Cámaras de televisión con fines de seguridad.

Cámaras de televisión para uso con fines de seguridad.

Cámaras de TV para uso con fines de seguridad

Centro de Investigación «Seguridad» El Ministerio del Interior de Rusia VNIIPO está desarrollando actualmente sistemas de vigilancia por vídeo GOST R «. Requisitos técnicos generales y métodos de prueba.» Este documento creará un marco regulatorio para la realización de pruebas de certificación de este tipo de equipos. En opinión de los editores, las recomendaciones propuestas en el artículo para la elección de sistemas de circuito cerrado de televisión tienen un valor práctico indudable.

«Ojos» cualquier sistema de monitoreo de video de televisión (TSV) — su cámara de televisión (TC). Es la elección del TC lo que determina lo que el operador verá en la pantalla del monitor de vídeo (y si verá algo). Si desea ver no sólo la situación general de la habitación, sino también reconocer a un amigo o un extraño, leer la matrícula de un coche, etc., entonces el precio bajo no debería ser el criterio principal a la hora de elegir una cámara.

Aunque recientemente los sistemas de televisión han dejado de ser una rareza (más bien, se han convertido en una necesidad a la hora de crear un sistema de seguridad para una instalación), en la mayoría de los casos el Cliente no está tan preparado para comprender la variedad de sistemas de televisión que se presentan en el mercado ruso y elegir exactamente aquellas cámaras que serán más adecuadas para la tarea en cuestión.

Este artículo intenta describir más completamente las características técnicas de las cámaras necesarias para elegir un TC, así como los principios de su selección y aplicación.

Cámara de televisión (TC) — Dispositivo que convierte la luz reflejada por un objeto en señales eléctricas utilizando las propiedades físicas y químicas de los materiales fotosensibles. El propósito de la cámara es proporcionar información de video rápida y confiable.

La cámara contiene los siguientes componentes principales (Fig. 1):
— sensor de imagen (actualmente el sensor de imagen en la gran mayoría de televisores es una matriz CCD, por lo que a continuación solo hablamos de este tipo de sensores):
— dispositivo de sincronización:
— amplificador de vídeo;
— dispositivo de control (circuito AGC),
y también en algunas cámaras — fuente de alimentación incorporada.

Una cámara de televisión equipada es un dispositivo que contiene la propia cámara de televisión, la lente correspondiente y los equipos auxiliares necesarios (soportes, carcasas especiales, dispositivos giratorios, fuentes de alimentación, etc.).

Vídeo compuesto (LAN)— consta de una señal de imagen (vídeo), una señal de supresión y un componente de sincronización (señal de sincronización). La amplitud de la señal de video total en la salida de la cámara (no se refiere a cámaras baratas de origen desconocido) debe ser de 1 Vp-p con una carga adaptada de 75 0 m.

Señal de imagen — parte de una señal de vídeo completa que contiene información de imagen.

Señal de sincronización— una señal aplicada a las cámaras que hace que generen imágenes sincronizadas. Todos los equipos de un sistema de televisión deben cambiar de un cuadro a otro simultáneamente para evitar interrupciones en la imagen. Esto es especialmente importante cuando hay una gran cantidad de TC en el sistema. La sincronización puede ser interna (desde el oscilador de cuarzo integrado en la cámara) o externa. A su vez, una cámara con sincronización externa se puede sincronizar de varias formas:
-desde la fuente de alimentación:
— desde un dispositivo especial — sincronizador;
— de otra destacada cámara de televisión seleccionada.

Píxel— elemento de descomposición (elemento fotosensible), que es el detalle más pequeño de la imagen. La matriz CCD consta de un cierto número de píxeles vertical y horizontalmente, que debe indicar el fabricante de la cámara en el pasaporte. El número de píxeles (normalmente de 270.000 a 440.000) determina una característica tan importante del televisor como la resolución. Cuanto mayor sea el número de píxeles colocados en la matriz CCD, mayor será la claridad y calidad de la imagen recibida de la cámara.

La resolución TC determina el número máximo de transiciones de negro a blanco y viceversa que se pueden obtener de la cámara en el área central de 3/4 de la pantalla, y caracteriza qué tan cerca pueden estar dos objetos puntuales. vengan a observarse el uno al otro para que su imagen no se fusione. Medido en líneas de televisión (TVL).

