高清镜头：远距离监控技术的差异化

2012-11-06王刚

中国公共安全 2012年8期

文/王刚

高清镜头：远距离监控技术的差异化

文/王刚

随着高清摄像机的普及，以及网络技术的发展，高清系统的搭建日趋成熟。高清监控也慢慢走出象牙塔，放下身段，逐渐融入视频监控这个大家庭，且越来越担当起更大的责任。

高清监控，大多数客户认为摄像机是关键，因为图像的输出是摄像机来负责的。输出图像的尺寸很大程度上决定了画面的清晰度，但镜头的好坏往往被人们忽视。事实上，相同的摄像机配合不同的镜头，效果的差异甚至可以用天壤之别来形容。那么，高清镜头真的就那么神秘吗？本文将从市场和技术两个方面提出些不成熟的愚见供大家指正。

高清成趋势 1080p以上对应镜头相对较少

监控用镜头的发展过程就是模糊到清晰的过程。镜头清晰度一直在与摄像机的清晰度赛跑。早期监控使用的镜头为满足标清480线的摄像机需求设计，清晰度比较低。标清镜头的清晰度往往相当于40万像素的清晰度。随着摄像机清晰度从D1画质的40万像素到720p标准的130万像素，原来的标清镜头已经无法满足市场的需求。于是，大家把目光集中到了高清摄像应用相对成熟的工业机器视觉领域。电子警察系统镜头的使用和机器视觉的应用环境有点相似。都是拍摄距离固定，照明相对稳定的场所使用。因此，最先应用的高清镜头是机器视觉领域使用的高清定焦工业镜头。此类镜头的清晰度夜视发展最快的KOWA品牌已经在2009年推出了1000万像素高清定焦工业镜头，率先占领了高端高清镜头市场。

随着监控领域对高清产品需求的不断增长，尤其是中、远距离监控的需要，部分大厂开始开发和生产对应130万像素的电动变焦镜头，也就是很多镜头清晰度标称“MP”的产品。但是摄像机高清技术的发展速度大大高于镜头的速度，而镜头的研发速度往往相对滞后。因此，一些品牌在推出130万像素720p清晰度对应的镜头后，市场上已经在流行1080p的摄像机产品了。因此，目前市场上能够完全支持1080p甚至更高清晰度的中长焦距镜头相对很少。

长焦镜头技术特点

长焦镜头在拍摄远距离目标时，为了表现更多的画面细节。那么，镜头在设计制造时就需要采用更多的ED镜片。ED是超低色散的简称，可以减少色渗现象。可以得到更加逼真的细节。很多长焦高清镜头在焦距拉长过程中和到最大焦距时，往往在色差较大的物体边缘，会出现蓝色或红色的条纹，这就是色渗现象。为了在远焦距得到更加靓丽的画面，镜头设计中必然会增加镜片的数量，如果传动装置不能很好的运转，将导致镜片传动过程给电机产生沉重的负担。虽然现在的长焦镜头大多采用了3－CAM技术来减少摩擦，但仍然不能满足苛刻平滑传动的需求。于是，厂商就在3－CAM技术上寻求突破。BEARING CAM SYSTEM就是日本镜头核心厂商KOWA公司引领开发的最新技术，通过为传动最频繁的聚焦镜片组添加滚轴技术，在CAM基础上进一步大幅降低摩擦，使得聚焦更加迅速和平稳，大大延长聚焦电机的使用寿命，进而成倍延长镜头整机的使用寿命。是高清长焦镜头必不可少的核心技术。

高清镜头在远距高清摄像系统的优势

高清摄像系统，摄像机性能对画质的影响非常大。在镜头广角时看到清晰、锐利、鲜明的图像效果，在镜头变焦到长焦时，画面的差异非常大，会让人感觉画面像蒙了一层薄纱。这是由于焦距拉长时，画面看到的内容往往是几公里甚至十几公里以外的目标。而在空气介质中，经过这么远的距离传过来，衰减是难免的。这就需要摄像机能够针对这种情况做处理，增强画面色彩的还原能力，以及黑电平的增强能力。同时，由于长焦镜头在焦距拉长时，F值比较大，也就是光通量比较小，在这种情况下，摄像机的灵敏度就显得格外重要。目前日立的高清摄像机能够将照度降到0.3LUX的水平，相对于一般摄像机的0.7lux，还是很有说服力的。

目前，高清摄像机多采用IP方式输出，清晰度越高，摄像机对图像IP数字化的过程中，将产生画面的延时。IP系统经过各级网络传输到上级指挥中心后，画面的延时被多次叠加，最终画面显示到监控人员面前时，延时可能已经达到了3秒以上。如果这时监控人员需要对画面聚焦，几乎不可能聚焦清晰的，尤其是用长焦镜头观测远距离目标是，清晰市场非常短，很难找到清晰点。那么，就需要镜头能够具备自动聚焦功能。无论延时有多长时间，显示在监控人员面前的都是聚焦清晰的画面，将大大减少操作人员的重复劳动，提高效率。

远距离监控的高清镜头应用选择

城市监控高清镜头的应用

随着前几年全国风行的城市监控建设已经到了更新换代的时机，正值高清产品日益成熟，市场对高清产品的需求突增。越来越多的新建和改造项目采用中长焦镜头配合高清摄像机来针对大范围监控需求。此类应用采用最长焦127mm的电动变焦镜头，配合预置位功能，可以在200米清晰辨识人的面部。由于此类变焦镜头的口径有50mm，相对于高清一体化机芯镜头的口径大很多。可以在镜头焦距拉长时得到更好的光圈值，可以使高清摄像机得到更加明亮的画面，以弥补高清摄像机灵敏度低的遗憾。

城市高空瞭望镜头的应用

城市高空瞭望系统逐渐成为城市监控项目的必备应用。过去的产品是采用模拟摄像机配备300mm以上镜头来监控5 0 0米范围的环境。D1画质的图像已经不能满足城市监控对画面清晰度的要求，无法清晰辨识人。目前流行的配置采用1080p清晰度的高清摄像机配合750mm支持200万像素的高清镜头，可以对3公里范围的环境进行监控。有效防止监控区域内突发事件的发生。配合非可见光的照明系统，配合同步变焦、自动聚焦等先进的技术，满足24小时全天候监控的需要。

高速公路高清监控的应用

高速公路全程监控还没有完全普及，市场已经被高清产品所取代。1080p标准已经是市场的主流产品。D1图像标准的画面已经不能满足当前全程监控的要求。采用500万像素的红外无偏焦镜头，120mm的焦距可以满足高速公路的监控需求。这类应用还可以增加非可见光的照明系统，来解决在夜间照明不够的情况下，拍摄明亮、清晰画面的需要。