КИЇВСЬКИЙ НАЦІОНАЛЬНИЙ УНІВЕРСИТЕТ КУЛЬТУРИ ТА МИСТЕЦТВ ВІДОКРЕМЛЕНИЙ ПІДРОЗДІЛ «ЛФ КНУКіМ»

Переклад на тему: «18.Тестування систем відеоспостереження»

Виконав студент

групи КТ-22Л

Шалайко Володимир Перевірив викладач: Матрохін В.І.

Львів 2015

^CCTV 421

14. Тестування систем відеоспостереження

В останньому розділі книги ми постараємося детально пояснити, як користуватися випробувальною таблицею CCTV Labs і тестовим генератором TPG-8 для проведення певних вимірювань і загальної оцінки системи відеоспостереження. Слід зазначити, що в даний час ці інструменти унікальні і аналоги відсутні в індустрії відеоспостереження. Існують, звичайно, й інші випробувальні таблиці і генератори тестових сигналів, але розглядаються в даній главі інструменти були спеціально розроблені для відеоспостереження і легко доступні. Крім того, випробувальна таблиця CCTV Labs традиційно публікується на обкладинці цієї книги, тому читачеві необхідно вміти користуватися цим інструментом.

Випробувальна таблиця CCTV Labs

Щоб допомогти вам при визначенні раз- вирішальною здатності телекамер, а також перевірити інші компоненти системи відеоспостереження, мною розроблена спеціальна випробувальна таблиця, представлена ​​на обкладинці книги.

Рис. 14.1. Випробувальна таблиця CCTV Lab

Я намагався зробити її максимально точної та інформативною, і хоча її можна застосовувати і для тестування обладнання телемовлення, її не слід розглядати як заміну різних випробувальних таблиць, призначених для телемовлення. Справжня таблиця повинна застосовуватися тільки для систем відеоспостереження та в якості керівництва для порівняння різного устаткування або засобів передачі.

Пропонована в цьому виданні таблиця була модернізована і має декілька відмінностей від таблиці попереднього видання. Доповнення стосуються, головним чином, білих ліній, які дозволять вам перевірити, чи можна розпізнати людину на певній відстані. Ця процедура ґрунтується на рекомендаціях VBG (Verwaltungs-Berufsgenossenschaft): Installationshinweise fur Optische Raumuberwachungs-anlagen (ORUA) SP 9.7 / 5, яка прийнята європейськими стандартами, стандартом EN 50132-7 та стандартами відеоспостереження Австралії.

За допомогою цієї таблиці можна перевірити багато інших показників відеосигналу, в першу чергу, роздільну здатність, а також і ширину спектру частот, лінійність відеомонітора, гамма-корекцію, відтворення кольору, узгодження навантаження і відображення. Крім того, для цифрових відеореєстраторів ви зможете оцінити якість зображення при різних рівнях стиснення.

Перш ніж приступити до тестування

Використовуйте тільки якісний об'єктив

Перше, що ви повинні зробити, щоб підвищити якість даваемого телекамерою зображення - це вибрати дуже хороший об'єктив (роздільна здатність якого набагато вище, ніж у самої ПЗС- матриці). Чим менше розмір матриці ПЗС або КМОП (наприклад, 1/4 "в порівнянні з 1/3"), тим більше критично якість об'єктива.Якщо розділити фізичні розміри фотоприймача (наприклад, ширину ПЗС-матриці) на кількість пікселів, то ми отримаємо пікселі на міліметр. Припустимо, що у нас, наприклад, є ПЗС-матриця з 752 пікселями по горизонталі, і, знаючи ширину ПЗС-матриці 1/3 "(4.8 мм), ми отримаємо щільність пікселів приблизно 6.4 мкм, що становить приблизно 156 пікселів на міліметр. Для того щоб отримати хоча б такий дозвіл, нам буде потрібно об'єктив з оптичним дозволом, який виходить розподілом навпіл вище-наведеного значення (тобто 78 ліній на міліметр). Ділити навпіл потрібно тому, що в оптиці прийнято враховувати тільки чорні лінії, на відміну від телебачення, де враховуються як чорні, так і білі лінії. Оптичний дозвіл об'єктива, яке виражається в лініях на міліметр, вам потрібно уточнити у вашого постачальника.

Щоб контролювати оптичну роздільну здатність об'єктивів, кращим вибором будуть об'єктиви з фіксованою фокусною відстанню і ручним регулюванням діафрагми.

