- •Телевизионные камеры и объективы
- •Выполнение фокусировки видеокамеры
- •Видеомониторы
- •Обнаружители движений
- •3. Количество, размер и форма зон обнаружения.
- •Simt - прогрессивная технология объектного трассирования
- •Оборудование управления и коммутации видеосигнала
- •Освещенность охраняемого объекта.
- •Инфракрасная подсветка
- •Системы дистанционного управления
- •Дополнительное и вспомогательное оборудование
Телевизионные камеры и объективы
Телевизионная камера (ТВК) - это устройство, преобразующее оптическое изображение охраняемой зоны в электрический видеосигнал. Телевизионная камера является "глазами" системы охранного телевидения. От выбора телевизионной камеры зависит, что будет видеть на экране видеомонитора оператор в заданных условиях. Если необходимо не только следить за общей обстановкой в охраняемой зоне, но и идентифицировать людей, определять номер автомобиля и т.д., проектировщик должен выбрать ТВК с действительно необходимыми характеристиками и функциями. Причем, на первое место при выборе ТВК (да и всего остального оборудования СОТ) должно ставиться требование обеспечения необходимой безопасности объекта, а не стоимость камеры, что в некоторых случаях и происходит. Для правильного выбора ТВК для СОТ проектировщику необходимо четко знать и понимать технические характеристики ТВК, влияющие, в конечном итоге, на качество изображения.
Телевизионная камера состоит из:
- фотоэлектрического преобразователя;
- устройства формирования видеосигнала (предварительное усиление видеосигнала);
- видеоусилителя (усиление видеосигнала до необходимого уровня - 1В и его обработка);
- системы автоматической регулировки уровня сигнала (поддерживает видеосигнал на постоянном уровне)
- источника питания (источник питания может быть как встроенный, так и отдельный).
Фотоэлектрический преобразователь - устройство, преобразующее оптическое изображение зоны наблюдения ТВК в электрический сигнал, который затем усиливается, обрабатывается и поступает на выход.
В подавляющем большинстве случаев в настоящее время в ТВК применяют фотоэлектрические преобразователи, выполненные на приборах с зарядовой связью (ПЗС), представляющие из себя матрицу из миниатюрных фотоприемников (МОП-конденсаторов). Когда свет попадает на фотоприемник, происходит накопление заряда, причем величина заряда зависит от интенсивности светового потока. Затем заряд считывается и преобразуется в электрический видеосигнал определенного телевизионного стандарта.
Стандарт видеосигнала - принцип кодирования информации в электрическом сигнале.
Существует два наиболее распространенных стандарта видеосигнала черно-белого изображения стандарт американской ассоциации производителей электроники (Electronic Industry Association) EIA и стандарт международного консультативного комитета по радиосвязи (Comite Consultatif International des Radiocommunication) CCIR.
В цветном телевидении наиболее распространены три стандарта видеосигнала:
- разработанный и принятый в США стандарт NTSC {National Television System Colour);
- разработанный во Франции стандарт SECAM (Sequentiel couleur a mem-oire), принятый, кстати, в России как стандарт вещательного телевидения;
- разработанный в Германии стандарт PAL (Phase alternation line).
Чувствительность - минимальная освещенность охраняемой зоны, при которой на выходе камеры присутствует полный видеосигнал определенной амплитуды (1 В) и глубины модуляции при определенном отношении сигнал/шум.
Отношение сигнал/шум - измеряется в децибелах (дБ) и характеризует качество изображения. При отношении с/ш более 45 дБ на экране наблюдается чистое без помех изображение. При отношении с/ш менее 30 дБ из-за шума почти вообще ничего нельзя разобрать.
Конечно, сигнал с фотоэлектрического преобразователя можно усилить, однако, следует помнить, что вместе с сигналом усиливается и шум. Следовательно, чем меньше уровень сигнала, тем меньше отношение сигнал/шум, т.е. хуже качество изображения.
Разрешение ТВК - максимальное воспроизводимое телевизионной камерой количество переходов от черного к белому. Разрешение измеряется в телевизионных линиях (ТВЛ). Различают разрешение по вертикали и по горизонтали. Разрешение по вертикали жестко привязано к стандарту изображения и равно 625 или 525 ТВЛ, а разрешение по горизонтали определяется количеством чувствительных элементов в фотоэлектрическом преобразователе (обычно считается, что разрешение ТВК равно 3/4 от количества чувствительных элементов.-приведенных в паспорте на ТВК).
