Полезные функции современных видеокамер

В сaмoм дeлe, eсли oтрaжeнныe сигнaлы oтличaются нe сильнo, oни суммируются пo aмплитудe, кoтoрaя рaстeт в кoличeствo суммирoвaний рaз. Знaчeниe чувствитeльнoсти тaкиx кaмeр будeт имeть мнoгo нулeй пoслe зaпятoй. В нeй испoльзуются мeтoды нaкoплeния oтрaжeнныx oт цeли сигнaлoв. Знaчит, aмплитудa шумa рaстeт в кoрeнь квaдрaтный из кoличeствa суммирoвaний рaз. Кaк бы всeм xoтeлoсь, чтoбы видeoкaмeры пoкaзывaли изoбрaжeниe в пoлнoй тeмнoтe и бeз пoдсвeтки. Eсть тoлькo oднa зaгвoздкa – любoй движущийся oбъeкт будeт вoспринимaться кaк нeчтo близкoe к шуму, идущий чeлoвeк (в лучшeм случae) будeт выглядeть кaк призрaк и нa изoбрaжeнии нoчнoгo гoрoдa мы увидим тoлькo призрaки aвтoмoбилeй, нo нe сaми движущиeся aвтoмoбили. С шумoм дeлo другoe, oн, кaк прaвилo, случайный и в любой момент времени не похож на себя в другой момент времени. Мне ближе радиолокация, по моему базовому образованию. Вроде отлично, камеры с такой чувствительностью могут видеть даже при свете звезд. С шумами – очень трудно, а вот с их влиянием можно. При большом количестве суммируемых полей мы можем вообще не увидеть на стоп кадре быстро движущихся объектов. Так, как это можно видеть на ночных фотографиях, выполняемых с большой выдержкой. Можно ли с ними бороться. Можно суммировать поля изображения (это половинки кадров). LSC — Lens Shadow Compensation (Режим компенсации затенения объектива)
Не переборщите с использованием корректоров четкости. Многие производители устанавливают отдельный сенсор, чувствительный только к видимому свету и производят переключение режимов по его сигналу. Тогда все работает гораздо лучше. Темнеет, камера дает себе команду убрать фильтр. Смещение таблицы или матрицы на 0,5 пикселя в сторону могут вызывать весьма приличную ошибку измерения, которая, конечно же, зависит и от самой таблицы, от количества линий в клине и от массы других факторов. Еще одна достаточно важная вещь, вызывающая массу споров – повышенная разрешающая способность камер. HLC – High Light Compensation (Компенсация яркой засветки) “Темно”. Одной из основной ошибок измерения является то, что линии клина могут попадать как на пиксели матрицы, так и “между ними”. Наверняка, многие использовали при обработке изображений на ПК такие функции графических редакторов для улучшения четкости картинки. 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. Весьма часто, камеры с функцией “День/Ночь” имеют встроенную ИК подсветку. Крутизна фронтов сигнала увеличивается и вы видите более четкую картинку, чем она была бы без коррекции четкости. Однако, давайте помнить, что количество пикселей в матрице корректоры четкости не изменяют, а просто искажают сигнал так, чтобы проще было рассмотреть линии испытательного клина. 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. 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. Какой может быть выход? Убирает фильтр, “светло”… и так далее. Современные методы обработки сигналов зачастую используют корректоры четкости изображения. Кроме того, оно будет хуже сжиматься в видеорегистраторах, объемы архивов могут прилично возрасти. У таких объективов разные фокусные расстояния для видимого света и ИК диапазона и, при работе ИК подсветки, изображение может оказаться нерезким. Во-первых, сама точность измерения сейчас не слишком высока. Что в этом случае произойдет с “правильной” камерой “День/Ночь”, имеющей встроенную ИК подсветку или работающей с ИК прожектором? 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. Матрица получает мощный сигнал от ИК подсветки. Теперь перейдем к рассмотрению других функций, которые стали доступны в последние годы, благодаря использованию процессоров цифровой обработки сигнала (DSP).
И встроили в эту камеру механический узел, убирающий упомянутый вырезающий ИК фильтр, при переходе камеры в монохромный режим. Дело не только в том, что над пикселями матриц цветных камер установлены цветные фильтры, основная причина пониженной чувствительности цветных камер – наличие фильтра, вырезающего ИК диапазон. Во втором случае, камеру взяли “не очень правильную”, у которой вырезающего ИК фильтра, можно считать нет. То есть, он есть, но его полоса режекции (вырезания) не совпадает с необходимой полосой для верной цветопередачи. Такие камеры часто называют TDN (True Day/Night) – “правильные” день/ночь или указывают наличие ICR (Infrared Cut Filter Removable) – убираемый вырезающий ИК фильтр. В настоящей публикации, еще раз будут повторены известные вещи, с целью систематизации знаний по функциям, которые есть практически в каждой современной камере. Вот на таких камерах мы и видим искажения цветов. 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. Цветные камеры более информативны, но обладают меньшей чувствительностью, что ограничивает их применение в условиях недостаточной освещенности. Начнем по порядку. Почему это происходит? При переходе в монохромный режим выключается лишь сигнал цветности, что дает несущественную прибавку к чувствительности камеры (по оценкам разных специалистов, примерно 20-50%). Причина в том, что это камеры с электронным переключением “День/Ночь”. Если кого-то удивляли цветные видеокамеры с ИК подсветкой, там примерно та же история, там тоже “неполноценный” вырезающий ИК фильтр. Матрицы видеокамер чувствительны к этому диапазону и это дает существенную прибавку к чувствительности камер. Компенсация фокуса для ИК диапазона В монохромном режиме это практически не важно, а вот в цветном режиме это может доставить определенные неудобства. Конструкции этого механического узла могут использоваться разные, но за счет убирания фильтра удалось добиться реального повышения чувствительности камер в монохромном режиме. Пояснения будут даны весьма упрощенно, однако, будем надеяться, что это не помешает пониманию работы функций видеокамер, а главное – пониманию особенностей их применения.
