Параметры и функции видеокамеры

Параметры и функции видеокамеры

В современных реалиях помимо профессиональной видеосъемки видеокамеры наиболее востребованы в сфере видеонаблюдения за государственными и частными объектами. Качество записываемого и транслируемого на экран монитора видеоряда зависит от технического оснащения устройства. Это те параметры видеокамеры, на которые прежде всего нужно обращать внимание при выборе подходящего оборудования для конкретных целей. Также важно подобрать устройство с максимально полным набором необходимых на практике функций. Из-за отсутствия некоторых возможностей приобретение окажется напрасным, либо за наличие ненужных функций покупатель существенно переплатит.

Улучшение качества изображения при разных уровнях освещения

Качество съемки напрямую зависит от освещения объектов. При нормальном количестве света проблем с четкостью получаемой картинки не возникает. При динамически меняющих условиях съемки возникают проблемы с качеством записываемого видеоряда. Для устранения проблемы видеокамеры оснащаются аппаратными и программными средствами обработки изображений:

  • функция компенсации засветки (BLC);
  • аппаратное объединение длинных и коротких экспозиций в одном кадре (WDR);
  • программное осветление затемненных зон (D-WDR).

Конечная цель у этих средств одна – улучшение качества картинки в условиях недостаточной или, напротив, сверх интенсивной освещенности объектов съемки. Типичные примеры в необходимости обработки изображения следующие.

  1. Когда у автомобиля в темное время включены фары, сложно распознать его номерные знаки.
  2. Яркое освещение мешает рассмотреть черты человека, входящего в дверь или проникшего на территорию наблюдаемого объекта.
  3. При недостаточном количестве света сложно рассмотреть мелкие детали в зоне наблюдения.

Пример кадра без применения функций улучшения:

Функция компенсации засветки согласно определенной настройке регулирует световой поток посредством сужения/расширения диафрагмы. Динамичная смена экспозиции посредством электронного затвора и автодиафрагмы делает изображение объекта более четким и ясным. Недостаток функции BLC – излишнее освещенные второстепенные участки на картинки будут еще светлее.

Пример кадра с включенной функцией компенсации засветки:

Камера, оснащенная функцией WDR, снимает одновременно кадр с разной выдержкой: короткой и длинной. На первом четче просматривается сам объект и размыты окружающие детали, а на втором тень в зоне объекта, но хорошо просматриваются участки кадра вокруг него. Далее выполняется аппаратное наложение двух четких участков в единое изображение. Картинка получается четкой, но возможны незначительные искажения в передаче цвета.

Пример применения аппаратного наложения кадров:

Программная функция D-WDR производит обработку зафиксированного кадра путем цифровой регулировки градиентов серого оттенка. Цветопередача не страдает, и объект съемки просматривается четко, но окружающий фон может быть несколько размытым.

Пример программной обработки кадра:

Автоматическая регулировка светового сигнала

Для камер видеонаблюдения важным элементом оснащения является способность динамически менять силу светового потока при чрезмерном или недостаточном освещении объекта наблюдения. Функция AGC в видеокамере — это та технология, которая отвечает за динамику светового сигнала. Используется в сочетании с другими функциями улучшения получаемого изображения.

Оснащенная функцией Automatic Gain Control видеокамера в зависимости от светового уровня сигнала автоматически подстраивает под норму каждый видеотракт. Оператору на пульт поступает хорошо просматриваемая картина даже при плохом освещении наблюдаемой территории.

Стандартная вилка динамической регулировки усиления 12 — 20 дБ. Эффект применения функции AGC зависит от разрешения камеры, освещенности территории и расстояния до попадающих в фокус зрения камеры объектов, угла обзора и других технических характеристик устройства.

Взаимосвязь угла обзора и фокусного расстояния

Параметр угол обзора характеризует широту захватываемых в кадр объектов и указывается в градусах. Этот параметр находится в обратной зависимости с другим параметром – фокусным расстояние объектива видеокамеры (указывается в мм).

Посредством широкоугольных камер с 2.8-5.0 мм объективом обычно осуществляют панорамный обзор территории. Длиннофокусные объективы 28.0-75.0 мм позволяют происходящее рассматривать детально.

Камеры могут быть с фиксированным фокусом и варифокальными (настраиваемые в ручную или автоматически). Специалисты подбирают подходящие под решение задач камеры при помощи сводной таблицы соотношения параметров:

Объективы камер с настраиваемым фокусным расстоянием называют трансфокаторами или zoom-объективами. Видеокамера с варифокальными возможностями может на близком расстоянии давать панорамную картину и крупный план объекта, находящего на дальнем плане.

