Основные термины, используемые в видеонаблюдении.

Основные термины, используемые в разделе

  1. Аналоговый сигнал — представление данных в виде непрерывно меняющихся значений. Аналоговый электрический сигнал характеризуется различными значениями напряжения или тока и является электрическим представлением исходного сигнала, в пределах динамического диапазона системы.
  2. АРД — автоматическая регулировка диафрагмы.
  3. БИК — блок инфракрасной подсветки.
  4. Вариофокальный объектив — объектив с переменным фокусным расстоянием.
  5. Видеокоммутатор — устройство для подключения нескольких телекамер к нескольким видеомониторам вручную, автоматически или по сигналу тревоги.
  6. Видеомонитор — устройство, осуществляющее преобразование видеосигнала в изображение.

     

  7. Видеосвитчер — видеокоммутатор.
  8. Видеоусилитель — устройство, предназначенное для усиления и корректировки сигнала изображения, а также сложения его с различными сигналами, несущими служебную информацию.
  9. Диафрагма — средство регулировки размера отверстия объектива, контролирующего количество света, достигающего поверхности фотоэлемента.
  10. Дуплексный мультиплексор — позволяет в одно и то же время записывать мультиплексированное изображение от телекамер на видеомагнитофон и просматривать ранее записанные видеокассеты на другом видеомагнитофоне.
  11. ИК-подсветка — инфракрасный свет, невидимый для человеческого глаза. Относится к длинам волн более 700 нм и применяется для подсветки объекта в темное время суток. Черно-белые телекамеры обладают высокой чувствительностью в инфракрасном диапазоне светового спектра.
  12. Квадратор — устройство, позволяющее одновременно выводить на экран видеомонитора изображения от четырех источников видеосигнала, размещая их в соответствующих сегментах экрана.
  13. Люкс — единица измерения освещенности.
  14. Матричный коммутатор — многофункциональное устройство, позволяющее подключать любой вход к любому выходу системы, управлять техническими средствами системы и обрабатывать сигналы извещения о тревоге по определенной программе.
  15. Мультиплексор — устройство, позволяющее записывать сигналы от нескольких телекамер на один видеомагнитофон (мультиплексирование) путем записи последовательно по одному кадру изображения от каждой телекамеры, воспроизводить мультиплексированное изображение и обрабатывать сигналы извещения о тревоге.
  16. Объектив — оптическая система, фокусирующая требуемые объекты на фотоприемник телекамеры.
  17. ПЗС — матрица — это прибор с зарядовой связью, основной элемент телекамеры, формирующий электрический сигнал, пропорциональный количеству света, падающего на его поверхность.
  18. Разрешающая способность
    • мера способности телевизионной системы или телекамеры воспроизводить детали;
    • число элементов изображения, которые могут быть воспроизведены с хорошей четкостью.
  19. Симплексный мультиплексор — мультиплексор, позволяющий в один момент времени выполнять только одну операцию.
  20. Твл — телевизионная линия. Используется для характеристики разрешающей способности.
  21. Телекамера — устройство, преобразующее оптическое изображение охраняемой зоны в электрический видеосигнал.
  22. Цифровой сигнал — электронный сигнал, в котором каждое значение реального сигнала представляется комбинацией двоичных сигналов, соответствующих аналоговому сигналу.
  23. АС / DC — переменный / постоянный ток.
  24. ALC (automatic light control) — автоматическая регулировка освещенности, функционально аналогична компенсации встречной засветки.
  25. Al (Auto iris) — автодиафрагма. Автоматический метод изменения апертуры диафрагмы в ответ на изменения освещенности объекта.
  26. Aspherical lens — объектив с асферической поверхностью обладающий лучшими, оптическими характеристиками.
  27. AWG (American wire gauge) — американский стандарт диаметров проводов, Чем меньше значение AWG, тем больше диаметр провода.
  28. Back focus (задний фокус) — расстояние от задней плоскости объектива до ПЗС матрицы для получения максимальной фокусировки при установке разных фокусных расстояний (особенно для вариообъектива).
  29. BNC (Bayonet-Neil-Concelman connector) — байонетный разъем. Наиболее распространенный в системах охранного телевидения и телевещании разъем для передачи видеосигналов основной полосы частот по коаксиальному кабелю.
  30. Bypass — функция постоянного переключения между камерами в видеосвитчерах или других устройствах коммутации.
  31. CCD (Charg-coupled device) — ПЗС матрица. Прибор с зарядовой связью. Используется в камерах в качестве фотоприемника изображения.
  32. CCTV Closed circut television — замкнутое (охранное) телевидение. Система, предназначенная для ограниченного числа пользователей.
  33. Codec (Code/Decode Кодер/декодер) — электронное устройство, осуществляющее компрессию / декомпрессию цифровых сигналов.
  34. C-mount (С-крепление) — стандарт резьбового крепления объективов к видеокамерам, определяемый с расстоянием от заднего фланца до ПЗС матрицы равным 17,526 мм. С- объективы совместимы с С и с CS креплением видеокамер. Для последних необходимо переходное кольцо (адаптер).
  35. CS-Mount (CS- крепление) — новый стандарт крепления объективов, но расстояние до ПЗС матрицы 12,5 мм. Используется только на видеокамерах с CS-креплением.
  36. CS-to-C mount adaptor — переходное кольцо для преобразования CS-видеокамеры в С- видеокамеру, т.е. в камеру для работы с С-объективом.
  37. DD (Direct Drive) — объектив с автодиафрагмой, требующий от камеры постоянное напряжение для управления диафрагмой, в отличие от традиционных, требующих видеоопорный сигнал.
  38. DSP (Digital signal processing) — цифровая обработка сигналов.
  39. ES (Electronic Shutter) — показатель непрерывной переменной скорости затвора.
  40. f * — фокусное расстояние объектива.
  41. F — относительное световое отверстие объектива.
  42. Field — поле кадра. Половина ТВ-кадра, состоящая из четных или нечетных строк. Каждое поле состоит из 625,2 / 2 = 312,5 строк, В системе передается 50 п / с.
  43. Frame-кадр — совокупность четных и нечетных строк, составляющих один ТВ-кадр. Один кадр состоит из 625 строк. В системе ТВ обычно передается 25 кадров/с.
  44. Freez (заморозка) — стоп-кадр.
  45. I/O (Input/Output) — вход/выход.
  46. IP (Index of protection) — индекс уровня защиты, характеризующий защищенность устройств от внешних воздействий, таких как влага, пыль и удар.
  47. ISDN (Integrated Services Digital Network) — цифровая связь, использующая скорость передачи в 64 кбит / с.
  48. JPEG (Joint Photographic/ Experts Group) — формат сжатия цифровых изображений с показателем 10/1.
  49. LAN (Local Area Network) — локальная сеть. Коммуникационная сеть с общим управлением для передачи данных на небольшие расстояния (обычно в пределах одного здания).
  50. Led (Light Emitting Diod) — светодиод. Полупроводник, излучающий свет при приложении к нему напряжения определенной полярности.
  51. Lux (lx), люкс (лк) — единица измерения освещенности, соответствует освещенности поверхности в 1 м.кв. световым потоком в 1 люмен.
  52. Manual iris — ручная установка диафрагмы. Способ изменения размеров аппертуры объектива вручную.
  53. MPEG-1, MPEG-2 — стандарты сжатия видеоизображений для передачи их по каналам связи со скоростью от 1,5 до 3,5 Мбит/с (для MPEG-1) и от 1,5 до 100 Мбит/с. для (MPEG-2).
  54. Pin — 4-pin, 6-pin — четырехконтактный или шестиконтактный разъем, используемый для подключения телекамеры к монитору.
  55. Pinhole lens — объектив «игольное ушко». Объективы с постоянным фокусным расстоянием и малым диаметром (до 1,3 мм) наружного размера объектива. Используются для скрытого наблюдения. Не имеют регулировки фокусировки, но могут иметь различные относительные отверстия.
  56. Pixel (пиксел. От picture element) — минимальный элемент видеоизображения. Понятие, используемое в отношении элементарной ячейки ПЗС -матрицы или ТВ- изображения при цифровой обработке.
  57. PTZ camera (Pan, tilt and zoom camera) — PTZ-камеpa, видеокамера на поворотном устройстве, с вариообъективом и сервоуправлением.
  58. RS-232 — формат цифровой последовательной передачи данных, для которого требуется два провода (витая пара). В системах охранного телевидения используется при передаче данных между клавиатурой управления, матричными видеокоммутаторами и PTZ блоками.
  59. RS-422 — усовершенствованный по сравнению с RS-232 формат цифровой передачи данных.
  60. RS-485 — усовершенствованный по сравнению с RS-422 формат цифровой передачи данных. Основное усовершенствование касается числа устройств, управляемых этим форматом.
  61. Signal-to-Noise ratio (S / N) — отношение сигнал/шум (с/ш). Отношение с/ш показывает отношение уровня полного полезного сигнала к уровню шума, т.е. насколько уровень сигнала выше уровня шума. Выражается в дБ. Чем больше величина с/ш, тем четче и яснее изображение при воспроизведении.
  62. S-VHS — формат видеозаписи Super. Дает лучшее, чем VHS, горизонтальное разрешение — до 400 ТВЛ.
  63. Time lapse VCR (TL VCR) — TL- видеомагнитофон, обычно формата VHS, обеспечивает запись на стандартную (180 мин) кассету до 960 часов дискретной записи. Имеет функции подключения внешних входов тревоги, наложения времени-даты на видеосигнал, поиск видеозаписи по признакам.
  64. VD (Video Drive) — объектив с автодиафрагмой, требующий от камеры видеоопорный сигнал для управления диафрагмой.
  65. VGA (Video graphics array) — адаптер VGA.
  66. VHS (Video home system) — формат записи, используемый в охранном телевидении. Современное оборудование охранного телевидения (камеры, мониторы) превосходит по разрешающей способности формат VHS.
  67. VMD (Video motion detector) — видеодетектор движения. Электронное устройство, реагирующее на движение или изменения контрастности в зоне контроля.
  68. Wavelet (Вейвлет) — вид сжатия сигналов для охранного телевидения с большим коэффициентом сжатия и с качеством, равным или лучшим, чем JPEG.
  69. ZOOM — увеличение.
  70. Zoom lens — трансфокатор. Объектив с изменяемым фокусным расстоянием. Управляется с клавиатуры, установленной на посту наблюдения.

