通常只有在必須的情況下，我們才費盡周折地試圖在狹小空間安裝視頻監控設備。就當人們開(kāi)始將要習慣忍受這樣的架設行為時(shí)(固有的需求矛盾所制)，悄然產(chǎn)生一種新生力量---- 360度全景攝像。

以往我們在狹小空間試圖構建監控系統，無(wú)外乎會(huì )采用幾種方案：短焦距鏡頭攝像機、調整安裝位置、或多攝像機聯(lián)動(dòng)對射等。但以上幾種方式都存在著(zhù)不同的應用缺陷;選擇短焦距鏡頭攝像機時(shí)，水平可視范圍小于80度(廣角也超不過(guò)90度)，因而監控范圍較小;調整安裝位置，往往受到客觀(guān)環(huán)境的制約而影響穩定安裝(例如一面是玻璃、一面是門(mén)、頂上有電線(xiàn)或無(wú)法承重的裝飾吊頂等等);選擇多攝像機聯(lián)動(dòng)對射，不僅增加了設備投入的成本，也使得施工變得更加繁瑣。

一 360度全景攝像技術(shù)簡(jiǎn)介

顧名思義，360度全景攝像就是一次性收錄前后左右的所有圖像信息，沒(méi)有后期合成，更沒(méi)有多鏡頭拼接。其原理依據仿生學(xué)(魚(yú)眼構造如圖1)采用物理光學(xué)的球面鏡透射加反射原理一次性將水平360度，垂直180度的信息成像(如圖2)，再采用硬件自帶的軟件進(jìn)行轉換，以人眼習慣的方式呈現出畫(huà)面。

圖1 魚(yú)眼結構

圖2 魚(yú)眼鏡頭的硬件示意圖

魚(yú)眼鏡頭是一種超廣角的特殊鏡頭，其視覺(jué)效果類(lèi)似于魚(yú)眼觀(guān)察水面上的景物。魚(yú)的眼睛類(lèi)似人眼構造，但是相對于扁圓形的人眼水晶體，魚(yú)眼水晶體是圓球形，雖然只能看到比較近的物體，但卻擁有更大的視角。

圖3中，人眼看水中實(shí)物，由于實(shí)物反射的光線(xiàn)在水中發(fā)生折射，使人誤以為物體處于虛像的位置(例如水中筷子彎曲現象)。根據折射原理，光從空氣斜射入水等介質(zhì)中時(shí)，折射角小于入射角;光從水等介質(zhì)斜射入空氣中時(shí)，折射角大于入射角。也可以概括為，光從一種介質(zhì)斜射入另一種介質(zhì)時(shí)，傳播方向一般會(huì )發(fā)生變化。魚(yú)眼鏡頭就是利用折射原理，本著(zhù)擁有更大的球面弧度(類(lèi)似魚(yú)眼的球形水晶體)，成像平面離透鏡更近(魚(yú)眼的水晶體到視網(wǎng)膜距離很近)的設計思想，進(jìn)行開(kāi)發(fā)制造的。

一般來(lái)說(shuō)，焦距越短，視角越大，而視角越大，因光學(xué)原理產(chǎn)生的變形也就越強烈。為了達到水平360度，垂直180度的超大視角，魚(yú)眼鏡頭允許桶形畸變合理存在，除了畫(huà)面中心的景物保持不變，其他本應水平或垂直的景物都發(fā)生了相應的變化。為了把畸變后的圖象轉化為適合于人眼觀(guān)看的正常圖像，需要通過(guò)軟件對圖像進(jìn)行坐標變換，并進(jìn)行圖像修正等處理。

圖4是以日本FXC魚(yú)眼鏡頭為例，簡(jiǎn)要介紹360攝像頭軟件處理的基本流程：

　360度全景圖片 轉換坐標并做圖像增強處理 截取部分信息

圖4軟件處理流程

圖5是日本FXC360全景處理處理系統中，圓形圖像轉換為平面圖像所用到的原理與方程式。在PC端軟件或者嵌入式處理系統中通過(guò)計算處理，呈現出人眼所習慣的平面圖像。

圖5 軟件處理所用方程式

二 360度攝像頭的產(chǎn)品特點(diǎn)

