ИК-подстветка в видеонаблюдении (продолжение).
ИК-подстветка в видеонаблюдении (продолжение)
Результат взаимодействия ИК-подсветки и камеры видеонаблюдения
После анализа основных принципов функционирования фоточувствительных матриц камер видеонаблюдения и излучающих элементов следует обсудить построение системы видеонаблюдения с применением ИК-подсветки.
Один из основных вопросов при построении такой системы видеонаблюдения – эффективность, с которой фоточувствительная матрица, предназначенная для регистрации излучения видимого спектра, будет регистрировать ИК-излучение ближнего диапазона.
На рис. 8 приведена оценка яркостного эквивалента ИК-излучения, фиксируемого человеческим глазом.
Максимум кривой, соответствующей суперпозиции спектра излучения ИК-светодиода с кривой видимости человеческого глаза, смещается к значению 0,65 мкм и соответствует яркостному эквиваленту 15 лм/Вт.
Максимальное значение яркости светодиода – 680 лм/Вт.
Однако, как подробно обсуждалось выше, фоточувствительная матрица видимого диапазона имеет инфракрасный «хвост».
Это меняет ситуацию.
Расчеты показывают, что при освещении инфракрасной подсветкой сигнал на выходе видеокамеры будет практически эквивалентен сигналу этой же видеокамеры при естественной освещенности в дневное время.
_2.gif "ИК-подстветка в видеонаблюдении (продолжение).")
Особенности изображения, полученного с помощью ИК-подсветки
Изображение, полученное с помощью ИК-подсветки, несколько отличается от обычного видеоизображения.
Растения отражают ИК-свет, так что изображение деревьев, лужаек и другой растительности в поле зрения ПЗС-видеокамеры с ИК-чувствительностью имеет высокую яркость, что может привести к ошибке наблюдателя, принимающего ночные изображения за дневные. Кроме того, отраженный ИК-свет может поднимать уровень яркости заднего плана до уровня, где действительно ярко, что будет значительно влиять на восприятие изображения.
Человеческая кожа отражает существенное количество ИК-излучения, но кровеносные сосуды, волосяной покров, а также ткани и части тела с высокой цветовой плотностью, типа шрамов, поглощают ИК-излучение.
Черты лица при ИК-подсветке часто кажутся искаженными.
Различные косметические изделия и крашеные волосы отражают ИК-свет по-разному, что может путать и нарушать идентификацию при использовании ИК-изображений. Очки создают сильнейшее искажение.
_3.gif "ИК-подстветка в видеонаблюдении (продолжение).")
Различия в отражающей способности ИК-излучения одеждой, вызванной различными тканями, их изготовлением и окраской, могут создать серьезные искажения в полученных изображениях, препятствуя идентификации объектов и изображений.
Пыль, дождь, туман, летающие насекомые, стеклянные окна в высоких зданиях, кафель или краска, заснеженная земля, пустынная поверхность, поверхности озер или рек могут создавать ослепляющую яркость перед видеокамерой, существенно блокируя или мешая наблюдению объектов.
Таким образом, несколько иное изображение, получаемое с помощью ИК-подсветки, обусловлено как спецификой отражения этого излучения, так и расфокусировкой.
Некоторые примеры сравнения изображения, полученного днем и ночью с применением ИК-подсветки, приведены на рис. 9. Эти фотографии можно считать достаточно уникальными, так как, чтобы осветить такую большую территорию, требуются мощнейшие ИК-прожекторы.
Как известно, ИК-подсветки могут быть встроенными в камеры видеонаблюдения или же вынесенными.
_4.gif "ИК-подстветка в видеонаблюдении (продолжение).")
_5.gif "ИК-подстветка в видеонаблюдении (продолжение).")
Из стандартных конструктивных решений камер со встроенной подсветкой можно привести пример видеокамеры типа «день-ночь» MTC-EX4-II производства фирмы GANZ Computar (Япония) – рис. 10.
Неотражающие светодиоды в количестве 24 штук, расположенные вокруг объектива, работают в ИК-диапазоне с длиной волны 850 нм, не видимом человеческому глазу. Камера мгновенно переключается в черно-белый режим при снижении уровня освещенности менее 1,5 лк. Повышение чувствительности, происходящее при этом, дает результаты на дистанции до 15 м. Степень защиты IP68.
Аналогичное решение – камера Ai-IR57 компании Acumen (Тайвань). Камера имеет ПЗС- матрицу 1/3” Sony Super HAD CCD, разрешение – 480 ТВЛ, эффект подсветки – 30–40 м в помещении, 20–30 м на улице, степень защиты IP67, 15 ИК-диодов.