Цвет и ИК волны. Видеокамеры и объективы.

Сейчас, в начале 21-го века, телевизионные цифровые и сетевые технологии начинают использоваться для обеспечения безопасности не только бизнеса и государства, но и для безопасности жилища, семьи и личности.

Современному городскому жителю Система Охранного Телевидения (СОТ) уже представляется явлением знакомым и привычным. Интуитивно любому понятно, из чего такая система состоять. Это камера, которая «смотрит» на защищаемый объект, какая-то среда, по которой сигнал поступит в пункт наблюдения (например — провода), монитор, в который смотрит охранник и, обязательно, видеорегистратор.

Объектив представляется мало значительным элементом, составной частью камеры. Хотя даже пользуясь пылесосом, понятно, что чистить ковёр и узкую глубокую щель надо с помощью разных насадок. Важно, что сравнительно недорогие конструкции для охранных целей, состоящие из камер и объективов, должна решать задачу более сложную, чем студийные камеры. Они должны работать круглосуточно! И, если камера закреплена на высокой мачте или стене, в термо- и влагозащитном кожухе, регулировать два раза в сутки фокусировку не возможно. Это не относится к дистанционно управляемым камерам, которые можно будет обсудить отдельно.

Хотелось бы отметить, что объективы представляют собой набор линз из прозрачного материала — оптического стекла или хорошего оптического пластика, которые в значительной степени поглощают ультрафиолетовую (УФ) часть излучения, а инфракрасную (ИК) пропускают почти без потерь. ПЗС матрицы современных камер также чувствительны в ИК области спектра. Что обуславливает существенное влияние ИК света на работу СОТ.

