Вы находитесь в разделе Типовых решений систем безопасности

2.3. параметры телевизионных камер ,окончание,

Для граничной частоты наилучшая фаза испытательной миры означает совпадение центров линий испытательной миры с центрами элементов разложения, а наихудшая фаза – совпадение центров линий с границами раздела соседних элементов разложения. Для прочих пространственных частот сдвиг фаз миры и элементов ПЗС изменяется по полю и на изображении могут наблюдаться разностные частоты, называемые муаром. При уменьшении числа штрихов миры, видимость муаров будет уменьшаться, однако, даже при половинном их числе относительно числа элементов ПЗС они будут еще достаточно хорошо видны (рис.2.1 .



Если частота входного воздействия превышает предельную пространственную частоту, то наблюдаемый муар (разностную частоту) относят к ложному разрешению. Истинная разрешающая способность подразумевает правильную оценку числа линий в выбранной на тест-таблице группе штрихов.



Неидеальность процесса накопления в элементе матрицы ПЗС приводит к тому, что часть электронов, генерированных вне обеднённых областей под электродами, попадает в потенциальные ямы соседних элементов. В результате функция пространственного распределения чувствительности S(x) для элемента ПЗС выходит за рамки его геометрических размеров Δ (рис. 2.1 .

Диффузионная составляющая ЧКХ описывается выражением:



где α – коэффициент поглощения излучения в подложке, зависящий от длины волны; d – глубина области пространственного заряда, зависящая от напряжения на электроде;



L₀ – диффузионная длина носителей в подложке; N – пространственная частота штриховой миры, 1/мм.

Функция К_д с увеличением длины волны становится шире, поскольку возрастает глубина проникновения фотонов в подложку. Это приводит к заметному ухудшению частотных свойств ПЗС при длинах волн более 0.6 мкм. Поэтому для повышения разрешающей способности телекамер, работающих при естественном освещении, рекомендуется применять объективы с спектральными фильтрами, отрезающими длинноволновую часть излучения. Повышение разрешающей способности за счёт спектральной фильтрации сопровождается некоторым снижением энергетической чувствительности телекамер. В системах скрытого наблюдения с использованием источников ИК-подсветки такой метод неприменим и необходимо учитывать снижение разрешающей способности примерно в полтора раза по сравнению с наблюдением в видимом свете.

Составляющая ЧКХ, учитывающая потери фотоэлектронов при развёртке изображения, связана с числом m чёрных и белых штрихов, числом mэ элементов разложения в данном направлении и количеством переносов n:

K_п(m)= exp,

где ε – неэффективность одного переноса.

Следует отметить, что продольная ЧКХ будет определяться только числом переносов в горизонтальном выходном регистре, а для расчёта поперечной ЧКХ к ним необходимо прибавить число переносов в вертикальном столбце. Для высококачественных матриц ПЗС (ε < 10– влиянием неэффективности переноса на разрешающую способность телекамеры можно пренебречь. При больших значениях ε (дешёвые ПЗС массового применения) уменьшение ЧКХ на высоких частотах существенно.

Результирующая ЧКХ матрицы ПЗС определяется произведением

К_пзс= К_Δ К_д К_п.

Разрешающая способность телекамеры должна определяться по рис. 2.14 с учётом ЧКХ применённого объектива. В спецификациях на телекамеры разрешающая способность приводится без конкретизации методики её измерения и без учёта свойств оптики. Поэтому при расчёте вероятностных характеристик обнаружения и опознавания объектов необходимо учитывать уменьшение реальной разрешающей способности по сравнению с паспортными данными.

Разрешающая способность в телекамерах для СФЗ по вертикали и горизонтали различна. Это обусловлено следующими причинами.

Во-первых, различие размеров элемента матрицы по вертикали и горизонтали приводит к различию соответствующих ЧКХ в соответствии с выражением (2. . Во-вторых, число строк m_стр в соответствии с принятым стандартом разложения всегда фиксировано (625 – в Европе и 525 – в США), а число элементов на строке может меняться от матрицы к матрице. Реальная разрешающая способность телекамер по вертикали ограничивается средним значением 400 линий, а по горизонтали для разного типа матриц может изменяться от 380 до 580 линий. Эти значения на 30–40% меньше числа элементов в конкретной матрице по соответствующей координате.