Интересно решение компании iVISION (Россия). Эти камеры предназначены для круглосуточного видеонаблюдения во всех климатических поясах. Камера имеет герметичный кожух с классом защиты IP66, управляемый
ИК-прожектор. ИК – подсветка размещена в одном из «глаз» корпуса камеры, чувствительный элемент – в другом. Кроме того, возможно управление подогревом и вентилятором.
В ИК-камере VN70 IIH (Vision Hi-Tech, Ю. Корея) использована передовая технология шумоподавления 3D Аdaptive Noise Reduction Filter, которая вместе со встроенной ИК-подсветкой позволяет получить четкое изображение при съемке в условиях низкой освещенности.
При использовании функции Sens-up (x2-x128) камера обеспечивает качественную картинку даже в том случае, когда освещенность не превышает 0,00001 лк, или в абсолютной темноте.
_6.gif "ИК-подстветка в видеонаблюдении (продолжение).")
Камеры со встроенной ИК-подсветкой присутствуют в линейке многих производителей, среди них Smartec, CNB, Bosch, KT&C, Samsung Techwin, Infinity, Axis, МВК (Россия).
Рынок предлагает очень широкий выбор вынесенных ИК-прожекторов как российского производства, так и импортных. Из отечественных можно отметить устройства компаний «Микролайт», «Тирекс», «Микрэл», «Полисервис», Activision.
Не менее широкий ассортимент устройств инфракрасной подсветки предлагают зарубежные компании, такие как American Dynamics, CBC, Pelco, Videotec, TEKNO. Представлены десятки моделей с различными характеристиками.
Например, длина волны излучения составляет от 880 до 950 нм, дальность освещения – от 1,5 до 150 м, угол освещения – от 20 до 160°. Есть устройства, в которых предусмотрена возможность установки камеры внутрь.
Некоторые модели оснащены встроенными стабилизаторами, фотодатчиками, защитными сетками.
Напряжение питания большинства моделей – 12 В. Но также предлагаются и прожекторы, питающиеся током 220 В.
_7.gif "ИК-подстветка в видеонаблюдении (продолжение).")
Остановимся теперь на способах установки вынесенных ИК-подсветок. Совершенно не обязательно устанавливать ИК-подсветку непосредственно под камерой. Подсветку можно установить и на перпендикулярной стене.
При этом важно, чтобы соблюдались некоторые условия.
Организация подсветки – задача непростая.
Искусство освещения очень высоко ценится на съемочных площадках киностудий, телевизионных студий, театральных сценах. Секрет состоит в том, что подсветка объекта в рамках кадра должна быть равномерной, в противном случае будут плохо проработаны малоконтрастные детали изображения объекта.
Особенно опасно это в ночных условиях, когда в поле зрения видеокамеры могут попасть неосвещенные участки объекта – это обстоятельство может привести к тому, что значительная часть динамического диапазона по контрасту будет съедена неинформативным перепадом между освещенным и неосвещенным участками изображения на мониторе.
При этом малоконтрастные детали на упомянутых участках будут практически не различимы.
Если в поле зрения видеокамеры попадают неосвещенные участки объекта, это приводит к потере изображения.
_8.gif "ИК-подстветка в видеонаблюдении (продолжение).")
Угол подсветки того или иного устройства должен соответствовать углу обзора видеокамеры, причем при выборе подсветки лучше выбирать угол подсвета немного меньше угла обзора видеокамеры. Эта рекомендация основана на том, что обычно на мониторе часть изображения выходит за пределы видимой части экрана, кроме того, периферия изображения обычно не очень важна. Следует учитывать что, устройство ИК-подсветки при одинаковой мощности излучения, но с более узким углом светит дальше.
При этом важно не переборщить, как в некоторых видеодомофонах, когда освещается только нос.
Наиболее целесообразны ИК-прожекторы небольшой мощности, которые имеют углы подсвета 40 и 70 градусов (как правило, редко используются видеокамеры на небольшие расстояния с углом менее 40 градусов).
Инсталлятору произвести выбор определенной подсветки для данной видеокамеры с определенной чувствительностью, как правило, не просто.
Дело в том, что в паспортных данных видеокамеры приводятся характеристики по чувствительности на основе параметров видимого излучения – света, т. е. в люксах, получаемых при освещении энергетическим потоком в люменах.
На ИК-излучатели же в паспортных данных приводится спектральная характеристика излучаемой мощности в ваттах на микрометр, и использовать ее при расчетах иногда проблематично.
Таким образом, применение инфракрасной подсветки с камерами видеонаблюдения – это компромиссный между тепловизорами и камерами с высокочувствительным сенсором способ визуализации наблюдаемой картины при слабой освещенности.
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
