От типа и качества чувствительного элемента зависят основные параметры камеры наблюдения, такие как разрешение, чувствительность, динамический диапазон, отношение сигнал/шум, ИК-чувствительность. В настоящее время на рынке представлены камеры наблюдения с ПЗС- (или CCD-) матрицами, с КМОП-матрицами, с PIXIM-матрицами, с тепловизорами. ПЗС-матрица – самый распространенный в настоящее время чувствительный элемент для камер наблюдения. Она представляет собой двумерный массив фотоэлементов, которые накапливают электрический заряд пропорционально падающему на них свету. Эти заряды сдвигаются горизонтально или вертикально и передаются на выходной каскад. А затем начинается накопление заряда для формирования нового видеокадра.
КМОП-матрица представляет собой интегральную схему, на которой, помимо собственно светочувствительного элемента, реализованы формирователи тактовых импульсов, логические схемы синхронизации, обработки сигнала и т.д. В ПЗС-камерах все эти элементы реализованы в виде отдельных микросхем, поэтому КМОП-камеры значительно компактнее. В отличие от ПЗС, в КМОП накопленные на пикселях заряды не переносятся, а на ранних стадиях обнаруживаются высокочувствительными усилителями зарядов на КМОП-транзисторах. До недавнего времени слабым местом КМОП-камер был высокий уровень шума изображения (из-за сложности согласования большого количества усилителей) и низкая светочувствительность (из-за сравнительно небольшой площади светособирающей поверхности). Сейчас эти проблемы успешно преодолены большинством производителей.
PIXIM-матрица – это разновидность КМОП-матриц с раздельным экспонированием пикселей. Она обладает широким динамическим диапазоном, поэтому камеры наблюдения на базе таких матриц формируют сбалансированное изображение с хорошей детализацией и могут использоваться везде, где в кадре присутствуют области с резким перепадом освещенности (окно или открытая дверь). Принцип ее работы базируется на технологии раздельной экспозиции пикселей Pixim™. В основе этой технологии лежит система высокоточной мультидискретизации, которая в режиме реального времени рассчитывает уровневую коррекцию реакции на освещенность для каждого пикселя матрицы отдельно. Многие производители при изготовлении матриц используют всевозможные модификации технологии PIXIM, поэтому их матрицы могут называться по-другому (SIMD, WDR).
Разрешение. Важный параметр видеокамеры — разрешение. Этот параметр определяет возможности камеры по воспроизведению мелких деталей изображения: чем выше разрешение, тем больше детальность, информативность картинки. Разрешение измеряется в телевизионных линиях (ТВЛ) и зависит не только от числа пикселей в матрице, но и от параметров электронной схемы камеры. В большинстве случаев разрешение 380-400 ТВЛ вполне достаточно для наблюдения. Существуют камеры, имеющие более высокое разрешение 560-570 ТВЛ. Такие камеры позволяют четко видеть мелкие детали изображения (номера машин, лица людей и т.д.). Разрешение цветных видеокамер несколько хуже, чем разрешение черно-белых: 300 - 350 ТВЛ. Существуют цветные видеокамеры более высокого разрешения — 460 ТВЛ. В настоящее время на рынке систем видеонаблюдения появились цифровые (DSP - цифровая обработка изображения) цветные видеокамеры высокого разрешения (460-480 ТВЛ).
Чувствительность. Чувствительность - еще один важный параметр видеокамеры. Этот параметр определяет качество работы камеры при низкой освещенности. Чаще всего под чувствительностью понимают минимальную освещенность на объекте, при которой можно различить переход от черного к белому, но иногда подразумевают минимальную освещенность на матрице. Единица измерения чувствительности - люкс. Значения минимальной освещенности на матрице и на объекте отличаются, как правило, больше, чем в 10 раз. Например, если указано, что минимальная освещенность на матрице равна 0,01 люкс, то это значит, что при объективе F1.4 минимальная освещенность объекта - 0,1 люкс, а это - среднее значение для современной ТВ камеры. По сравнению с человеческим глазом чувствительность монохромных видеокамер существенно сдвинута в инфракрасную область. Это обстоятельство позволяет при недостаточной освещенности использовать специальные инфракрасные прожекторы. Инфракрасное излучение не видно человеческому глазу, но прекрасно фиксируется видеокамерами на ПЗС. Для цветных видеокамер характерны значительно меньшая чувствительность по сравнению с монохромными и отсутствие чувствительности в инфракрасной области спектра. Чувствительность большинства современных монохромных видеокамер - порядка 0.01 - 1 люкс (при F1.2). Наиболее чувствительные камеры могут использоваться для ночных наблюдений без ИК - подсветк
Отношение сигнал/шум. С чувствительностью тесно связан параметр "отношение сигнал/шум". Эта величина измеряется в децибелах. S/N =20*log (видеосигнал/шум). Например, сигнал/шум, равный 60 дБ, означает, что амплитуда сигнала в 1000 раз больше шума. При параметрах сигнал/шум 50 дБ и более на мониторе будет видна чистая картинка без видимых признаков шума.
При 40 дБ иногда заметны мелькающие точки, а при 30 дБ - "снег" по всему экрану, 20 дБ - изображение практически неприемлемо, хотя крупные контрастные объекты через сплошную "снежную" пелену разглядеть еще можно.
Автодиагфрагма. В течение суток освещенность на контролируемом объекте, как правило, претерпевает существенные изменения. Для поддержания на постоянном уровне количества света на матрице используют встроенный в камеру автоматический электронный затвор или объектив с автодиафрагмой. Объективы с автоматической диафрагмой поддерживают освещенность матрицы на постоянном уровне, изменяя величину относительного отверстия. Диафрагма объектива, подобно зрачку человеческого глаза, при высокой освещенности сужается, пропуская меньше света, а при низкой освещенности расширяется. Это позволяет получить сигнал от видеокамеры с хорошей контрастностью, без засветки или затемнения. В системах наружного наблюдения рекомендуется использовать объективы с автоматической диафрагмой, так как в этом случае удается получить необходимый эффект при уровнях освещенности более 80 000 лк. Применение объективов с автодиафрагмой предпочтительнее в следующих случаях:
- когда телекамера работает в условиях сильно меняющейся освещенности;
- когда требуется максимальная глубина резкости, которая достигается при максимально закрытой диафрагме объектива;
- когда необходимо более четко передать границы ярких объектов.
И немного о скрытом наблюдении. Существует несколько подходов к установке камер для скрытого наблюдения. Первое, камеры видеонаблюдения замуровываются в стену, снаружи остаётся только конец объектива диаметром несколько миллиметров. Плюсом данного метода можно считать то, что такую видеокамеру почти невозможно обнаружить, минусом большая трудоёмкость работ. Второе, устанавливаются охранные датчики со встроенной камерой наблюдения. Такое видео наблюдение можно делать в рабочее время, объявив сотрудникам компании, что устанавливается охранная сигнализация. Третье, видеокамеры прячутся за подшивным потолком, в существующих кабельканалах, за картинами, панно и т.д.
|
