ИК подсветка в системах видеонаблюдения
Камера видеонаблюдения не способна работать в абсолютной темноте, поскольку она регистрирует только свет, отраженный от различных предметов. В связи с этим необходимо обеспечить освещение объектов наблюдения при отсутствии естественного света. Видимый свет для этого абсолютно не пригоден, поскольку не обеспечивает скрытость охраняемого объекта, к тому же видимый свет просто мешает.
Для решения данной проблемы стоит обратиться к теории. Зрение человека способно воспринимать излучение с длинной волны от 380 до 780нм, при этом инфракрасное излучение находится в диапазоне от 740нм до 1мм. Именно на этом основана идея построения скрытого освещения объекта видеонаблюдения при отсутствии освещения. В наше время очень сложно представить себе современную камеру ночного видеонаблюдения без ИК подсветки.
Инфракрасное излучение можно разделить на три типа. Коротковолновое от 0,74мкм до 2,5мкм, средневолновое от 2,5мкм до 50мкм и длинноволновое от 50мкм до 2000мкм.
Наиболее интересной для нас будет область коротких волн, поскольку именно в этот диапазон попадает максимальная спектральная характеристика кремния 850нм. Ни для кого не секрет что именно кремний используется для изготовления матриц для камер видеонаблюдения. При этом создание монохроматического излучателя очень сложно, поэтому ИК подсветка имеет диапазон излучений. Например, от 750нм до 870нм, при этом 850нм будет максимумом интенсивности. Наверное, многие замечали, что ИК подсветка светится вишневым цветом. Объясняется это тем, что диапазон 750-760нм воспринимается глазом как красный видимый цвет, а излучение 760-870нм уже не воспринимается.
С диапазоном излучения на этом можно закончить и перейти к цветности. Стоит разобраться, почему камера видеонаблюдения при включенной ИК подсветке видит только монохромное изображение? Камера видеонаблюдения видит лишь отраженное излучение, это значит, что для получения цветного изображения необходимо, чтобы объект освещался всеми цветами воспринимаемыми человеческим глазом. Однако, данный факт не позволяет ИК подсветке быть невидимой. Стоит так же помнить, что для обеспечения скрытности подсветки излучение с большей длинной волны действует на меньшем расстоянии, в сравнении с ИК подсветкой меньшей длинны при таких же условиях. В связи с этим для обеспечения скрытности ИК подсветки необходимо идти на некие уступки. Если объект требует скрытости необходимо выбрать ИК лампы с длинной волны 950нм, если же на первом месте стоит способность работать на больших расстояниях, необходимо выбирать ИК лампы с длинной волны 870нм. Все зависит от конкретного объекта. Стоит отметить, что наиболее продаваемая подсветка работает в диапазоне 870нм. Обнаружить такой прожектор на расстоянии от пятидесяти метров довольно сложно, а эффективность такой подсветки довольно высока.
Один из важнейших параметров – это угол подсветки. Значение этого параметра должно примерно совпадать со значением угла обзор объектива камеры видеонаблюдения. Стоит отметить что ИК прожектор с меньшим углом способен светить дальше при одинаковой мощности. Если необходимо вести видеонаблюдение на небольшом расстоянии с углом обзора до 40 градусов нет необходимости в выборе мощной ИК подсветки, и стоит помнить что мощное световое излучение даст множество отражений и негативно скажется на чувствительности видеокамеры. Организовать правильное освещение довольно сложная задача требующая порой творческий подход. Главное это добиться равномерности освещения, поскольку в противном случае слабоконтрастные предметы могут быть неразличимы из-за резких перепадов освещения. Стоит помнить, чтобы освещение одной камеры не ослепляло другую, руководствуясь тем, что размер светового пятна при увеличении расстояния сильно возрастает. Изображение при освещении ИК подсветкой примерно повторяет изображение при видимом диапазоне, поскольку ИК излучение ближнего диапазона схоже по отражательным характеристикам с видимым излучением. Однако существуют некие различия проявляемые, прежде всего в снижении четкости. Довольно сильное негативные влияние на качество видеонаблюдения оказывают такие факторы как атмосферные осадки (снег, дождь, туман), насекомые, стеклянные и блестящие поверхности. Они мешают при обычном видимом освещении, а в случаи ИК подсветки могут сильно ослепить камеру видеонаблюдения.
В настоящее время очень большое распространение получили камеры со встроенной ИК подсветкой. На рынке представлены самые разнообразные экземпляры от довольно миниатюрных, до крупных с камер с мощнейшей ИК подсветкой дальнего диапазона. Как правило, миниатюрные камеры оснащены всего несколькими светодиодами, а эффективность такой подсветки не превышает 5 метров.
