随着摄像机从模拟走向网络，“高清”日渐成为市场关注的热点，它的出现让人们可以看得更清楚，获得更多的细节。但是，客户在从之前“只能看见人脸”到现在“能看清人脸”的同时，又提出了另一方面的要求，那就是看得更广，即在同一个场景中能看到更多的东西。对此，原来是通过用几只摄像头覆盖一个区域，或用快球来回巡航扫描去解决。但在某些场合，这些方案还不能完全满足客户的要求，比如客户需要在同一个画面里确定人的移动，或需要用同一个场景中监看到的事物去说明一些问题，这个时候就需要全景摄像机或者超广角摄像机。
  安防行业最常见的CCD传感芯片是1/3英寸或1/4英寸的，8mm或6mm的镜头被称为标准镜头，对应角度分别为46.5゜x34.6゜和34.6゜x25.9゜（水平ｘ垂直），之所以称之为标准，意思是看到的图像不会变形，相对应8mm或6mm的以下的镜头，就会被称之为广角镜头，一般情况下配配4mm的镜头可以看到65.6゜或49.7゜的视场角范围（以水平角度计算，下同），此时图像变形的已经很厉害，如果想看到更广阔的范围，就要用到2.2mm甚至以下的镜头（镜头角度118.6゜或90.0゜），但是就会出现鱼眼效应-------也就是一般人所说的图像边缘轮廓的严重变形扭曲。
  业界一直在研究基于球面透视投影约束的鱼眼镜头校正方法，通常采用的是这样的算法：利用场景中直线的鱼眼投影曲线,使用球面透视投影约束,得到径向和切向变形参数,实现了鱼眼图像的校正。基于待拼接图像之间重叠部分亮度差最小的原理,确定了重叠区域,通过在重叠区域间的融合,实现了图像的无缝拼接。校正及拼接结果表明,该方法能得到较为满意的效果，一般可以满足对大角度或是超广角的要求，可以形成一个能够将监控摄像机在超广角情况下图像的形变修改成较为正常的图像，以达到宽视野的效果，一般在平面范围内最大可以实现170度的超广角度。

一、全景与广角摄像机的发展与现状
  目前业内对全景摄像机还没有一个很明确的定义，对于能看得更广、角度更大的摄像机，大家都称之为全景摄像机。比如一个安装在广场或大门口的、短焦距的500万像素摄像机，它基本上能将大门口或广场上的事物看清楚，于是很多人称这种摄像机为全景摄像机。也有一些厂家把360度摄像机结合特定安装方式的解决方案称为全景摄像机，比如在会议室的天花板上装一台垂直向下的鱼眼摄像机，几乎能看到会议室的全景，这种方案也称之为全景摄像机。
  对于上述两种定义的全景摄像机，深圳市华安泰智能科技有限公司基于全景技术生产的360度鱼眼全景高清网络摄像机是目前解决全景监控难题中性价比较高的全景摄像机， 这种摄像机没有任何机械部件，它通过鱼眼镜头摄取监控现场的全景图像，通过内嵌或者外置的展开软件将变形的全景图像还原为正常的视频图像，即可实现全景无盲区监控。360度鱼眼全景高清网络摄像机它可监控整个360°、180°、90°环境并且在监控上无任何视觉上的死角，同时亦可在不同分割视窗中或是在撷取影像所展开的二维平面上做电子云台控制。
  目前，在对一个场所实行全方位监控的时候一般有两种方式，一是多摄像机的叠加实现全角度的覆盖，这样会形成摄像机群的庞大场景，不仅场地设计美观上有影响，而且在建设费用上，成本居高不下；二是采用云台的方式，实现监控场景的轮巡覆盖，但是给监控人员对画面连续监控的要求带来了一定的难度。
在空间广、视野宽、环境复杂，而且对监控环境要求做到监控画面连续的情况下，这种应用就需要使用超大角度监控，最好使用超广角摄像机。
一般的监控摄像机，比如我们用的比较多的枪机或红外一体机，大家都用的是3.6mm以上的镜头，因为视野角度的问题，再往下就可能出现图像严重变形，有了这种校正电路之后，再配上2mm以下广角的镜头，我们即可轻而易举的达到100°以上的监控范围而不至于引起图像变形，轻松实现全方位无死角的监控效果。

