一體化攝像機自上個世紀末面世以來，因其輕便的外型、靈活的環境適應性、較廣的監控范圍、較高的性價比等優勢，在高速公路、市政場館、酒店、醫院等對環境要求較高場所發揮著關鍵作用;近年來，伴隨著高清浪潮之勢，技術廠家研發的DSP處理器，依據監控區域的目標位置有效控制一體化機芯拍攝高質量的圖像，提高成像品質，更是讓一體化攝像機漸為安防市場追捧。
一體化攝像機，顧名思義，集攝像機、變焦鏡頭于一體，具有自動聚焦(AF)及變焦功能，簡稱一體機。
真正含義上的*臺一體化攝像機誕生于1997年，一開始出現在當時輔導行業的長途解說視頻方面。1999年，韓國世林電子Saerim(現歸屬于韓國CNB旗下)首將一體化攝像機接口改為RS-232，由此正式推向安防監控領域。一體化攝像機當時專指可自動聚焦、鏡頭內建的攝像機，其技術從家用攝像機技術發展而來，和常見的槍機比較，一體化攝像機具備體積小巧、結構緊湊、安裝應用方便、監控范疇廣、性價比高等特點。一體機正式出現在國內本土市場上是在1998年，但基本上都是國外產品。目前的國內一體機市場，主要由SONY、HITACHI、SAMSUNG、CNB、LG、海康威視、大華股份等廠家所統領。
應用“隨遇而安”
不同于傳統攝像機對環境的“挑剔”，一體化攝像機對環境的適應能力*，能“隨遇而安”。一體化攝像機室外型都具有防水功能，而傳統攝像機需和云臺、防護罩配合使用才可以達到防水的功能。對于高溫、雨雪等惡劣的室外環境，通過良好的防爆、防水等功能的配置，一體化攝像機可以實現良好的監控效果，解決用戶室外監控的后顧之憂。而對于特殊環境的監控需求，一體化攝像機同樣有著出色表現，有專門用于生化環境的防腐蝕一體化攝像機、有可用于海底的防水一體化攝像機，還有為應對室外高溫天氣而研制的，具有良好散熱功能的一體化攝像機等。可以樂觀地預計，隨著一體化攝像機功能優勢的全面發揮，將會給各類安防應用帶來更積極的監控體驗。
一體化攝像機監控范圍寬廣，特別適用于各類大范圍監控場所。與傳統攝像機相比，一體機體積精巧、美觀，在安裝方面具有優勢，比較方便，其電源、視頻、控制信號均有直接插口，不似傳統攝像機有麻煩的連線;高清網絡一體機可以通過網絡實現變倍、聚焦和光圈控制，一次安裝后幾乎不需要到現場進行后期維護;一體機成像系統(鏡頭)、CCD、DSP技術均被大廠所掌握，相對傳統攝像機來說，一體機質量可以得到較好的控制。
自動聚焦是一體化攝像機的*優勢，也正因為自動聚焦，可以讓一體化攝像機應對動態對象時展現流暢清晰畫質。自動聚焦即是通過攝像機自動聚焦算法檢測圖像主物面的位置，并根據其在攝像機圖像傳感器上的聚焦情況自動調整鏡頭的聚焦馬達，這樣往復多次，即可實現變焦控制全程自動聚焦，圖像在變焦過程中隨時保持清晰。如此一來，傳統槍機跑焦和手動調焦維護的時代便一去不復返了。傳統攝像機定位系統不夠靈活，多需要手動對焦，而一體化攝像機zui大的優點就是具有自動聚焦功能，能夠即時呈現清晰圖像，實現快速準確的實時監控。尤其在對高速公路的監控中，由于車輛速度較快，容易出現監控圖像模糊、拖尾等現象，高品質的一體化攝像機可對車輛圖像進行自動聚焦，并能達到很好的定焦效果，為道路監控和交通管理提供理想的監控圖像。
局限性
所謂成也蕭何，敗也蕭何。自動聚焦是一體化攝像機的應用特色，關系到一體化攝像機能否快速、清晰地獲取圖像，而在當前，限制國內一體機發展的瓶頸也在于自動聚焦。聚焦速度和效果好壞，直接影響到用戶對監控現場圖像的抓取和錄像。好的產品，可以一次性準確聚焦;差的產品，在聚焦時會來回往復，需要3、4次才能定焦，或者聚焦不到“zui清晰點”。自動聚焦這一技術，成為廠商急需要解決的技術難題。一些廠商為了避開這個障礙，只能在后端的電機控制部分、產品外殼上下功夫，加上一些OSD菜單開發，用來設置攝像機的各種參數。更有圖省事的廠商，直接采用進口機芯做二次開發，圖像畫質上與國外產品無多大差別，AF效果卻無可比性。縱觀一體化攝像機的應用現狀，其自動聚焦出現的問題主要體現在以下幾個方面。
首先是聚焦點偏移問題。槍式攝像機主要由機身和鏡頭兩部分組合而成，其高性能的實現有賴于機身與鏡頭的搭配。而在監控項目中，如果用戶或施工人員的專業技術不足，對攝像機與鏡頭搭配不合理，就會影響攝像機性能。在安防應用中，用戶多采用手動調焦鏡頭，然而手動調焦依賴于人眼目視檢測和手動調節，其效率低下、精度不盡人意;此外，槍機本身易受到潮氣、振動、熱脹冷縮等環境因素干擾，在使用一段時間后，極易出現由于攝像機聚焦點偏移造成圖像模糊、不穩定、老化快等問題。
