速度变慢，有利于定位监视。

    而用户在慢速下的手动控制极为看重。天津天下数码视频有限公司总经理韩冰解释说，随着高速球的变倍数越做越高，则会要求最低速度越来越低，而从应用的角度看，手控速度的大小要以看清画面为基本原则。天津亚安的张藻举例说，其公司对低速做过相关试验，若在0.01°/s的低速下，看300米远的目标物体，每转动0.01°，目标所转距离约为0.3米，而在0.1°/s的速度下，每转动0.1°其距离则为3米，因此手动控制的低速要非常低才最好。

    除以上几个技术指标外，其清晰度、最低照度等也在工程商的考虑范围之内。

    因此美赞美唐海峰认为，多数工程商除对球机的旋转平滑稳定度、成像清晰度关注外，还会在选择时查看球机的机械结构是否合理可靠、摄像机机芯品质，而不是一味相信厂家所提供的技术指标。PELCO的田亚平认为，某些球机在最初使用时效果很好，但过不了多久就需要维护或调试，因此在产品选择上要实际了解用户的需求及球机长期工作的稳定性，而指标仅仅是作为投标时的“敲门砖”，不能完全相信技术指标。