Вы находитесь в разделе Типовых решений систем безопасности

2.6. сравнение характеристик телевизионных камер

Отсутствие нормативных документов, обязывающих производителей специфицировать параметры телекамер по единой методике, создаёт почву для многочисленных спекуляций. Наиболее часто рекламной манипуляции подвергается важнейший параметр ТВ-камеры – её чувствительность , . Совершенствование технологии ПЗС-матриц и микропроцессорных устройств обработки видеосигнала сопровождается улучшением всех качественных показателей телекамер. Однако рост чувствительности не беспределен из-за квантовой природы света: картину никогда не удастся нарисовать с помощью одного фотона. Разработчик системы безопасности должен уметь находить соответствие между параметрами системы в целом с некоторыми – часто мифическими – цифрами, указываемыми в рекламе производителя. Выбирая телекамеру, необходимо определить её чувствительность при строго фиксированном множестве параметров аппаратуры и освещения наблюдаемой сцены.

Целесообразно задать следующую совокупность величин:

• светосилу объектива;
• время накопления;
• размер элемента разложения;
• глубину АРУ;
• коэффициенты отражения испытательной таблицы в белом и чёрном;
• спектральную характеристику источника света и ТВ-камеры (ПЗС плюс объектив);
• требуемое отношение сигнал/шум.

Одновременное указание всех этих условий измерения чувствительности в технической документации встречается крайне редко.

Ниже рассмотрены основные отклонения в трактовках понятия чувствительность и приведены примеры корректного сравнения параметров телекамер.

1. Если под чувствительностью понимается минимально допустимая освещённость объекта наблюдения, то сравнение ТВ-камер должно производиться при одинаковой светосиле их объективов. Например, чувствительность одной и той же камеры с просветлённым асферическим объективом F0.8 будет в 10 раз лучше, чем с малогабаритным пластмассовым объективом F2.0.
2. Оценка перспективности использования телекамеры должна опираться на значение её чувствительности для стандартного времени накопления 20 мс. Схемотехника современных телекамер позволяет увеличить время накопления до 1 с при стандартной частоте смены полей на мониторе 50 Гц. Повышение чувствительности здесь приобретается ценой такого же уменьшения чувствительности к движущимся объектам. Но охранные системы обычно предназначены для обеспечения быстрого реагирования на появление нарушителя, а не для оценки нанесенного им ущерба.
3. При прочих равных условиях чувствительность ТВ-камеры пропорциональна площади элемента разложения. Поэтому чувствительность телекамер с матрицами формата 1/4 и 1/3 не может превосходить чувствительность телекамер с матрицами формата 1/ При группировании сигналов n соседних элементов по горизонтали и вертикали отношение сигнал/шум возрастает в √n раз, а чёткость (эффективное число элементов разложения) ухудшается в n раз. В ряде применений такой режим может оказаться полезным. Но уменьшение разрешающей способности телекамеры приводит к уменьшению вероятности опознавания объектов. Поэтому при оценке перспективности использования телекамеры по критерию чувствительности следует опираться на её значение для требуемой гарантированной чёткости.
4. Сравнение чувствительности телекамер должно производиться при одинаковом максимальном усилении видеотракта (глубине АРУ). При одинаковых значениях пороговой освещённости и размахе видеосигнала на выходе лучшей чувствительностью обладает ТВ-камера, производитель которой заявил эти параметры при меньшем усилении видеотракта.
5. Чувствительность телекамер в паспортных данных указывают для большого контраста объекта относительно фона – обычно 75…85%. Сюжеты, характерные для СФЗ, обладают существенно меньшим контрастом. Пересчёт чувствительности ТВ-камер к единым условиям контраста тестового изображения должен производиться на основе формулы (2.
6. Чувствительность телекамер указывают в люксах, приводя или не приводя характеристику источника света. Обычно при испытаниях используются источники с цветовой температурой 3200 К (2800 К). При переходе от искусственного освещения к естественному заявленное значение пороговой чувствительности в люксах увеличивается, т. е. чувствительность ухудшается примерно в 2 ( раза. Для того чтобы измеренная в люксах чувствительность телекамеры не изменялась при смене типа освещения, измерения следует проводить с использованием отрезающего ИК-фильтра. Если такие данные отсутствуют, то разработчик должен учесть, что у телевизионной системы, работающей при естественном освещении, реальная чувствительность ниже заявленной в спецификации. Также необходим учёт спектральных характеристик фотоприёмников. При одинаковой заявленной чувствительности в люксах ТВ-камеры на матрицах с кадровым переносом благодаря большему квантовому выходу в ИК-области будут чувствительнее камер на матрицах со строчным переносом.
7. Сравнение телекамер должно производиться при одинаковом пороговом отношении сигнал/шум. Для пороговой освещённости, указываемой в паспорте, обычно задаётся приемлемое качество изображения (usable picture), соответствующее уменьшению амплитуды видеосигнала в 2–5 раз. Опираясь на типовое значение отношения сигнал/шум при большой освещенности и на диапазон автоматического регулирования усиления в телекамере, можно показать, что при сигнале 20…50 IRE отношение сигнал/шум составляет 2… Обычно для надёжной классификации изображений необходимое отношение сигнал/шум должно быть не менее 1 В результате, при использовании телекамер с паспортной чувствительностью при сигнале 20…50 IRE приходится вводить поправку на чувствительность, увеличивая заявленное значение пороговой освещенности от 2 до 5 раз.
8. Сравнивая между собой камеры, выполненные на одних и тех же матрицах ПЗС можно видеть, что, несмотря на заявленные одинаковые разрешающие способности, четкость формируемых ими изображений различна . Некоторые камеры, выполненные на матрицах высокого разрешения, имеют нечеткое, изображение, другие камеры, наоборот, приятно удивляют филигранной прорисовкой мелких деталей. Тем не менее, формально, разрешающая способность камеры, формирующей нечеткое изображение, соответствует значению, указанному в паспорте. Итак, мы подошли к главному вопросу: что такое четкость? Она определяется площадью под кривой частотно контрастной характеристики системы камера-объектив, т. е. не просто предельным разрешением, а тем, как это разрешение достигается и что при этом делает система. При апертурной коррекции эта кривая приподнимается, как показано на рисунке 2.18, и четкость изображения заметно повышается. В 1948 г. Отто Шаде ввел понятие эквивалентного числа строк (NE), определяемого как квадрат площади под кривой ЧКХ. Величину NE в спецификациях не указывают, но она является хорошей количественной характеристикой визуально воспринимаемой четкости изображения.