Чувствительность – важная характеристика в видеонаблюдении

Параметр чувствительность видеокамеры определяет минимальный уровень освещения объекта, при котором устройство способно различать объекты в поле зрения. Мера измерения этой характеристики обозначается в люксах. Чувствительность матрицы аппарата напрямую влияет на качество изображения. Чем выше показатель чувствительности у матрицы, тем интенсивнее должна быть освещенность объекта для получения четкой картинки.

Большинство черно-белых приборов систем наблюдения имеют параметр чувствительности 0.4 – 0.01 люкс, для цветных камер 3.0 -0.3 люкс. Высокочувствительные приборы для наблюдения в ночное время, в сложных условиях видимости (туман, дождь, снег) характеризуются параметром до 0.00015 люкс.

Функция подавления электромагнитных шумов

При работе видеокамеры в условиях меняющейся освещенности возникают помехи, ухудшающие качество картинки. Функция DNR в видеокамере — это система устранения электромагнитных шумов. Помехи классифицируются по ряду признаков. Выделяется несколько видов шумов:

  • импульсные (на картинке отражаются в виде крупинок);
  • пятнистые размытости, беловато — серые;
  • Гауссовы шумы.

Функции 2D и 3D –DNR предназначены для снижения искажений изображений, наносимых шумами. При этом обработка 3D более эффективно справляется с задачей.

На рисунке слева необработанный кадр, а справа приведен кадр с использованием функции шумоподавления.

Заключение

Все перечисленные параметры так или иначе влияют на качество съемки. От технической оснащенности видеокамеры будет зависеть цена прибора. Выбирать следует устройство с набором характеристик, наиболее полно соответствующим условиям эксплуатации.

Параметры и функции видеокамеры

Дневное, естественное освещение на улице в солнечную погоду:

Дневное, естественное освещение на улице в облачную погоду:

порядка 5000 лк

порядка 1500…750 лк

Офис или магазин:

Стоянки автотранспорта, товарные склад:

Сумерки и хорошо освещенная автомагистраль ночью:

Места зрителей в театре:

Больница в ночное время, глубокие сумерки:

Ночное естественное освещение на улице при полнолунии:

Лунная ночь (1/4 Луны):

Ночное естественное освещение на улице при свете звезд:

В характеристиках камер всегда указывается МИНИМАЛЬНЫЙ уровень освещенности, при котором камера еще что-то видит, однако, это не значит, что изображение, выдаваемое камерой в это время, будет высокого качества. Рекомендуется выбирать чувствительность камеры большей, по крайней мере, в 10 раз, чем предполагаемый минимальный уровень освещенности.

3. Размер светочувствительной матрицы. Размеры матриц для фото- и видеотехники определяются в виде условной длины, приведенной к диагонали доисторического видикона, при этом обозначаются в виде дроби с размерностью в дюймах, например 1/4″, 2/3″, 1/2″ и так далее. Таким образом, матрица 1/2″ оказывается крупнее, чем 1/3″. Естественно, чем больше физические размеры матрицы (при том же количестве пикселей), тем более высокое качество изображения (за счет большего размера каждого светочувствительного элемента). Как следствие, тем самым, большего их динамического диапазона и устойчивости к шумам и тем большим углом обзора может обладать камера с такой матрицей при прочих равных условиях. Но за качество, которое обеспечивает крупная матрица, приходится платить — увеличение размеров матрицы в разы увеличивает цену камеры, а также требует более дорогого объектива. По свои размерам матрицы делятся на 1/4″, 1/3”, 1/2″, и так далее.

4. Отношение сигнал/шум с чувствительностью тесно связан параметр (сигнал/шум). Эта величина измеряется в децибелах. Например при параметрах сигнал/шум 50 дБ и более на мониторе будет видна чистая картинка без видимых признаков шума. При 40 дБ иногда заметны мелькающие точки, а при 30 дБ- «снег» по всему экрану. 20 дБ- изображение практически неприемлемо.

5. Фокусное расстояние объектива. Определяет угол обзора. В свою очередь, угол обзора определяет поле обзора, которое будет разным для разной удаленности от видеокамеры до объекта. Соответственно, чем меньше фокусное расстояние, тем больше угол обзора и тем хуже дистанция распознавания объекта. В таблице, ниже, приведены параметры из которых видно, как зависят от фокусного расстояния остальные параметры объектива видеокамеры.

