Статьи

К списку статей

Оптические возможности PTZ-видеокамер

В настоящее время в системах видеонаблюдения получили широкое распространение управляемые видеокамеры с телеобъективами, особенно скоростные видеокамеры купольного исполнения. Их возможности производят сильное впечатление, как на пользователей, так и на инсталляторов систем видеонаблюдения, в характеристиках этих камер приводятся всё более и более высокие характеристики, такие как величина трансфокации и светочувствительности. Однако часто эти параметры вводят в заблуждение специалистов относительно реальных возможностей и технической эффективности применения этих видеокамер. Рассмотрим основные заблуждения, связанные с такими видеокамерами.

Цифровое увеличение изображения
Эта функция в реальности является не просто бесполезной, но и весьма вредоносной для эффективности использования видеокамеры. Она действительно укрупняет изображение на мониторе, но при этом изображение не становится более подробным и информативным, изображение всего лишь растягивается (и сглаживается), в то время как целью использования функции "приближения" является получение более подробной информации об объекте - более подробное его рассмотрение. Вредоносность же заключается в том, что при цифровом приближении уменьшается контролируемая оператором часть пространства и тратятся время и внимание оператора на управление приближением. Разумным представляется безусловное отключение функции цифрового приближения в настройках видеокамеры.

Эффективность высоких коэффициентов оптической трансфокации
Кажется само собой разумеющимся, что подробность получаемого изображения прямо пропорциональна степени трансфокации, например видеокамера с 35-кратным приближением кажется вдвое эффективней видеокамеры с 18-кратным. Однако в реальности возможности оптических систем телеобъективов весьма ограничены и при приближении степени трансфокации к максимальной её эффективность значительно падает из-за снижения разрешения изображения. Так, например при 35-кратном оптическом увеличении разрешающая способность видеокамеры снижается до уровня 200 ТВЛ, что значительно уменьшает ожидаемое увеличение эффективности видеокамеры с высокой степенью трансфокации. На рисунке 1 приведено изображение тестовой таблицы при минимальной (x1), а на рисунке 2 при максимальной (x35) степени трансфокации видеокамеры с 35-кратным оптическим увеличением.

Рис.1. Разрешение видеокамеры при минимальной (x1) трансфокации
Разрешение видеокамеры при минимальной (x1) трансфокации

Рис.2. Разрешение видеокамеры при максимальной (x35) трансфокации
Разрешение видеокамеры при максимальной (x35) трансфокации
Целью приближения изображения является увеличение пространственного разрешения изображения объектов, однако при высоких коэффициентах трансфокации оно растёт гораздо медленнее, чем сама степень трансфокации.

Так на рисунках 3 и 4 приведены изображения одной и той же таблицы штриховых мир при коэффициентах трансфокации x16 и x35, однако вместо ожидаемого двукратного увеличения пространственного разрешения при более чем двукратном приближении оно увеличивается лишь в 1,5 раза (минимально различимая деталь уменьшилась с 1,0мм до 0,7мм).

Рис.3. Изображение таблицы при трансфокации x16
Изображение таблицы при трансфокации x16
Рис.4. Изображение таблицы при трансфокации x35
Изображение таблицы при трансфокации x35

Высокая чувствительность
В характеристиках поворотных видеокамер часто приводятся очень хорошие величины светочувствительности - в сотые и даже тысячные доли люкса, что вместе с высокой ценой породило расхожее мнение о преимуществе в светочувствительности поворотных видеокамер по сравнению с обычными стационарными видеокамерами.

Однако при внимательном изучении технических описаний выясняется, что эти величины относятся к случаям использования очень больших экспозиций кадра, которые для целей охранного телевидения не должны применяться, т.к. приводят к «смазыванию» движущихся объектов, в том числе вплоть до невозможности их восприятия и обнаружения оператором; и иногда с применением шумоподавления, уменьшающего разрешение изображения. При отключении этих нежелательных для охранного видеонаблюдения режимов поворотные видеокамеры даже уступают в светочувствительности стационарным камерам из-за использования в них светочувствительных матриц уменьшенного формата 1/4". Более того, это ещё только относится к режимам с минимальной трансфокацией, когда телеобъектив имеет достаточно высокую светосилу. При увеличении степени трансфокации рост фокусного расстояния объектива приводит к уменьшению в 2-2,5 раза относительного отверстия, что соответственно уменьшает чувствительность поворотной видеокамеры в этом режиме ещё в (4-6) раз.

Если для стационарных видеокамер недостаток светочувствительности проявляется в низкой яркости и повышенной шумности изображения, то для поворотных видеокамер в режиме с высокой трансфокацией он гораздо более катастрофичен - видеокамера при низкой освещённости не может самостоятельно настроить автофокус и сфокусировать изображение, в результате оператор получает вместо изображения равномерно серый экран.

На рисунках 5, 6 и 7 приведено изображение одной и той же бумажной мишени при степени трансфокации x7, x35 до расфокусировки и x35 после самопроизвольной расфокусировки соответственно.