До того, как обсуждать, какими могут быть объективы и камеры, обеспечивающие приемлемое качество изображения, хотелось бы остановиться на терминологии, касающейся электромагнитных волн, света, восприятия и воспроизведение цвета.

На рис. 1 Представлена часть спектра электромагнитных волн по обе стороны видимого диапазона. Следует помнить, что справа от этого отрезка лежат все традиционные радиоволны – от УКВ до сверх длинных, а слева, жесткий рентген и гамма-кванты.

Часть спектра электромагнитных волнНа верхней шкале указаны и длины волн и частоты. Для того чтобы яснее понимать масштаб явлений, связанных с любым участком диапазона электромагнитных волн, желательно ориентироваться и в длинах волн и в частотах.

Старшее поколение привыкало к радиоприёмникам, шкалы которых были проградуированы в метрах; с полосами ДВ, СВ, КВ и УКВ. Молодое же поколение отлично знает, что «в Bluetooth и WiFi используется нелицензируемый, повсеместно доступный диапазон 2,4 ГГц». Если вспомнить, что скорость света — это триста тысяч км/с, то понятно, что частоте 300КГц соответствует волна длиной 1км; 300МГц – 1м.

Ещё 20 лет назад крыши всех московских домов украшали антенны, направленные на Останкинскую башню. Размеры этих антенн демонстрировали, что вещание советского телевидения производилось на метровых волнах. А WiFi работает вблизи границы дециметровых и сантиметровых волн. При этих «вычислениях» можно округлять и ошибаться в полтора – два раза, важен только порядок, чтобы не ошибаться в 10 и более раз.

И ещё, по поводу длин волн. В СМИ появились сообщения о создании новой досмотровой техники на «Т-волнах». Может возникнуть впечатление, что в начале 21 века открыт новый тип излучения, подобно тому, как после великого открытия Рентгена, которое он скромно назвал X-лучами, много раз «открывали», а потом закрывали разные, например N-лучи. Так вот, техника и технология излучения, приёма, обработки и визуализации наверняка новые, но T-волны, это просто Терагерцовый диапазон электромагнитных волн, или субмиллиметровый от 300 до 30мкм. Это часть более широкого диапазона, который по-английски называется microwaves, а в русской технической литературе — СВЧ. Субмиллиметровый диапазон переходит непосредственно в длинноволновую часть ИК. Здесь возникает забавный терминологический парадокс – короткие и ультракороткие радиоволны оказываются гораздо длиннее, чем длинные оптические волны инфракрасного диапазона.

Обсудим теперь диапазон видимых волн и, в первую очередь названия цветов, и разночтения в этих названиях.

В русском языке существуют мнемонические фразы, помогающие запомнить последовательность цветов в радуге, например: «Как Однажды Жан Звонарь Головой Свалил Фонарь» или «Каждый Охотник Желает Знать Где Сидит Фазан». Вторая фраза более известна, а первая – смешнее, и, по моему должна лучше запоминаться.

Когда Сэр Исаак Ньютон открыл разложение белого света на призме и объяснил появление радуги, он вначале увидел пять цветов. Позже, по аналогии с музыкальной октавой, выделил семь. Это Red, Orange, Yellow, Green, Blue, Indigo, Violet. (Richard Of York Gave Battle In Vain) Но, с другой стороны, встречается информация, что англоязычные зрители видят в радуге шесть цветов, видимо потому, что Blue означает по-русски два разных цвета. Некоторые разночтения есть и по поводу границ видимого диапазона. В некоторых источниках приводится от 400 до 800 нм, в некоторых от 400 до 700, иногда от 380 до 760. Но это разночтение не связано с индивидуальными или возрастными различиями, вроде возрастной тугоухости в физиологической акустике. Скорее это связано с методами оценки. В справочно-рекламных материалах монохроматические импульсные источники света с длиной волны 404нм называются фиолетовыми, а с длиной 375нм – уже ультрафиолетовыми.

Молекулы пигмента в «Синих» колбочках имеют максимум чувствительности на 430 нм, но есть существенный хвост даже в УФ области. Но, к счастью, хрусталик глаза задерживает ультрафиолет почти полностью, предохраняя сетчатку, но мутнея с возрастом. Если кто-то из читателей заинтересуется физиологией зрения и цвета и оптическими приборами, можно порекомендовать книгу Татьяны Николаевны Хацевич. «Медицинские оптические приборы, Физиологическая оптика» Новосибирск, 1998.

Так что же такое цвет??

Представим себе такую установку. За небольшим матовым стеклом расположены три монохроматических источника света с длинами волн 470, 550 и 630, с регулируемой яркостью каждого, например три светодиода, токи которых можно регулировать. Условно разобьём яркость каждого диода на 256 уровней, от нуля (не светится) до максимума, который примем за 255 единиц. Если теперь, например, установить красный диод на яркость 200 единиц, зелёный на 64, а синий тоже на 200, мы получим свечение, соответствующее цвету платья Мишель Обамы, цвет фуксии. (В стандарте HTML Fuchsia – FF00FF). Точно также работает каждый пиксель Вашего монитора или телевизора, где роль матового стёклышка играет расстояние от глаза до монитора, которое не позволяет различить свечение отдельных разноцветных крупинок люминофора.

Самое главное, что никаких лучей «цвета фуксии» не существует. И если длина волны вполне физическая величина, которую можно померить прибором, то ЦВЕТ, понятие ТОЛЬКО физиологическое. Цвет фуксии, сливовый, баклажанный, и тем более, кирпичные, коричневые, бурые тона, не существуют нигде, кроме затылочной коры больших полушарий. Но и, конечно, на палитрах художников и в колерных книжках. которые до сих пор есть маляров — профессионалов. В излучении Вашего монитора есть только три волны с частотами (длинами волн) трёх люминофоров и они не смешиваются ни в матовом стекле, ни в прозрачных средах глаза, ни даже в колбочковом аппарате сетчатки. Если сравнивать восприятие высоты звукового тона и цвета, то звук определяется частотой, и аккорд это однозначное сочетание чистых тонов. Цвет имеет бесконечное число вариантов представления, и однозначен только внутри строго определённого стандарта, например в RGB. Это обусловлено тем, что хотя более 80% информации об окружающем мире мы получаем по зрительному каналу, частотная избирательность звукового гораздо выше.

