安防领域的仿生学应用――鱼眼摄像机

| 什么是鱼眼摄像机

简单的说，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°；基于仿生学原理制作的鱼眼摄像机通过吸顶安装，可视范围可进一步达到360°，真正做到全方位、无死角监控。

| 鱼眼摄像机的技术难题

鱼眼摄像机虽然继承了其仿生学对象-鱼眼的可视范围大的优点，但你可曾想过，鱼眼看世界的真实感觉是哪般?

言归正传，鱼眼摄像机开发的仿生学技术难题就在于：

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。

| 鱼眼摄像机的核心技术

近几年，随着畸变矫正技术趋于成熟和e-PTZ技术的运用，鱼眼摄像机对细节的呈现开始符合人们的预期，画面实用性提升，又逐渐进入大众的视野。

1）畸变矫正

所谓畸变矫正，是通过算法把圆形画面周边失真的图像尽量恢复到正常显示效果，此时画面覆盖范围有一定损失，但图像会更贴近人们的观看习惯。

而鱼眼摄像机在吸顶或者壁装时，关注的监控范围不同，矫正算法也不同，下图分别为吸顶鱼眼矫正效果和壁装鱼眼矫正效果。

吸顶鱼眼摄像机矫正前后对比

壁挂鱼眼摄像机实际效果图

2）e-PTZ

e-PTZ，即虚拟云台技术。鱼眼摄像机结合e-PTZ，是为了方便人们对一些细节进行查看，满足对图像的转动、放大的需求。但不同于真实的云台控制，鱼眼在放大或移动监控视野内的图像区域时，完全基于软件算法控制，并没有机械部件参与，所以不会产生任何噪音，不易被监控对象察觉。此外，该技术能确保同时有多个PTZ窗口可以被预览。

| 产品发展现状与使用技巧

目前，安防鱼眼摄像机供应商正在努力提高鱼眼的分辨率。分辨率高的鱼眼摄像机能用更多的像素点去展现相同的场景，自然就能有效提高画面中的细节呈现，配合e-PTZ功能越发能提高画面的实用性。目前市面上的鱼眼摄像机分辨率主要集中在300万到500万之间，随着4K技术开始火热，超高清鱼眼摄像机的出现也是必然。

在实际安防工程应用中，人们利用鱼眼摄像机配合球机，实现“鱼球”联动，取得了不错的效果。如前文所述，鱼眼摄像机虽然监控范围很大，但细节呈现不足；统安防球机正好相反，通过光学变倍和云台转动，可以非常清晰地呈现细节，但在关注细节的同时不能兼顾全局。将这两者结合，可以达到1+1＞2的效果。通过鱼眼摄像机监控全局，一旦发现感兴趣目标时联动球机对目标进行放大查看细节，形成优势互补，更好的为弱电智能化安防工程服务。

| 鱼眼摄像机未来的发展方向

在以上这些核心技术的基础上，是否还能做到更进一步？全景监控的未来发展方向会是哪里？

其实这个命题完全可以扩大到整个视频监控行业，在很大程度上，摄像机的产品发展方向是和视频监控行业的发展方向完全匹配的。现在的视频监控业务已经不局限于传统的安防监控，我们进入了更多的细分行业，做管理可视化――停车场管理、人员管控……相对应地，在摄像机上也会集成更多的“业务”――车牌/车位识别判断、人数统计/人脸抓拍/密度分析……

那么，结合鱼眼的常见应用场景我们是否可以做更多的“业务”？现在比较常见的一种应用是鱼眼热力图，这也是鱼眼应用较多的商场、超市场景中的需求推动的。通过热力图可以直观地看到各个区域的人流量情况，非常便于统计哪个区域的商品比较热销，这为商品的销售策略调整、货架摆放调整等等提供了很好的参考。相信这一类与具体业务应用相结合的技术会是鱼眼摄像机未来。