Оптический формат - размер светочувствительной области фотоэлектрического преобразователя. Основные форматы фотоэлектрических преобразователей на ПЗС и их размеры приведены в табл. 2.1. При определении оптического формата для ТВК необходимо следить за тем, чтобы оптический формат объектива был равен или больше оптического формата ТВК. Если оптический формат объектива окажется меньше, то на экране видеомонитора вокруг изображения будет черная рамка.
Таблица 2.1
Оптические форматы и размеры фотоэлектрических преобразователей на ПЗС
Оптический формат, дюйм |
Ширина (v), мм |
Высота (п), мм |
1 |
12,8 |
9,6 |
2/3 |
8,8 |
6,6 |
1/2 |
6,4 |
4,8 |
1/3 |
4,9 |
3,7 |
1/4 |
3,6 |
2,4 |
Фокусное расстояние объектива - вместе с оптическим форматом определяет угол зрения объектива телевизионной камеры.
Чем меньше фокусное расстояние объектива, тем больше его угол зрения (больше видно), но детали изображения мельче, и наоборот, чем больше фокусное расстояние объектива, тем меньше угол зрения (меньше видно), но детали изображения крупнее. Простыми словами, с увеличением фокусного расстояния объектива изображение "приближается".
Цифровое выражение предыдущей мысли - в табл. 2.2, а строго математически зависимость угла зрения от фокусного расстояния и оптического формата объектива определяется формулой:
αv=2*arctg(2f/v) (2.1)
где: αv - угол зрения ТВК по горизонтали;
v - ширина фотоэлектрического преобразователя на ПЗС;
f - фокусное расстояние объектива.
Примечание. Величину угла зрения ТВК по вертикали (αv) можно вычислить по аналогичной формуле, подставив вместо ширины (v) - высоту (h) фотоэлектрического преобразователя.
Зависимость угла зрения от фокусного расстояния
Таблица 2.2
Фокусное расстояние, мм |
Оптический формат |
|||
1/3" |
1/2" |
2/3" |
1" |
|
2.8 |
98° |
— |
— |
— |
4 |
64° |
86° |
— |
— |
6 |
42° |
58° |
— |
— |
8 |
33° |
42° |
55° |
— |
12 |
22° |
30° |
— |
— |
16 |
17° |
23° |
30° |
43° |
25 |
11° |
14° |
19° |
28° |
50 |
5.5° |
7° |
10° |
15° |
75 |
3.6° |
5° |
6.6° |
10° |
100 |
— |
— |
5° |
— |
150 |
— |
— |
— |
4,9° |
235 |
— |
— |
— |
3,1° |
350 |
— |
— |
— |
2,1° |
Примечание. У разных фирм показатели угла зрения объектива одного и того же формата и фокусного расстояния могут незначительно отличаться.
Рис. Взаимосвязь между фокусным расстоянием, углом обзора и размером изображения.
Тип узла присоединения объектива - тип резьбы и расстояние до плоскости фотоэлектрического преобразователя для установки сменного объектива (для ТВК, не имеющих встроенного объектива). Применяются ТВК с двумя типами узлов присоединения объективов:
- тип "С" - резьба 2,54x0,8 мм расстояние до плоскости фотоэлектрического преобразователя 17,5 мм;
- тип "CS" резьба 2,54x0,8 мм расстояние до плоскости фотоэлектрического преобразователя 12,5 мм.
Камеры с узлом "С"-типа могут работать только с объективами "С"-типа, а ТВК с узлом "CS''-типа работают с объективами "CS"-типa, а также допускают установку объектива "С"-типа с адаптером (кольцо, шириной 5 мм).
Напряжение питания - показывает тип и напряжение подключаемого к ТВК источника питания. Большинство ТВК питаются либо от сети переменного тока напряжением 220 В/50 Гц, либо от источника постоянного тока, напряжением 12 В. Существуют также ТВК, питающиеся другим напряжением, например, 24 В/50 Гц, 9 В и др., которые могут применяться для различных специальных объектов.