Объектив (фокусное расстояние), мм

Читать еще:  Режимы давления и температуры в скороварке

Угол обзора по вертикали, град

Угол обзора по горизонтали, град

Угол обзора по диагонали, град

Дистанция распознавания, м

Дистанция наилучшего качества

2,5

90

120

150

2

0,7

2,9

78

104

130

3

1,2

3,4

70

94

110

3,4

1,4

3,5

65

79

100

3,5

1,45

3,6

54

72

92

3,5

1,5

3,7

52

70

90

3,8

1,6

4,0

48

65

75

4,3

47

62

73

4

1,8

5,5

40

55

70

5

2

6,0

32

42

53

6

2,3

8,0

24

32

40

8

3

12,0

17

22

28

12

4

16,0

12

17

21

16

6

25,0

8

11

14

25

10

50,0

4

5,5

7

50

20

75

2,8

3,7

4,6

70

30

6. Термический диапазон работы камеры. Важным фактором, влияющим на долгую безотказную работу всех элементов системы видеонаблюдения, является температура. Все электронные компоненты дают сбой при температуре ниже -10. Для того чтобы камера видеонаблюдения, могла быть установлена в местах, где температура окружающей среды достигает -30, а то и -40 градусов по Цельсию, она должна иметь внутренний обогрев, защиту от влаги и пыли. Эту функцию выполняют термокожухи, которые можно поделить на два вида:

1) Универсальные термокожухи, система обогрева которых является независимой от систем камеры. Термокожухи данного вида поставляются отдельно и подходят для большинства камер видеонаблюдения

2) Термокожух, который является корпусом камеры, то есть её неотъемлемой частью и поставляется вместе с ней.

Дополнительные специальные функции:

электронное увеличение чувствительности (DSS);

компенсация задней засветки (BLC);

ручной и автоматический баланс белого (AWB);

автоматическая регулировка усиления (AGC);

встроенное функциональное меню (OSD);

возможность настройки с пульта дистанционного управления WDR-Remocon.

Телевизионные камеры день/ночь.

До недавнего времени камеры разделялись на черно-белые и цветные. По мере увеличения доли цветных камер, все больше проявлялся их главный недостаток — более низкая чувствительность по сравнению с ч/б камерами (в 7 -10 раз). Для решения этой проблемы было предложено в ночное время переводить цветные камеры в ч/б режим. Так появились камеры класса «день/ночь».

Электронное увеличение чувствительности (DSS) -режим накопления заряда (DSS).

Функция DSS позволяет получать более яркое изображение даже при очень низкой освещенности. При низкой освещенности видеокамера формирует качественное изображение за счет увеличения времени экспозиции, благодаря чему на элементах CCD-матрицы происходит более полное накопление зарядов и тем самым обеспечивается более высокое качество изображения. При этом скорость электронного затвора видеокамеры регулируется автоматически в зависимости от количества света, попадающего на CCD-матрицу.

Компенсация задней засветки (BLC). Это функция видеокамеры, которая позволяет управлять автоматической регулировкой усиления и электронным затвором не по всей площади экрана, а по его центральной части, что позволяет компенсировать излишек освещения, мешающий восприятию. Если свет за объектом яркий и направлен прямо в объектив, то диафрагма сужается, и объект переднего плана выглядит темным и размытым на изображении. Благодаря функции BLC отверстие диафрагмы все равно открывается широко, так что объекты на переднем плане получаются светлыми и четкими даже на фоне яркого света.

Ручной и автоматический баланс белого (AWB) (Auto White Balance).Видеокамера пытается определить условия внешнего освещения и выставить нужное значение баланса белого. Необходимо заметить, что AWB успешно работает только при наличии источников внешнего освещения одного типа, ATW — автоматическое слежение за балансом белого. Доступны две установки — ручной и фиксированный имеющий 4 предустановки) Баланс белого. ATW (Auto trace white) позволяет автоматически корректировать баланс белого при изменении освещения. Эта функция полезна при съемке в условиях быстро изменяющегося освещения.

Автоматическая регулировка усиления (AGC). При включенном режиме AGC, камера автоматически усиливает видеосигнал при уменьшении освещенности. Максимальное усиление возможно до 28 дБ. Технология AGC — свойство камеры автоматически изменять коэффициент усиления каждого видеотракта в зависимости от уровня сигнала: автоматическая регулировка усиления сглаживает изменения уровня видеосигнала и позволяет получить качественную картинку на видеомониторе при малой освещенности объекта. Как правило, диапазон регулировки усиления ограничивается диапазоном 12-20 дБ (т.е. 4-10 раз), так как большее увеличение усиления видеосигнала приводит к высокому зашумлению и ухудшению изображения.

Встроенное функциональное меню (OSD) – (On-screen display / Экранные настройки параметров). Экранное меню-отображение на экране номера программы, установок звука, параметров изображения, таймера и другой информации в виде удобно организованного интерактивного меню. Пользователь может выбирать те или иные функции посредством перемещения курсора в пределах видимой области экрана.