Камеры видеонаблюдения в термокожухах обычно оснащаются кольцом из ИК светодиодов расположенных под общим стеклом с объективом. Недостаток такого решения при ночном видеонаблюдении заключается в том, что часть ИК излучения попадает в объектив камеры в следствии отражения. Для уменьшения этого неприятного эффекта конструкцию камеры разрабатывают так чтобы расположить объектив максимально близко к стеклу. Для камер с небольшой чувствительностью данное решение вполне приемлемо, однако высокочувствительные матрицы теряют часть потенциала. В последнее время выпускают решения с отдельныи отверстием под объектив, однако обеспечить герметичность такой камеры довольно проблематично.
В купольных камерах видеонаблюдения обеспечить плотный контакт объектива с поверхностью купола довольно проблематично поскольку конструктивные особенности устройства требуют куполовидную форму. В связи с этим невозможно обеспечить полную изоляцию объектива от засветки ИК ламп. Также негативное влияние на светочувствительность и качество изображения оказывает пластиковый купол, а именно: толстый слой пластика, слабая прозрачность, рассеивание и переотражения.
К выбору ИК подсветки стоит отнестись очень серьезно, поскольку многое зависит от длинны волны, угловых величин, а так же потребляемой мощности.
Камеры видеонаблюдения в настоящее время представлены в очень широком ассортименте, причем монохромные устройства уже не так популярны. Большая часть устройств ночного видеонаблюдения оснащены функцией «день/ночь». За счет данной функции камеры способны повышать чувствительность при ночном видеонаблюдении, однако реализация данной технологии довольна разнообразна. Существуют решения со сдвигаемым ИК фильтром при ночном наблюдении или же увеличении коэффициента и выключении цветности, а так же интегрирование заряда по площади или времени в матрице. Лучшую чувствительность будут обеспечивать устройства, в которых реализованы все из перечисленных технологий. Довольно важно чтобы камеры видеонаблюдения имели механический смещаемый ИК фильтр. Однако данная технология тоже имеет свои проблемы с некорректной работой в сумеречное время, когда ИК фильтр то сдвигается, то возвращается на место.
Имеются решения, в которых режим день/ночь является электронным, а ИК фильтр в таких камерах неподвижен, вследствие чего увеличения чувствительности в ИК диапазоне не происходит. Помимо этого есть камеры видеонаблюдения не оснащенные ИК фильтром, такие устройства будут полезны при ночном наблюдении с внешней ИК подсветкой, однако в дневное время правильной цветопередачи добиться не удастся. Довольно важным является наличие у камеры регулируемых значений выдержки затвора, поскольку данные параметры влияют на наблюдение за быстро двигающимися объектами.
Стоит заметить, что увеличение чувствительности естественным образом улучшает и качество, однако существуют ситуации, в которых данное правило не работает. Камеры видеонаблюдения с маленькой минимальной освещенностью стоит относиться с осторожностью, таким камерам видеонаблюдения требуется довольно длительное время для накопления заряда, а так же у них увеличен коэффициент усиления сигнала. Такие условия негативно сказываются на резкости изображения, а так же появляется значительное количество шумов. Происходит это в связи с тем, что при усилении видеоинформации увеличивается так же и шумовая составляющая.
В наше время произошел резкий рывок цифровых технологий в области видеонаблюдения, что привело к появлению разнообразных цифровых систем, а позднее и сетевых IP камер. Цифровые технологии значительно удобнее и дают гораздо больше возможностей, реализовать которые в аналоговых системах порой просто невозможно. При всех своих достоинствах существует и ряд недостатков, которые пришли вместе с новыми цифровыми технологиями. Один из таких существенных недостатков это сжатие информации при ночном наблюдении. Современные математические алгоритмы значительно уменьшают размер материала при минимальных потерях в качестве. Производится это путем удаления видеоинформации невидимой для человеческого глаза, а так же удаление повторяющейся информации присутствующей в нескольких кадрах. Обычно камеры нацелены на одну зону наблюдения, поэтому информация статична и алгоритмы сжатия действуют весьма эффективно. Однако при резком возрастании шумов, они начинают восприниматься как полезная информация или изменения в кадрах вследствие чего кодек увеличивает количество ключевых кадров. Это приведет к малоэффективному использованию видеокодеков и резкому увеличению нагрузки на линию связи. Неудачно подобранная ИК подсветка может увеличить архив в десять раз. Для примера IP камера при переходе в ночной режим будет потреблять не 1 а 10Мбит/с, при этом таких камер на объекте может быть более сотни. Казалось бы, пустяковая вещь может привести к серьезным последствиям и единственное решение это правильная организация ИК подсветки и тем самым исключение зашумленности картинки.
www.AmperSecurity.ru
