Полезные функции современных видеокамер

В зaключeниe, xoчeтся вeрить, чтo чтeниe этoй публикaции пoмoжeт кoнeчным пoтрeбитeлям и устaнoвщикaм пoнять oсoбeннoсти примeнeния дoпoлнитeльныx функций сoврeмeнныx видeoкaмeр и нe oтнoситься к ним кaк к нeкoeй “пaнeцee”, рeшaющeй всe прoблeмы. Прaвдa, eсли нaрушитeль близкo, рaссмoтрeть чтo-тo вдaли стaнoвится сoвсeм слoжнo. Дo сиx пoр нe удaлoсь придумaть aлгoритм oднoврeмeннoгo сoпрoвoждeния нeскoлькиx цeлeй oднoй пoвoрoтнoй кaмeрoй, вoт и в случae aдaптивнoй пoдсвeтки, oнa нe смoжeт рaбoтaть oднoврeмeннo пo группe нaрушитeлeй, нaxoдящиxся нa рaзныx дaльнoстяx oт кaмeры. Нa срeднeм рaсстoянии всe врoдe нoрмaльнo, нo xoчeтся увидeть нaрушитeля крупнee. Aдaптивнaя пoдсвeткa мeняeт свoю мoщнoсть, в зaвисимoсти oт oтрaжeния. Eсли нaрушитeль движeтся нa кaмeру с ИК пoдсвeткoй в тeмнoтe, тo вдaли он “мелковат” и не очень виден в темноте, вблизи он “крупный”, но пересвечен и тоже плохо различим. Помните, каждая полезная функция запросто может навредить при решении конкретной задачи. Вот в чем заявляемое преимущество адаптивной ИК подсветки. Сизов А.Ю., технический директор “С-П Групп” И еще. Хоть эта функция и не относится напрямую к цифровой обработке изображения, о ней стоит упомянуть.
Можно ли с ними бороться. Мне ближе радиолокация, по моему базовому образованию. Значит, амплитуда шума растет в корень квадратный из количества суммирований раз. В самом деле, если отраженные сигналы отличаются не сильно, они суммируются по амплитуде, которая растет в количество суммирований раз. Есть только одна загвоздка – любой движущийся объект будет восприниматься как нечто близкое к шуму, идущий человек (в лучшем случае) будет выглядеть как призрак и на изображении ночного города мы увидим только призраки автомобилей, но не сами движущиеся автомобили. Как бы всем хотелось, чтобы видеокамеры показывали изображение в полной темноте и без подсветки. Можно суммировать поля изображения (это половинки кадров). В таких случаях суммирование происходит по мощности, которая пропорциональна квадрату напряжения. Так, как это можно видеть на ночных фотографиях, выполняемых с большой выдержкой. LSC — Lens Shadow Compensation (Режим компенсации затенения объектива) Как это можно использовать в видеонаблюдении? В ней используются методы накопления отраженных от цели сигналов. При большом количестве суммируемых полей мы можем вообще не увидеть на стоп кадре быстро движущихся объектов. Значение чувствительности таких камер будет иметь много нулей после запятой. С шумом дело другое, он, как правило, случайный и в любой момент времени не похож на себя в другой момент времени. Но не получается, сигнал становится слабым и его не видно в шумах матрицы, входных каскадов и других возможных источников шумов.
Взято с http://www.os-info.ru
И не забывайте, включая корректор четкости и увеличивая уровень усиления слабых сигналов, вы повышаете контраст мелких деталей и изображение может сильно “рябить” вызывая утомление глаз. Одной из основной ошибок измерения является то, что линии клина могут попадать как на пиксели матрицы, так и “между ними”. Однако, давайте помнить, что количество пикселей в матрице корректоры четкости не изменяют, а просто искажают сигнал так, чтобы проще было рассмотреть линии испытательного клина. Такое решение еще интереснее, переключение камеры и прожектора в черно-белый режим и обратно будут синхронными и вы не получите ситуации, когда камера уже перешла в ночной режим, а прожектор еще не включился, или наоборот. Тогда все работает гораздо лучше. Крутизна фронтов сигнала увеличивается и вы видите более четкую картинку, чем она была бы без коррекции четкости. Матрица получает мощный сигнал от ИК подсветки. Современные методы обработки сигналов зачастую используют корректоры четкости изображения. Раньше, почти всегда для этого брали сигнал самой камеры, схема автоматической регулировки усиления (АРУ) выдавала сигнал превышения некоего порога и по нему происходило переключение режима. В среднем, ошибку измерений по типовой таблице можно считать достигающей 10%, но она, конечно, зависит от используемой испытательной таблицы, от количества линий в клине. Наверняка, многие использовали при обработке изображений на ПК такие функции графических редакторов для улучшения четкости картинки. HLC – High Light Compensation (Компенсация яркой засветки) Второе. Темнеет, камера дает себе команду убрать фильтр. Не переборщите с использованием корректоров четкости. Многие производители устанавливают отдельный сенсор, чувствительный только к видимому свету и производят переключение режимов по его сигналу. Этот процесс не быстр, есть специальные задержки для плавного перехода режимов, могут быть такие “качания” или камера может “зависнуть” в одном из режимов, но сути дела это не меняет. Камера определяет “светло”, возвращает фильтр. Кроме того, оно будет хуже сжиматься в видеорегистраторах, объемы архивов могут прилично возрасти. Чтобы камера переходила в монохромный режим, она должна знать, когда это делать. Попадаются и камеры с возможностью внешнего переключения режимов, тогда сигнал переключения можно брать от ИК прожекторов (в некоторых прожекторах этот сигнал формируется и его можно использовать). Схемы корректоров могут быть разными, сейчас почти все они цифровые, но большинство таких корректоров четкости увеличивают размах малых изменений сигнала, не изменяя его общую амплитуду и повышая контрастность слабоконтрастных участков. Убирает фильтр, “светло”… и так далее. Что в этом случае произойдет с “правильной” камерой “День/Ночь”, имеющей встроенную ИК подсветку или работающей с ИК прожектором? “Темно”.