Любопытно, на какие частоты «настроены» пигменты в колбочках, которые должны воспринимать красный, зелёный и синие цвета. (гениальную гипотезу о трёхцветном зрении высказал ещё Михайло Васильевич Ломоносов) — это 560, 530 и 430нм. Первая цифра особенно поразительна, максимум отклика колбочки, которая отвечает за красный цвет, лежит в зелёной области!! Так что вся красно-жёлто-зелёная палитра формируется в затылочной коре путём сравнения откликов от «Красных» и «Зелёных» колбочек. На рис. 2 приведены спектральные отклики красных зелёных и синих колбочек.Спектральные отклики красных зелёных и синих колбочек

Очень любопытные открытия сделаны в последнее время в области зрения птиц.
Оказалось, их зрение четырёх цветное. В колбочках присутствует четвёртый пигмент, чувствительный к ближнему ультрафиолету, причём пики чувствительности, расположены равномернее, чем у человека и гораздо более крутая.(здесь под крутизной понимается не современная эмоциональная оценка, а конкретная физическая величина, измеряемая, например, в дБ/Октаву). Палитра птиц должна быть в тысячи раз богаче, чем у художников. И возможно, что, например самцы и самки ворон, которых люди видят одинаково чёрными, воспринимают друг друга с разной и яркой ультрафиолетовой окраской оперения!

В Интернете есть занимательное и очень полезное приложение: http://yandex.ru/yandsearch?text=цвет. Если в поисковой строке набрать название цвета, например «коричневый цвет», то попадаешь в палитру с названиями ближайших цветов и в цветовой круг, точнее в кольцо насыщенных цветов. Ниже находятся окошки, в которых стоят цифры, показывающие, с какой силой должны светиться красный, зелёный и синий люминофоры (RGB), чтобы сформировать интересующий Вас цвет.

Главное достоинство этой игрушки, что любознательный пользователь может сам задать в этих окошках числа от 0 до 255 и получить любой доступный аддитивный RGB цвет. В самом нижнем окошке просто повторены числа RGB, но в 16-ричной системе счисления, ff –это 255. Ещё более наглядно цвета представлены в следующих трёх окошках. Это система представления цветности HUE (Тон, Насыщенность, Яркость). Если в последнем окошке(V%) стоит 0, это чёрный цвет, вне зависимости от остальных значений. Если в предпоследнем(S%) и в последнем окошках стоят 100% — это область (кольцо) насыщенных цветов, а число в первом окошке, это просто угол в градусах на данный цвет из белого центра. Например, 0°, 100%, 100%, или, что то же самое 360°, 100%, 100% — это чисто красный; это 255, 0, 0 в RGB координатах. Под углом 60° лежит жёлтый цвет, под 120° зелёный, под 240° — синий. Это область Монохроматических цветов, цветов радуги. Далее идут цвета, получаемые смешением в разных соотношениях красного и синего. Они называются: лиловый, пурпурный, сиреневый, вишнёвый, малиновый, карминно-красный и т.п. Этих цветов в радуге нет. Можно отметить, что трёхцветное зрение человека адекватно должно быть представлено в трёхмерном пространстве, и изображение всех цветов на одной плоскости всегда носит несколько искусственный характер. Зрение птиц – четырёхмерно!

Внимательный читатель уже, наверное, заметил, что в рассуждениях мы потеряли монохроматический фиолетовый цвет. Простейшая причина, почему мы пользуемся RGB, а не RGV системой – чисто техническая. Когда возникало цветное телевидение, не было фиолетовых светодиодов и люминофоров. Но оказалось, это и не очень принципиально. Поскольку в области голубого и более коротковолнового спектра свет ощущают практически только «синие» колбочки, глаз плохо различает эти цвета друг от друга, и его легко обмануть, предъявив похожую смесь. Например, приложение от Яндекса, под фиолетовым понимает смесь RGB 139, 0, 255 (273°, 100%, 100%) , а в одном из англоязычных источников – Violet – 238, 82, 238; то есть глазу предъявляется смесь, где к синему и красному примешено ещё процентов тридцать зелёного. Вот Вам и «чистый» цвет.

Опытные переводчики знают, что переводить названия цветов с языка на язык, надо крайне аккуратно, похожие слова на разных языках могут иметь разные значения. Например, Magenta – ближе всего к пурпурному, а к русскому Маренго отношения не имеет. А Purple, созвучный с русским пурпур, наоборот лиловый (вспомните «Deep Purple»). Cyan, скорее бирюзовый или аквамариновый, чем голубой, а Navy Blue , как мне кажется, лежит где-то между синим и тёмно синим. Чтобы не возникло впечатления, что выше изложена существенная часть систем представления цветности, можно упомянуть субстрактивную систему CMYK (Cyan, Magenta, Yellow, Key), которая используется в типографских системах и принтерах. Под «ключевым цветом» имеется ввиду просто чёрный краситель. Другая версия происхождения буквы «K» — black. Система называется Субстрактивной, потому что на бумаге цвета вычитаются, а в Аддитивной на экране монитора – складываются. Подробную и понятную статью про цвета и их восприятия можно прочитать: http://youzhick.livejournal.com/174815.html

В компактных и относительно недорогих одноматричных цветных камерах систем охранного телевидения, используется, как правило, комплиментарный мозаичный фильтр с ячейками дополнительных друг другу Cyan, Magenta, Yellow, Green цветов. При этом яркостной и цветоразностные сигналы формируются непосредственно в сдвиговом регистре ПЗС матрицы. Про устройство такого фильтра можно прочитать, например, в книге Владо Домьяновски «CCTV, Библия Видеонаблюдения Цифровые и Сетевые Технологии» М, 2006.

