什么是高速球？

珠海福星

一、什么是高速球？
高速球是摄像机的一个类别，根据自动化发展的需要，集成并拓展了镜头、云台、普通摄像机等功能的一体化摄像机，因为其外形类似球形，而且早期产品转动的速度比较快，所以称之为高速球，或称为球机。
高速球型摄像机一词是从国外HIGH SPEED DOME 翻译过来的，有人把它叫做快球，还有人称它为一体化球型摄像机，业界上对高速球的定义还没有做出特别清晰的界限，对高速与中速球、匀速球、恒速球等概念也没有明确的分辨。虽然如此，业内人士普遍认同，快球是高速球的简称，高速球与中速球一样，都是可以变速控制，但中速球的转速在60°/S-120°/S，高速球的转速在120°/S 以上，而匀速球可以理解为恒速球或慢速球，它不可以变速控制，只能以恒速控制，转速在15°/S 以下。
由于高速球的高集成度，注定了它高端监控产品的身份。所以早前的高速球市场几乎被国外品牌所统领，如美国派尔高，日本索尼的球机，德国BOSCH公司的快球等。近几年，随着国内厂商逐渐掌握高速球的核心技术，自主研发的高速球以其更高的性价比优势成为了市场上的一股强势力量，随着价格的不断下调，人们越来越多的开始接受这款高端监控产品。在更多的途径和场合得到了应用，室内应用如视频会议、智能大厦监控、银行保安、远程教学、商场、机场、车站等室内监控场合，室外应用如道路、广场、小区、校园、地铁等，可以说，现在高速球已经延伸到了人们生活中的每个角落，真正的成为了城市的“第三只眼睛”。
二、球机的一些基础知识：
1．高速球的分类：
根据外径的尺寸可以分为：6寸球、7寸球、9寸球等；
根据高速球的机芯不同可以分为：变速球、恒速球（匀速球）；
根据电机旋转速度的不同可以分为：高速球、中速球、低速球；
根据安装方式的不同可以分为：壁挂式、吊顶式、室内吸顶式安装；
根据使用环境的不同可以分为：室内、室外；
根据监控方式的不同可以分为：普通球机、智能跟踪球机和网络球机；
根据球内的一体机不同可以分为：220倍和270倍等一体机；
根据摄像机品牌不同可以分为：LG、SONY、SHARP、CNB、日立、仙光等；
2．网络高速球？
就是基于普通高速球的基础之上，视频信号是基于TCP/IP网络上传输实现的，因此被称为网络高速球。视频传输可以直接利用网线，省去布线的烦恼。
3．智能跟踪高速球？
普通的智能球机只能单纯地侦测是否有人闯入，并不能判断闯入者的动向，智能自动跟踪球机就是利用高速DSP芯片对图象进行差分计算，可自动识别视觉范围内物体运动的方向，并自动控制云台对移动物体进行追踪。再辅于高清晰的自动变焦镜头，目标物体在进入智能跟踪球机视线范围内直至离开的这段时间内，物体所有动作都被清晰地传往监控值班中心，为值班中心调度提供了可靠的证据。智能自动跟踪球的使用方法与智能高速球类似，同样适用于传统的闭路监控系统。智能自动跟踪功能集成在球机内部，启用该功能仅需要简单地通过矩阵，控制键盘或者DVR系统直接调用功能预置位。智能自动跟踪球除了具备智能高速球机的全部功能之外，在球机的智能化设计方面更进了一步。主要应用在某些重要的无人值守的地方，如设备机房，弹药库。
4．一体化摄像机
对于一体化摄像机，一直以来有几种不同的理解，有指半球型一体机、快速球型一体机、结合云台的一体化摄像机和镜头内建的一体机。严格来说，快速球型摄像机、半球型摄像机与一般的一体机不是一个概念，但所用摄像机技术是一样的，因而一般也会将其归为一体化范畴。现在通常所说的一体化摄像机应专指镜头内建、可自动聚焦的一体化摄像机。
5.导电滑环?