Como se mencionó anteriormente, la resolución del televisor depende de la cantidad de píxeles en la matriz CCD vertical y horizontalmente y ciertamente no es más de 3/4 de su número. De hecho, la resolución vertical de la cámara no está especificada, sino que está determinada por el estándar de la señal de vídeo de salida. Por ejemplo, para una cámara CCIR la resolución vertical es 625 TVL y para una cámara EIA — 525 líneas de televisión.

A la hora de determinar la resolución se debe indicar la relación señal-ruido, el coeficiente de modulación y la iluminación a la que se obtuvo este valor.

Sensibilidad TC— la iluminación mínima en el sensor de imagen requerida para que la cámara produzca una señal de video completa (en color) de amplitud específica (generalmente 1 V) con una relación señal-ruido específica. Los fabricantes de cámaras de televisión pueden medir e indicar su sensibilidad de diferentes maneras:
— como la iluminación mínima en la lente del televisor (en este caso, se debe indicar la apertura de la lente);
— determine la sensibilidad para una señal de video de -6 dB (es decir, con esta sensibilidad en la salida TC recibirá solo la mitad de la amplitud de la señal de video);
— en otras condiciones, normalmente conocidas sólo por los fabricantes.

Tamaño del sensor de imagen — Tamaño de la superficie fotosensible del sensor. Su valor se expresa en pulgadas. Actualmente, la mayoría de las cámaras del mercado ruso utilizan sensores de imagen que miden:
1 pulgada 12,8 x 9,6 mm (16 mm en diagonal);
2/3 pulgadas 8,6 x 6,6 mm (11 mm en diagonal);
1/2 pulgadas 6,4×4,8 mm (8 mm en diagonal);
1/3 pulgada 4,8 x 3,6 mm (6 mm en diagonal).

Los sensores de imagen con un tamaño de 1/4″ se utilizan normalmente para cámaras subminiatura utilizadas, por ejemplo, para vigilancia encubierta.

Nivel de negro— El nivel de la señal eléctrica en la señal de vídeo completa, que representa el negro óptico. Una cámara de televisión puede utilizar un dispositivo especial de referencia automática del negro que detecta la parte más oscura de la imagen como negro óptico, aumentando el contraste de la imagen en algunos casos.

Cuando se utiliza la cámara en condiciones de iluminación muy variables, para mantener la señal de vídeo de salida dentro de ciertos límites, las cámaras están equipadas con dispositivos y circuitos especiales:

Obturador electrónico— un dispositivo integrado en el CCD de una cámara que cambia la sensibilidad de la cámara controlando cuánto tiempo se acumula una carga electrónica. Generalmente se denota 1/50, 1/100000, etc.

Membrana electrónica — un obturador electrónico automático que cambia la sensibilidad de la cámara a las condiciones cambiantes de iluminación para mantener la salida de video dentro de ciertos límites.

Gama — corrección— Procesamiento de señales no lineal que ajusta la escala de grises de una imagen. Normalmente este coeficiente oscila entre 0,45 y 0,7. El uso de esta corrección mejora la percepción visual de la imagen, como si enfatizara su contorno.

Limitador de blancos — Un circuito dentro de la cámara que limita el voltaje blanco máximo en la señal de salida de video a un cierto nivel.

Compensación de contraluz (BLC) — la capacidad de una cámara para establecer automáticamente la velocidad de obturación, la apertura y la ganancia en función de una determinada parte de la imagen (normalmente el centro).

Imagínese una situación: necesita vigilar la puerta de entrada, por ejemplo, de un banco. Afuera hace un día soleado, el visitante abre la puerta de entrada y, en lugar de la imagen esperada del visitante, el operador solo ve su silueta oscura. Para no ver una silueta oscura, sino una imagen clara del visitante, es necesario tener un circuito de compensación de luz de fondo en la cámara.

Canal de audio— proporciona monitorización acústica de la sala monitorizada mediante un micrófono integrado en la cámara. Para organizar un canal de audio bidireccional, además del micrófono, la cámara tiene integrado un altavoz.

Montura de lente — Si la cámara no tiene lente incorporada, su diseño incluye una unidad de montaje para instalar lentes intercambiables. Se utilizan dos tipos de diseños estándar de nodos de conexión:

tipo «C» — rosca 2,54×0,8 y distancia al plano de referencia de la matriz CCD 17,5 mm;

escriba «CS» — rosca 2,54×0,8 y distancia al plano de soporte de la matriz 12,5 mm.

Las cámaras con montura «C» solo pueden funcionar con lentes «C» (cuando intentas colocar una lente CS en una cámara C, la imagen aparecerá borrosa, ya que la lente enfocará la imagen no en la matriz CCD, sino antes), y cámaras con una lente «CS&#187 ;-mount permiten la conexión de cualquier tipo de lente (en este caso se debe utilizar una lente tipo «C» con un adaptador de montura).

