{ "@context": "http://schema.org", "@type": "Organization", "url": "https://www.arstel.com/", "logo": "https://www.arstel.com/public/images/header/Logo.png" }
Inter-M Системы профессионального звука Системы оповещения и трансляции
ОБРАТНАЯ СВЯЗЬ

Применение видеокамер в системах видеонаблюдения

1. Объективы

Любая видеокамера начинается с объектива. Некоторые видеокамеры имеют встроенные объективы. Объектив – это оптическое устройство, проецирующее изображение на плоскость (в нашем случае на светочувствительный элемент). Объектив состоит из оптических линз, пластиковой или металлической оправы, элементов конструкции, обеспечивающих наведение на резкость, изменение диафрагмы и фокусного расстояния, а также элементов крепления объектива к оборудованию.

Диафрагма – это устройство, позволяющее регулировать относительное отверстие, то есть изменять светосилу объектива, а также устанавливать необходимую глубину резкости.

Обычно диафрагма состоит из нескольких (до 20) поворотных серповидных лепестков, приводимых в движение кольцом на оправе объектива или электроприводом. В соответствии с этим различают:

  • Объективы с ручной диафрагмой (применяются в местах с постоянным уровнем освещенности);
  • Объективы с автоматической диафрагмой (позволяют автоматически подстраиваться под изменяющийся уровень освещения контролируемого объекта для предотвращения засветки чувствительного элемента видеокамеры).

Автоматические диафрагмы в зависимости от модели могут управляться видеокамерой либо постоянным напряжением (DC), либо по видеосигналу (Video). Практически все видеокамеры позволяют реализовать оба способа управления диафрагмой.

К основным параметрам объектива относятся:

  • фокусное расстояние, определяющее угол обзора;
  • максимальное относительное отверстие (светосила), которое определяется как отношение диаметра действующей диафрагмы объектива к его фокусному расстоянию. Эту величину чаще всего выражают в виде дроби с числителем, приведённым к единице;
  • аберрации, которые определяют искажения изображения в оптической системе;
  • способ крепления и механика фокусировки
  • .

В зависимости от значения фокусного расстояния объективы делятся на:
Сверхширокоугольные – объективы, у которых фокусное расстояние меньше малой стороны кадра (угол обзора более 100°). Применяются для получения изображения всего пространства, которое затем может обрабатываться и выводиться на видеомониторы в привычной для оператора форме.
Короткофокусные - объективы, у которых фокусное расстояние меньше широкой стороны кадра (угол обзора 60 - 100°). Применяются для получения изображения общего плана больших по площади помещений и территорий.
Нормальные - объективы, у которых фокусное расстояние примерно равно диагонали кадра (угол обзора примерно 20 - 45°). Изображение, получаемое с помощью нормальных объективов, практически соответствует восприятию человеком окружающего пространства.
Телеобъективы - объективы, у которых фокусное расстояние значительно превышает диагональ кадра (угол обзора менее 20°). Используются для получения детального изображения объектов, расположенных на значительном расстоянии от камеры.
Вариофокальные – объективы, у которых фокусное расстояние может вручную изменяться в значительных пределах. Применяются в случаях, когда при монтаже видеокамеры еще не известен угол обзора и впоследствии требуется однократная точная настройка границ наблюдения.
Трансфокаторы – объективы с сервоприводами для значительного изменения фокусного расстояния и автофокусировки. Трансфокаторы, как правило, устанавливаются на видеокамеры с поворотными устройствами и управляются автоматически оператором системы видеонаблюдения для настройки требуемого угла обзора и слежения за движущимися объектами.

Крепление объектива обеспечивается с помощью резьбы. В зависимости от диаметра резьбы различают крепления C и CS типа. Практически любая камера имеет оба этих способа крепления.

В нашем каталоге представлены объективы компаний-производителей:
Samsung Techwin.

2. Видеокамеры

Основными элементами видеокамер являются светочувствительный элемент, предназначенный для преобразования оптического сигнала в электрический, и цифровой сигнальный процессор, который обрабатывает видеоизображение, приводит его к определенному формату для передачи, последующей обработки и записи, а также управляет диафрагмой и обеспечивает выполнение многочисленных функций.

К основным параметрам видеокамеры относятся:

  • Тип, размер и разрешение чувствительного элемента,
  • Чувствительность (минимальная освещенность),
  • Отношение сигнал шум,
  • Динамический диапазон,
  • Способ управления диафрагмой,
  • Диапазон регулировки скорости электронного затвора,
  • Видео выход (для аналоговых),
  • Количество ТВ линий (для аналоговых),
  • Способ установки,
  • Напряжение питания,
  • Потребляемая мощность.