二、技术可行性
  对于超广角摄像机来说，诸多的先进技术注定要对监控角度有着更高的要求。而超级角度的成像效果不仅关系到传感器的选取，在镜头的选用上也都有着很高的关联度。此外在一些器件的工艺和设计要求上，也都与普通的监控摄像机有着明显的不同，而这些要求也都为摄像机的角度质量和监控范围做着尽可能大的贡献。
  当然，除了镜头的严格要求以外，芯片良好的矫正能力则是超广角摄像机更加重要的工作要求。由于超广角度技术本身的特点，正常监控过程中的图像，画面边缘会出现画面畸变，造成边缘区域的图像失真。芯片内部内置的智能图像修正软件可对各图像区域进行相应矫正，显示正常图像，从而最大化的保持成像的清晰和准确。

三、技术优势
全景摄像机
  1、超宽监控视角
  一枚鱼眼镜头尽收360度全景，可取代传统的多支摄像机：用户只需要一枚专用的鱼眼镜头便能直接观看整个空间，四周的影像一次尽收眼底，完全消灭死角。 
  2、降低成本       
  全景摄像机的这种360度实时全景监控能力，使得无需为涵盖整个监控区域而安装多台摄像机，因而节省了摄像机硬件投资。监控摄像机路数大大减少，可以节省配套设备，如镜头、防护罩、布线、电源、录像、显示等相应配件和设备的成本，还可降低施工布线难度，节省安装时间、人工费用以及后续维护费用。
  3、虚拟PTZ技术
  采用虚拟PTZ技术，可以放大或移动监控视野内的图像区域，当转变方向观察另一个图像区域时，不会发出任何噪音，隐秘且不易察觉。由于没有机械移动部件，不需要时刻的进行机械化运转，全景摄像机不会发生任何磨损，产品结实耐用，使用寿命大大延长。全景环视的图像失真矫正可对多个图像区进行，这样，与机械PTZ摄像机不同，全景摄像机能同时观察和摄录多个不同的区域。

超广角摄像机
  1、多角度、多视角同时 监控
  超广角摄像机的特点决定了在使用场所中，不仅仅会大大降低摄像机的使用数量，而且仍然可以实现大范围的角度覆盖。尤其是在监所中，对监所的重点部位：会见室、监舍等区域更可以一台摄像机实现全范围的覆盖。
  2、成本低、易维护、低损耗
  在成本上，除了因为广角度的覆盖而减少了对传统摄像机的数量要求之外，超广角摄像机还有维护简单的特点。因为一台广角摄像机可以代替多台传统摄像机，面向整个场所进行监控，所以无需云台、无需多角度调节，对摄像机的硬件损坏很低而且非常容易维护。
  3、兼容性强、易扩展
  超广角摄像机专门针对监狱监所等特定的场所，在技术上基于基础的网络协议，可以整体平滑无缝地接入已有的网络监控系统，兼容性非常强，扩展性很好。

四、技术原理
  超广角摄像机配备的是CMOS图像感光、图像编码器、图像修正软件的sensor，加上超广角度的特殊镜头，整体满足全方位超广角度的取像效果。
超广角镜头成像硬件原理图如下：
 
  一般来说，焦距越短，视角越大，而视角越大，除了画面中心的景物保持不变，其他本应水平或垂直的景物都发生了相应的变化。为了把畸变后的图象转化为适合于人眼观看的正常图像，需要通过软件对图像进行坐标变换，并进行图像修正等处理。
图像传感器芯片的原理如下：
 
  在以上芯片中，采用了最新的算法，并应用到了图像修正软件当中，软件处理所用方程式为：
 
  镜头采集到边缘变形的图像后，画面边缘以凸面的形式呈现。传感器处理时，圆形图像转换为平面图像所用到的原理与方程式。在PC端软件或者嵌入式处理系统中通过计算处理，通过对成像特点，光线摄入，以及透光量等环节的分析，调整不同区域的图像均衡，呈现出人眼所习惯的平面图像。