В телевизионные камеры обычно встраиваются устройства, помогающие ТВК адаптироваться к различным условиям освещенности, обрабатывающие видеосигнал для улучшения качества изображения и т.д.
Автоматическая регулировка усиления (АРУ) - способность ТВК изменять коэффициент передачи усилителя видеосигнала в зависимости от уровня видеосигнала, т.е. от уровня освещенности.
Электронный затвор - устройство (элемент конструкции фотоэлектрического преобразователя), позволяющее ТВК адаптироваться к изменяющимся условиям освещенности путем изменения времени накопления заряда. Измеряется в секундах и обычно регулируется в пределах от 1/50 до 1/100000 с, следовательно, чувствительность изменяется в 2000 раз.
Автодиафрагма - выход ТВК для управления объективом с автодиафрагмой.
Характеристики приведены в порядке увеличения глубины регулировки, т.е. при небольших изменениях уровня освещенности достаточно АРУ (например, в помещениях с неизменной освещенностью), при больших изменениях (лестница, коридор) - необходим электронный затвор, а при больших изменениях (наблюдение открытых площадок, периметра) - автодиафрагма.
Компенсация засветки фона - способность ТВК автоматически устанавливать диафрагму объектива и параметры АРУ не по всему полю изображения, а по его фрагменту.
Представим себе ситуацию: ТВК установлена в помещении так, что в ее зону наблюдения попадает окно (ярко освещенное днем). Освещенность за окном около 30000 - 50000 лк, а в помещении - 300 - 500 лк. Теперь если человек будет входить в охраняемую зону от окна, то вместо его изображения на экране монитора будет темный силуэт на ярко освещенном фоне. Происходит это потому, что обычно сигнал управления автодиафрагмой объектива вырабатывается путем усреднения освещенности по полю изображения. Вот и получается, что из-за высокой освещенности часть поля изображения, соответствующая окну, имеет больший вес в формировании сигнала управления автодиафрагмой. Для устранения этого эффекта и используется функция компенсации засветки фона: в данном случае ТВК усредняет освещенность по какому-либо выбранному или заранее установленному фрагменту изображения, например, по центру.
Рабочие климатические условия - показывают диапазон рабочих температур (как правило, от минус 10 до плюс 50 °С), температур хранения (от минус 20 до плюс 70), максимальную относительную влажность (не более 95 % без конденсации), а также вибрационные (Зg) и ударные (50g, 10 мс) нагрузки.
Объектив - это устройство, проецирующее изображение охраняемой зоны на фотоэлектрический преобразователь.
Объектив определяет параметры зоны наблюдения ТВК, режим распознавания и, в конечном итоге, качество изображения охраняемой зоны. Поэтому к выбору объектива для ТВК необходимо относиться не менее ответственно, чем к выбору телевизионной камеры. Для правильного выбора объектива рассмотрим его основные технические характеристики.
Фильтры являются составной частью объектива ТВК. Применение дополнительных цветных фильтров позволяет изменить значение в шкале серого для разный цветов. Без применения фильтра красный цвет имеет разные оттенки в шкале серого при солнечном и искусственном освещении, в яркий солнечный день зеленый цвет в тени может приобрести голубоватый оттенок, что делает изображение слишком светлым. Поэтому очень важно правильно выбрать тот тип фильтра, который необходим в конкретной ситуации.
Желто-зеленый фильтр (480 - 750 нм). Делает красный цвет темнее, а зеленый светлее. Люди при естественном освещении отображаются более четко. Повышается общая четкость изображения за счет подавления света в большом диапазоне длин волн.
Инфракрасный фильтр (800 - 5000 нм). Это непрозрачный для видимого света фильтр применяется для отфильтровывания дневного света, например, для наблюдения с помощью ТВК, работающих в инфракрасной области. Пропускает небольшое количество света в красной части спектра.
Поляризационный фильтр. По-разному пропускает свет, отраженный от различных неметаллических поверхностей (стекло, пластик, дерево и др.). Увеличивает цветовую насыщенность, снижает дымку, улучшает тональное воспроизведение неба. Поляризационный фильтр блокирует инфракрасный свет и увеличивает контраст изображения.
Нейтральный фильтр. Одинаково пропускает свет во всем видимом спектральном диапазоне. Используется, например, для настройки ТВК с автодиафрагмой на резкость (для полного открытия автодиафрагмы).