Как и у каждой функции, у этой есть свои плюсы и минусы. Однако, для смещения картинки нужен запас по полям. Зачастую, объективы видеокамер создают затенения по углам изображения. Функция компенсации затенения объектива выравнивает среднюю яркость в углах изображения. Особенно это характерно для варифокальных объективов при установке максимального угла обзора. В нашей отрасли такое решение слишком дорого, поэтому используют цифровую стабилизацию изображения. Тогда эту функцию стоит просто выключить. И?… Правильно, ухудшение разрешающей способности, поскольку используется только центр изображения, формируемый меньшим количеством пикселей матрицы. При дрожании камеры, изображение смещается в противоположном движению направлении, в памяти видеокамеры, исключая смещение этого изображения между полями. В результате мы получаем возможность ошибки расчета угла обзора камеры, при включении этой функции. WDR – Wide Dynamic Range (Расширенный динамический диапазон)
Человек в центре кадра будет виден лучше, но изображение улицы мы совсем потеряем. Упрощенно, идея в том, чтобы в течение одного полукадра сделать два снимка, один с длинной выдержкой, второй – с короткой. DNR – Digital Noise Reduction (Цифровое подавление шумов) Такая гамма коррекция поддерживается пока далеко не всеми новыми камерами. Может, есть другой способ? Если говорить честно, то эта функция не нова. Часть производителей предлагает “электронную версию”. Для ее реализации были разработаны специальные матрицы, часто их называют матрицы с двойным сканированием или с двойной плотностью. В современных камерах с цифровой обработкой сигнала начали вводить предварительную гамма коррекцию для снимков с разной выдержкой, что, конечно, не увеличит еще больше динамический диапазон самой камеры, но позволяет существенно улучшить визуальное отображение снимаемой сцены. На обычных матрицах делаются два снимка с разными выдержками, только скорость вывода информации падает в 2 раза, до 25 полей в секунду. Свет с улицы создает сильную засветку, затвор или автодиафрагма настраиваются на средние значения яркости по полю кадра, но светлое изображение улицы теряет различимость в самых ярких участках, а люди в помещении слабо различимы в тени. Известная функция BLC (компенсация встречной или фоновой засветки) настраивает камеру на среднюю освещенность в центре кадра (типовое решение, бывает можно выбрать зоны чувствительности). И сложить эти изображения в выходном сигнале, что позволит лучше видеть на экране детали в светлых и темных участках изображения. Ведущие производители (такие как Sony и Panasonic) даже называют ее по-разному. Действительно, у потенциальных ям матриц не хватает объема. Практически все догадываются или знают, что матрице видеокамеры зачастую не хватает динамического диапазона, особо это проявляется в типовых условиях наблюдения людей на входах в аэропорты, офисы и другие здания со стеклянными входами.
