Эволюция технологии компенсации встречной засветки.
Современная камера видеонаблюдения немыслима без дополнительных систем обработки изображения. Для того чтобы осуществлять качественное наблюдение в различных условиях освещенности, в разное время суток применяется множество систем обработки сигнала, снимаемого с ПЗС-матрицы. Среди таких систем можно выделить «компенсацию встречной засветки» (BLC – Backlight Compensation) и «(Сверх) широкий динамический диапазон» (WDR – Wide Dynamic Range). Об этих системах и пойдет разговор в статье.
Идеальным для камеры наблюдения является объект, равномерно освещенный источником света, находящимся по отношению к объекту, за камерой. При этом угол отражения светового потока от поверхности объекта по отношению к объективу камеры желателен наименьший. В этом случае мы получаем качественное изображение с оптимальными значениями яркости и контрастности по всему кадру. Но это идеальная ситуация, с реальностью связанная очень отдаленно.
Обычно при организации видеонаблюдения мы сталкиваемся с весьма разнообразными сложными сценами освещения объекта, причем изменяемыми как во времени, так и по физическому расположению источника освещения. Примером могут служить следующее сцены.
Камера направлена на дверь, за которой находится помещение с освещением большей интенсивности, чем в контролируемом помещении. При этом человек, входящий в дверь, будет выглядеть темным силуэтом на фоне дверного проема.
Камера осуществляет обзор помещения с окнами. Днем при ярком солнце объекты, находящиеся между камерой и окном, будут темными силуэтами.
При обзоре территории в ночное время фонари будут давать засветку в кадре.
В кадре есть как освещенные участки, так и участки без освещения, скажем, вход в подъезд, подземный переход, арка.
При необходимости контроля и регистрации автомобильных номеров в ночное время свет фар, направленный в камеру, засвечивает изображение и не позволяет разглядеть не только номера, но и сам автомобиль.
Можно привести еще примеры, когда неравномерная освещенность или нахождение источника освещения против камеры приводят к невозможности идентификации объектов.
Для решения этой проблемы производителями видеокамер была придумана технология BLC – Backlight Compensation, или компенсация встречной засветки.
Первоначально система работала по следующему алгоритму. В случае наличия затемненного участка в кадре (определенное соотношение к светлому участку, обычно не менее 20% от общей площади кадра) видеопроцессор начинал повышать яркость изображения до момента «вывода» темного участка до нормального для восприятия соотношения яркости/контрастности. При этом повышение яркости применялось ко всему кадру, что приводило к значительному осветлению и без того ярких участков кадра. В таком виде система BLC просуществовала достаточно долго, пока не появились современные процессоры обработки видеосигнала, а технология видеонаблюдения не шагнула далеко вперед.
Следующим шагом стало появление систем компенсации встречной засветки с двойным сканированием кадра и применением технологии широкого динамического диапазона (WDR). Функция WDR (если просто, то динамический диапазон определяется как отношение максимального значения яркости изображения к ее минимальному значению) позволяет организовать качественный просмотр как светлых, так и темных участков кадра.
Двойное сканирование кадра с помощью быстрых современных процессоров делит кадр на две составляющие, состоящие из темных и светлых участков кадра. Каждая составляющая обрабатывается отдельно (темная часть становится ярче, светлая остается прежней или немного уменьшается по яркости), потом эти две части совмещаются в кадр. Получается картинка из одинаково качественно обработанных темных и светлых участков. Кроме яркости автоматически подстраивается и контраст изображения.
Среди расширенных функций BLC появилась возможность регулировки через меню уровня работы эффекта, а также местоположения области в кадре, где осуществляется работа функции. Современный уровень работы камер с BLC и WDR позволяют осуществлять наблюдение в темноте при наличии ярких источников света, направленных в камеру. Например, возможна идентификация автомобильных номеров не только при ближнем, но и при дальнем свете фар автомобиля.
Стоит отметить, что видно не только номер при ближнем свете фар, но и объекты за уровнем нахождения ярких источников света, находящиеся на расстоянии в несколько десятков метров позади фар.
Ближний свет режим HS-BLC Одним из производных системы BLC стала так называемая HS-BLC (Highlight Suppression Backlight Compensation или в некоторых моделях камер HLC (Highlight Compensation). Система, позволяющая инвертировать сверхъяркие участки изображения. Также настраиваются уровень и область обработки кадра. В стандартных системах инверсия происходит в черный цвет. В более продвинутых можно выбрать цвет, в который преобразовывается яркий участок кадра, интенсивность инверсии, а также время работы функции (круглосуточно или только ночью).
На российском рынке видеонаблюдения уже появились модели камер от среднего уровня в бескорпусном исполнении до профессиональных уличных с ИК-подсветкой, в которые установлены современные чипы с поддержкой новейших систем обработки видео, включая BLC, HS-BLC, WDR, D-WDR и проч. Стоимость таких камер незначительно выше безчиповых аналогов и может дать новые варианты построения систем для наблюдения на сложно освещенных объектах, включая въездные группы, бары и рестораны, наблюдение в ночное время.
Статьи по теме:
Видеонаблюдение
Советы домовладельцам по обеспечению безопасности
Три критических вопроса при выборе видеоаналитики для видеонаблюдения
FCC запрещает авторизацию оборудования для китайских телекоммуникаций и оборудования для видеонаблюдения, которое считается угрозой национальной безопасности
Перенос локального видеонаблюдения в облако
Hanwha Techwin переименовывается в Hanwha Vision
Перспективы использования цифровых систем передачи изображения по радиоканалу
Датчики нейроморфного зрения в смартфонах
Ambarella добавляет новую SoC с поддержкой искусственного интеллекта для камер безопасности