"利用导电部件的滑动或滚动接触、静电耦合或电磁耦合，在转动部件与静止部件之间传递电信号和电能的装置。在转动部件上有驱动元件、测量元件和控制元件，必须从机房向它们输送控制信号和提供电源。这就需要各种滑环组件来传输信号和能量。有的雷达需要转动连接的线路多达百条以上,一般高速球应用的线路只有6-12条芯线。"
导电滑环的电性能指标:
在结构设计上首先要保证接触可靠，保证所有的线路连续接通。因此，要求电刷所用材料的导电性能良好，对滑环的压强要适当，滑环的偏心和晃动量小、耐磨性好、摩擦力矩小、便于维护。
6.步进电机的基本原理
"步进电机作为执行元件，是机电一体化的关键产品之一, 广泛应用在各种自动化控制系统中。随着微电子和计算机技术的发展，步进电机的需求量与日俱增，在各个国民经济领域都有应用。"
步进电机是一种将电脉冲转化为角位移的执行机构。当步进驱动器接收到一个脉冲信号，它就驱动步进电机按设定的方向转动一个固定的角度(称为“步距角”)，它的旋转是以固定的角度一步一步运行的。可以通过控制脉冲个数来控制角位移量，从而达到准确定位的目的；同时可以通过控制脉冲频率来控制电机转动的速度和加速度，从而达到调速的目的。步进电机可以作为一种控制用的特种电机，利用其没有积累误差(精度为100%)的特点，广泛应用于各种开环控制。
现在比较常用的步进电机包括反应式步进电机（VR）、永磁式步进电机（PM）、混合式步进电机（HB）和单相式步进电机等。
永磁式步进电机一般为两相，转矩和体积较小，步进角一般为7.5度 或15度；
反应式步进电机一般为三相，可实现大转矩输出，步进角一般为1.5度，但噪声和振动都很大。反应式步进电机的转子磁路由软磁材料制成，定子上有多相励磁绕组，利用磁导的变化产生转矩。
混合式步进电机是指混合了永磁式和反应式的优点。它又分为两相和五相：两相步进角一般为1.8度而五相步进角一般为 0.72度，这种步进电机的应用最为广泛。
步进电机在低频工作时，会有振动大、噪声大的缺点。如果使用细分方式，就能很好的解决这个问题，步进电机的细分控制，从本质上讲是通过对步进电机励磁绕组中电流的控制，使步进电机内部的合成磁场为均匀的圆形旋转磁场，从而实现步进电机步距角的细分，一般情况下，合成磁场矢量的幅值决定了步进电机旋转力矩的大小，相邻两合成磁场矢量之间的夹角大小决定了步距角的大小，步进电机半步工作方式就蕴涵了细分的工作原理。
步进电机的一些基本参数：
(1).电机固有步距角：
它表示控制系统每发一个步进脉冲信号，电机所转动的角度。电机出厂时给出了一个步距角的值，如86BYG250A型电机给出的值为0.9°/1.8°（表示半步工作时为0.9°、整步工作时为1.8°），这个步距角可以称之为‘电机固有步距角’，它不一定是电机实际工作时的真正步距角，真正的步距角和驱动器有关。
(2).步进电机的相数：
是指电机内部的线圈组数，目前常用的有二相、三相、四相、五相步进电机。电机相数不同，其步距角也不同，一般二相电机的步距角为0.9°/1.8°、三相的为0.75°/1.5°、五相的为0.36°/0.72° 。在没有细分驱动器时，用户主要*选择不同相数的步进电机来满足自己步距角的要求。如果使用细分驱动器，则‘相数’将变得没有意义，用户只需在驱动器上改变细分数，就可以改变步距角。
(3).保持转矩（HOLDING TORQUE）：
是指步进电机通电但没有转动时，定子锁住转子的力矩。它是步进电机最重要的参数之一，通常步进电机在低速时的力矩接近保持转矩。由于步进电机的输出力矩随速度的增大而不断衰减，输出功率也随速度的增大而变化，所以保持转矩就成为了衡量步进电机最重要的参数之一。比如，当人们说2N.m的步进电机，在没有特殊说明的情况下是指保持转矩为2N.m的步进电机。
(4).DETENT TORQUE：
是指步进电机没有通电的情况下，定子锁住转子的力矩。DETENT TORQUE 在国内没有统一的翻译方式，容易使大家产生误解；由于反应式步进电机的转子不是永磁材料，所以它没有DETENT TORQUE。
细分驱动器的细分数是否能代表精度?
