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浅析鱼眼全景摄像机的实际应用
[摘要]与传统监控摄像机相比，鱼眼全景摄像机特征是360°监控视角,这可替代多台传统摄像机组合才能达到的视角范围。比如，在会议室、办公室、大厅/大堂、商场、仓库、车间等大面积视野宽广区域，一台全景摄像机基本上可以搞定全部监控视野。
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鱼眼摄像机：世界这么大，带你去看看
来源：中国安防 作者：海康威视 李初日 10:55
[导读] 　鱼眼摄像机即是搭配了鱼眼镜头的摄像机，鱼眼镜头是一种超广角的特殊镜头，其构造仿照鱼类眼睛成像，是可以独立实现大范围无死角监控的摄像机。我们知道鱼类眼睛与人眼构造类似，但是其水晶体为圆球形，人眼为扁圆形，鱼类虽然只能看到较近处的物体，但是却拥有了更广阔的视角，其视角甚至可达180°；具备同样特性的鱼眼摄像机通过吸顶安装，可视范围可达到360°，可监控大范围场景中的所有物体，所以也被称为全景摄像机。
　　一、 什么是鱼眼摄像机
　　鱼眼摄像机即是搭配了鱼眼镜头的摄像机，鱼眼镜头是一种超广角的特殊镜头，其构造仿照鱼类眼睛成像，是可以独立实现大范围无死角监控的摄像机。我们知道鱼类眼睛与人眼构造类似，但是其水晶体为圆球形，人眼为扁圆形，鱼类虽然只能看到较近处的物体，但是却拥有了更广阔的视角，其视角甚至可达180&；具备同样特性的鱼眼摄像机通过吸顶安装，可视范围可达到360&，可监控大范围场景中的所有物体，所以也被称为全景摄像机。
图1 鱼眼&&&&
&& 图2 鱼眼镜头
　　二、 鱼眼摄像机技术难点
　　光学畸变严重：鱼眼摄像机具备超广角，可凭借少量的设备实现大范围场景全面监控。但相对的，过大的视角带来更加严重的光学畸变（画面甚至已呈圆形），图像失真较严重；需要设备对原始图像做矫正后，其效果才会被用户接受。
　　细节表现不足：大场景监控及较小的焦距及景深，导致鱼眼摄像机对远处场景看的不是很清楚。为此需要工程师们采用高分辨率传感器，保证目标物体有更多的像素来表现；同时尽可能的提升鱼眼镜头的性能，提供比传统摄像机更佳的景深范围，以提升较远处物体清晰度。
　　图3 鱼眼镜头成像示意
　　三、 海康威视产品介绍
　　鱼眼摄像机一般分为普通枪机+鱼眼专用镜头以及一体式半球形鱼眼摄像机两种。海康威视自主研发推出了1200万半球型鱼眼摄像机DS-2CD63C2F-IVS。该设备可输出3072 X 3072分辨率的实时图像，IP66结构，其主要技术参数如下：
　　图4 DS-2CD63C2F-IVS 1200万像素鱼眼摄像机
　　&O 支持数字宽动态，3D数字降噪功能
　　&O 高效红外灯，使用寿命长，360度全方位补光，照射距离可达15米
　　&O 支持最大128G Micro SD/SDHC/SDXC卡本地存储
　　&O ICR红外滤片式自动切换，实现真正的日夜监控
　　&O 内置麦克风与扬声器，支持双向语音
　　&O 采用超广角镜头，可用于拍摄360&环视画面，实现无盲区监控
　　&O 支持硬件矫正全景或局部画面，校正后视频流可直接输出做预览或录像。
　　&O 支持矫正全景或局部画面，支持三种输出模式
　　&O 支持越界侦测、区域入侵侦测，支持报警联动球机
　　&O 支持输出鱼眼热度图
　　&O 可最大支持20路同时访问
　　&O 具有多种白平衡模式，适合各种场景需求
　　&O 支持背光补偿，自动电子快门功能，适应不同监控环境
　　&O IP66，防暴：防暴等级支持IK10
　　以上参数，造就了海康威视1200万半球型鱼眼摄像机产品具有独特的特点，如下：
　　双向对讲：设备内置麦克风与扬声器，无需外接设备即可实现双向语音对讲。