五、如何做到技术创新
  （1）技术关键点
  超广角摄像机成像原理与普通摄像机不一样，图像边缘往往会形成一个凸出、变形的画面，所以要比普通摄像机更容易使图像扭曲或失真，影响成像质量。所以如何矫正、还原图像，看清图像中的监控物体，成为超广角摄像机的技术关键点。
  理论上，有两种方式能矫正超广角镜头成像失真的问题，一种是由后端平台进行信息处理、还原成像;另一种则是在摄像机内置软件直接矫正，然后再传输到监测后端。超广角监控摄像技术采用后者解决镜头失真的问题，传感器内置芯片独有的算法，在收到镜头采集的凸面画面后，直接进行矫正，这样一来，可以舒缓网络传输宽带和后端存储的压力，提高了监控运行的效率。
  超广角摄像机在研发过程中还存在以下几点关键技术：
  第一，底层芯片计算方法复杂，超广角图像修正软件在对图像进行灰度、对比度、锐度等调节方面受现场使用环境的制约，需要反复调试，可能会影响客户的满意度。
  第二，高像素的实现。超广角摄像机实现高像素的效果，不仅是依靠传感器的选取，而对ＩＳＰ的处理、编码以及与网络相应的配合要求都很重要，并且在相应的结构、工艺等要求上，都要比普通摄像机严格数倍。
  第三、凸面图像展开矫正的准确性。在将超广角摄像机所产生的凸面图像展开为人眼能接受的普通平铺图像的过程中，反畸变、反扭曲的算法是非常重要的。因为从镜头选型开始，就需要通过镜头的曲率特征分析、光学折射线路分析，以及结合透光亮考虑分析，才能取得一个比较好的图像源，以达到大景深、高分辨率，且画面周边和中心的解像力要均衡。
  在市场方面，就作为一个产品而言，超广角摄像机的价格是用户尤为关心的一个问题，而在项目中的应用效果或者为用户带来哪些效益，不仅仅关注前端监控摄像机的成本差异，而对摄像机所拍摄出来的图像是否能够最终完整、实时、清晰地呈现在后端大屏幕上，其压缩方式、网络频宽、存储、后端平台兼容等等一系列环节都十分重要。
  全景摄像机的关键技术：
  第一、高分辨率的实现。高像素的产品不仅是Sensor的选取，ISP的处理、编码以及与网络相应的配合都很重要，并且在相应的结构、工艺等要求上，要比普通摄像机严格数倍。
  第二、鱼眼展开矫正的准确性。在将鱼眼摄像机所产生的圆形图像展开为人眼能接受的普通平铺图像的过程中，反畸变、反扭曲的算法是非常重要的。因为从镜头选型开始，就需要通过镜头的曲率特征分析、光学折射线路分析，以及结合透光亮考虑分析，才能取得一个比较好的图像源，以达到大景深、高分辨率，且画面周边和中心的解像力要均衡。对于全景摄像机的开发，海康威视除了严格筛选以确保镜头的高品质的同时，对于鱼眼展开算法也做了长期、深入的研究。目前已经实现了对鱼眼镜头所产生的圆形图像进行有效展开及处理，获得了人眼习惯的平铺图像，并且在没有畸变和扭曲的细节基础上进行了相应优化，保证了整体图像的清晰、准确。
  （2）技术创新点
  超广角监控摄像技术最大的创新点就在于传感器采用独特算法，可以直接矫正变形的图像，超广角度监控，采用虚拟PTZ形式，产生类似云台的追踪效果。

六、多技术融合是未来全景摄像机发展的主要方向：
VMS支持
  全景摄像机的图像处理需要VMS（视频管理软件）的支持，但由于目前的鱼眼展开算法都是厂家私有的，导致VMS支持范围非常有限。如何将鱼眼展开算法实现互通共享，实现统一标准接口，是未来设备厂家和集成商需要共同努力的方向。
分辨率
  全景摄像机相对于普通摄像机而言一个很大的优势在于其超大的监控范围，然而从分辨率密度上来考虑，同样的像素的摄像机在监控更大的区域时会导致像素的分散和退化。这是由于监控范围很大，在与传统监控镜头共用大小相同的成像芯片上，就需要接收数倍的图像信息，这就造成画面分辨率的下降，因此只有在对监控图像画面质量要求不太高或使用高分辨率成像器件时才能使用。这就解释了为什么300万像素的全景摄像机画面质量看上去像CIF分辨率。所以对于全景摄像机而言，提高画面分辨率是未来一项重要的研究课题。
低照度
  全景摄像机大多数都没有ICR（机械式红外滤色片），导致其低照度效果很难令人满意。因为在以后的发展中会更多关注全景摄像机的夜间效果，譬如采用ICR+红外补光或者提升感光器的感光性能来提升低照度效果。
宽动态
  以鱼眼摄像机为例，其采用具有360度超大视角的鱼眼镜头监控整个场景，如此大范围的监控势必会导致全景摄像机在白平衡以及曝光等方面的处理困难。正是由于这点，限制了全景摄像机在室内的应用。解决好全景摄像机的宽动态效果，能够推动未来全景摄像机在室内环境的应用。
智能
  如何解放安防的人力一致是智能分析的发展方向，特别是在全景摄像机的无死角监控的条件下实现智能分析一定能够带来更好的安防应用。