步进电机的细分技术实质上是一种电子阻尼技术（请参考有关文献），其主要目的是减弱或消除步进电机的低频振动，提高电机的运转精度只是细分技术的一个附带功能。比如对于步进角为1.8° 的两相混合式步进电机，如果细分驱动器的细分数设置为4，那么电机的运转分辨率为每个脉冲0.45°，电机的精度能否达到或接近0.45°，还取决于细分驱动器的细分电流控制精度等其它因素。不同厂家的细分驱动器精度可能差别很大；细分数越大精度越难控制。
步进电机的一些特点：
1．一般步进电机的精度为步进角的3-5%，且不累积。
2．步进电机外表允许的最高温度。
步进电机温度过高首先会使电机的磁性材料退磁，从而导致力矩下降乃至于失步，因此电机外表允许的最高温度应取决于不同电机磁性材料的退磁点；一般来讲，磁性材料的退磁点都在摄氏130度以上，有的甚至高达摄氏200度以上，所以步进电机外表温度在摄氏80-90度完全正常。
3．步进电机的力矩会随转速的升高而下降。
当步进电机转动时，电机各相绕组的电感将形成一个反向电动势；频率越高，反向电动势越大。在它的作用下，电机随频率（或速度）的增大而相电流减小，从而导致力矩下降。
"4．步进电机低速时可以正常运转,但若高于一定速度就无法启动,并伴有啸叫声。"
步进电机有一个技术参数：空载启动频率，即步进电机在空载情况下能够正常启动的脉冲频率，如果脉冲频率高于该值，电机不能正常启动，可能发生丢步或堵转。在有负载的情况下，启动频率应更低。如果要使电机达到高速转动，脉冲频率应该有加速过程，即启动频率较低，然后按一定加速度升到所希望的高频（电机转速从低速升到高速）。
步进电动机以其显著的特点，在数字化制造时代发挥着重大的用途。伴随着不同的数字化技术的发展以及步进电机本身技术的提高，步进电机将会在更多的领域得到应用。
三、高速球的结构及原理
高速球是一种集成度相当高的产品，集成了云台系统、通讯系统、和摄像机系统，云台系统是指电机带动的旋转部分，通讯系统是指对电机的控制以及对图象和信号的处理部分，摄像机系统是指采用的一体机机心。而几大系统之间，起着横向的连接的是一块主控核心cpu和电源部分。电源部分通过与各大系统之间供电，很多地方是采用的二极管、三极管等微电流供电，而核心cpu是实现所有功能正常运行。
高速球的系统结构:
从上图可以看出，高速球的核心主要包含控制中心、执行电机、一体化摄像机三个部分，在控制中心的控制下，一般高速球都能全部或部分完成以下功能：
　　1、一体化摄像机的功能控制：自动光圈、聚焦、数字变倍、日夜转化、白平衡、预置点图象冻结、背光补偿、快门时间、遮蔽区等等。
　　2、云台控制：比例变倍、手动控制上下左右转动、自动运行（预置点、巡航、线扫、花样扫、区域）。
3、报警处理。
以上三个方面，已经能满足目前安防市场的基本需要
一般高速球都分为球心部分、外壳部分及配件部分。任何厂家的高速球，都有一个用机架把包一体机机心、控制解码主板和电机云台系统的统一起来的球心部分，然后球心部分跟外壳用螺丝或者别的方式连接起来，球心是核心部分，外壳一般有多种外观，比如派尔高外观、松下外观、和自己设计的外观。外壳一般都是采用铝合金，也有塑料的，铝合金的一般又分为铸造和冲压的两种外壳。铝合金的比塑料的好，冲压的比铸造的好。下外壳是透明罩部分，透明罩必须采用光学透明罩，才能保证通光率和图象无变形，同时还要考虑防老化、防破坏、防尘等问题。配件部分一般包括支架部分，加热器部分，扇热部分。支架包括壁装支架、吊杆支架、表面贴装吸顶、嵌入式吸顶不需要支架，一般室外球都装有扇热的装置，而加热装置只有在严寒地区才选装，室内球原则上没有扇热和加热部分。配件还包括电源，一般用的都是24伏2到3安电流的变压器供电。
高速球有几个主要的硬件部件，首先是电机，然后是导电滑环，然后是电源部分和控制主板。传动的皮带也很重要。
"还有就是高速球的通讯问题,涉及到通讯协议和通讯方式。通讯协议是指高速球跟主机系统相通讯时候，选择的通讯协议，比如pelco、曼码、松下、菲利普协议等。通讯方式是指这些通讯协议采用什么方式来进行通讯，比如485通讯方式、232通讯方式、422通讯方式、同轴视控通讯方式，一般来讲，高速球都采用485通讯方式，而通讯协议各个不同厂家不同。"
高速球的功能特点
