Статьи

К списку статей

Использование записи полными кадрами в системах охранного телевидения

Во многих современных видеорегистраторах имеется возможность записи видеоизображения так называемыми "полными кадрами", когда в формировании каждого кадра принимают участие два соседних поля видеосигнала. Однако эти поля в аналоговой видеокамере формируются в разные моменты времени и в результате при видеозаписи движущихся объектов возникает эффект интерлейсинга, проявляющийся в бросающейся в глаза и визуально неприятной "полосатости" полученных изображений. На рисунке 1 приведён стоп-кадр, иллюстрирующий этот эффект.

Пример интерлейсинга на движущемся человеке.

Рисунок 1. Пример интерлейсинга на движущемся человеке.

На рисунке 2 приведён увеличенный фрагмент этого же кадра, на котором подробно видна черезстрочная структура полученного изображения.

Увеличенный фрагмент кадра с интерлейсингом.

Рисунок 2. Увеличенный фрагмент кадра с интерлейсингом.

Для компенсации этого недостатка широко используются различные программные методы компенсации этого эффекта - деинтерлейсинг, которые эффективно визуально исправляют черезполосицу изображения. Но действительно ли исправляют ли они изображение к его истинному виду? Это невозможно даже теоретически - из полукадров полученных в разные моменты времени не восстановить пиксели кадра, соответствующие одному общему моменту времени. На рисунках 2 и 3 приведены примеры кадров обработанных деинтерлейсингом.

Стоп кадр обработанный деинтерлейсингом.

Рисунок 3. Стоп кадр обработанный деинтерлейсингом.

"Двоение" движущейся машины после обработки кадра деинтерлейсингом.

Рисунок 4. "Двоение" движущейся машины после обработки кадра деинтерлейсингом.

Хорошо видно, что полосатости изображения больше нет, но изображение не стало информативней и качественней - движущиеся машины стали "двоиться" при комбинировании полукадров, в которых эти машины находились в разных точках пространства. Более того, если до деинтерлейсинга удалением половины строк можно было получить "истинный" полукадр, содержащий достоверную информацию, то теперь в каждом пикселе изображения необратимо смешана информация из обоих полукадров и выделить что-то из смеси не всегда возможно.

Возникает вопрос - присутствует ли этот эффект при наблюдении за движущимися людьми или он проявляется только для быстродвижущихся машин. На рисунке 5 приведён стоп-кадр иллюстрирующий этот же эффект для движущихся людей и на рисунке 6 увеличенный фрагмент этого же кадра. Видно, что изображения движущихся людей искажаются интерлейсингом точно так же - изображение двоится, так что на изображении лица присутствует четыре глаза, два подбородка, два контура волос.
Стоп-кадр движущихся людей после обработки кадра деинтерлейсингом.

Рисунок 5 Стоп-кадр движущихся людей после обработки кадра деинтерлейсингом.

Увеличенный фрагмент кадра с деинтерлейсингом.

Рисунок 6 Увеличенный фрагмент кадра с деинтерлейсингом.

Пространственное смещение изображения между полукадрами на представленных двоящихся изображениях достаточно большое - порядка десятка пикселей. Во многих случаях оно будет значительно меньшим, в результате двоение наблюдаться не будет - детали изображения будут просто размытыми и нечёткими без явного их двоения. Однако информативность изображения, очевидно, всё равно будет снижена. Причём снижается информативность изображения только движущихся объектов, неподвижные же детали окружающего пейзажа остаются максимально информативными. Это часто приводит к тому, что при беглой оценке системы у заказчика создаётся впечатление достаточной информативности записи полными кадрами, при реальном же разборе происшествий информативность объектов интереса оказывается многократно сниженной и неприемлемой.