Для передачи пользователю изображения без потери разрешающей способности в канале связи необходима полоса частот, грубо оцениваемая по формуле

F = m_стрm_э/2Т_к.

Поэтому для передачи видеосигналов от телекамер с различной разрешающей способностью требуется различная полоса частот: при разрешении 380 линий – 4.5 МГц, при разрешении 580 линий – почти 7 МГц. Это определяет различия в требованиях как к проводным (коаксиальный кабель, витая пара), так и беспроводным (радиочастотным или инфракрасным) каналам связи. Естественно, что и видеотракт приёмного оборудования (коммутаторы, мультиплексоры, видеомагнитофоны и мониторы) должен обладать соответствующей полосой частот (частотой дискретизации).

Разрешающая способность ТВ-системы отличается от разрешающей способности камеры, поскольку результирующая ЧКХ системы определяется произведением частотных характеристик камеры, объектива, канала связи и приёмного оборудования. Поэтому расчёт вероятностных характеристик опознавания объектов с помощью технических средств СФЗ должен вестись с учётом данного отличия. В любом случае увеличение разрешающей способности в системе и, как следствие, повышение вероятности опознавания объектов достигаются увеличением затрат на все её элементы – телекамеры, каналы связи и приёмное оборудование.

Апертурная коррекция направлена на компенсацию спада ЧКХ в пределах полосы частот от нуля до частоты Найквиста. Термин апертурная коррекция обязан своему происхождению технике электронно-лучевого телевидения и связан с необходимостью компенсации конечного сечения (апертуры) электронного считывающего луча. В твердотельном телевидении такая коррекция частично компенсирует влияние на ЧКХ конечных размеров элемента ПЗС. Поскольку спад ЧКХ имеет место и по вертикали и по горизонтали, то и апертурная коррекция подразделяется на горизонтальную и вертикальную.

Апертурная коррекция реализуется с помощью методов линейной фильтрации. В аналоговых камерах на ПЗС используется одномерная коррекция вдоль строки. В цифровых камерах коррекция имеет двухмерный характер – и вдоль строк, и вдоль столбцов. Компенсирующий подъём частотной характеристики достигается вычитанием части сигнала соседних элементов из сигнала текущего элемента. Чем большая часть сигналов соседних элементов вычитается из сигнала текущего элемента, тем больше подъём частотной характеристики на частоте Найквиста. За пределами этой частоты частотная характеристика спадает для уменьшения влияния шума. Так как подъём частотной характеристики увеличивает уровень шума, то компромиссное значение степени апертурной коррекции связано с отношением сигнал/шум в видеосигнале и определяется по минимуму линейной и шумовой ошибок при оценке формы сигналов. При известных статистических характеристиках оцениваемого сигнала апертурный корректор строится как винеровский фильтр , весовые коэффициенты которого определяют импульсную, переходную и частотную характеристики корректора (рис. 2.1 .



Повышение разрешающей способности телекамер с помощью апертурной коррекции имеет смысл при достаточно большом отношении сигнал/шум.

Целесообразность активизации функции апертурной коррекции зависит от условий наблюдения и должна определяться оператором СФЗ.

Гамма-коррекция – нелинейное преобразование характеристики свет-сигнал с целью согласования условий наблюдения и модуляционной характеристики кинескопа с контрастной чувствительностью зрения. Модуляционная характеристика кинескопа (зависимость яркости I от напряжения на модуляторе U) аппроксимируется выражением

I = kU^γ,

где показатель степени γ равен примерно 2. Характеристика свет-сигнал ПЗС строго линейна вплоть до насыщения потенциальной ямы. Поэтому для получения сквозной линейной характеристики системы в телекамеры вводится нелинейный преобразователь с показателем степени нелинейности 1:2.2 = 0.45 (рис. 2.1 .


С другой стороны, воспроизведение сюжетно важных полутонов в некотором участке динамического диапазона улучшается, если увеличить показатель γ для этого участка. В системах безопасности для ряда изображений сюжетно важными являются полутона крупных деталей в области больших освещённостей. Экспериментальным путём установлено, что наилучшее качество изображения в условиях наружного наблюдения достигается при γ = 0.4 При этом создается комфортное, правильное визуальное соотношение освещенностей, и сдвигается вверх нижний уровень наблюдаемых освещенностей. Но указанное преимущество достигается ценой следующих недостатков:

• в несколько раз увеличивается шум на темных участках изображения.
• ухудшается различимость объектов в средней и верхней областях диапазона освещенностей.