高速球有几个最基本的功能，第一是运行速度快、第二是运行平稳、第三是定位精确。
1、高速功能：要求预置位速度强调快，基本达到250度/秒以上；第二手控速度强调平稳，控制灵敏灵活，不能过快，不能生硬，支持变速。
2、预置位功能：必须带有64个以上的预置位，同时要求预置位必须准确，断电后也能记忆该预置位。
3、巡航扫描：必须可以设置高速球能在各个预置位之间巡航扫描功能。
高速球还有有些高级功能：
1、轨迹记忆功能：要求高速球能记忆多条任意的轨迹路线，同时能将轨迹路线通过设置进行调用。
2、菜单显示功能：能够显示一个完善的操作菜单，通过菜单进行对运行速度、预置位停留时间、运行模式等的修改，通过菜单能进行摄像机参数的修改，以及编程，自动跟踪、隐私遮蔽等功能。
3、自带报警输入输出：在高速球上加一个报警输入输出模块。
4、网络高速球，光纤高速球：在高速球里再集成网络视频服务器模块或者光端机模块。

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四、高速球的防雷
雷击破坏最常见主要有两种：直击雷和感应雷。
（1）直击雷：是指雷电直接击在建筑物、动植物之上，因为电效应、热效应和机械效应等造成建筑物等的损坏以及人员的伤亡。一般防直击雷是通过避雷装置即接闪器（针、带、网、线）、引下线构成完整的电气通路后将雷电流泄入大地。然而接闪器、引下线和接地装置的导通只能保护建筑物本身免受直击雷的损毁，而雷电仍然会以多种形式及途径破坏电子设备。
（2）感应雷：是雷电在雷云之间或雷云对大地放电时，或直击雷的雷电流通过接闪器、引下线和接地装置向大地泄放电流时，会在周围产生强大的电磁场，而使周围的金属导体因“电磁感应”而带上很高的电压并通过与设备连接的传输线缆等侵入到设备，从而使电子设备遭受到损害。
感应雷虽然没有直击雷猛烈，但其发生的机率比直击雷高得多，一次雷闪击可以在较大的范围内同时产生感应雷过电压现象，并且这种感应高压可以通过电力线、电话线等信号线缆传输到很远，至使雷害范围扩大。
多级分级（类）保护原则
根据电气、微电子设备的不同功能及不同受保护程序和所属保护层确定防护要点作分类保护；根据雷电危害可能侵入的电气路径，实现对各系统从电源线到数据通信线等进行多级、多层次的保护。
1.外部无源保护
　　在0级保护区即外部作无源保护，主要有避雷针（网、线、带）和接地装置（接地线、地极）。保护原理：当雷云放电接近地面时，它使地面电场发生畸变。在避雷针（线）顶部，形成局间电场强度畸变，以影响雷电先导放电的发展方向，引导雷电向避雷针（线）放电，再通过接地引下线，接地装置将雷电流引入大地，从而使被保护物体免受雷击。
2.视频监控系统的防雷应用
　　在视频监控系统施工过程中，户外前端设备需要采用防雷保护措施。不在建筑物直击雷保护范围内的摄像机一般在立杆上方安装避雷针来防护摄像机免遭直击雷破坏，而对于感应雷的破坏，有些工程安装公司却忽略了。前端摄像机一般通过同轴电缆或者光缆将信号传输到监控中心，而传输系统是最容易受到感应雷侵袭的。在同轴电缆传输的系统中，一般都在摄像机的电源、视频信号和控制信号的输出、输入口安装电源、信号防雷器。而在使用光端机传输的系统中，有人认为光缆不受感应雷影响，为了节省成本，不安装信号防雷器。可是在光端机与摄像机之间终究还是有一段电缆连接线，这段连接线同样有被感应雷破坏的可能。尽管目前许多厂商在快球上增加浪涌保护电路，但从实际设备损坏的情况统计来看，快球控制信号处理芯片被静电击坏的几率较高。由于光端机内部电路上基本不具备防雷功能，同样也存在被静电击坏数据口的情况。
五、高速球的应用及技术发展趋势
高速球是一种涉及光学、机械、电子等领域的高科技产品，其预置点的高速扫描，大倍率的低速捕捉，预置点的巡视，以及隐私区域的遮盖，正比例控制特性，点击放大追踪，报警联动，中文字符叠加，宽动态等功能的好坏都决定一个高速球的品质，而支撑所有性能的基础主要是带变焦镜头的一体化摄像机、电子滑环和高性能步进电机的性能。
高速球作为监控系统的前端设备，成像是否清晰、聚焦是否准确迅速是个关键性指标，而这又取决于产品所选用的一个关键部件——一体化摄像机。一体化摄像机的性能主要表现在成像是否清晰、聚焦是否准确迅速，以及变倍，色彩和分辨率等。