1，壓倒性的寬角度攝像

水平360度，垂直180度全景攝像，顛覆了以往廣角攝像機的概念。對360度產(chǎn)品來(lái)說(shuō)，

視頻監控已經(jīng)無(wú)死角。

圖6 一般攝像頭取景角度

圖7 360度攝像頭取景角度

2，球面圖像可轉化為正常的平面視圖

魚(yú)眼攝像頭所取景的圖像，經(jīng)過(guò)攝像機內部軟件的修正，圖面展開(kāi)等處理，可轉化為適合人眼的正常平面視圖。

圖8 平面展開(kāi)實(shí)景圖

3，降低成本。

相比采用傳統攝像機視頻監控系統，采用全方位取景的360度攝像頭，可以有效降低攝像頭數量，并縮減在多輸入硬盤(pán)錄像機方面的投入，還可降低施工布線(xiàn)難度，并節省后續維護費用。

4，可接入已有的視頻監視系統

360度攝像頭，可以無(wú)縫接入已有的模擬監控系統，擴展性較好。用銅軸電纜與普通的硬盤(pán)錄像機接續，即可實(shí)現360度全景監控。

三 應用案例

360度全景攝像可以廣泛應用于樓宇大廳，出入口，電梯，會(huì )議室，飲食店，停車(chē)場(chǎng)，工廠(chǎng)廠(chǎng)房多鐘場(chǎng)合。下面是采用360度全景攝像設備實(shí)現的某監控實(shí)例。

在狹小的公交車(chē)車(chē)廂內的應用(如圖9，圖10所示)。該案例采用日本FXC的360全景攝像頭，安裝于車(chē)廂中部，僅用一臺設備，即可實(shí)現無(wú)死角全景視頻監控。若采用傳統的攝像機監控，一節車(chē)廂大約要4臺設備才能覆蓋全部范圍，在狹小的空間內，破壞美感，容易引起乘客不快。

圖9 車(chē)內球形成像

圖10 車(chē)內成像展開(kāi)

某公司會(huì )議室內應用 (如 圖11所示)。該案例中，結合音視頻記錄設備，采用360全景攝像技術(shù)，僅用一臺設備，即可真實(shí)地全程記錄會(huì )議。把記錄數據上傳至服務(wù)器，可供日后查閱或相關(guān)被授權人員閱覽。日本FXC株式會(huì )社的該系統是會(huì )議記錄行業(yè)的終極設備。

圖11 會(huì )議室中的三種視覺(jué)處理(原始圖像、二分圖像、四分圖像)

如上述實(shí)例所示，360度全景攝像可以將周?chē)h(huán)境圖像信息盡收"眼"底。在狹小的空間應用自如，可以剔除死角和盲區。如果不考慮整體尺寸，按照市面上現有的2.8mm (75度)廣角攝像機組合來(lái)實(shí)現一臺360度"全景"攝像機的視野，需要{(360 ÷ 75 ≈ 5)+(180 ÷ 75 ≈ 2)} ≈ 7 臺。

四 其他特點(diǎn)

除上述特點(diǎn)之外，360度全景獨有的虛擬PTZ技術(shù)(如圖11)，使得可以在回放圖像時(shí)，體驗Zoom In/Out以及旋轉等操作，可完全取代傳統高速球機中電機驅動(dòng)的云臺控制系統。有了虛擬PTZ的技術(shù)基礎，一方面實(shí)現虛擬現實(shí)將更為容易;另一方面，將減少機械電機部件，更大程度上減少設備功耗和發(fā)熱，減少器件摩擦損耗，延長(cháng)設備和系統的使用壽命。

采用360度全景攝像頭，狹小空間的視頻監控系統就有了一套全新的方案，可解決視距、視角、安裝、成本控制等多種問(wèn)題。

圖12 日本FXC攝像頭虛擬PTZ操作實(shí)例

五 結語(yǔ)

360度全景以其能真實(shí)快速表現360度范圍內場(chǎng)景的全部圖像信息，能給瀏覽者帶來(lái)身臨其境的感覺(jué)，在多種應用場(chǎng)景中，優(yōu)勢都比較明顯。 除了在監控行業(yè)，在產(chǎn)品展示、視頻教學(xué)、影音娛樂(lè )、虛擬現實(shí)等方面，也可發(fā)揮巨大作用;相信在不久以后這種圖像技術(shù)會(huì )應用到各個(gè)行業(yè)中。