В рубрику "Видеонаблюдение (CCTV)" | К списку рубрик | К списку авторов | К списку публикаций
Для того чтобы функции сигналообразующего оборудования видеонаблюдения были стандартными, используется ряд приемов.
1. Универсализация, которая заключается в выпуске камер типа "день/ночь". Причем не важно, нужно ли для решения задач наблюдения цветное изображение и применяется ли инфракрасная подсветка. Камеры снабжаются вариофокальным объективом широкого диапазона изменения фокуса (монтажники на объекте подстроят) и как бы исправленным в ИК-диапазоне. При этом объективы имеют только DD-управление автодиафрагмой.
2. Упрощение. Выпуск камер формата 1/4" и менее, ведь такие сенсоры гораздо дешевле в производстве. Не важно, что у них пиксель микронного размера, динамический диапазон меньше порядка и разрешение объектива потребуется на уровне дифракционного предела.
3. Маргинализация параметров. Чтобы иметь конкурентоспособную цену камер и объективов, производители жертвуют уровнем параметров, в первую очередь равномерностью освещенности изображения и разрешения по полю, отношением сигнал/шум и диапазоном ахроматизации объектива. Например, объективы имеют заниженную по углам кадра освещенность изображения из-за остаточного виньетирования, зато в камере есть функция Lens Shadow Compensation, то есть "компенсация затенения" – по существу, локальное дополнительное усиление. Но это означает дополнительные шумы и еще более сниженное по углам разрешение, которое и без того на краю в разы хуже, чем в центре. А что шумы? Есть же шумоподавление… даже 3D-DNR! Еще встроенные светодиоды почти в каждой камере.
Существуют лишь четыре честных способа увеличения чувствительности:
Все это происходит при агрессивном маркетинге. Выдумываются чудовищные параметры, как, например, "приемлемое изображение", сочиняются фантастические сочетания условий, далекие от реальных, но лишь при которых продвигаемый продукт реализует заявленные параметры. Используется так называемый ракетный бренд – максимальное повышение одного из параметров, пусть в ущерб другим. Возможности цифровой обработки возводятся в абсолют. Недавно один специалист позвонил: "Где скачать программу, чтоб камера лучше показывала?"
Видеонаблюдение в сложных условиях – это именно тот случай, когда совершенно необходимо пересмотреть сложившийся подход к проектированию, сделать его критическим и творческим.
Условия освещенности, которые можно назвать сложными, – суть низкий уровень освещенности, неравномерность освещенности, встречная засветка, блики, дымка. Чтобы оценить возможности периферии систем охранного телевидения и систем охранного освещения, совершенно необходимо определить, где в практике встречаются такие условия и какие при этом решаются зрительные задачи. Не абстрактные задачи, а совершенно конкретные.
Сложных условий освещенности позволят избежать:
Внутриобъектовое наблюдение, как правило, не ставит перед проектировщиком сложных задач, за исключением специальных режимных. Сколько надо, как надо, так и посветим. Вне помещений круг решаемых типовых задач наблюдения не так уж широк:
Эта задача фактически сводится к индикации и верификации тревог. В этом случае освещенность наблюдаемой сцены еще не слишком низкая (не ниже 0,1 лк) благодаря используемому на объекте дежурному или аварийному освещению и/или городскому световому загрязнению. Большинство камер, предлагаемых на рынке средств охранного телевидения, справится с наблюдением за территорией, используя АРУ и шумоподавление. Но не следует забывать, что чувствительность, отношение сигнал/шум и разрешение жестко связаны между собой.
Проблему представляет неравномерность освещенности, из-за которой теряется видеоинформация в тенях или в светах. Как известно, и чувствительность, и динамический диапазон сенсора зависит от величины пикселя, то есть от физического размера сенсора и числа пикселей, на которые он поделен. Чем меньше пиксель, тем ниже эти параметры.
Современные приемы цифровой обработки видеосигнала (такие как Super Dynamic, Wide Dynamic Range, Digital Pixim System) могут расширить диапазон пропорционально передаваемым ступеням яркости от черного до белого, но при полном значении сигнала. Чтобы сделать рагу из зайца, нужно как минимум иметь кошку. Поэтому при работе с сигналом малоформатного сенсора данные приемы не позволят вытянуть достаточно высокое отношение сигнал/шум, что приведет к потере разрешения.
Более перспективным представляется использование камер с сенсором 1/2" и 1/3", снабженных функцией эквализации гистограмм XF. "Эффект в повышении контраста исходного изображения обусловлен детальным анализом распределения освещенности в поле зрения телевизионной камеры. Именно это дало возможность нивелировать последствия неравномерной засветки на ухудшение контраста сюжетно важных объектов" (см.: Н. Уваров. Средства повышения контрастности ТВ изображений. http://daily.sec.ru/publication.cfm?pid=15675).