Слід уникати короткофокусних об'єктивів з кутами огляду більше 30 °, оскільки вони можуть давати сферичні спотворення. Хорошим вибором для ПЗС-телекамери 1/2 "будуть об'єктиви 8, 12, 16 або 25 мм. Для ПЗС-телекамер 1/3" краще використовувати об'єктиви 8, 12 або 16 мм.

Більшу фокусну відстань змусить вас встановити телекамеру далі від випробувальної таблиці. Для цієї мети рекомендується використовувати фотографічний штатив

Використовуйте тільки якісний відеомонітор.

Далі, слід використовувати відеомонітор з високою роздільною здатністю і з характеристикою «Underscan». Більшість стандартних відеомоніторів систем відеоспостереження не володіють цією функцією.Для тестування роздільної здатності телекамери краще вибрати високо- якісний чорно-білий відеомонітор, оскільки його роздільна здатність досягає 1000 ТВЛ в центрі.

Кольорові відеомонітори прийнятні тільки в тому випадку, якщо їх якість відповідає або близько до якості відеомоніторів телевізійного мовлення. Щоб відповідати цій якості, відеомонітор повинен мати разре- шує здатність по горизонталі, як мінімум, 500 ТВЛ. Зрозуміло, що чорно-білі телекамери, що мають горизонтальну роздільну здатність більше 500 ТВЛ, не можна тестувати за допомогою таких відеомоніторів, але для тестування більшості кольорових

 телекамер (з роздільною здатністю до

480 ТВЛ) вони цілком підійдуть.

Процедура установки

Помістіть таблицю горизонтально і перпендикулярно оптичної осі об'єктиву (як показано на малюнку). Телекамера повинна «захоплювати» таблицю повністю, точно до жовтих трикутних стрілок. Для цього ви повинні перемкнути відеомонітор в режим «underscan», і тоді ви побачите 100% зображення.

Якщо у вас немає такого відеомонітора, то пунктирна лінія по периметру таблиці вказує на 10% звуження огляду - це близько до того, що буде показувати звичайний відеомонітор. Однак для перевірки дозволу це не зовсім точно. Якщо у вас є тільки стандартний відеомонітор, то щоб не купувати дорогий монітор з режимом «underscan», можна вдатися до маленької хитрості.

Встановіть телекамеру на штативі якомога ближче, щоб таблиця відображалася повністю. Установі- ті регулювання частоти кадрової розгортки V-hold на відеомоніторі в таке положення, щоб було видно кадровий гасить імпульс (горизонтальна чорна смуга між ТВ-полями). Ви повинні вуста- новить V-hold в таке положення, щоб отримати стійку горизонтальну смугу десь в середині екрана. Потім постарайтеся відрегулювати положення телекамери на штативі і / або об'єктив так, щоб верхні і нижні позиційні трикутники випробувальної таблиці стикалися з кордоном чорної смуги. Як тільки ви відрегулюєте вертикальне положення телекамери, можна легко отрегу- лировать і горизонтальне, оскільки зображення випробувальної таблиці знаходиться в середині екранування на відеомонітора. Тепер і тільки тепер ви можете зняти точні дані з випробувальною таблиці.

Освітите таблицю двома джерелами розсіяного світла з обох сторін, щоб на таблиці не було бли- ков. Оскільки поверхня таблиці матова, то відблиски будуть мінімальними, але все ж таки постарайтеся розташовувати джерела світла таким чином, щоб кут падіння світла був більше 45 °, тоді таблиця буде рівномірно освітлена. Ви можете придбати відкалібрований джерело світла, якщо потрібні точні вимірювання рівня освітленості, але в загальному випадку ви можете скористатися звичайними лампами розжарювання з вольфрамовою ниткою, керуючись такими значеннями: Про вольфрамовая лампа 500 Вт => 3200 ° К (приблизно 27 люменів / Вт) Про вольфрамовая лампа 200 Вт => 2980 ° К (приблизно 17.5 люменів / Вт) Про вольфрамовая лампа 75 Вт => 2820 ° К (приблизно 15.4 люмена / Вт )

Для освітлення таблиці краще всього вибирати спеціальні освітлювачі з відбивачами, які використовуються у фотостудії. Рівномірність освітлення таблиці дуже важлива для точності вимірювань. Добре б, щоб лампи мали регулятори сили світла, оскільки в цьому випадку ви могли б перевірити мінімальну освітленість телекамери. Природно, в цьому випадку дану процедуру слід про- водити в приміщенні без додаткового світла. Якщо необхідно перевірити роботу телекамери при низ- кому рівні освітленості, вам буде потрібно придбати точний люксметр або, можливо, знадобляться наші рекомендації щодо переведення значень вбудованого в фотоапарат експометра в люкси. {Даний метод вимірювання мінімальної освітленості не забезпечить високої точності вимірювань, оскільки при регулюванні яскравості ламп розжарювання змінюється їх спектр випромінювання. Прим. ред.) При тестуванні вании кольоровий телекамери зверніть увагу, що її потрібно включати після включення джерел світла, так як електроніка, що управляє коригуванням балансу білого, не завжди автоматично враховує зміни освітленості.