Поэтому, при включенной гамма коррекции, несмотря на расширение визуально наблюдаемого диапазона освещенностей, становится большей вероятность пропуска появившегося в поле зрения малоконтрастного объекта со средней освещенностью. В случае наблюдения малоконтрастных объектов возникает потребность увеличения параметра γ до 1 (характеристика свет-сигнал камеры линейна). Поэтому телекамеры часто оснащаются переключателями гамма-коррекции с начальной установкой производителем в положение 0.45 и возможностью увеличения этого параметра до 0,85 или Окончательное решение о выборе параметра гамма-коррекции как правило принимается на этапе ввода системы в эксплуатацию, компромиссным является значение γ = 0.85.

Внутренняя и внешняя синхронизация.
Реализация одного из главных принципов телевидения – развёртки возможна только при обеспечении синхронности и синфазности разложения и воспроизведения изображения при выбранном стандарте передачи видеоинформации. Центральным устройством системы синхронизации, располагаемым, как правило, в телекамере, является генератор синхронизирующих импульсов.

Синхрогенератор обеспечивает выполнение следующих функций:

• управление регистрами ПЗС;
• управление работой устройств аналоговой и цифровой обработок видеосигнала в телекамере;
• управление работой развёртывающих устройств монитора.

Синхрогенератор любой телекамеры состоит из двух частей: высокостабильного кварцевого задающего генератора и формирующего устройства. Формирующее устройство, вырабатывающее сетку импульсных последовательностей заданной структуры, в большинстве современных ТВ-камер является однокристальным.

Аппаратное обеспечение современных систем охранного телевидения допускает асинхронную работу всех телевизионных камер. Однако в ряде случаев оказывается целесообразной синхронизация их кадровых и строчных частот, что позволяет избежать срывов синхронизации при коммутации и уменьшает потери информации при мультиплексных методах передачи и регистрации видеоинформации. С этой целью синхрогенераторы телекамер переводятся в режим внешней синхронизации, причём в качестве синхронизирущего сигнала может использоваться как смесь кадровых и строчных синхроимпульсов, так и синусоидальное питающее напряжение с частотой промышленной сети.

При синхронизации по сети (line lock) вертикальная развёртка телекамер привязывается по времени к пересечению нулевого уровня напряжения питания (рис. 2.2 .



Задержка фазы синхронизации может быть плавно подстроена для обеспечения синхронизации ТВ-камер, подключённых к разным фазам первичной сети. Синхронизация кадровой частоты камер с частотой сети не требует организации дополнительных линий связи и поэтому широко распространена. Дополнительным преимуществом указанного вида синхронизации является подавление помех, вызванных пульсациями яркости ламп дневного света и наводками промышленной сети.

Для телевизионных систем, размещаемых на объектах категории А, рекомендуется использовать телевизионные камеры, синхронизированные по частоте и фазе от внешнего источника . С этой целью в телевизионных камерах высшей категории предусматривается режим синхронизации по внешней синхросмеси или композитному сигналу с привязкой частоты и фазы горизонтальной и вертикальной развёрток (Genlock). В некоторых случаях достаточна синхронизация телекамер от внешнего источника только по кадровой частоте (V-lock). Для организации режимов Genlock и V-lock требуется прокладка дополнительной линии связи.




Читайте далее:
Комплексный подход к проблемам оснащения объектов автоматической противопожарной защитой ,аппз,
Школа черепашек
Аспирационное дымоопределение – сверхраннее обнаружение возгорания
Новые возможности противопожарной защиты – аспирационные пожарные извещатели
Подсистема учета рабочего времени сотрудников предприятия на вычислительных средствах корпоративной
От 2 до 5 тыс. usd
На россиян заведут досье
Как не проморгать нарушителя
Без компромиссов. обнаружение пожароопасной ситуации – это всегда компромисс между эффективностью об
Основы работы с videocad часть 3
Не улыбайтесь, это не поможет
Дымовые пожарные извещатели для взрывоопасных зон
Не свое
Детекторы дыма - в воздуховодах
Безопасность и противопожарная защита зданий и сооружений