Как выбрать камеру видеонаблюдения. Технические характеристики видеокамер

Выбор камер видеонаблюдения осуществляется в зависимости от поставленных задач. Чтобы обеспечить необходимый обзор важно уточнить характеристики видеокамер: разрешение, фокусное расстояние, материал изготовления корпуса, дальности ИК-подсветки и т.д

Основные характеристики камер видеонаблюдения:

  • Чувствительность камеры видеонаблюдения— определяет минимальную освещенность для видеосъемок. Самая высокая Светочувствительность0,0003 Lux;
  • Скорость записи — параметр оптимальной синхронизации видопотока. Чем выше показатель, тем лучше. Максимальнаяскоростьзаписи составляет 90 к/с;
  • Отношение сигнал/шум— определяет допустимую чистоту изображения (без снега). Высокое отношение сигнал/шум 45 дБ;
  • Чувствительность ПЗС-матрицы— максимальная детализация изображения. Самое высокое разрешение ПЗС-матрицы — 650 ТВЛ ;
  • Угол обзора или фокусное расстояние объектива

Чувствительность видеокамеры

Чувствительностью называют минимальную освещенность на объекте наблюдения, при которой видеокамера способна зафиксировать изображение. Измеряется чувствительность в люксах (лк). Самое минимальное значение ЛК — от 0,01 лк и менее — указывает на высокую чувствительность видеокамер в слабоосвещенных местах.
Чувствительность — это способность преобразовывать кванты света в электрический сигнал.

Освещенность различных объектов в люксах

Ночное естественное освещение на улице
Темная ночь

0,003 лк
0,0001 лк

Для видеонаблюдения в полной темноте дополнительно к видеокамерам устанавливают ИК подсветку. В современных интеллектуальных видеокамерах 5-го поколения для съемок в ночное время используется система WDR — Wide Dynamic Rang.

Стоит учитывать, что минимальная освещенность ПЗС-матрицы и минимальная освещенность наблюдаемых объектов – это разные параметры. Определяя чувствительность камеры видеонаблюдения по минимальной освещенности объектов, учитывайте параметры чувствительности датчика видеокамеры, светосилу объектива и отражающие свойства объектов.

Минимальная освещенность

Минимальная освещенность также называемая чувствительностью видеокамеры выражается в люксах. На выходе видеокамеры указан уровень параметра освещенности, при котором аппарат способен воспроизвести изображение. Этот уровень может составлять даже 10%, что при включенной АРУ будет казаться значительно больше.

Динамический диапазон ПЗС-матрицы видеокамеры определяется как максимальный сигнал по отношению к среднеквадратичному значению фона экспозиции, то есть отношение темных и ярких объектов в пределах одной сцены. Чем выше это отношение, тем более темные элементы видны на ярком общем фоне кадра.

Чувствительность ПЗС-матрицы

ПЗС-матрица – это устройство, состоящее из светочувствительных элементов. Чем выше плотность светочувствительных элементов в ПЗС-матрице, тем более высокое разрешение будет давать камера.

Другими словами качество воспроизводимой видеокамерой картинки зависит от количества ТВЛ (телевизионные линии) — это количество горизонтальных полос в «картинке».

Минимальная чувствительность ПЗС-матрицы (низкое разрешение) — 380 — дает нечеткую (размытую) картинку. Самая высокая чувствительность ПЗС-матрицы (высокое разрешение) — 650 ТВЛ — выводит четкую, ясную картину.

Разрешающая способность видеокамеры

Разрешающая способность видеокамеры — это максимальное число линий (ТВЛ — телевизионные линии), помещающихся в одном кадре монитора, в стандартном видеосигнале CCIR/PAL это 625 строк, стандарт EIA/NTSC различает до 525 строк. Обычно разрешающая способность указывается по горизонтали — в максимальном разрешении до 650 ТВЛ (позволяет различать самые мелкие детали на большом расстоянии). Но, с учетом искажения сигнала от цифровой обработки, влияния различных параметров входящих в систему видеонаблюдения элементов, длины кабельной трассы и т.д., оптимальным вариантом для просмотра нормального изображения будет 400 — 480 ТВЛ.

Разрешающая способность помогает прибору раздельно наблюдать, фиксировать и (или) отображать рядом расположенные точки графического образа объекта. Измеряется числом раздельно отображаемых точек, приходящихся на дюйм поверхности кадра. Первое число — количество точек по горизонтали, второе — по вертикали. Иногда её измеряют в CIF.

Отношение сигнал/шум

Возникающие на изображении посторонние артефакты называют шумом, который особенно проявляется в условиях недостаточной видимости в момент записи видео. Формула по току имеет вид S/N=20lg (Uc/Uш) Формула по мощности сигнала имеет вид S/N=10lg (Pc/Pш)

Измеряется в децибелах (дБ) и численно равно десятичному логарифму отношения амплитуды напряжения видеосигнала к среднеквадратичному значению напряжения фона, умноженному на 20. На экране зашумленное изображение выглядит как зернистость или снег, а в цветном изображении появляются короткие цветные полоски или вспышки. При отношении сигнал / шум 45 дБ шум практически не заметен.