От типа и качества чувствительного элемента зависит большая часть параметров видеокамеры. Различают следующие типы чувствительных элементов:
ПЗС-матрица (прибор с зарядовой связью, англ. CCD charge-coupled devices) – самый распространенный в настоящее время чувствительный элемент для камер наблюдения. Она представляет собой двумерный массив фотоэлементов, которые накапливают электрический заряд пропорционально падающему на них свету. Эти заряды сдвигаются горизонтально или вертикально и передаются на выходной каскад. А затем начинается накопление заряда для формирования нового видеокадра.
КМОП-матрица (комплементарная ИС металл-оксид-проводник, англ. complementary metal-oxide-semiconductor, CMOS) представляет собой интегральную схему, на которой, помимо собственно светочувствительного элемента, реализованы формирователи тактовых импульсов, логические схемы синхронизации, обработки сигнала и т.д. В ПЗС-камерах все эти элементы реализованы в виде отдельных микросхем, поэтому КМОП-камеры значительно компактнее. В отличие от ПЗС, в КМОП накопленные на пикселях заряды не переносятся, а на ранних стадиях обнаруживаются высокочувствительными усилителями зарядов на КМОП-транзисторах.
PIXIM-матрица – это разновидность КМОП-матриц с раздельным экспонированием пикселей. Она обладает широким динамическим диапазоном, поэтому камеры наблюдения на базе таких матриц формируют сбалансированное изображение с хорошей детализацией и могут использоваться везде, где в кадре присутствуют области с резким перепадом освещенности (окно или открытая дверь). Принцип ее работы базируется на технологии раздельной экспозиции пикселей Pixim™. В основе этой технологии лежит система высокоточной мультидискретизации, которая в режиме реального времени рассчитывает уровневую коррекцию реакции на освещенность для каждого пикселя матрицы отдельно.
Тепловизор позволяет осуществлять видеонаблюдение в тепловом (инфракрасном) диапазоне. Он может быть построен на основе неохлаждаемой микроболометрической матрицы. При поглощении тепла теплочувствительными элементами матрицы изменяется электрическая проводимость полупроводниковых терморезистивных «мостиков» на основе оксида ванадия, соединяющих теплочувствительные элементы. Электрическая проводимость регистрируется микросхемой, и на основе полученных данных тепловизор формирует картину распределения температуры, которую и видит на экране оператор системы наблюдения. Преимущество тепловизора перед традиционными ПЗС- и КМОП-матрицами состоит в том, что он позволяет видеть объекты в абсолютной темноте и при плохой погоде (дожде, тумане, снегопаде) и передает оператору достоверную информацию об объектах, находящихся в тени или за листвой деревьев.

Применение цифрового сигнального процессора обеспечивает возможность реализации непосредственно в видеокамере множества функций, таких как:

  • автоматическая регулировка усиления видеосигнала (AGC);
  • автоматическая компенсация встречной засветки (BLC);
  • автоматическое управление диафрагмой объектива;
  • повышение чувствительности за счет накопления зарядов (DSS);
  • автоматическое управление электронным затвором (ELC);
  • автоматическое определение уровня освещенности;
  • детектирование движения;
  • автоматическая фокусировка и многие другие.

По способу передачи видеосигнала камеры наблюдения делятся на две группы:
Аналоговые - предназначены для передачи композитного или компонентного видеосигнала по коаксиальному кабелю.
Сетевые - предназначены для передачи оцифрованного и сжатого (с помощью кодеков MPEG-4, M-JPEG и др.) видеоизображения по сети Ethernet.

IP-камеры, как правило, имеют встроенный веб-сервер, что позволяет просматривать изображения и осуществлять настройки изображения в окне стандартного веб-браузера (например, Internet Explorer).

По формату получаемого видеоизображения камеры можно разделить на:
Черно-белые;
Цветные;
День-ночь.

Цветные камеры наблюдения могут быть оснащены любой матрицей: ПЗС, КМОП или PIXIM. Чтобы предотвратить появление шумов, связанных с воздействием ИК-излучения на кремниевую структуру ПЗС-матрицы, в цветные камеры наблюдения устанавливают специальные инфракрасные фильтры – оптически точные плоскопараллельные пластины, монтируемые сверху ПЗС-матрицы. Применение таких фильтров приводит к дополнительным потерям света, зато приближает спектральную характеристику ПЗС-матрицы к характеристике человеческого глаза, повышает разрешение камеры наблюдения и улучшает отношение сигнал/шум.
Черно-белые камеры наблюдения выпускаются на основе черно-белых ПЗС-матриц. Как правило, с черно-белыми ПЗС-матрицами не используется ИК фильтр, так как для монохромного изображения влияние ИК волн на спектральную характеристику не критично. Кроме того, отсутствие ИК фильтра дает возможность использовать камеру с ИК подсветкой для наблюдения при особо низких уровнях освещенности. В черно-белых камерах отсутствует и мозаичный фильтр. Поэтому черно-белые камеры имеют большую чувствительность, чем цветные.