Рассмотрим теперь теоретические аспекты применимости записи полными кадрами.
Альтернативой записи полными кадрами является запись полукадрами. При записи полукадрами информативность записи снижается примерно в два раза, т. к. в два раза уменьшено число элементов разложения кадра (в реальности скорее в полтора раза из за влияния Келл-фактора, снижающего вертикальное разрешение полных кадров). При записи движущихся объектов полными кадрами информативность изображения в направлении движения снижается во столько раз, во сколько перемещение изображения объекта между полукадрами превышает размер пикселя. В направлении поперечном направлению движения информативность остаётся неизменной. Отсюда можно вывести критерий для выбора типа записи: Если среднее перемещение изображения за время 1/50с превышает размер пикселя, более информативной является запись полукадрами, если меньше, то более информативной является запись полными кадрами.

Рассмотрим различные практические случаи видеорегистрации. Скорость перемещения изображения по кадру зависит и от скорости движения реального объекта и от фокусного расстояния объектива и от расстояния этого объекта, оперировать ими совершенно неудобно, гораздо более удобным параметром оказывается пространственное разрешение области видеоконтроля, или размер минимально различимой детали. Рекомендуемыми и распространёнными целевыми задачами СОТ являются обнаружение, различение и идентификация людей, различение госномеров автотранспорта. Задачи различения и идентификации по рекомендациям Р 78.36.008-99 требуют размера минимально различимой детали (МРД) 15мм и 2мм соответственно. Для задачи обнаружения человека размер МРД должен быть в 2-4 раза меньше минимальной из его размерностей, т.е. порядка 100мм. Для различения госномера, символы которого нарисованы линиями шириной 10мм, МРД должна иметь примерно такой же размер, т.е. 10мм. При видеозаписи полными кадрами для выполнения требования к размеру МРД перемещение контролируемых объектов за время между полукадрами как минимум не должно превышать размера МРД.

1) Случай целевой задачи обнаружения людей. Смещение человека за время между полукадрами может превысить 0,1м, соответствующее размеру МРД обнаружения, только при нереально высокой скорости его движения в 18км/ч. Таким образом, при решении целевой задачи обнаружения запись полными кадрами является оптимальным вариантом.

2) Случай целевой задачи различения людей. Смещение человека за время между полукадрами может превысить 1,5см, соответствующее размеру МРД различения, при скорости его движения в 2,7км/ч. Таким образом, для решения целевой задачи различения идущих людей запись полными кадрами не применима, но может применяться при условии остановки или замедления их движения, например на турникетах.

3) Случай целевой задачи идентификации людей. Смещение человека за время между полукадрами может превышает 2мм, соответствующее размеру МРД идентификации даже при очень маленькой скорости его движения лица в 0,36км/ч. Таким образом, при решении целевой задачи идентификации единственно приемлемой является запись полукадрами.

4) Случай целевой задачи различения госномеров автотранспорта. Смещение автомобиля за время между полукадрами может превысить 1см, соответствующее толщине линий символов номера при скорости его движения в 1,8км/ч. Таким образом, при решении целевой задачи различения госномеров запись полными кадрами может применяться только при гарантированной остановке автомобилей (например, перед шлагбаумом ), в случае же их возможного движения единственно приемлемой является запись полукадрами.

В итоге можно сформулировать следующее заключение: при наблюдении с низким пространственным разрешением с целью обнаружения эффективней применять запись полными кадрами, при наблюдении с высоким разрешением для идентификации лиц и различении госномеров - приемлема запись только полукадрами, при решении целевой задачи различения людей выбор зависит от предполагаемой скорости их движения.

Следует отдельно отметить, что при идентификации лиц (так же как и при различении госномеров) помимо записи полукадрами возникает ещё дополнительное требование соблюдения малого времени экспозиции кадра принудительной установкой её в настройках видеокамеры, либо обеспечением высокой освещённости объекта наблюдения. В противном случае смазывание изображений будет наблюдаться от большой длительности экспозиции даже внутри одного полукадра.


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: 10 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: 62 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
3 827

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
4 121

Производитель Axycam
Найдено товаров: 1722
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