Рис.5. Изображение мишени при трансфокации x7 (отношение сигнал/шум 30 дБ)
Изображение мишени при трансфокации x7 (отношение сигнал/шум 30 дБ)
Рис.6. Изображение мишени при трансфокации x35 до расфокусировки (отношение сигнал/шум 25 дБ)
Изображение мишени при трансфокации x35 до расфокусировки (отношение сигнал/шум 25 дБ)
Рис.7. Изображение мишени при трансфокации x35 после расфокусировки
Изображение мишени при трансфокации x35 после расфокусировки
Видно, что оптическое увеличение сопровождается увеличением уровня шумов вследствие снижения светочувствительности, а зашумлённость изображения совместно с уменьшением глубины резкости при большом фокусном расстоянии приводит с течением времени к самопроизвольной потере фокусировки. Следует отметить, что при более высоких уровнях шумов потеря фокусировки обычно происходит сразу, что делает в этом случае использование режимов с высокой степенью увеличения принципиально невозможным.

Таким образом, использование поворотных видеокамер предъявляет более жёсткие требования к освещённости контролируемой территории, чем использование только стационарных видеокамер.

Заключение
Несмотря на наличие принципиальных ограничений технического характера, управляемые PTZ-видеокамеры значительно расширяют возможности систем видеонаблюдения, придают им возможности оперативности и гибкости, значительно расширяют размеры контролируемой территории. Понимание и учёт проектировщиками их оптических особенностей и реальных возможностей необходимы для грамотного построения эффективных систем видеонаблюдения.


Рустам Валеев

Видеонаблюдение

Внешний вид AN5-21B3.6I Внешний вид AN5-21B3.6I
Уличная аналоговая видеокамера
- 1/3" Pixel plus 1099 - 800 ТВЛ - 3,6 мм - ИК- 20 м
1 890

Производитель Axycam
Внешний вид AD4-P37B3.6I-MG Внешний вид AD4-P37B3.6I-MG
  • - 1/4" 1Мр H42
  • - 720p ( 30 к/с)
  • - 3.6mm
  • - подсветка - 20м
Доступно: 21 шт.
1 250

Производитель Axycam
Внешний вид AN4-37B3.6I-MG white Внешний вид AN4-37B3.6I-MG white
  • - 1/4" 1Мр H42
  • - 720p ( 30 к/с)
  • - 3.6mm
  • - подсветка - 20м
Доступно: 136 шт.
1 350

Производитель Axycam
Внешний вид AD-P31B3.6I-AHD Внешний вид AD-P31B3.6I-AHD
  • - 1/4" 1Мр Omnivision
  • - 720p ( 30 к/с)
  • - 3.6mm
  • - подсветка - 20м
1 197

Производитель Axycam
Внешний вид AD-P31B2.8I-AHD Внешний вид AD-P31B2.8I-AHD
  • - 1/4" 1Мр Omnivision
  • - 720p ( 30 к/с)
  • - 2.8mm
  • - подсветка - 20м
1 323

Производитель Axycam
Внешний вид AN5-31B3.6I-AHD white/dark grey Внешний вид AN5-31B3.6I-AHD white/dark grey
  • - 1/4" 1Мр Omnivision
  • - 720p ( 30 к/с)
  • - 3.6mm
  • - подсветка - 20м
2 331

Производитель Axycam
Внешний вид AD-31B3.6I-AHD Внешний вид AD-31B3.6I-AHD
  • - 1/4" 1Мр Omnivision
  • - 720p ( 30 к/с)
  • - 3.6mm
  • - подсветка - 25м
1 953

Производитель Axycam
Внешний вид AD7-31V12I-AHD Внешний вид AD7-31V12I-AHD
  • - 1/4" 1Мр Omnivision
  • - 720p ( 30 к/с)
  • - 2.8-12mm
  • - подсветка - 25м
3 213

Производитель Axycam
Внешний вид AN4-37V12I-MG Внешний вид AN4-37V12I-MG
  • - 1/4" 1Мр H42
  • - 720p ( 30 к/с)
  • - 2.8-12mm
  • - подсветка - 40м
3 823

Производитель Axycam
Внешний вид AN4-33V12I-AHD Внешний вид AN4-33V12I-AHD
  • - 1/4" 1.3Мр Aptina
  • - 960p ( 30 к/с)
  • - 2.8-12mm
  • - подсветка - 40м
4 117

Производитель Axycam
Найдено товаров: 1740
1 2 3 4 5

Возврат к списку

Создание проекта системы видеонаблюдения всего за несколько минут;
Все РЕАЛЬНО: в т.ч. сектора наблюдения, параметры кабельных трасс;
Загрузка готовых планов и их масштабирование;
Спецификация обрудования и смета создается автоматически;
Дружелюбный интерфейс;
Индивидуальные настройки программы и оборудования.
Техподдержка встроена непосредственно в программу.
Регистрация занимает одну минуту.

ОТ ЗАПРОСА ДО ОФОРМЛЕННОГО ПРЕДЛОЖЕНИЯ - 15 МИНУТ