Тепловидиние

Тепловидиние

Современные охранные телевизионные системы используются на самых различных объектах, поэтому существует необходимость улучшения их тактикотехнических характеристик. Сделать это можно за счет применения тепловизионной аппаратуры и интеллектуализации обработки видеосигналов путем применения цифровых технологий. Примером использования тепловизионной аппаратуры является комплекс Rossi-MegoSense (концерн "РОССИ")

Основными элементами современных охранных телевизионных систем являются: телевизионная (ТВ) камера; детектор движения; мультиплексор. Улучшить эти системы можно за счет применения тепловизионной аппаратуры (ТВП) и интеллектуализации обработки видеосигналов путем применения цифровых технологий.
В отличие от ТВ камер на приборах с зарядовой связью (ПЗС матрицах) или ТВ камер, сочлененных с усилителями яркости изображения (УЯИ). в тепловидении используется совершенно другой источник информации, недоступный невооруженному глазу человека. Это собственное излучение нагретых тел, независящее от уровня освещенности и времени суток. Данное излучение обрабатывается и преобразовывается в видимое изображение, а так как излучение тепловой энергии присуще всем без исключения телам, то с помощью ТПВ приборов можно наблюдать все тела и предметы в спектральном диапазоне длин волн 3-5 и 8-14 мкм, температура которых представляет интерес для охраны объектов: слабо нагретых (живые объекты и технические средства) с температурой около 300 К и сильно нагретых - около 1000 К [1].

Спектральный диапазон действия ТПВ аппаратуры является более благоприятным, чем видимый и ближний ИК диапазоны [2], в результате чего дальность наблюдения ТВ камер в условиях тумана, дождя, снегопада. локальных засветок резко сокращается. В этом отношении ТПВ приборы менее уязвимы, чем и определяется их большая дальность действия, так как частицы тумана и дымки меньше рабочей длины волны этой аппаратуры.

На рис. 1 изображены характеристики пропускания атмосферы от длины волны излучения [3]. Преимущества тепловизионного диапазона очевидны, что объясняется значительно меньшим абсорбирующим действием молекул Н2О, СО и СО2 содержащихся в нижних слоях атмосферы. а также озона - в верхних слоях.

Рис. 1. Характеристики пропускания атмосферы на трассе длиной 2000 м при температуре +15С и влажности 40%

Преимущества тепловизионных средств

Тепловизионные средства наблюдения за объектами ночью и днем, а также в ухудшенных условиях видимости в сравнении с традиционными приборами наблюдения обладают следующими принципиальными преимуществами:

• возможность круглосуточного наблюдения (причем в темное время суток дальность видения увеличивается):
• пассивный принцип работы:
• обнаружение следов транспортных средств:
• возможность распознавания малых объектов (человека) на фоне больших и средних, а также контроля динамики обстановки в зоне наблюдения.

Современные ТПВ приборы позволяют обнаружить человека на расстоянии 1-5 км. Сдерживающим фактором широкого внедрения ТПВ средств в охранных системах является их высокая стоимость. Ведущие зарубежные компании стремятся снизить стоимость за счет модульного принципа построения аппаратуры и применения матричных неохлаждаемых микроболометров. Одним из ведущих производителей ТПВ аппаратуры является компания FUR SYSTEMS AGEMA (Швеция).

Основными параметрами ТПВ приборов наблюдения являются:

• тип приемника излучения (это могут быть неохлаждаемые матрицы на микроболометрах или охлаждаемые многоэлементные приемники на соединениях КРТ (кадмийртуть-теллур):
• число элементов изображения (типовое значение составляет 320х240 элементов);
• температурная чувствительность "0,1°С и спектральный диапазон (3-5 или 8-14 мкм);
• видеовыход со стандартными параметрами видеосигнала.

Комплекс Rossi-MegaSense

В настоящее время концерн "РОССИ" формирует комплекс на базе компьютерной системы распознавания движущихся объектов Rossi-MegaSense [4] и ТПВ и ТВ приборов наблюдения. Комплекс предназначен для решения задач охраны, наблюдения, регистрации и контроля доступа. Он осуществляет выделение контуров объектов и слежение за ними и фактически эмулирует нейронный механизм зрения человека, что позволяет существенно снизить чувствительность к внешним источникам помех (тени, блики, снег, дождь, туман). Комплекс имеет до 4 или до 8 каналов для ввода видеосигналов в компьютер, а каждый канал - независимую настройку по таким параметрам. как количество зон детекции, их расположение, размер. Для каждой зоны можно задавать размер контролируемых объектов, порог чувствительности к скорости перемещения объектов, необходимость контроля мелких объектов. Комплекс RossiMegaSense с использованием ТПВ включает следующие технические средства:

• персональный компьютер IBM PC Pentium II 400MG, RAM 64 Mb, HDD 2,5 Gb:
• операционную систему - 32 bit Microsoft Windows'95 или Windows NT:
• тепловизионные или телевизионные камеры, имеющие на выходе стандартный видеосигнал.

Возможности комплекса

Помимо основных преимуществ тепловизионной аппаратуры данный комплекс обладает следующими возможностями:

• круглосуточная работа;
• высокая устойчивость к естественным (дождь, снег, тени) и искусственным (свет фар, блики) помехам;
• настройка на объекты заданных размеров;
• зонное маскирование;
• запоминание кадров от любого события по любому каналу с меткой времени и даты;
• управляемая JPEG - компрессия изображений;
• просмотр записанных кадров в режимах воспроизведения, перемотки, в шаге, в реальном времени;
• обработка изображений;
• создание архива;
• речевые сообщения на события о нарушении зоны контроля;
• управление удаленными исполнительными устройствами.

Учитывая перечисленные моменты, можно предположить области применения данного комплекса:

•охрана объектов топливно-энергетического комплекса, химической промышленности;
• экологический контроль за вредными техногенными выбросами в водную и воздушную среды; • охрана сложных протяженных участков;
• предупреждение незаконного проникновения объектов на контролируемую территорию;
• поисково-спасательные операции, связанные с катастрофами, авариями и поиском людей, техники в труднодоступных местах:
• раннее обнаружение крупных пожаров.

ЛИТЕРАТУРА

1. Ллойд Дж. Системы тепловидения. М.: Мир, 1978.

2. Справочник по лазерам. -В 2-х т. /Пер. с англ. под ред. А.М. Проклова. - М.: Советское радио, 1978.

3. Орлов В.А., Петров В.И. Приборы наблюдения ночью и при ограниченной видимости. - М.: Воениздат, 1989.

4. Телевизионная система наблюдения Rossi-MegaSense-8//CncTeMbi безопасности, связи и телекоммуникаций. - 1999. № 4. С. 66-67.