Читать еще:  Как сделать из аккумуляторного шуруповерта сетевой

Качественное изображение достигается высоким соотношением сигнал / шум и зависит от хорошей освещенности объектов, высококачественной ПЗС-матрицы, светосильной оптикой и наличием цифровой фильтрации шумов в электронных схемах камеры наблюдения. Некоторые модели видеокамер оснащены технологией динамического шумоподавления, например, камеры Samsung SSNR III.

Скорость записи

Скорость записи измеряется в кадрах в секунду. Иногда производителями используется pps — количество полуполей, отображаемых видеосистемой за секунду. 1fps = 2pps.

Человеческий глаз видит 24 кадра за секунду. Соответственно, если скорость записи с камеры составляет 25 кадров, то этого вполне достаточно.

В дополнение можно сказать, что скорость записи видео ряда обуславливается количеством камер, подключаемых к каждой плате. Для одной и двух видеокамер, подключенных к одной плате, обеспечивается скорость записи по 25 кадр/сек на камеру. При четырёх камерах количество кадров в секунду падает до 15 кадр/сек для каждой камеры. Если камер три, то одна из них будет писаться со скоростью 25 кадр/сек, две другие — по 15 кадр/сек.

Угол обзора

Угол обзора — очень важный параметр для видеокамеры, так как в зависимости от фокусного расстояния, угол обзора определяет масштаб изображения, входящего в кадр. Чем меньше фокусное расстояние видеокамеры, тем больший угол зрения наблюдаемого пространства можно получить и наоборот. Соотношения угла обзора от фокусного расстояния зависят от размера изображения на матрице.

(При равном фокусном расстоянии, чем размер изображения на матрице больше – тем больше угол обзора).
Для «стандартизации» используют значение фокусного расстояния «в плёночном эквиваленте» — т.е. как у плёночных фотоаппаратов. Зависимость приведена в таблице:

Влияние параметров фокусного расстояния на качество изображения

Объектив (фокусное расстояние), мм

Угол обзора по вертикали, град

Угол обзора по горизонтали, град

Угол обзора по диагонали, град

Дистанция распознавания, м

Дистанция наилучшего качества

Основные технические характеристики камер видеонаблюдения

Основные технические характеристики камер видеонаблюдения

Камеры видеонаблюдения имеют целый ряд технических характеристик. В этой статье мы рассмотрим основные из них.

Фокусное расстояние объектива

Пожалуй основным параметром, на который надо обратить внимание по выборе камеры, это фокусное расстояние объектива, определяющее угол обзора и степень детализации изображения.Об этом, а также параметрах объектива мы подробно рассказываем в нашей статье «Как правильно выбрать объектив для камеры видеонаблюдения», которую вы можете прочесть, перейдя по этой ссылке.

Чувствительность видеокамеры

Это характеристик показывает минимальный уровень освещенности, при котором камера видеонаблюдения сохраняет свою работоспособность. Эта характеристика относится к матрице видеокамеры.

Как правило световой поток по пути к матрице ослабляется, прежде всего за счет потерь объектива и других факторов. Поэтому учитывать этот критерий при выборе видеокамеры не стоит.

Разрешение камеры видеонаблюдения

Разрешение определяет степень детализации изображения. Оно определяется несколькими параметрами:

  • характеристиками матрицы видеокамеры,
  • качеством объектива и его фокусным расстоянием,
  • дистанцией до наблюдаемого объекта.

Также разрешение системы видеонаблюдения определяется и другими устройствами системы видеонаблюдения, такими как разрешение записи на видерегистраторе и разрешение монитора.

По сути важным параметром при выборе камеры является не столько разрешение, сколько детализация изображения, но, как мы уже говорили, она зависит не только от разрешения камеры.

Размер матрицы

Основным элементом камеры видеонаблюдения является ПЗС-матрица. Это совокупность ячеек, способных передавать информацию о свете. Размер матрицы измеряется по диагонали в дюймах. При выборе камеры следует учитывать, что чем больше размер матрицы, тем больше размеры камеры, но размер матрицы не влияет на качество изображения. Наиболее распространены видеокамеры с размером матрицы 1/2″, 1/3″, 1/4″.

Угол обзора видеокамеры

Угол обзора камеры — параметр, который определяется фокусным расстоянием объектива. Часто этот параметр указывается в градусах. Широкому углу обзора, соответствуют маленькие фокусные расстояния. Для наблюдения за удаленными объектами применяют объективы с большим фокусным расстоянием. Обычно 28,0 – 75,0 mm и более.

Объектив с широким углом обзора дает хороший панорамный обзор, но при этом уменьшается расстояние, на котором видеокамера принимает сигнал. При использовании же длиннофокусных объективов наоборот сужается поле зрения, но увеличивается расстояние, на которое «видят» камеры.