步进电机也是高速球运动的关键部件之一，高速球开发工程师在开发高速球时非常重视研究步进电机驱动的过程，采用微分脉冲技术控制旋转角度和速度使得高速球能准确的定位并具有良好的手感，最能体现性能好坏的指标是最低速控制水平和预置点精度。
一体化球形摄像机的第三个关键部件就是电刷。它保证一体化智能球机在进行水平360度连续旋转时准确无误地传递视频信号、控制信号。
高速球的水平和垂直方向的运动分别由两个步进马达来完成，中心矩阵发给高速球的各种运动命令都是通过微处理器驱动马达来完成的，马达的好坏决定了高速球的所有运动的参数，像预置点的高速扫描、大倍率的低速捕捉、巡航队列、花样扫描、自动跟踪和点击放大的精确性都离不开对马达的处理和精确的控制。在最小转速控制时图像的抖动程度能够体现高速球的性能的好坏；预置点的精度也取决于机械结构的精密程度和步进电机的性能和控制水平，可以说对电机的控制水平可以真正体现出企业制造高速球的水平。
在机电一体控制方面，单片机还是有一定的优势；但在数字处理和算法控制上，DSP往往有着单片机不可替代的优势，单纯的DSP作为电机的处理器我们认为是很难完全取代单片机，不过现在DSP里面嵌入CPU核，也具备了马达控制外设功能，能较好地进行控制算法，DSP核的处理能力已经可以达到400MIPS以上。与单片机相比，DSP器件具有更高的集成度，更快的速度。但现在32位ARM的单片机可以增加DSP处理能力，将来已经很难说是到底是DSP还是单片机在作为电机的处理器了。
快球摄像机的功能多样性指的是产品功能将更为加强大，可适用于不同的环境，且更全面，兼容性更好。点击放大和自动跟踪功能是最近高速球的两大技术突破。点击放大是指在监控过程中，发现监控目标时，用鼠标点击该物体，高速球即把该图像调到屏幕中心并根据点击物体的大小智能放大。自动跟踪功能是根据图像处理技术提取图像中的运动矢量，高速球根据图像中运动物体移动的方向移动。
多国语言标题也是最近在高速球产品中运用的新技术，其实这项技术在矩阵中已经相当成熟了，不过是最近才运用到高速球上来而已；防雷技术也一直是高速球研究的课题，以前一直只对控制信号采取防雷保护，近来高速球对视频的防雷保护也取得了大的突破。
网络高速球将是高速球研发的又一个方向，利用现在方便快捷的网络技术传输视频和控制信号将极大的扩展了高速球在监控行业的应用，网络功能也为该产品带来了一些新的应用领域，如目前视频监控越来越多地应用于电力和交通等行业等。
智能化主要体在高速球及其他设备共同组成的智能识别（脸谱识别报警、异常识别报警、车牌识别等），自动跟踪（运动物体跟踪）、报警联动、自动报警录像等功能上，使“监控”的应用更加驾轻就熟、更智能化和人性化。
一体化高速智能球都配有大倍的光学变焦镜头，水平分辨率较高，内置高速云台，可以快速、准确地实现定位监视；点击放大功能能够更快捷的监控拍摄重点物体的图像，适合公共场所和道路监控；另外高速智能球一般还带有预置点，有花样扫描，自动巡航等功能，可以更好地实现城市监控等诸多特殊要求。一体化高速球与一般的带云台摄像机相比隐藏性更强，因此十分适用于道路交通监视，在现在的城市监控应用系统中，一体化高速智能球已经频频地在各种应用中亮相。为了加强城市安全防范建设，公安部门在城区范围内的交通路口、街道、社区、商区、景区及其它治安情况复杂的场所设置了监控和报警点，特别是道路、社区动态图像监控系统、景区联网图像监控系统等“金盾工程”建设，为广大市民和游客搭建了一道道坚实的防护网，对提升城市形象，构建“平安城市”作出了贡献。
六、平安城市视频前监控系统端摄像机需求分析
随着社会突发事件日益增多和复杂，人们对公共安全的防护要求也越来越高，一体化高速智能球凭借其自身的优势逐渐获得广大消费者的青睐，特别随着城市治安监控的发展，高速球受到前所未有的关注，2006年的高速球将在城市道路、治安、公共社区、海、空、港大型公共建筑等城市监控方面有长足的发展，在金融业、零售业、政府机构和娱乐业中得到进一步的广泛应用。随着经济的发展，城镇建设速度的不断加快，城市人口愈发密集，人口流动性增强，引发交通、社会治安、重点区域防范难等城市管理问题，高速球凭借监控范围广、安装操作方便等一系列优点，成为近几年来安防市场中发展相当迅猛的产品之一，所以可以说“平安城市”的建设促进了快速球的大幅增长。