其次，背焦(后焦)調節問題。由于攝像機圖像傳感器靶面不平以及不同鏡頭之間后焦距的區別，因此槍機背焦(后焦)調節技術，一直是槍型攝像機廠商需要重點研發的技術。而對于槍機使用一段時間后跑焦的問題，很多用戶(或工程商)通常只有派技術人員到現場進行處理，就網絡監控而言，監控的前端設備分布較遠，這也將大大提高監控維護成本;而少數廠商也在攝像機中加入電子后焦調整功能，但這無疑也增加了攝像機的成本。
此外，變焦問題不容小覷。現在市場上使用的槍機鏡頭很多是自動光圈手動變焦型，焦距為幾毫米到幾十毫米，焦距需要在安裝時調整到位并鎖定。所以槍機通常只能用到監控范圍有限的場合，比如室內、樓道、停車場出入口等監控位置相對固定的場所。當然，槍型攝像機也可以采用電動變焦鏡頭，但電動鏡頭工藝復雜，生產成本高，所以目前市場上的電動鏡頭都比較昂貴。另外，由于網絡延時問題，電動變焦后帶來的手動控制二次聚焦問題無疑又是一大難題。
不得不提的是，由于一體化攝像機多用于室外環境，更多是環境較為特殊的場景，光線變化也很容易影響到攝像機定焦。很多技術廠商由此研發的日夜轉換技術讓安防無視“黑夜”。集成了雙濾光片切換結構，但是帶來的是居高不下的成本價格。
高速公路實戰應用
一體化攝像機發展的十余年里，在很多行業中得到了應用，充分地完成了呵護一方平安的使命。高速公路因其快速的車流、復雜的地形與氣候環境，對一體化攝像機一直青睞有加，尤其是“十二?五”期間，全國高速公路建設更加緊鑼密鼓地進行，截止2013年，全國高速公路里程達10.44萬公里，如此巨大的人流物流紐帶往來，對安防產品及技術的要求自然十分嚴格。筆者所在公司，其視頻監控產品、解決方案在高速公路行業的應用占據全國龐大的份額。下面就公司一體化攝像機在遂資眉高速公路中的應用，來詳細談談一體化攝像機在高速公路行業的實戰情況。
Nuix遂資湄高速公路位于四川盆地腹心地帶，巴蜀地形錯綜復雜，山地較多，此項目中應用到一體化攝像機主要在外場沿線道路以及隧道一線。
外場沿線道路采用網絡高清球機和網絡高清一體化攝像機，通過點對點的光纖收發器接入到就近通信站的匯聚交換機中，再通過匯聚交換機上傳到路段監控分中心;隧道網絡高清一體化攝像組成環網網絡，接入到就近的通信站的匯聚交換機，再通過匯聚交換機上傳到路段監控分中心。
首先看看隧道監控系統(圖1)，隧道內監控的主要目的是觀察隧道交通狀況，及時發現并疏導交通阻塞，及時發現并排除道路故障;所以，隧道內監控對視頻清晰度和實時性沒有很高要求，但是攝像機必須具備較高的白平衡調節能力、抗震和粉塵等環境的適應性。
隧道內采用30臺網絡高清槍機，橫通道采用1臺網絡高清智能球機，隧道洞口采用4臺網絡高清一體機，隧道內變電所采用4臺網絡高清半球，可全面監控隧道內交通情況。
對于隧道口，除了監控交通外，還需要觀察隧道口山體的穩定性，及時發現并排除隱患，需要高清晰度的攝像機。此次選型的高清一體機，具有較好的強光抑制效果，亦具有較好的寬動態效果，支持3D云臺控制，支持點面結合操控功能。根據隧道情況可選擇槍機定點監控，也可以使用具有點面結合功能的高清IPC和高清網絡球機，既可以達到一次性定位的使用效果，又可以做到整體和局部兼顧。
接著我們談談全程道路監控系統(圖2)。全程監控主要是對高速公路沿線、立交橋等高速公路重點路段進行監控，把控高速公路交通狀況，及時發現交通阻塞路段，及時給予引導，保證高速公路安全暢通。監控全程道路的攝像機主要設立在橋梁、沿線道路、立交橋等位置，通常安裝網絡高清一體化攝像機和高清球機，預計遠期需增加一定數量的球機滿足全程道路監控的需求。
在立交橋等重點路段，視頻查看和云臺控制較為頻繁，如有延時會影響操控感。采用高清IPC球機和高清IPC一體機部署。在此次項目中，所采用的200萬高清一體化云臺攝像機，監控距離達200m-1000m左右，支持云臺控制;沿線道路監控每2公里安裝1臺攝像機，采用網絡高清一體云臺攝像機或球機，通過點對點光纖收發器傳輸到附近的通信站，然后通過通信站的匯聚交換機傳輸到路段監控分中心。
結語
一體化攝像機歷經數十載的發展后，已經打破了國外產品獨霸市場的局面，在很多領域都發揮著不可替代的作用。伴隨“平安城市”、“科技強警”在全國范圍內的普及，“智慧城市”、無人實時監控模式愈炒愈熱，以及高清一體化攝像機等機型研發技術的不斷進步，相信一體化攝像機的應用由目前的定點轉向為全面開花亦指日可待。