Автоматическая регулировка усиления

Данный параметр обеспечивает изменение коэффициента усиления видеосигнала в зависимости от его уровня. При плохой видимости в темноте или во время осадков уровень видеосигнала, поступающего с камер снижается. Данный параметр расширяет рабочий диапазон видеокамеры для различных условий освещенности.

Отношение сигнал-шум

Параметр характеризует качество изображения. Оптимальные значения выше 45 дБ. Данная характеристика важна и на нее нужно обращать внимание при выборе видеокамеры.

Автоматическая регулировка диафрагмы

Параметр определяет возможность регулировки количества света, попадающего на матрицу в условиях переменной освещенности. Параметр важен для камер наружного видеонаблюдения.

Электронный затвор

Данный параметр указывает на промежуток времени, в течение которого матрица камеры накапливает видеосигнал. Аналогично, как это работает в фотоаппарате. Эта характеристика также важна для работы видеокамеры при разном уровне освещения. Однако а втоматическая регулировка диафрагмы эффективнее.

Компенсация засветки

Параметр важен в том случае, если позади наблюдаемого объекта находится яркий источник света.Современные камеры могут понижать засветку от солнца и других светящихся объектов, что увеличивает качество изображения.

Автоматический баланс белого

Этот параметр определяет способность видеокамеры автоматически корректировать цветопередачу, для улучшения качества цветопередачи.

Способ питания

Характеристика зависит от постоянного или переменного напряжения работает камера видеонаблюдения.

Способ крепления

Если вы покупаете отдельно камеру и отдельно объектив, то нужно обратить внимание на то, чтобы они были совместимы по способу крепления.

Мы коротки рассмотрели основные технические характеристики видеокамер, связанные с качество передачи видеосигнала. В данном случае мы не рассматривали конструкции камер видеонаблюдения, их оснащенность дополнительными узлами, такими как поворотный механизм, инфракрасный датчик и т.д. О них Вы можете почитать в других статьях, размещенном на нашем сайте. К примеру здесь или здесь.

Видеонаблюдение. Выбор видеокамеры

На рынке современных систем видеонаблюдения огромный выбор видеокамер различных производителей, поэтому в этой статье мы решили рассказать о основных характеристиках видеокамер и разберемся с наиболее востребованными функциями.

Типы матриц видеокамер

Одним из основных элементов видеокамеры является матрица — устройство которого осуществляет преобразование света попадающего на нее в электрический сигнал. Существует два типа матриц: CCD и КМОП у каждой из которых есть свои преимущества и недостатки.

Последовательное считывание данных из ячеек

Произвольное считывание данных из ячеек

Низкий уровень шумов

Высокий уровень шума

Высокая динамическая чувствительность, позволяет эффективно фиксировать движущиеся объекты

При съемке быстро движущихся объектов могут наблюдаться горизонтальные полосы

Матрица состоит только из светочувствительно элемента осуществляющего преобразования света в электрический сигнал

Матрица имеет на борту обрабатывающие устройств АЦП и управляющие элементы, что делает ее производство простым и недорогим

Эффективность использования матрицы приближается к 100 % из-за использования всей поверхности матрицы по назначению: преобразование сигнала

Меньшая чувствительность матрицы

Высокая стоимость и сложное производство

Низкое энергопотребление и быстродействие

Справедливо заметить, что современные КМОП матрицы практически ничем не уступают CCD матрицам и идеально подойдут для систем видеонаблюдения для которых не предъявляется повышенных требований.

Размер матрицы видеокамеры

Размер матрицы определяется диагональю в дюймах и записывается дробью 1/2.5, 1/2.7, 1/2.8, 1/3, 1/4. Считается, чем больше размер матрицы тем выше качесвто детализации, глубина резкости картинки, меньше шумов и больше угол обзора, однако лучшее качество изображения обеспечивает не размер матрицы видеокамеры, а размер ее отдельного пикселя или ячейки и чем он больше, тем лучше.

Если матрицы с размерами 1/3″ и 1/4″ имеют равное количество пикселей, то матрица с диагональю 1/3″, будет давать лучшее изображение. Если же на ней пикселей больше, то нужно подсчитывать примерный размер пикселя. Сделать это очень просто:

где, P = размер пикселя в мкм, x — разрешение видеокамеры по вертикали или горизонтали (например для 2Мп видеокамеры можно взять разрешение по горизонтали 1920), b — размер матрицы камеры по горизонтали или вертикали (например для матрицы 1/3″ это значение для горизонтали 4.8 мм) и умножить на 1000, чтобы перевести результат в микрометры.