1 、平安城市视频监控系统对清晰度的要求高，需要非常清晰的显示人物或物体的形体特征等细微部分。
2 、平安城市的监控需要全天候工作，要求摄像机必须具备全天监控的能力，同时必须具备高可靠性，优良的制造工艺，安装方便等。
3 、适合中国城市的现状，中国的城市许多路段或环境光线比较差，这就需要摄像机能在极暗的环境下也能得到优质的画面，同时很多摄像机在光线比较弱的情况下，图像也会出现噪点，这就增加了存储设备的存储空间，这就要求摄像机在增强灵敏度的同时，具有良好的噪点消除功能。
4 、平安城市的监控系统，许多监控的场所光线对比度比较大，白天的全日光线达到了 100000LUX ，而晚上的路灯只有 20LUX 左右，在这种情况下摄像机无论是否具有自动调整灵敏度功能即通过摄像机本身的电子快门已不可能适应这么宽的照度范围，也就无法达到控制图像效果的作用。因此必须要求摄像机具有很宽的动态范围。
平安城市视频监控系统高速球选型依据：
1）高速球的色彩：摄像机有黑白和彩色两种，通常黑白摄像机的水平清晰度比彩色摄像机高，且黑白摄像机比彩色摄像机灵敏，更适用于光线不足的地方和夜间灯光较暗的场所。但彩色的图像容易分辨衣物与场景的颜色，便于及时获取、区分现场的实时信息。平安城市的一个主要建设目的就是打击和预防犯罪，因此摄像机的色度信号识别功能最重要的，包括对犯罪嫌疑人或罪犯的轮廓、衣着、表情等方面微观色度信号等部分的辨别，同时又要满足光线比较弱的环境的监控，因此为满足平安城市全天监控需求，必须选择具有彩色转黑白功能的摄像机。
2）高速球的清晰度：有水平清晰度和垂直清晰度两种。垂直方向的清晰度受到电视制式的限制，有一个最高的限度，由于我国电视信号均为 PAL 制式， PAL 制垂直清晰度为 400 行。所以摄像机的清晰度一般是用水平清晰度表示。水平清晰度表示人眼对电视图像水平细节清晰度的量度，用电视线 TVL 表示。目前市场上的高速球型摄像机的水平分辨率大都在 480TV 线左右，清晰度越高的摄像机更有利于捕捉物体的细节，例如现在的银行监控系统中柜台采用高清晰度的摄像机可以更清楚的监控票面额，同样在平安城市的监控系统中，高清晰度的摄像机可以非常清楚的捕捉每一个画面的细节，因此高清晰度摄像机是平安城市建设设备选型的重要参数。
3）高速球的照度：单位被照面积上接受到的光通量称为照度。 Lux( 勒克斯 ) 是标称光亮度 ( 流明 ) 的光束均匀射在 lm2 面积上时的照度。摄像机的灵敏度以最低照度来表示，这是摄像机以特定的测试卡为摄取标，在镜头光圈为 0.4 时，调节光源照度，用示波器测其输出端的视频信号幅度为额定值的 10% ，此时测得的测试卡照度为该摄像机的最低照度。所以实际上被摄体的照度大约是最低照度的 10 倍以上才能获得较清晰的图像。根据中国城市道路路灯的现状，许多主干道的路灯可以达到 20LUX 以上，但很多街道的路灯大多在 10LUX 以下，甚至有些路段根本没有路灯，而往往这些路段就是治安事件的常发地，因此对摄像机的低照度功能提出了严峻的考验。通常情况下半月夜光的照度只有 0.2LUX ，也就说在这种环境下成像并且是全实时的图像必须要求摄像机的照度达到 0.02LUX 。现在很多厂家也在低照度的技术上采用了帧累积技术来降低摄像机的照度，也就是说很多摄像机要达到 0.02LUX ，采用了帧叠加的技术，在这种情况下，前端采集的图像时非实时的，用户在监控的过程中就会出现一些动画效果，然而动画效果的图像在监控移动的物体时会出现拖尾现象，而平安中国视频监控的目的是打击犯罪，往往犯罪都是在黑暗的场所，出现拖尾的图像对实时监控和调查取证带来诸多不便。
"4）高速球镜头的选择：目前市场高速智能球型摄像机的光学倍数是 22 倍，其最大焦距都集中在 80mm 左右，也就是说其有效的监控距离可根据焦距计算公式 F=v( 像场高 )*L （物距） /V （视场高）计算。例如监控一个视场高 2M 的物体，根据 1/ 4 ”CCD 的摄像机（目前高速智能球型摄像机大多是 1/ 4 ”CCD ）的靶面高度（即像场高）为 2.4mm ， L=80*2/2.4= 66.7 米 。现在市场上有些厂家推出了 30 倍光学变焦的高速球型摄像机，其最大焦距都在 100mm 左右，其有效的监控距离为 L=100*2/2.4=83 米 , 有效地提高了监控的距离 , 间接地节约了系统的投资，这也是用户考虑的一个问题，因此在选择摄像机的时候尽量选择大光学倍数的。 "