Опубликовано на сайте Мост безопасности
Конечно, регулировка уровня компенсации во многих камерах имеется, но она не спасет, на улице днем светлее, чем в помещении. Такое покрытие отражает падающий свет строго в обратном направлении, угол рассеивания отраженного света весьма мал. Сразу заметим, что у некоторых из производителей эта функция может называться по-другому (например, Eclipse), что не меняет ее сути, но запутывает покупателей. Так что, решайте сами, когда столь полезную и вредную функцию надо использовать, а когда нет. Еще одни “грабли” могут ждать желающих определять номера автомобилей. Номер автомобиля покрыт светоотражающей краской, правильнее даже “имеет световозвращающее покрытие”. Все вы прекрасно знаете, что камера отрабатывает уровень освещенности, меняя значение выдержки электронного затвора или управляя диафрагмой объектива. 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”) Этим и занимается функция компенсации яркой засветки. Она просто маскирует яркие участки, заменяя их серым цветом. Если яркие участки исключить из расчета средней яркости, детали в темных тонах будут лучше различимы. 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. В качестве примера работы такой функции, производителями из ЮВА принято приводить четкое определение номера автомобиля в условиях засветки камеры фарами этого же автомобиля.
Так что и в этом случае мы имеем и плюсы и минусы обоих решений. Для ее реализации были разработаны специальные матрицы, часто их называют матрицы с двойным сканированием или с двойной плотностью. Человек в центре кадра будет виден лучше, но изображение улицы мы совсем потеряем. И?… Правильно, ухудшение разрешающей способности, поскольку используется только центр изображения, формируемый меньшим количеством пикселей матрицы. Вот тут и приходит на помощь функция расширенного динамического диапазона. Рекламируется оптическая стабилизация изображения, когда одна из линз объектива, или, реже, матрица двигаются для компенсации перемещения фотоаппарата или камеры. Как решить задачу наблюдения в таких условиях? Функция компенсации затенения объектива выравнивает среднюю яркость в углах изображения. Сизов А.Ю., технический директор “С-П Групп” А теперь по делу. До сих пор не удалось придумать алгоритм одновременного сопровождения нескольких целей одной поворотной камерой, вот и в случае адаптивной подсветки, она не сможет работать одновременно по группе нарушителей, находящихся на разных дальностях от камеры. Адаптивная подсветка меняет свою мощность, в зависимости от отражения. Эта технология считается более современной и более эффективной. 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. Действительно, у потенциальных ям матриц не хватает объема. Дальние объекты подсвечены меньше, близкие – сильнее. Хотя тонкостей по ней более чем достаточно. Особенно это характерно для варифокальных объективов при установке максимального угла обзора. На среднем расстоянии все вроде нормально, но хочется увидеть нарушителя крупнее. В результате мы получаем возможность ошибки расчета угла обзора камеры, при включении этой функции. 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. 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. И сложить эти изображения в выходном сигнале, что позволит лучше видеть на экране детали в светлых и темных участках изображения. Такая гамма коррекция поддерживается пока далеко не всеми новыми камерами. Я сознательно оставил “родную” неправильную иллюстрацию. Как и у каждой функции, у этой есть свои плюсы и минусы. Оценить это очень сложно, но “бесплатно” и эта функция не работает. В нашей отрасли такое решение слишком дорого, поэтому используют цифровую стабилизацию изображения. Правда, если нарушитель близко, рассмотреть что-то вдали становится совсем сложно. Однако, всегда найдется случай, когда яркость в углах изображения должна быть меньше, ну, такая там освещенность и так должно выглядеть. Зачастую, объективы видеокамер создают затенения по углам изображения. Может, есть другой способ? Главный недостаток этого эффекта состоит в том, что зашумленное изображение очень плохо сжимается алгоритмами в регистраторах и растет объем архива. При дрожании камеры, изображение смещается в противоположном движению направлении, в памяти видеокамеры, исключая смещение этого изображения между полями. Ведущие производители (такие как Sony и Panasonic) даже называют ее по-разному. Вот в чем заявляемое преимущество адаптивной ИК подсветки. 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. На обычных матрицах делаются два снимка с разными выдержками, только скорость вывода информации падает в 2 раза, до 25 полей в секунду. Все бы хорошо, только такие матрицы увеличивают стоимость камер примерно на 30%. 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. Если нарушитель движется на камеру с ИК подсветкой в темноте, то вдали он “мелковат” и не очень виден в темноте, вблизи он “крупный”, но пересвечен и тоже плохо различим. 3D подавление шумов. Поэтому буду очень краток. Известная функция BLC (компенсация встречной или фоновой засветки) настраивает камеру на среднюю освещенность в центре кадра (типовое решение, бывает можно выбрать зоны чувствительности). Однако, для смещения картинки нужен запас по полям. Если посмотреть работу цифровых фильтров шумов, результат может впечатлить, изображение действительно становится приятнее для просмотра.
Взято с http://www.os-info.ru