Soporte para cámara— diseñada para instalar la cámara en una carcasa, en un soporte, etc. La mayoría de las cámaras de TV fabricadas tienen una conexión de 1/4″ — 20 UNC o 3/8″ -16 UNC.

Tensión de alimentación — La mayoría de las cámaras funcionan con alimentación de CA de 220 V/50 Hz o 24 V/50 Hz, o con fuentes de CC de 12 V. Se utiliza con menos frecuencia 9 V CC.

Zona muerta— la parte no visible de la zona de control de vídeo debajo de la cámara de televisión (Fig. 2).

Después de determinar la cantidad de cámaras, el consumidor debe decidir qué cámaras de televisión (blanco y negro o color) necesita. Las cámaras en color permiten obtener una imagen más informativa que las en blanco y negro, pero tienen peor sensibilidad, resolución (aunque existen cámaras en color de alta resolución, pero son mucho más caras que las normales) y mayor coste. Además, la elección de una cámara en color implicará la elección correspondiente de todos los demás equipos para procesar, grabar y mostrar información de vídeo, lo que aumentará significativamente el coste de todo el sistema en su conjunto. Las cámaras en color se instalan en lugares donde es necesario conocer el color del objeto que se está monitoreando (por ejemplo, el color de la ropa o el cabello de un delincuente, el color de un automóvil, etc.)

Cuando se utiliza una cámara de televisión en interiores, el consumidor sólo necesita pensar en cómo encajarán las cámaras instaladas en el interior de su habitación. Es necesario determinar dónde se debe instalar la cámara oculta y dónde en carcasas decorativas especiales. En cualquier caso, es necesario asegurarse de que las cámaras de televisión instaladas no distraigan a los empleados de su trabajo ni a los visitantes del museo de las exposiciones.

Otra cuestión es si la cámara se va a instalar en exteriores. Y la calle en las condiciones rusas significa grandes fluctuaciones de temperatura de -40 a +50 ° C (alta humedad, grandes fluctuaciones en la iluminación (Fig. 3). No se debe descartar la posibilidad de destrucción física de la cámara. Grandes fluctuaciones en la iluminación conducen hasta cambios inaceptables en el nivel de salida de vídeo de la cámara (por ejemplo, en condiciones de poca o excesiva luz, no veremos nada en la pantalla del monitor). Para trabajar en una amplia gama de condiciones de luz, es necesario elegir una cámara con). Los dispositivos de estabilización de señal de vídeo, como la iluminación del obturador electrónico, utilizan lentes con apertura automática. Sin embargo, no se debe olvidar la compatibilidad de la cámara y la lente en términos del método de control del iris automático. para controlar el iris automático:
— control de la señal de vídeo: todo el control automático se encuentra en el objetivo al que está conectada la cámara sólo se suministra la señal de vídeo:
— Control directo: método de control en el que la señal de vídeo se procesa en la cámara y se suministra un voltaje constante a la lente, que controla los motores del iris automático.

Para compensar las duras condiciones climáticas exteriores, que van más allá de los límites operativos del sistema de calefacción, se utilizan carcasas climáticas especiales. Las condiciones adecuadas para la cámara dentro de la carcasa se crean sellándola, calentadores y ventiladores especiales.

Para proteger la cámara de vídeo del vandalismo, se utilizan carcasas especiales hechas de aleaciones de alta resistencia con vidrio blindado. Estos recintos también podrán contener los dispositivos térmicos necesarios.

Al resolver problemas de observación general, basta con utilizar TC de resolución normal, y si es necesario identificar un objeto bajo control o vigilancia a larga distancia, se recomienda elegir TC de resolución aumentada y alta.

La sensibilidad requerida de una cámara de televisión se establece durante la inspección del objeto, y el consumidor debe determinar la iluminación del objeto no sólo durante el día (trabajo), sino también durante la noche y, si es necesario, decidir sobre la presencia de alumbrado de emergencia o iluminación infrarroja.

El algoritmo para determinar la sensibilidad es el siguiente:

a) utilizando un luxómetro (o algún otro método), se mide la iluminación en la zona de control del objeto protegido;

b) el valor del coeficiente de reflexión del objeto de control OK real se determina según la tabla. 1:

c) el coeficiente de transmisión se determina en función de la relación de apertura especificada en la descripción de la lente seleccionada para un TC determinado (de acuerdo con la Tabla 2);

d) la iluminación mínima en la imagen Se calcula el sensor (Esensor), que se puede obtener en la zona de control de la cámara usando la fórmula:

Esensor = Escene*R*K

donde Esensor &# 8212; iluminación en el sensor de imagen:
Escena — iluminación en la zona de control del TC;
R — coeficiente de reflexión del objeto de control;
Para — coeficiente de paso.