Когда разработчики видеокамер решили создать камеры, обладающие преимуществами как цветных, так и монохромных моделей, они использовали (в основном) два способа. Такие камеры часто называют TDN (True Day/Night) – “правильные” день/ночь или указывают наличие ICR (Infrared Cut Filter Removable) – убираемый вырезающий ИК фильтр. Цветные камеры более информативны, но обладают меньшей чувствительностью, что ограничивает их применение в условиях недостаточной освещенности. В монохромном режиме это практически не важно, а вот в цветном режиме это может доставить определенные неудобства. Начнем по порядку. То есть, он есть, но его полоса режекции (вырезания) не совпадает с необходимой полосой для верной цветопередачи. И, наверняка, многие обращали внимание, что у одних камер цветопередача нормальная, а другие камеры показывают черные костюмы как синие, черные замшевые туфли как зеленые и так далее. Конструкции этого механического узла могут использоваться разные, но за счет убирания фильтра удалось добиться реального повышения чувствительности камер в монохромном режиме. Причина в том, что это камеры с электронным переключением “День/Ночь”. Почему это происходит? Дело в том, что, в большинстве случаев, используются достаточно дешевые и простые объективы. Наверняка, многие читатели бывают на выставках, где на стендах разных компаний висит множество работающих камер. Матрицы видеокамер чувствительны к этому диапазону и это дает существенную прибавку к чувствительности камер. Это тоже может создавать определенные проблемы. При переходе в монохромный режим выключается лишь сигнал цветности, что дает несущественную прибавку к чувствительности камеры (по оценкам разных специалистов, примерно 20-50%). Если кого-то удивляли цветные видеокамеры с ИК подсветкой, там примерно та же история, там тоже “неполноценный” вырезающий ИК фильтр. Работа с ИК подсветкой Наверное, вы уже догадываетесь, почему так происходит. Вот уже несколько лет, как на многих семинарах приводится эта информация, однако вопросы у установщиков и заказчиков, по-прежнему, остаются. Чтобы избежать этого, вместо вырезающего ИК фильтра можно механически вставить стеклянную линзу компенсации фокусного расстояния (делают достаточно часто, показано на предыдущем рисунке) или использовать специальные объективы (встречается немного реже, они недешевы), имеющие одинаковое фокусное расстояние для видимого и ИК диапазонов. И встроили в эту камеру механический узел, убирающий упомянутый вырезающий ИК фильтр, при переходе камеры в монохромный режим. По оценкам большинства специалистов, использование ИК диапазона позволяет повысить чувствительность камер в 2-3 раза.
Опубликовано на сайте Мост безопасности
Главный недостаток этого эффекта состоит в том, что зашумленное изображение очень плохо сжимается алгоритмами в регистраторах и растет объем архива. Оценить это очень сложно, но “бесплатно” и эта функция не работает. Если взяться за описание алгоритмов подавления шумов, то нужно писать отдельную книгу, которая не нужна тем, кто их знает, и не нужна тем, кому хочется понять смысл терминов 2D и 3D шумоподавителей. Расчеты производятся не только для одного кадра, а для нескольких последовательных кадров, что позволяет более точно выделить шум, ведь он меняется и во времени и так его легче отследить. Поэтому буду очень краток. В условиях недостаточной освещенности, изображение бывает зашумленным. Производится коррекция яркости соседних пикселей одного кадра, специальные математические расчеты определяют, насколько это изменение соответствует параметрам шума и, если вероятность влияния шума высока, уменьшают разницу в яркости на рассчитанную величину. Адаптивная ИК подсветка
Сразу заметим, что у некоторых из производителей эта функция может называться по-другому (например, Eclipse), что не меняет ее сути, но запутывает покупателей. Конечно, регулировка уровня компенсации во многих камерах имеется, но она не спасет, на улице днем светлее, чем в помещении. Полезность компенсации яркой засветки, думаю, многим очевидна. Если камера имеет ИК подсветку, то ИК свет отразится от номера в направлении камеры, номер для камеры будет слишком ярким и функция компенсации яркой засветки благополучно закрасит его серым цветом (номер станет неразличим). Однако, при установке системы телевизионного наблюдения в холле здания со стеклянным входом, учтите, что, включив такую функцию, вы лишитесь возможности видеть улицу. Режим повышенной чувствительности (часто встречается название “Sense-Up”) Если яркие участки исключить из расчета средней яркости, детали в темных тонах будут лучше различимы. Все вы прекрасно знаете, что камера отрабатывает уровень освещенности, меняя значение выдержки электронного затвора или управляя диафрагмой объектива. В качестве примера работы такой функции, производителями из ЮВА принято приводить четкое определение номера автомобиля в условиях засветки камеры фарами этого же автомобиля. Когда в поле зрения камеры находятся очень яркие участки, они влияют на эту отработку и настройка затвора или диафрагмы по средней яркости приводит к неразличимости деталей в темных участках. Этим и занимается функция компенсации яркой засветки. Так что, решайте сами, когда столь полезную и вредную функцию надо использовать, а когда нет. Там, как правило, всегда светлее и компенсация яркой засветки просто закрасит все изображение улицы серым цветом. Еще одни “грабли” могут ждать желающих определять номера автомобилей.