Для тестування телекамери при низькому рівні освітленості хорошим і досить постійним джерелом світла буде звичайна свічка, розташована на відстані приблизно 1 м від випробовувальної таблиці.Це за визначенням дає освітленість порядку 1 лк на м2. Оскільки інтенсивність

полум'я свічки важко постійно контролювати, то подібні оцінки є дуже приблизними, і до них потрібно ставитися з обережністю. Втім, це досить хороший спосіб для простого порівняння роботи декількох телекамер в умовах низької освітленості. У цьому випадку свічку краще распо- лага досить близько до теле- камері, щоб рівномірно осве- щать випробувальну таблицю, і використовувати об'єктив з пере- менним фокусною відстанню з ручним регулюванням, щоб теле- камера бачила 100% зображення таблиці, тоді як свічка залишалася б поряд з телекаме- рій, але не перед нею (це вплине

 на рівень відеосигналу)

і не за нею (це створить тінь).

Встановіть телекамеру на штатив або на кронштейн на відстані, яке дозволить вам чітко бачити всю випробувальну таблицю. Фокусування найкраще проводити по центральному елементу випробувальної таблиці. Переконайтеся в тому, що кінці стрілок стикаються з краями повного зображення або чорною вертикальною смугою, якщо ви користуєтеся альтернативним методом, розглянутим вище.

В останніх версіях випробувальної таблиці в її кутах були додані концентричні кола, які дозволяють вирівняти оптичну вісь телекамери строго перпендикулярно площині таблиці. Крім того, ці додаткові елементи дозволяють перевірити, наскільки точно ПЗС-матри-ца телекамери розташована відносно оптичної осі (при правильному розташуванні площину матриці і оптична вісь

 утворюють прямий кут). Деякі телекамери з поганим механізмом регулювання заднього фокусу мають значний зсув площини ПЗС-матриці щодо оптичної осі, що буде помітно по концентричних кіл. Щоб отримати мінімальну глибину різкості для такої перевірки, повністю відкрийте діафрагму.

Встановіть діафрагму об'єктива в середнє положення (F / 5.6 або F / 8), оскільки це найкраще оптичний дозвіл для більшості об'єктивів, і потім відрегулюйте світло для отримання повного динамічної ського діапазону відеосигналу. Для цього вам буде потрібно осцилограф. Не забудьте вимкнути всі схеми видеонаблюдения в тестованої телекамери, тобто АРУ, електронний затвор, компенсацію зустрічній засвітки.

Переконайтеся, що навантаження узгоджена, тобто телекамера навантажена на 75 Ом на кінці коаксіальної лінії.

Що можна протестувати?

Розширення

Щоб перевірити роздільну шпп- собность телекамери (по вертикалі або горизонталі) ви повинні визна лити точку, в якій знаходяться всередині кола чотири лінії, що утворюють гострий трикутник, слі вають в три. Ця точка відповідає граничному значенню роздільної здатності; воно може бути лічено з таблиці. На наведеному прикладі горизонтальне дозвіл стано- вить приблизно 550 ТВ-ліній. Для більш точного визначення дозволя- -ющей здатності по горизонталі, як і у випадку обладнання для теле- мовлення, потрібно осцилограф з вибором рядка. За визначенням, межа роздільної здатності знаходиться там, де модуляція скла- дає 5%. Для того щоб за допомогою осцилографа з вибором рядка можна було більш точно і просто.

визначати горизонтальний дозвіл, тестовий клин був зміщений до лівого краю, а в поясненні вказані номери рядків, що відповідають певним значенням дозволу.

Встановіть телекамеру на штативі (або закріпіть її в тримачі) якомога ближче, щоб таблиця відображалася повністю і чітко. Точність фокусування перевіряється по центральному елементу випро- тательной таблиці. Переконайтеся в тому, що кінці стрілок стикаються з краями повного зображення або чорною вертикальною смугою, якщо ви користуєтеся альтернативним методом, описаним вище.