Теперь можно уже перейти непосредственно к видеокамерам и объективам, в частности, к возможному влиянию инфракрасного света, попадающего на матрицу.

Видеокамеры с точки зрения чувствительности и возможностей круглосуточной работы бывают:

1. Чёрно-белые видеокамеры.

Сразу несколько слов о неточности этого термина. Чёрно-белый прибор может передавать только белый и чёрный цвета, чёрные текст и графику на белой бумаге, например, факс. Правильнее говорить о монохромных камерах. Но здесь не должно возникнуть разночтений. Когда мы говорим о чёрно-белых камерах, или о чёрно-белых фотографиях, мы понимаем, что цвета нет, но воспроизводятся градации серого цвета.

Цвет и ИК волныЧёрно-белые камеры, как правило, имеют чувствительность на порядки выше, чем цветные камеры. Это, в частности, объясняется чувствительностью ПЗС матрицы в ИК-области. Это порождает одну особенность, которую надо учитывать, при анализе чёрно-белых изображений.

Яркости объектов, которые наш глаз видит одинаковыми, на изображениях выглядят разными, и наоборот. Это связано с различающимися яркостями в ИК-диапазоне, и, особенно касается тех объектов, которые глаз видит чёрными. Например, из двух человек в чёрной одежде один может выглядеть светлым, а другой тёмным, в зависимости от материала. Чёрная шерсть лучше поглощает ИК волны, а джинсовая ткань больше отражает.

Существуют специальные видеокамеры, чувствительность которых повышена в красной и ближней инфракрасной областях спектра (рис. 3).

Разница в чувствительности в красной области может быть 6 и более дБ. ИК чувствительные видеокамеры особенно эффективно использовать при некоторых условия окружающей среды (дождь, снег, туман, сумерки). Это связано с тем, что ИК свет, как длинноволновый меньше рассеивается на каплях, пылинках и кристаллах.

Полезны также такие камеры, когда ограничены возможности искусственного освещения или когда видеонаблюдение желательно проводить незаметно. Особенно они эффективны при использовании ИК подсветки.

Цвет и ИК волныТребования к объективам для чёрно-белых камер выше, чем для цветных.

Это связано с одним из искажений, вносимым линзами, оптическими элементами объективов — Хроматической Аберрацией. Дело в том, что показатель преломления стекла немного зависит от длины волны. Собственно говоря, именно это свойство стеклянной призмы и позволило Ньютону наблюдать радугу.

В объективах это приводит к тому, что фокусные расстояния для различных цветов различаются. Если не предпринимать специальных мер, это приводит к тому, что изображение размывается. Это схематически показано на рис. 4.

Цвет и ИК волныВ хороших фото объективах используются специальные приёмы для компенсации хроматической аберрации.

Они заключаются, например, в подборе пар линз (оптических стёкол) имеющих разные знаки спектральной зависимости. В одной показатель преломления растёт с длиной волны, а в другой – падает.

Но в фотоаппаратах это касается, естественно, только видимого диапазона. В настоящее время на рынках CCTV появляются объективы с надписью «IR-corrected lens». Условно это показано на рис. 5.


2. Цветные видеокамеры.
Для них необходимо предусмотреть устранение ИК составляющей света для правильной цветопередачи. Для этого используется специальный оптически элемент, который называется ИК режекторный (отрезающий) фильтр (IR cut filter или Optical Low Pass Filter). Если такого фильтра нет, или он недостаточно эффективен, часть ИК энергии достигает матрицы и вызывает избыточную засветку «жёлтых» и «пурпурных» пикселей. Это нарушает цветопередачу, в частности может проявляться в том, что чёрные объекты будут казаться тёмно-красными. Цветные камеры всегда обладают меньшей чувствительностью, чем чёрно-белые.

 


Правильный выбор объектива

Некорректный выбор объектива может уничтожить все преимущества высококлассных ТВ камер. Поэтому к выбору типа объектива надо относиться очень внимательно. Собственно выбор объектива сводится к следующим этапам.

Выбор фокусного расстояния, которое определяет два взаимоисключающих параметра — масштаб изображения на экране и угол зрения. В первую очередь объектив должен обеспечивать такой масштаб, при котором решается поставленная задача, например, распознавание ростовой фигуры человека на дальнем конце сектора наблюдения или, к примеру, чтение номерного знака автомобиля. Известно, что для распознавания с вероятностью 0,99, изображение человеческой фигуры должно занимать не менее 10% высоты экрана. Об этом было написано в статье "Выбор объектива". Следовательно, размер картинной плоскости по вертикали должен быть в 10 раз больше роста человека, то есть около 18м. Для 1/3" ПЗС камеры: F [мм] = 0,2 L [м], т.е. необходимое фокусное расстояние в миллиметрах равно 0,2 от дальности в метрах. Что же касается угла зрения, то он определяется как: 2W = 2arctg b/2F, где b — размер преобразователя свет — сигнал по горизонтали.

Что же делать, если при выбранном масштабе не получается необходимый угол зрения? Во-первых, грамотно выбрать место расположения камеры и ракурс, во-вторых, использовать варифокальные объективы, чтобы точно подстроить минимально допустимый масштаб, увеличивая тем самым угол зрения, что особенно важно для внутренних камер, в-третьих, установить не одну, а две камеры. Стремиться к очень широким углам зрения бессмысленно — объективы с углом зрения в 90° и более имеют значительную бочкообразную дисторсию, и на краях поля зрения изображение сильно деформировано, так что ни о каком распознавании в этом случае можно и речи быть не может.

Выбор светосилы и способа управления диафрагмой. Эти параметры непосредственно связаны с условиями освещения сцены. Яркость изображения в плоскости преобразователя свет — сигнал, и, соответственно, величина светового потока, пропорциональны квадрату относительного отверстия. Следовательно, объектив с относительным отверстием 1:5,6 даёт в 16 раз более тёмную картинку, чем с относительным отверстием 1:1,4.