Читать еще:  Какой эпилятор лучше выбрать

К примеру, во многих случаях размер пикселя на матрице 1/4″ оказывается большим, чем на матрице 1/3″, а значит, видеоизображение с 1/4″ , хотя она и меньше по размеру, будет лучше, что и видно из таблицы на которой представлены наиболее распространенный размеры матриц в системах видеонаблюдения.

Матрица может быть с соотношением сторо 4:3 и 16:9, следовательно у матриц с одной и той же диагональю будут разные физические размеры, поэтому видеокамеры с разными соотношениями сторон будут иметь разные вертикальные и горизонтальные углы обзора.

Количество пикселей, млн

Размер ячейки, мкм

Разрешение матрицы видеокамеры один из важнейших параметров, который определяет размер, соответственно и детализацию полученной картинки. Разрешение измеряется в телевизионных линия ТВЛ или пикселях.

Разрешение видеокамеры в ТВЛ — это количество вертикальных линий, размещенных на картинке по горизонтали. ТВЛ более точны, поскольку дают представление именно о размере картинки на выходе, тогда как разрешение в мегапикселях, указываемое в документации производителя, может вводить покупателя в заблуждение — оно часто относится не к размеру итоговой картинки, а к числу пикселей на матрице. В этом случае нужно обращать внимание на такой параметр, как «Эффективное количество пикселей»

Разрешение в пикселях — это размер картинки по горизонтали и вертикали, если он указывается в виде 640Х480, 1280Х720, 1920Х1080 и т.д. или общее количество пикселей на картинке указывается как 0,3 Мп; 1Мп, 2 Мп (мегапиксель),

Частота кадров влияет на плавность видеоизображения. Считается что камера показывает в реальном времени при 25 к/с в PAL или 30 к/c в NTSC, при этом изображение можно наблюдать без резких переходов до 18-20 кадров. В штатных системах видеонаблюдения этого вполне достаточно. Однако существуют специализированные высокоскоростные камеры, кадровка которых может значительно превышать стандартные значения.

Чувствительность видеокамеры, измеряется в ЛК (Lux люксах). От этого параметра зависит способность видеокамеры видеть ночью и в условиях плохой освещенности. Чем меньше этот параметр, тем лучше.

Свет сириуса, ярчайшей звезды ночного неба

Безлунное звёздное небо

Полнолуние в ясном небе

Полнолуние в тропиках

В море на глубине

Очень пасмурный день

Восход или закат

Восход или закат в ясный день.

Пасмурный день; освещение в телестудии

Полдень на Венере

Полдень в декабре — январе.

Ясный солнечный день (в тени)

Под прямым солнцем

Фокусное расстояние и угол обзора

Фокусное расстояние — это расстояние между линзой и матрицей видеокамеры. Стоит запомнить следующее правило: чем меньше фокусное расстояние, тем больше угол обзора видеокамеры и наоборот, чем больше фокусное расстояние, тем меньше угол обзора видеокамеры. Фокусное расстояние записывается как f= . мм.

Из рисунка видно, что если требуется минимальным количеством обзорных камер видеонаблюдения следить за периметром, стоит установить видеокамеру с малым фокусным расстоянием и наоборот если требуется идентификация деталей: денежных купюр, автомобильных номеров, лиц, стоит подбирать фокусное расстояние объектива видеокамеры с большим значением.

Углы обзора 1/3″ видеокамер

Угол обзора по вертикали, град

Угол обзора по горизонтали, град

Угол обзора по диагонали, град

В зависимости от поставленной задачи, к видеокамере подбирается объектив, либо подбирается видеокамера с уже установленным объективом.

  • Фиксированный объектив . Подбирается под заранее определенную задачу, обладает фиксированным фокусным расстоянием, а значит и угол обзора фиксированный. Например объектив с минимальным фокусным расстоянием f=2.5 мм.
  • Вариофокальный объектив . Может менять фокусное расстояние путем ручной настройки, благодаря чему объектив может быть донастроен под определенную сцену в процессе эксплуатации. Например объектив с зумом 4,28 f=2.8-12мм
  • Моторизированный объектив . По сути тот же вариофокальный объектив, только с приводом и схемой управления позволяющей удаленно менять фокусное расстояние объектива под определенную сцену.
  • Рыбий глаз . Благодаря панорамному объективу позволяет добиться обзора в 360 градусов. Изображение с такой камеры не всегда удобно для наблюдения и анализа, поэтому разбивается на отдельные направления специальными программами.
  • Пинхол объектив . Объектив с игольное ушко, используется при реализации скрытых систем видеонаблюдения

Тип крепления объектива

  • C — крепление . Устаревший тип крепления, в настоящее время не применяется в системах охранного телевидения. Определяется резьбой 2.54мм и расстоянием заднего фланца от ПЗС матрицы видеокамеры в 17,526 мм.
  • CS — крепление. Данный тип крепления используется в существующих системах видеонаблюдения. Определяется расстоянием заднего фланца от ПЗС матрицы видеокамеры в 12,5 мм.
  • M12 . Используется в модульных видеокамерах небольшого размера.