5）高速球的宽动态：在一些明暗反差过大的场合，一般的摄像机由于 CCD 的感光特性所限制，摄取的图像往往出现背景过亮或前景太暗的情况。针对这种情况，宽动态技术应运而生，较好地解决了这一问题。而在此之前，传统的摄像机一般会采取背光补偿功能来适应光线反差大的场合。常规摄像机视场中的物体在亮度较高的背景光时，需要看门口或窗外的物体，通常采用中央背光补偿 (BLC) 模式，它主要是靠提升视场中央部分的亮度、降低视场四周部分的亮度来达到看清位于中央位置内物体的目的。在某些应用场合，视场中可能包含一个很亮的区域，而被包含的主体则处于亮场的包围之中，画面一片昏暗，无层次。此时由于 AGC 检测到的信号电平并不低，因此放大器的增益很低，不能改进画面主体的明暗度，当引入背光补偿时，摄像机仅对整个视场的子区域进行检测，通过求此区域的平均信号电平来确定 AGC 电路的工作点。由于子区域的平均电平很低， AGC 放大器会有较高的增益，使输出信号的幅值提高，从而使监视器上的主体画明朗，大大降低背景画面与主体画面的主观亮度差，整个视场的可视性得到改善。背光补偿虽然改善了拍摄主体的亮度，但是图像质量或多或少会劣化下降。在平安城市的监控中，特别在晚上微弱的路灯或没有光线的情况下，对着开远光灯的车辆很难看清其车牌，这是由于车灯与车牌亮度之比超过人眼能分辨的动态范围，人眼能分辨的动态范围一般是 1000:1 ，而普通摄像机的动态范围是 3:1 ，因此普通的摄像机在晚上根本无法达到拍清正面行驶车辆的车牌。通常情况下汽车大灯强光面照度大约为 1000LX ，满月夜光约为 4LX ，考虑大灯本身对周围照度的提升，当车牌表面的照度达到 8LX 以上时其动态范围降到了 1000:8=125 倍，目前第三代宽动态的摄像机动态范围已经达到了128倍，就可以完全满足要求。宽动态的核心技术是同一时间曝光两次，一次快，一次慢，再进行合成使得能够同时看清画面上亮与暗的物体，慢快门控制的好与坏直接影响图像的效果，因此在选购宽动态摄像机的时候要看其图像的色彩对比度以及厂家是否具有宽动态摄像机 DSP 的开发能力。
七、高速球的发展趋势：
1）功能控制更加智能化、人性化
2）实时时钟（RTC）：
球机除了实时显示当前的时间和日期外，还可以定时启动某些功能。例如在上午的八点到九点自动执行所设的第一条巡视轨迹的巡航，在下午的3点到8点运行自动扫描功能等，更加体现了球机智能化的特点，可以满足客户较为“苛刻”的要求。
3）自动追踪功能：
当有物体进入球机的监控范围后，可在圈定指定的目标后，球机能够自动随着目标的移动而移动，达到自动跟踪的目的。目前这项技术国内还没有生产厂家能够完全做好，关键就是目标物体的跟踪唯一性不能准确的确定下来，这与软件上的程序编写有很大的关系，需要在各种情况下准确地通过参数筛选，调用既定的程序来使球机始终跟踪确定的目标物体。
4）提供多种接口
一般而言，现在市场上的高速球，接口相对单一，但是由于现在IT行业的迅猛发展，监控和其也越来越密不可分。很多客户在中端传输时使用光端机、网络甚至无限传输，而前端的球机接口没有及时跟上这些设备的使用，所以在今后接口的多种配置将是一个趋势，包括光纤接口、网络接口和现在广泛采用的普通接口。
5）夜视功能会越来越重要：????????????????????????
在闭路电视监控系统施工中，现在市面上很多摄像机普遍都可以很好地解决在白天的监控需求，并且众多厂家的摄像机也都在水平分辨率和色彩还原等方面有了长足的进步。但是，当环境照度变得很低或是在完全没有任何光照的情况下，要想再使摄像机捕捉到符合监控需求的图像就变得比较困难了。如果采取增强白光照明的方法来解决，大量电力的消耗会带来了资源流失和成本增加的问题，同时增强环境照明也无益于监控设备的隐蔽，甚至可以提醒那些有恶意企图分子避开有效的监控范围实施不良行为或是犯罪活动。因此，生产厂家把目光逐渐集中到红外夜视系统上来，而用户对这类产品的使用意识也被唤醒，市场需求持续升温。相对而言，现在在高速球中加入红外照明相对较为困难，但是随着市场的需要，相信在不久的将来，将有新的红外高速球不断出现于市场之上。 ???????????