　　红外补光：具备三颗高效红外灯，每颗灯负责120&补光，实现360&全方位红外补光。
　　硬件矫正后输出：传统鱼眼设备存储录像为原始畸变图像，在查看录像时需要借助特殊解码器或相关软件，将录像校正后才能查看；DS-2CD63C2F-IVS鱼眼相机可实现矫正原始图像后再输出数据，用户可规划多个通道并制定相应监控区域独立输出，存储及传输的数据为已矫正完成的图像；这样用户可根据需要选择性的去查看对应通道，无需获取全部原始图像，节约了通信带宽及存储空间。
　　如图5所示，右上角为原始图像，用户可在该图像上选择三个区域作为独立监控区，鱼眼设备会对该区域做图像畸变矫正，并分别输出图像数据；用户可选择性获取任一规定区域图像预览及存储。
　　图5鱼眼校正示例
　　丰富的智能功能：DS-2CD63C2F-IVS具备越界侦测、区域入侵等智能侦测功能，同时还具备场景热度图显示，该模式下设备可对场景中人流聚集情况作分析、统计、定时汇报，方便用户分析场景中较热门的区域，可应用在商场、超市、博物馆、柜台等场景。
　　此外该设备还可与智能高清网络球机联动，实现&点&、&面&监控相结合。&面&是指全景摄像机拍摄的大画面，&点&是指高速球对全景大画面的细节，同时球机可自动跟踪全景画面中的多个目标，从而达到&无盲区、无死角&全方位不间断监控。如图6所示，当目标行人触发检测线后，球机会自动追踪到触发区域跟踪目标物体，直到目标走出监控区域，实现多目标报警轮训跟踪。
　　图6 鱼眼-球机联动侦测
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鱼眼摄像机的原理是什么？
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p>鱼眼全景摄像机最为核心技术的发展，是对鱼眼图像矫正算法的优化，鱼眼图像校正.jpg" target="_blank" title="点击查看大图" class="ikqb_img_alink"><img class="ikqb_img" src="http://a.hiphotos.baidu,就是将鱼眼镜头提供的严重变形的图像信息.baidu,校正为符合人们视觉习惯的投影图像。<a href="https://gss0.baidu.com/94o3dSag_xI4khGko9WTAnF6hhy/zhidao/pic/item/e4dde777acfa9416fdfaae5167bd.com/zhidao/wh%3D600%2C800/sign=e864a12fcafdfc03e52debbee40fabac/e4dde777acfa9416fdfaae5167bd.jpg" esrc="http://a.hiphotos
原理是什么？
上图是鱼眼镜头的成像模型，我们将鱼眼镜头近似为一个半球面，鱼眼摄像机的拍摄方向OZ轴为光轴，XOY为成像平面，对于空间场景中的任意一点P0，连接OP0交半球面于点P1，过点P1作光轴OZ的平行线，交成像平面XOY于点P2，则点P2就是空间点P0成像平面XOY上所成的像，于是，对鱼眼图像来说，所拍摄到的图像是一个圆形区域，并且画面周边的直线都会被弯曲，只有镜头中心部分的直线可以保持原来的状态。因此需要采用的3D图像校正算法，将这些鱼眼图像上的每个2D成像平面点逆向映射到3D场景中，再投影构成校正图像的2D平面点，来实现校正。具体的3D校正算法比较复杂，算法的合理性、编程水平的高低及最终系统资源占用率，共同决定了算法的优劣，优异的矫正算法才能实现精度高、无失真的图像校正。景阳科技鱼眼全景摄像机在外型设计上精致、时尚，中间为全景鱼眼镜头，周围这些小窗口里面则是多组点阵式红外灯，可以达到10米的红外距离。
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