Очевидная сложность – встречный свет фар. Здесь также часто рекламируется цифровая обработка HC BLC – High Spotlight, Highlights Suppression, она же Eclipse. Но ведь есть более простое и естественное решение. Ракурс, как известно, король видеоинформации. Что за нужда ставить камеру прямо напротив фар? Разве нельзя разместить ее повыше и несколько сбоку. Углы в 30 град. вполне допустимы для аналитики изображения номерного знака. Ну и, конечно, с противоположной стороны забить инфракрасной подсветкой, отрезав фильтром видимый свет.
Данная задача на крупных объектах составляет примерно 90% всех задач внешнего наблюдения. Излишне напоминать, что нарушитель, пропущенный на охраняемую территорию, – это мобилизация сил охраны, боестолкновение, зачистка. Тут крайне важна достоверная оценка ситуации. При этом освещенность сцены не всегда нам подвластна по следующим причинам:
Увеличение чувствительности
Но поскольку естественная ночная освещенность в удалении от городов составляет лишь несколько тысячных лк, никакая камера, никакой алгоритм цифровой обработки в реальном масштабе времени не смогут дать нормированный незашумленный сигнал. Существуют лишь четыре честных способа увеличения чувствительности:
1. Увеличение времени накопления заряда более 0,02 с (Slow Shutter, Sense Up, ночной режим). Сигнал увеличится пропорционально времени накопления, но движущиеся объекты будут смазанными или вовсе потерянными!
2. Объединение считывания соседних пикселей в каждой и в соседних строках. Общая площадь такого объединенного "пикселя" накопит за время кадра большее количество электронов при том же значении шума, поэтому показатель чувствительности возрастет примерно в квадратный корень раз из числа этих объединенных пикселей. Дополнительно возможно усиление при адаптивном сужении полосы пропускания тракта. Разрешение камеры уменьшается!
3. ПЗС с электронным умножением (EMCCD). Дополнительное усиление сигнала в самом сенсоре перед считыванием. Производится смещение накопленного заряда в дополнительный, так называемый умножающий регистр, где происходит усиление этого заряда. Более сложный и дорогой в производстве сенсор требует охлаждения до -30 °С с помощью эффекта Пельтье для ограничения шумов.
4. При очень низкой освещенности сцены применяется предварительное докоммутационное усиление с помощью электронно-оптического преобразователя с катодолюминесцентным экраном, сочлененного с сенсором камеры, или с помощью твердотельного преобразователя, агрегатированного с электронночувствительным ПЗС- или КМОП-сенсором. Подобные устройства уникальны и ввиду своей высокой стоимости имеют очень ограниченное применение, тем более на периметрах, где число камер иногда достигает сотен.
Очевидно, ни одна из этих технологий не может быть использована при проектировании периметральной системы охранного телевидения. Поэтому потребуется освещение, причем интегрированное с охранной сигнализацией. Алгоритм прост. При попытке проникновения срабатывает тревожный извещатель, и камера, поле зрения которой соответствует его зоне обнаружения, переключается на тревожный монитор, при этом включается освещение на данном участке периметра. Освещение может быть инфракрасным, чтобы не спугнуть нарушителя.
Встроенные светодиоды
Возвращаемся к венчику встроенных в камеру светодиодов. Какие его возможности?
Жесткие требования
В практике создания периметральных систем охранного телевидения сложились довольно жесткие требования к минимальной гарантированной ширине полосы видеоконтроля (она определяется временем реакции оператора и скоростью преодоления нарушителем физического барьера) и к масштабу на дальнем плане, гарантирующему решение задачи опознавания ростовой фигуры.
Максимальная дальность не более 60 м ограничивает требование наблюдения при неполной прозрачности атмосферы. Соотношение масштабов ближнего и дальнего планов позволяет оператору оценивать глубину наблюдаемого пространства, а угол поля зрения не менее 30 град. – наблюдать все событие целиком.
Сложные условия освещенности редко возникают сами по себе, чаще всего их обуславливает некомпетентность специалистов на всех стадиях внедрения систем охранного видеонаблюдения – при проектировании, установке, регулировке и настройке оборудования. Нельзя дать советы и рекомендации на все случаи жизни, однако с большой степенью уверенности можно констатировать, что сложных условий освещенности позволят избежать:
Опубликовано: Журнал "Системы безопасности" #2, 2012
Посещений: 9085
Автор
| |||
В рубрику "Видеонаблюдение (CCTV)" | К списку рубрик | К списку авторов | К списку публикаций