El resultado obtenido (iluminación del sensor de imagen) debe ser superior a la sensibilidad del TC. Si este no es el caso, entonces el consumidor decide si hay iluminación de emergencia en la zona de control de video o elige una cámara más sensible (es decir, más cara).

Si no existen requisitos especiales (del Cliente, Autoridad Estatal de Supervisión de Incendios, etc.) para el uso de equipos de bajo voltaje u otras restricciones en el sitio, se recomienda utilizar TC con un voltaje de suministro de 220 V. Tales Es conveniente sincronizar los TC a través de la red de suministro de energía (no se necesitan equipos adicionales como sincronizadores o cables adicionales). Cuando se alimenta desde una fuente de voltaje constante, debe asegurarse de que la fuente suministre a la cámara el voltaje de suministro estrictamente especificado en el pasaporte (ni más ni menos). ya que a otro voltaje la cámara puede funcionar y solo funcionará por un tiempo. También debe asegurarse de que la fuente de alimentación proporcione la energía necesaria para la cámara (especialmente cuando se alimentan varias cámaras desde una sola fuente). También es necesario resolver la cuestión de la posibilidad de funcionamiento del sistema (o parte del sistema) cuando se corta la tensión de alimentación, es decir, la organización del suministro de energía ininterrumpida y de respaldo.

Los dispositivos giratorios se utilizan ampliamente en TSV para uso tanto en la calle como en interiores. Pero al colocar el TC en un dispositivo giratorio, es necesario pensar en hacer coincidir la velocidad de escaneo del dispositivo giratorio con la velocidad de movimiento del objeto de control (puede resultar que el dispositivo giratorio no tenga tiempo de seguir el movimiento del objeto de control). En la mayoría de los casos, resulta más rentable (y económico) instalar dos o tres cámaras de televisión con una posición y ángulo de visión fijos que una ubicada en un dispositivo giratorio.

Estas incluyen:

Salida de vídeo estándar señal de una cámara de televisión. En este caso, la condición principal es que todos los equipos seleccionados para TSV sean del mismo estándar.

Formato óptico de una cámara de televisión.

Corrección gamma disponible.

El consumidor puede dejar estas y muchas otras cuestiones al criterio de la empresa de diseño o proveedor de componentes TSV.

Consideremos qué tipos de cámaras de televisión se presentan en el Mercado ruso. La mayoría de los TC producidos comercialmente tienen un diseño estándar y vienen sin lente, fuente de alimentación ni otros equipos auxiliares, que el consumidor debe seleccionar por separado según sus necesidades. Sin embargo, últimamente se han producido cada vez más TC equipados, como por ejemplo:
— cámaras de televisión en miniatura sin marco y de caja con lente incorporada (posiblemente del tipo “ojo de aguja”), diseñadas para vigilancia encubierta, así como para sistemas de intercomunicación y videoojos;
— Cámaras de televisión de oficina con lente incorporada, soporte y carcasa decorativa original, así como, si es necesario, un canal de audio: micrófono (canal de audio unidireccional) o micrófono y altavoz (canal de audio bidireccional). Estas cámaras corresponden al estilo de diseño de la habitación, son fáciles de instalar, transportar y están destinadas principalmente a monitorear la situación general en la habitación;
— cámaras de televisión selladas. En realidad, constan de una cámara de televisión, una lente y una carcasa sellada duradera, inflada con nitrógeno seco, con un calentador incorporado;
— Cámaras PTZ de alta velocidad como AutoDome con ajustes preestablecidos. El TC incluye la propia cámara de televisión con una lente equipada con un objetivo zoom, un dispositivo giratorio de alta velocidad y una carcasa decorativa con soporte. La capacidad de recordar un gran número (hasta 99) posiciones, incluidos todos los ajustes de TC y lentes, y luego reproducir cualquiera de ellos con alta precisión (hasta 0,5 grados) en menos de 1 s, hace que dicho TC sea equivalente a un sistema de 99 cámaras con diferentes lentes dirigidas en diferentes direcciones;
— cámaras con transmisores de señal de vídeo por radiofrecuencia incorporados o un transmisor de línea telefónica.