Камеры «день-ночь» при определенном уровне освещенности могут переходить из дневного (цветного) режима наблюдения в ночной (черно-белый) режим. Переключение между режимами можно выполнять следующими способами:

  • Easy Day/Night. В камеру устанавливается цветная ПЗС-матрица с фиксированным ИК фильтром. Когда освещенность на объекте снижается до определенного предела, камера начинает формировать черно-белый сигнал, который получается путем сложения составляющих по каналам R, G, B. За счет этого чувствительность камеры становится несколько выше. Тем не менее, при низкой освещенности и при ИК подсветке такая камера наблюдения неэффективна, поскольку не обладает чувствительностью в ИК диапазоне.
  • Отключаемый ИК-фильтр. Установленный ИК фильтр в такой камере может автоматически сдвигаться. За счет этого при определенном пороговом значении освещенности камера наблюдения переходит из цветного режима (ИК фильтр находится перед ПЗС) в черно-белый режим (ИК фильтр удален). В черно-белом режиме за счет отсутствия ИК фильтра камера наблюдения становится чувствительна к ИК излучению, поэтому при наличии ИК подсветки ее можно использовать даже при отсутствии освещения.
  • Двухсенсорная камера. В камерах этого типа в дневном режиме используется цветная матрица, а в ночном – черно-белая. Благодаря высокоточному механизму, осуществляющему переключение ПЗС-матриц, изображение остается четким как в дневном, так и в черно-белом режиме. Основное преимущество таких камер перед камерами с отключаемым ИК фильтром – более высокая чувствительность в ночном режиме. Это связано с тем, что в двухсенсорных камерах в ночном режиме используется черно-белая ПЗС, и за счет отсутствия мозаичного фильтра не происходит дополнительных потерь света.

По способу крепления различают:

  • Бескорпусные камеры, которые используются для скрытой установки и установки в нестандартные корпуса различных устройств;
  • Стандартные корпусные камеры, устанавливаемые на вертикальные поверхности с помощью стандартных кронштейнов;
  • Купольные камеры, устанавливаемые, как правило, на горизонтальные поверхности, например, на потолок.

Высокоскоростные купольные камеры имеют встроенные поворотные устройства, трансфокаторы. Основное преимущество поворотных и скоростных купольных камер заключается в возможности наблюдения за большими территориями, чем при использовании стационарной камеры. Шаговый двигатель в таких камерах обеспечивает плавное вращение в плоскости панорамирования и наклона, а трансфокатор позволяет приблизить или удалить объект наблюдения. Для такой камеры можно запрограммировать несколько десятков предустановок, а также задать маршруты автопатрулирования.

Как корпусные, так и купольные камеры могут оснащаться защитными всепогодными кожухами и даже ИК подсветкой.

В нашем каталоге представлены видеокамеры компаний-производителей:
Samsung Techwin.

3. Кожухи и кронштейны

Кронштейны предназначены для установки видеокамер. Широкий ассортимент данных аксессуаров позволяет устанавливать любую видеокамеру практически в любое место, которое задает проектировщик системы видеонаблюдения (к стене, к потолку, в потолок, на парапет, на угол здания, на крышу и т.п.)

В нашем каталоге представлены кронштейны компаний-производителей:
Samsung Techwin.

Кожухи предназначены для защиты видеокамер от пыли, влаги, повреждения объектива и камеры, для расширения диапазона рабочих температур. Тип кожуха и его полезный внутренний размер определяет, какая камера может быть в него установлена (бескорпусная, стандартная с трансфокатором, купольная). Различают:

  • Всепогодные кожухи
  • Кожухи для внутренней установки.
    • Всепогодные кожухи обеспечивают герметичность, имеют встроенные нагревательные элементы и вентиляторы, температурные датчики. К основным параметрам таких кожухов относятся температуры включения вентилятора и нагревательного элемента, напряжение питания, потребляемая мощность.

      В нашем каталоге представлены кожухи компаний-производителей:
      Samsung Techwin.

4. Поворотные устройства

Поворотные устройства предназначены для ручного или автоматического перемещения видеокамеры в горизонтальной (панорамирование) и вертикальной (наклон) плоскости. Это обеспечивает оператору возможность с помощью одной камеры контролировать значительное пространство, вести наблюдения за подвижными объектами. Наибольшая эффективность использования поворотных устройств достигается при применении трансфокаторов.

Поворотные устройства бывают всепогодными и для внутренней установки.

К основным параметра поворотных устройств относятся скорость и диапазоны панорамирования и наклона, интерфейс управления, способ установки.

В нашем каталоге представлены поворотные устройства компании Samsung Techwin.