Для оценки реальной четкости изображения часто используется параметр глубина модуляции сигнала на частоте максимального разрешения, равный отношению размахов сигналов от мир с числом штрихов, равным максимальному разрешению и с минимальным числом штрихов (крупная деталь изображения). Видно (рис.2.2 , что амплитуда сигнала на частоте 550 линий в камере с симметричным апертурным корректором заметно превосходит эти значения в камерах с корректором по первой производной и, тем более, в камере без корректора.



К сожалению, параметр глубина модуляции называемый иногда амплитуда частотно-контрастной характеристики на частоте максимального разрешения не приводится в рекламных проспектах и паспортах на телевизионные камеры. Реальную разрешающую способность телевизионной камеры можно оценить, только наблюдая формируемое изображение в процессе ее испытания.

Таким образом, правильный учёт особенностей специфицирования различными производителями параметров телекамер позволяет реализовать потенциальные возможности последних при создании СФЗ.




Читайте далее:
Банкомат
Анонс журнала бди № 5 ,74, 2007
Анонс журнала бди №6 ,75, 2007
Анонс журнала алгоритм безопасности № 1, 2008
14 апреля выходит в свет очередной номер журнала тз ,технологии защиты,
Анонс журнала алгоритм безопасности № 4, 2008
18 - 24 апреля 2005 года
3 апреля 2006 года выходит в свет №2 журнала все о вашей безопасности
20 декабря выходит в свет №6 журнала все о вашей безопасности
1-го ноября выходит в свет №5-2007 журнала тз
4 февраля выходит в свет очередной номер журнала тз ,технологии защиты,
20 декабря 2005 года выходит в свет очередной 6-й номер журнала все о вашей безопасности
20 сентября выходит в свет 4-й номер журнала все о вашей безопасности
5 февраля выходит в свет первый номер журнала все о вашей безопасности
1-го ноября выходит в свет №5-2007 журнала тз