Светосила объектива (F-число или относительное отверстие)

Относительное отверстие ирисовой диафрагмы определяет количество света попадающего через объектив на матрицу. Меньшее значение F — числа соответствует наибольшему раскрытию диафрагмы и наоборот большее значение, соответствует минимальному раскрытию диафрагмы. Соответственно чем меньше F — число тем картинку лучшего качества можно получить в условиях плохой видимости и чем больше F — число, тем лучше изображение можно корректировать в условиях фоновой засветки. При минимальном F — числе достигается большее значение глубина резкости.

Способ корректировки диафрагмы:

  • Вручную . Данный тип объективов применяется в закрытых помещениях с фиксированным освещением.
  • Автоматическая диафрагма . Объектив автоматически подстраивается под текущий уровень освещенности.

Электорнный затвор AES

Электронный затвор — это выдержка, интервал времени с которым свет попадающий на матрицу считывается с нее. Выражается он как 1/50 — 1/100000 с. Чем меньше значение выдержки, тем быстрее свет считывается с матрицы не успевая накапливаться на ней, поэтому применяется при отслеживании быстродвижущихся объектов или объектов в условиях высокой фоновой засветки. Большое значение экспозиции применяется в условиях плохой освещенности, однако в результате большого времени накопления зарядов на матрице движущиеся объекты будут смазываться.

Стоит отметить, что возможности электронного затвора значительно слабее автоматической диафрагмы, поэтому применять его желательно внутри помещений.

Измеряется в децибелах (Дб). Cигнал/шум показывает, насколько хорош может быть видеосигнал видеокамеры, в условиях низкой освещенности. Шума избежать невозможно, но его можно минимизировать. В основном, он зависит от качества ПЗС-матрицы, электроники и внешних электромагнитных воздействий, но также в сильной степени и от температурных флуктуаций электроники.

Современные камеры видеонаблюдения имеют отношение сигнал/шум в 50Дб.

Подавление шумов DNR

В настоящее время существуют две технологии подавления шумом:

  • 2-DNR . Устаревшая технология, которая убирала шумы в основном ближнего плана, кроме того, иногда изображение из-за обработки немного смазывалось
  • 3-DNR . Распространенная в настоящее время технология, которая убирает не только ближние шумы, но и снег, зернистость на дальнем фоне.

Инфракрасная подсветка позволяет работать камере видеонаблюдения в условиях плохой освещенности. Дело в том, что матрица видеокамеры может «видеть» в инфракрасном диапазоне. В дневное время суток инфракрасный фильтр ICR отсекает излучение в ИК диапазоне, когда уровень освещения падает, п ри достижении порогового значения ICR фильтр отключается и включается ИК подсветка.

Основные характеристики ИК подсветки:

  • Дальность ИК подсветки
  • Угол ИК подсветки
  • Длина волны на которой работает ИК подсветка

Компенсация засветки HLC, BLC, WDR, DWDR

Данные функции направленны на компенсацию разности фонов в кадре видеокамеры, свет фар, фонарей, тень-яркий свет.

HLC . Данная технология просто маскирует источники сильной засветки в кадре, чтобы можно было различать другие детали. Наглядный пример автомобильные фары в ночное время суток.

BLC . Данная функция реализуется путем увеличения экспозиции всего изображения позволяя в какой то мере выровнять разность фонов. Функция присутствует в большинстве бюджетных видеокамер и не особо эффективна при больших разностях фонового освещения.

WDR . Видеокамеры с реализованной на аппаратном уровне функцией WDR (расширенным динамическим диапазоном) позволяет получить максимально качественную картинку при большой разности фонового освещения в кадре. Например человека в темной комнате на фоне окна или навеса в тени граничащего с сильным солнечным светом. Данная функция присутствует в дорогих видеокамерах.

D-WDR . WDR реализованный на программном уровне, значительно уступает аппаратному WDR и присутствует в большинстве бюджетных видеокамерах.

IP Класс защиты видеокамеры от влаги и пыли

К ласс IP определяет степень защиты от попадания внутрь посторонних предметов и влаги. Первая цифра определяет степень защиты от попаданию внутрь посторонних предметов, а вторая показывает степень защиты от влаги.

Например большинство уличных видеокамер использующихся в системах видеонаблюдения обладают степенью защиты IP66 что соответствует полной защите от пыли и защите от мощных водяных струй.

Ссылка на основную публикацию
0
Оставьте комментарий! Напишите, что думаете по поводу статьи.x
()
x
Adblock
detector