Якщо вам це вдалося зробити дуже точно, то відлік рядків починається згори екрану, при цьому в телеві- Зіон поле PAL мається 288 активних рядків, а в телевізійному полі NTSC - 240 активних рядків.

Для того щоб перевірити чи виміряти роздільну здатність по горизонталі, яка, допус- тім, становить 400 ТВ-ліній, на осцилографі потрібно вибрати рядок номер 133 (для PAL). При цьому глибина модуляції в цьому рядку повинна становити близько 5%. Точно такі ж вимірювання ми можемо виконати і для телевізійного сигналу NTSC, тільки номер рядка в цьому випадку буде 113. Для зручності вибору на осцилографі потрібного рядка при вимірюванні роздільної здатності по горизонталі вертикальний тестовий клин був продубльований на таблиці зліва (де починається розгортка рядка).

Зверніть увагу, що тут наведені приблизні координати ліній, так як точність виміру багато в чому буде залежати від точності позиціювання випробувальної таблиці, але також і від точності регулювання вашого осцилографа.

Роздільна здатність телекамери по вертикалі рідко обговорюється, так як вона жорстко ограниче- на кількістю активних рядків у телевізійних стандартах PAL і NTSC, але ви можете виміряти і його по горизонтальному тестового клину, який присутній на випробувальній таблиці.

Вимірювання інших важливих параметрів

Якщо потрібно перевірити смуги частот відеосигналу, прочитайте значення мегагерц поруч з останньою чіткої групою ліній, де помітні чорні і білі лінії (рис. 14.12). Похилі групи ліній (кут нахилу 4 ° до горизонтальної осі) дозволяють перевірити артефакти, які виникають від різних ПЗС- матриць залежно від різних розмірів пікселя, колірних музичних фільтрів і точності вирівнювання.

 Дрібні концентричні лінії в центрі квадрата випробувальної таблиці (рис. 14.13) можна використати для регулювання фокусування та / або регулювання заднього фокусу. До початку регулювання перевірте точну відстань між телекамерою і випробувальної таблицею. У більшості випадків ця відстань повинна вимірюватися до площини ПЗС-матриці. Хоча на деяких об'єктивах укази- ється відстань, що відноситься до фронтальної частини об'єктива.

Відтворення кола (внизу) покаже вам лінійність тільки відеомонітора, оскільки ПЗЗ-камери не дають геометричних спотворень

в силу своєї конструкціі.Іногда лінійність легше перевірити шляхом вимірювання вертикальної і горизонтальної довжини квадратів 6x6, що перебувають зліва від квадрата фокусіровкі.Еті квадрати нахилені під кутом 4 ° і дозволяють перевірити наявність артефактів залежно Linearity / Height (4 ° Tilt)

Широкі білі і чорні смуги (рис. 14.15 та 14.16) з лівого боку мають двійників ву функцію. По-перше, вони покажуть вам, узгодженням але чи хвильове сопротивлене сигналу, тобто, запливання ня або є відображення білим в область чорного (і наоборот) є ознакою відображення сигналу від кінця лінії. Ці ж смуги можна використовувати для тестування якості довгого кабелю, відтворення відеомагнітофона та інших засобів передачі або відтворення.

 По-друге, ви можете визначити, чи забезпечує поєднання телекамера / об'єктив досить детальне зображення для розпізнавання активності (вторгнення або нападу). Для цього слід встановити телекамеру на такій відстані, щоб бачити зону шириною в 3 м в площині випробувальної таблиці. Якщо при цьому ви можете розрізняти смуги, тоді вибране вами поєднання телекамера / об'єктив добре забезпечує розпізнавання активності. Ясно, що якщо вдається розрізняти смуги поряд з цифрою 1, то це краще, ніж у випадку смуг з цифрою 2. Для визначення відстані для вашого об'єктива використовуйте одну з формул, наведених у розділі, присвяченому фокусною відстанню.