6）坐标控制方式会逐渐增多?
网络视频监视或IP监视系统正在占领越来越大的市场份额，传统的控制方式是控制云台的上下左右移动，但由于网络的延时，需要连续不断的发控制命令来跟踪目标，搜索目标显得力不从心。如果改用直接坐标控制方式，将监控范围内的空间化为空间坐标，定位所需监控点的坐标位置，则只要发一次调用其坐标命令，即可将目标移到屏幕的中心，这样可准确地找到目标物体，同时也方便了客户，使操作更加人性化。
7）图像去抖动功能
在空旷的野外，当风力较大时，监视器上的图像会来回晃动。其实这种晃动并不是把球机吹动了，而是由于和球机支架相连的立杆或别的固定物体的钢性不够造成的，晃动的幅度与杆子或支架的钢性有关。而依靠球机的去抖动功能能够比较好的解决这一问题，使得在风大的天气，依旧可以看到清晰、稳定的图象。
8）协议朝着标准化方向发展
目前，市场上的协议多种多样，虽然球机中集成了多种协议，但如果控制器协议的不标准会造成球机的部分功能不正常或某些功能不能使用。现在全国安全防范报警系统标准化技术委员会秘书处正在制定《视频安防监控系统前端设备控制协议》，目的也是为了各厂家有一个统一的协议可以遵循。相信该协议标准颁布后将对协议标准化起到一定的作用，各厂商间的产品的兼容性将会越来越高。
综合而言，现在球机的发展方向已逐步和IT行业越来越接近，尤其是中后端。相信在不久的将来，会出现更多的人性化、智能化的产品，来满足监控市场的需求。
八、高速球的安装
Wall mount
九、高速球与球型云台、中速球、匀速球的区别
1).中速球分两种，一种是精密微分步进电机的中速球，一种是带减速比的步进电机的中速球，第一种相当于一种简化的高速球，而第二种纯粹在原理上差异比较大，第二种的电机微分是通过减速比电机的电机本身实现的，而高速球是通过控制芯片里的程序实现的。因此第二种的中速球会在预置位精确度上和运行速度上远远逊于高速球。第一种高速球，一般是采用的普通单片机进行控制的高速球，功能简化，开发平台较低，采用的元器件也比较低档，比如在电源处理、核心芯片的选择、通讯部分等都是比较节省的方案，在稳定性、功能性、抗干扰、使用寿命等方面逊于高速球。
2).匀速球
匀速球一般分为两种，一种是球型云台内置解码板，而且该解码板也许带有预置位功能，不能旋转360度。这种匀速球实际是球型云台的的外置解码器变成内置一块解码板。另一种匀速球就是采用的上诉中速球中的带减速比的步进电机作为云台部分的匀速球，一般可以再加一个导电滑环可以实现360度连续旋转，这种匀速球因为电机本身的扭矩和参数限制，速度提不高，预置位不准，但是技术简单，不需要多少软件支持。
3).球型云台
球型云台采用的电机完全跟高速球不一样，采用的是直流电机，不需要程序，通过对电流的控制进行对电机的控制，即“通电即转”的原理。直流电机制造简单、使用面广、成本低，但是寿命短、扭矩小（导致速度慢）、不容易控制（导致不平稳，不能精确定位）。球型云台一般需要配置解码器，而解码器的原理一般采用一组继电器对电流脉冲进行控制，然后实现对直流电机的云台进行控制，这种继电器相对简单、成本低、用量广、但是控制电流远远不如芯片指令的控制，属于一种很落后和简单的技术。
4)具体比较
以上是从原理上讲差别，在具体上，球型云台和采用减速比的步进电机的中速球，一般是装一体机整机，不涉及到摄像机与球机的通讯问题，而高速球采用的是摄像机机心，必须讲摄像机的端口协议及功能写入到高速球里，所以在选择高速球时，一般配置的一体机是不能让客户自己安装的。

学中有你我

监控安防很重要，市场需求是越来越大。

宏生家电维修

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珠海福星

文件太大,一次发不上去.请教一下,该怎样发到一起??

qijisky

文件太大,一次发不上去.请教一下,该怎样发到一起??
珠海福星 发表于 2009-11-22 13:25

                               
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实在很“高”，有看不完的感觉

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张见识了，谢谢

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学习了。

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高，高，学习了。