Для ТВ камер, работающих в условиях постоянного искусственного освещения, можно выбрать объектив с ручной регулировкой диафрагмы, но для камер внешних необходимы объективы с автоматической регулировкой диафрагмы. Этим обеспечивается значительное расширение диапазона освещённости, в котором камера даёт качественное изображение.

Какой способ управления автодиафрагмой лучше — прямой (DC) или по видеосигналу (Video)? В принципе, это одно и то же, но всё-таки во втором случае сбалансированы все связи в одном приборе, изготовленном на одном предприятии, к тому же, "умное" управление компенсацией фоновой засветки возможно только при применении объективов с прямым управлением (DC).

Особое внимание следует обратить на значение относительного отверстия, до которого закрывается диафрагма. Бывает до 1:300 и даже до 1:2000. Высокие значения (строго говоря, малые) минимального относительного отверстия обеспечивают больший динамический диапазон освещенностей, при которых отсутствует эффект засветки. Это особенно важно, если применяются высокочувствительные камеры. Столь малое значение относительного отверстия обеспечивается применением спот — фильтра (нейтральным оптическим фильтром в центральной зоне объектива), иначе дифракция на диафрагме размыла бы всё изображение.

Какие типы объективов используются в CCTV? Кроме объективов с постоянным фокусным расстоянием есть уже упоминавшиеся варифокальные объективы, а также трансфокаторы (ZOOM-объективы). Если в варифокальных объективах изменение фокусного расстояния в небольших пределах достигается перемещением одной или нескольких линз, чаще всего поворотом кольца вручную, то трансфокатор — это сложнейший оптический прибор, состоящий из телеобъектива, афокальной насадки и компенсатора, включающий в себя около полутора десятков линз и снабжённый сервоприводом. Коэффициент трансфокации (диапазон изменения фокусного расстояния) таких приборов достигает 20х и более. Для них особенно важна светосила при максимальных значениях фокусного расстояния, и лучшие модели имеют значение 1:2,8. Следует сразу заметить, что применять трансфокатор для решения задачи "И кто же это там приехал?", т.е. сначала посмотреть какая машина, а потом прочитать её номер — расточительство. Лучше уж сразу взять две камеры — одну с широкоугольным объективом, другую — с длиннофокусным объективом, это будет значительно дешевле.

Выбор формата объектива. Всем ясно, что размер проецируемого изображения объектива формата 1/3" меньше размера матрицы 1/2" и потому такое сочетание недопустимо, а вот как быть в случае, когда формат объектива больше? Вроде как используется центр изображения, там разрешение выше, да и по полю лучше… Все это так, да вот только не хотят производители зря деньги тратить. Для объектива формата 2/3" допустимый кружок рассеяния в два раза больше, чем для объектива формата 1/3". Так зачем в два раза ужесточать требования? Ведь на расчёт и изготовление объектива с высоким разрешением нужны высокие затраты. И не в два раза. Поэтому многие фирмы выпускают объективы без запаса по разрешающей способности. И только очень профессиональные фирмы — PENTAX PRECISION (торговая марка Pentax), Fujinon, Canon, и, конечно, Carl Zeiss — выпускают высококлассные объективы с очень высоким разрешением.

Отсюда с неизбежностью следует вывод. Объектив серьезной компании можно применять и большего формата, а объектив сомнительного происхождения — только соответствующего формата, а лучше вообще не применять. К примеру, почему объективы Pentax дороже объективов малоизвестных фирм? Потому, что в распоряжении их конструкторов во много раз больше сортов стёкол (основная причина, по которой отечественные объективы пока уступают зарубежным, несмотря на усилия наших разработчиков). Назначены и выполняются жесточайшие требования по качеству изготовления линз, используется патентованное многослойное просветляющее покрытие линз, приняты меры для компенсации температурных деформаций, приводящих к потере разрешения, автодиафрагма со спот — фильтром работает устойчиво во всем диапазоне освещенностей. Всё это означает, что продукция компании соответствует ICO 9001.

Следует учесть еще одну особенность. Мы работаем с малоконтрастными изображениями, поэтому только разрешающей способностью объектива качество изображения не определяется, а в большей степени определяется функцией передачи контраста. Следует очень осторожно относиться к заявлениям, что, мол, объектив фирмы "UNNAME" даёт разрешение "много" пар линий на миллиметр. А какой при этом контраст? Что останется от малоконтрастного изображения? Вот поэтому-то мы и рекомендуем использовать объективы Pentax. Как сказано в известной рекламе: "Здесь не обманут!".

По материалам компании "Безопасность".

Видеонаблюдение. Терминология.

Видеокамеры

На данный момент наибольшее применение в CCTV получили видеокамеры на основе CCD матриц. Основные производители матриц Sony, Panasonic, Samsung, LG, Hynix. Их использование позволило создать доступные по цене и достаточно высококачественные изделия широкого применения. Обычно разница между камерами, основанными на матрицах разных производителей проявляется в сложных условиях освещения. В линейке каждого производителя присутствуют как дешевые и стандартные по параметрам матрицы, так и матрицы повышенного разрешения и/или повышенной чувствительности.

По исполнению камеры можно разделить на следующие типы:

Модульные камеры — бескорпусные устройства, как правило предназначенные для установки в различные корпуса (кожухи, полусферы и т. п.)

Минивидеокамеры — видеокамеры в квадратных или цилиндрических корпусах, обычно применяемых как готовое изделие для установки внутри помещений

Купольные видеокамеры
— обычно представляют из себя полусферу, устанавливаемую на потолок в помещении

Корпусные камеры — отдельное устройство, которое может быть использовано в различных условиях, как внутри, так и при использовании гермокожухов с подогревом вне помещения. Для функционирования данной камеры требуется объектив.