Білі похилі смуги з правого боку (рис. 14.17) мають призначення, схоже з призначенням більш тонких смуг з лівого боку. Якщо ви розрізняєте лінії поруч із зеленою літерою С, або, що ще краще, з буквами В і А, коли телекамера знаходиться на відстані, що дозволяє бачити зону шириною 1 м в площині таблиці, тоді на цьому ж відстані можливо розпізнавання людини (знайомого). А краще, ніж В, а В краще, ніж С. Знову ж таки, щоб дізнатися, на яку відстань вам потрібно встановити телекамеру, щоб бачити зону в 1 м, скористайтеся вище-згаданої формулою. За допомогою цього тесту можна визна ділити, чи забезпечує вбрання поєднання телекаме- ра / об'єктив достатню деталізацію зображення. Ще більш цінною та інформативною є оцінка якості відтворення пристрою запису на жорсткий диск, оскільки в відеоспостереженні немає об'єктивних методів визначення якості компресії / декомпресії. Для перевірки можливості ідентифікації людини (незнайомого) можна використовувати зображення облич дітей (правий нижній кут таблиці). Розміри тут відповідають австралійським стандартам відеоспостереження,для ідентифікації людини необхідно, щоб по висоті людина займала 100% висоти екрану, при цьому обличчя людини займало 15% висоти екрану.

Крім того, кольорова фотографія осіб дітей дасть вам хороший індикатор тілесного кольору (для людей європеоїдної раси), тому якщо ви використовуєте кольорову телекамеру, ви можете перевірити колірну температуру джерела світла і автомати- чний баланс білого телекамери, якщо такий є. У цьому випадку необхідно враховувати колірну температуру джерела світла, яка в разі використання лампи наку- ливания становить 2800 ° К.

Для більш точного колірного тесту вашої телекамери вос- користуйтеся шкалою, розташованої нагорі випробувальної таблиці (рис. 14.18). Кольори цієї шкали відповідають кольоровим смугах, який формується звичайним телевізійним тестовим генератором. Якщо у вас є вектороскопи, можна перевірити цветовоспроїзведеніє по одному рядку сканування кольорових смуг. Як і у

випадку будь-якої системи кольорового відтворення, тут має величезне значення колірна температура джерела і в більшості випадків це має бути природне освітлення.

Більшість кольорових телекамер з автоматичним відстеженням балансу білого (ATW) здатні ком- пенсіровать перепади температури кольору. Це означає, що при зміні природного освітлення на штучне можна перевірити роботу цієї функції.

Послідовність кольорів в даній колірній шкалі була обрана відповідно до телевізійними стандартами від світлих до більш темним: білий, жовтий, блакитний, зелений, пурпурний, червоний, синій і чорний. За допомогою вектороскопи ви можете перевірити правильність передачі кольорів і баланс білого в телекамери.

Сірий фон точно відповідає 30% сірого і разом зі шкалою градацій яскравості (рис. 14.19), знаходячи- щейся внизу, може бути використаний для перевірки гамма-корекції системи телекамера / відеомоніторю.

Шкала яскравості - лінійна, на відміну від деяких логарифмічних шкал. Лінійна шкала обрана тому, що більшість сучасних телекамер мають лінійну характеристику, що полегшує налаштування різних рівнів на осцилографі.

Шкала градацій яскравості може бути також використана для установки оптимальної контрастності / яскравості відеомонітора. Для цього налаштування яскравості і контрасту повинні бути встановлені таким чином, щоб було видно всі градації на шкалі яскравості. Переважно регулювати налаштування контрасту на якомога менше значення, так як на шкалі яскравості буде видно більше переходів, а зображення будуть чіткіше (електронний промінь стане тонше). Крім того, і це більш важливо, термін служби люмінофора зросте. Для оптимальної настройки монітора дуже часто доводиться мінімізувати кількість зовнішніх джерел світла. І завжди намагайтеся розміщати монітор так, щоб його екран не був повернутий в бік вікна.

Нарешті, для перевірки можливості розпізнавання автомобільних номерів на випробувальній таблиці у верхньому правому куті є три зображення номерних знаків різного масштабу (рис. 14.20). Автомобільний номер, поряд з яким зазначено 5%, відповідає мінімальним вимогам австралійських стандартів відеоспостереження, де символи номери повинні займати 5% від висоти випробувальної таблиці. Якщо ви чітко бачите цей автомобільний номер, після того як зображення випробувальної таблиці пройшло через весь тракт

вашої системи відеоспостереження (можливо, запи- сано і відтворено в запису), то вона повністю відповідає вимогам стандартів. Якщо ж ви

чітко бачите автомобільний номер, поряд з яким позначено 4% або навіть 3% (ще краще), то ваша система відеоспостереження має кращі можливості розпізнавання автомобільних номерів. Зрозуміло, телекамера має бути встановлена ​​таким чином, щоб бачити 100% зображення випро- тательной таблиці.