Уличные видеокамеры
— любая видеокамера, установленная в соответствующий гермокожух с обогревом, либо специальная видеокамера пригодная к эксплуатации вне помещений.

Управляемые (поворотные видеокамеры) — комбинированное устройство состоящее из камеры, трансфокатора и поворотного устройства. Наибольшее распространение получили, так называемые, интегрированные камеры выполненные в виде купола.

По типу выходного сигнала видеокамеры подразделяют на аналоговые и цифровые (IP камеры).

По способу передачи данных видеокамеры делятся на проводные и беспроводные. Последние имеют в своем составе передающее устройство и антенну. Передача сигнала осуществляется на частотах от 2—2,5 ГГц. К беспроводным так же относятся Wi-Fi-видеокамеры.

Объективы

Объектив — устройство, предназначенное для фокусировки светового потока на матрице видеокамеры.

Объективы делятся на монофокальные (объектив с постоянным фокусным расстоянием), вариофокальные (объектив с изменяемым фокусным расстоянием вручную) и трансфокаторы (объектив с изменяемым фокусным расстояние дистанционно).

По способу управления диафрагмой объективы делятся на объективы с фиксированной диафрагмой, с управлением диафрагмой Direct Drive и с управлением диафрагмой Video Drive.

Средства обработки изображения

Последовательный видеокоммутатор (Switcher) — устройство для последовательного вывода изображения от камер на 1 монитор

Квадратор — устройство для одновременного вывода изображения от камер (обычно 4 или 8) на 1 монитор

Мультиплексор — устройство для одновременного вывода изображения от камер (обычно 4/8 или 16) на 1 монитор и формирования последовательности изображения от всех камер для записи на аналоговый магнитофон.

Матричный видеокоммутатор (Matrix switcher) — устройство для одновременного вывода изображения от любой из камер в системе на любой монитор в системе. Гораздо более сложное и эффективное устройство, чем обычный видеокоммутатор.

Устройства записи видео

Видеомагнитофоны — устройства записи на магнитную ленту. Стандартно на кассету E-180 можно записать до 24 часов видео, при пониженнных требованиях к скорости записи до 960 часов. Практически вышли из употребления.

Цифровые регистраторы (DVR) — современные устройства записи на жёсткий диск (HDD). Подразделяются на компьютерные (основаны на обычном ПК под управлением Windows или Linux со специализированной платой видеозахвата и программным обеспечением записи и обработки видео) и некомпьютерные (non-PC или Stand-alone).

Прочие специализированные регистраторы — различные типы устройств применяются для решения отдельных задач видеонаблюдения. Например, для записи и хранения информации от камер системы видеонаблюдения, установленных в вагонах Московского метрополитена, помимо прочих устройств применяется взрывозащищенная память типа Флеш

Видео/Аудио домофоны

Устройства для организации контроля доступа в помещения с функцией видео и/или аудио.

Дополнительное оборудование

Для организации видеонаблюдения используется широкий спектр дополнительного оборудования: ИК-прожектора, модуляторы, усилители и т. п.

Основные потребители услуг видеонаблюдения

Системы видеонаблюдения городского масштаба

Видеонаблюдение на транспорте

Видеонаблюдение в автобусах и маршрутных такси. Основные задачи: 1)предупреждение преступлений в салонах; 2)контроль действий и рабочего времени водителя. Решение реализуется с помощью организации видеозаписи на каждом транспортном средстве. После прибытия транспортного средства в парк, информация с локальных устройств видеозаписи передается на архивные видеосерверы парка.

Видеонаблюдение в электропоездах. Основные задачи: 1)предупреждение преступлений в вагонах; 2)контроль действий машиниста. Решение реализуется с помощью организации видеозаписи в каждом вагоне. В некоторых случаях видеотрансляция с камер в режиме реального времени осуществляется в кабину машниста. После прибытия электропоезда в депо, информация с локальных устройств видеозаписи передается на архивные видеосерверы железнодорожного депо.

Видеонаблюдение в вагонах метрополитена. (Может быть аналогичным видеонаблюдению в электропоездах.) В виде централизованной системы видеонаблюдения в реальном времени реализовано пока только в Московском метрополитене. Основные задачи: 1)предупреждение преступлений в вагонах; 2)контроль действий машиниста; 3)возможность оперативной реакции на события в режиме реального времени. Решение реализуется с помощью организации видеозаписи в каждом вагоне. После прибытия электропоезда метро в депо, информация с локальных устройств видеозаписи передается на архивные видеосерверы метрополитена. Решение отдельной задачи передачи данных из движущихся вагонов в режиме реального времени, дало возможность оператору Ситуационного центра в любой момент подключиться к любой из камер, которые установлены в вагонах.

Промышленные объекты
Банковский сектор

Развлекательные и торговые объекты

Основная задача видеонаблюдения в казино — обеспечение сохранения имущества компании. В обязанности оператора входит также отслеживание недобросовестного персонала, мошенников, мониторинг случаев воровства. В идеале оператор знает все правила казино, основные стратегии и системы счета, следит за внешним видом и действиями персонала, поведением игроков, основываясь на т. н. body language.

На крупных торговых объектах наличие грамотно построенного видеонаблюдения решает целый комплекс задач:

    * Во-первых, противодействие хищениям со стороны посетителей. Путем взаимодействия оператора CCTV с магазинными детективами (сотрудниками службы безопасности, находящихся в торговом зале под видом покупателей) и группой физической охраны (сотрудниками ЧОП или СБ в форме, находящимися на постах) осуществляется негласное постоянное визуальное сопровождение подозрительных лиц по магазину. Грамотные операторы CCTV в взаимодействии с магазинным детективом способны «взять» злоумышленника при входе в магазин, технически отфиксировать хищение, подобрать улики (вскрытая упаковка, снятые противокражные метки) и «сдать» его на выходе сотрудникам физической охраны, ни разу не «засветив» детектива и не вызвав настороженности злодея.
    * Во-вторых, контроль за персоналом магазина. В отсутствие системы контроля доступа по магнитным ключам видеонаблюдение помогает контролировать трудовую дисциплину (время приходов и уходов сотрудников). Также размещенные в складских и служебных помещениях видеокамеры помогают в работе службы безопасности при анализе бизнес-потерь, возникающих в логистическом отделе:

            расследование проведения бестоварных документов (когда товара фактически не привезли, а ответственное лицо его фиктивно приняло)
            расследование фактов пересортицы принимаемого и отгружаемого товара
            расследование фактов порчи товара при перемещении по складам (неумелость либо халатность персонала)

    * В-третьих, обеспечение общей безопасности. Поскольку оператор видеонаблюдения при грамотно подобранном размещении и типе камер контролирует практически весь зал, он может по радиостанции скоординировать прибытие сотрудников охраны на место возникновения пожара, совершения противоправных действий, для оказания первой помощи почувствовавшему себя плохо посетителю.Просмотр архивов помогает расследовать несчастные случаи с персоналом (склады как правило механизированы подъемно-погрузочной техникой, травмы и подобные ЧП там не редкость)
    * В-четвертых, поскольку крупные торговые комплексы являются местом совершения преступлений не только в отношении самого предприятия, но и посетителей, наличие сети видеонаблюдения с архивированием данных помогает расследовать и в ряде случаев предотвращать угоны автомашин с парковок, деятельность воров-карманников и барсеточников. Зачастую сотрудники правоохранительных органов обращаются в СБ магазинов с просьбой предоставить архивные видеоданные, когда подобные преступления происходят в поле обзора CCTV.

[править] Автостоянки и гаражные комплексы

«Предупрежден, значит вооружен» — простая истина, которая не требует объяснений и доказательств. Но на деле все совсем не так просто. Обратимся к примеру — Гаражный комплекс, некрытый/крытый, слабо охраняемый объект. По данным арендодателей машиномест данный объект уже не раз ,в основном ночью, посещали злоумышленники. Кто-то лишился дорогой магнитолы, кто-то — запаса новеньких зимних покрышек вместе с дисками. Что же мы имеем в итоге? К сожалению, стоит признать, что наличие на подобном объекте охраны только в лице людей предпенсионного возраста совершенно не является решением задачи обеспечения безопасности имущества.

Эффективным решением проблемы, может стать наличие видеонаблюдения на объекте.

Все просто. Для начала укажем, какой вид камер нам необходим. Это камеры отвечающие следующим параметрам:

    * Температурный диапазон должен быть максимален. Мы ставим камеры с диапазоном +50с/-50с — этого более чем достаточно.

    * Влагозащищенность. Камеры не только должны быть непромокаемыми, но и выдерживать возможные механические повреждения, которые связанны с образованием льда. Устанавливаемые нами камеры в лабораторных условиях с успехом прошли тест «Замерзание в емкости со льдом», в процессе которого камера ни на секунду не прервала видеосъемку.

    * Вандалостойкость. Укрепленную камеру совсем не просто не только разбить, но и отклонить ее объектив от сектора просмотра. Как вам тест «16 килограммовая гиря с высоты 1 метр»?! Да ,конечно, камера была поцарапана, но не утратила возможности съемки.

Плюс вполне стандартный видеосервер, видеомонитор, обучение охраны использованию системы.

Результатом установки видеосистемы зачастую становится ловля злоумышленников с поличным, поскольку существует возможность установки камер скрытно.

[править] Офисы

Что важно в вопросах безопасности в рамках офисного пространства? Выделим два направления: внешняя охрана (от посягательств посторонних лиц) и внутренняя охрана (выявление фактов саботажа, утечки информации, кражи итд)

1. Эффективная внешняя охрана.

Многие руководители компаний, в начале беседы указывают на тот факт, что внешняя охрана уже существует. На резонный вопрос: «Как организована охрана конкретного вашего помещения?», часто следует ответ, не содержащий точных данных о принятых мерах защиты, в качестве них воспринимаются лишь потенциально возможные действия охраны всего объекта, где фирма снимает помещение (офис, склад, итд). Увы, как показывает практика, в ночное время многие объекты охраняются плохо даже по периметру, что же говорить о внутренних помещениях. И при возникновении криминальных случаев (взлом двери, разбитие стекла итд), охрана, находящяяся на расстоянии сотен метров, как правило, «ничего не видит и не слышит». Пара камер на уязвимых местах решают вопрос просто, экономично, и самое важное, эффективно.

2. Полнофункциональная внутренняя охрана.

Что является самым важным для руководителя любого уровня? Это, конечно, сотрудники. Человеческий фактор присутствует в любых областях деятельности, порой заметно облегчая достижение цели, а, порой, сводя на нет любые попытки выйти из проблемных ситуаций.

Установленное видеонаблюдение, засвидетельствовало факт угроз бывшего компаньона. Было возбуждено уголовное дело и видеозапись послужила неопровержимым доказательством и значительно упростила ход следствия. Много инцидентов, связанных, например, с менеджерами («слив» информации, отправка входящих заказав «налево») и прочими сотрудниками (воровство, порча имущества) происходят в наше время. Без доказательств сих деяний Вы не сможете повлиять на ситуацию, единственное, что остается — увольнение сотрудника. Самым неприятным является, то, что эти факты открываются с течением времени, и на момент их обнаружения бывает поздно что-то предпринимать.

[править] Промышленное видеонаблюдение

[править] Домашний сектор

Типичная система видеонаблюдения, предназначенная для домашнего пользования, включает видеокамеру, подключаемую по кабельному либо беспроводному каналу к домашней локальной сети. В комплект также входит программное обеспечение для удалённого наблюдения, видеозаписи, а также для управления записанным контентом. Сеть строится на базе одной или нескольких IP-камер.

Передача видео по сети требует существенной ширины канала передачи, поэтому в системах видеонаблюдения используется кодирование информации с целью сжатия. Ранее для построения сети применялись специализированные устройства для кодирования передаваемых данных. В настоящее время кодеры встраиваются непосредственно в IP-камеры.