что такое ард в видеокамере

Системы видеонаблюдения активно применяют регулировку размера диафрагмы с целью уменьшения или увеличения количества попадающего на сенсор света. АРД (автоматическая регулировка диафрагмы) особенно часто встречается в камерах для уличного применения. Причина – резкое изменение уровня освещенности в течение дня. В помещениях обычно оно остается неизменным или меняется от привычного нам до полного отсутствия (выключение в конце рабочего дня).

В зависимости от того, сколько света попало на матрицу, будет отличаться качество конечной «картинки». Нежелателен как недостаток фотонов, так и их чрезмерное количество. Значение диафрагмы изменяется автоматически. Здесь играют роль показания датчика освещенности, контролирующего обстановку на улице или в помещении. Камера подстраивается под текущие параметры, выдавая максимально качественное изображение. Если света много – диафрагма оставляет небольшой промежуток для его проникновения внутрь. Если освещение слабое, диафрагма раскрывается полностью.

Существует 2 способа регулировки:

· Контроль по видеосигналу Video Drive, основанная на применении линз. Дает более точную подстройку, эффективно работает с прямыми солнечными лучами. Отличается более высокой стоимостью;

· Контроль по постоянному току (Direct Drive) – подходит для большинства объектов, имеет низкую стоимость.

Если камера устанавливается внутри помещения, разницы между 2 технологиями регулировки пользователь не замечает.

Преимущество АРД перед ручной регулировкой состоит в круглосуточном соответствии размера диафрагмы уровню освещенности. Ручная настройка подойдет для объектов, в которых уровень освещения неизменный либо нет необходимости в ночной съемки – склады, офисы, магазины. Электронный затвор способен лишь частично решить проблему – он перекрывает свету доступ к матрице, но не изменяет количество срабатываний в течение суток. Изменение освещенности без применения АРД-технологии приводит к недостаточной четкости изображения, его засвечиванию.

Объективы с автоматической регулировкой диафрагмы применяются во всех типах камер:

С инфракрасной подсветкой;

Со статичным фокусным расстоянием (устанавливается производителем);

С динамическим фокусным расстоянием (вариофокальный объектив, «фокус» настраивается на объекте.

Источник

Типы управления диафрагмой в объективах для систем видеонаблюдения и машинного зрения

Объективы для систем охранного видеонаблюдения и машинного зрения формируют изображение на светочувствительном элементе телевизионной камеры.

Все объективы состоят из группы линз, а для регулирования количества света, попадающего на приемник видеокамеры в объективах установлена ирисовая диафрагма, – ее внешний вид, с различными значениями относительных отверстий, приведен на рис. 2. Регулирование светового потока на матрицу происходит при помощи регулировки закрытия и открытия лепестков диафрагмы на определенное значение (f-Stop). Чем больше открыта диафрагма, тем больше света попадает на светочувствительный элемент камеры. Самые светосильные объективы имеют значения f/0.9-f/0.95.

По типу управления диафрагмой объективы можно разделить на следующие группы:

• Объективы с фиксированной диафрагмой — используются только с камерами, имеющими автоматический электронный затвор.
Пример: Монофокальный объектив Daiwon DW9711.

• Объективы с ручной диафрагмой используются в местах со стабильной освещенностью (в помещениях с искусственным освещением). Такие объективы можно использовать и на улице, но с камерами, имеющими режим автоматического электронного затвора. Данный тип управления является основным в объективах, предназначенных для промышленного применения.
Пример: Монофокальный объектив Сomputar V0814-MP

• Объективы с автоматической диафрагмой управляют световым потоком за счет обратной связи сигналов, приходящих от ТВ камеры. Такие объективы применяют в условиях перепадов освещенности и внешне отличаются от остальных объективов наличием кабеля с разъемом, который подключен к ТВ камере.

По сигналам управления, приходящим от ТВ камеры, объективы с автоматической диафрагмой подразделяются на объективы со следующими видами управления:

Управление диафрагмой по видеосигналу (Video Drive) означает, что анализ видеосигнала и управление мотором диафрагмы осуществляет специальное устройство, размещенное в объективе. Управление диафрагмой по постоянному току (Direct Drive) означает, что схема принятия решения о положении диафрагмы находится в ТВ камере, а в объективе имеется только мотор как исполнительное устройство. На корпусе объективов с управлением диафрагмой по видеосигналу присутствуют два регулирующих элемента. Обозначаются они как «Level» и «ALC». Регулировка «Level» используется для настройки режима работы электронной схемы объектива по реальной освещенности. При вращении регулятора «Level» мы искусственно изменяем значение диафрагмы. На мониторе изменение положения регулятора «Level» воспринимается как изменение яркости изображения. Регулятор «ALC» имеет две области регулирования. Это область средних значений (обозначается «А») и область пиковых значений (обозначается «Р»). Регулятор «ALC» используется для устранения обратной засветки в высококонтрастных сюжетах. Объективы с управлением диафрагмой по постоянному току (Direct Drive) не имеют на своем корпусе никаких регулировок. Настройка таких объективов осуществляется на видеокамере, которая должна иметь уже известные нам органы настройки «Level» и «ALC».

Объективы P-Iris оснащены не традиционным гальванометром (автодиафрагмой), а шаговым электроприводом, который управляет диафрагмой в цифровом режиме. Это позволяет целенаправленно и точно оптимизировать открытие диафрагмы при всех условиях освещения, и как результат, получаются более контрастные и четкие изображения с лучшим разрешением и глубиной резкости. В объективах P-Iris отпадает потребность в нейтральном светофильтре, который был необходим для традиционных объективов с гальванометром, что позволяет избежать снижения качества изображения. Сокращение перепада разрешения в центре и на краях наблюдаемой сцены, а также способность сбалансировать качество изображения позволяют рекомендовать данные объективы для мегапиксельных камер. В условиях яркого освещения диафрагма с технологией управления P-Iris ограничивает закрытие отверстия, чтобы избежать размытия (дифракции), вызываемого сильным сужением отверстия ирисовой диафрагмы.

В качестве наглядного примера работы диафрагмы объектива приводим видеоролик от компании Kowa:

Источник

Необходима ли IP-камерам АРД?

Изначально, в большинстве аналоговых камер видеонаблюдения применялся АРД, по другому эта технология называется DC-iris (также известный под названиями Direct drive, DC-диафрагма, и другими). Эта технология в устройствах захвата изображения (в том числе в IP-камерах) необходима, чтобы корректировать количество света, поступающего на светочувствительную матрицу при изменении условий освещения, а также глубину резко изображаемого пространства.

На иллюстрации: открытая, полуоткрытая и закрытая диафрагмы объектива.

При использовании этой технологии, камера видеонаблюдения, на программном уровне фиксирует недостаток освещения или его избыток (засветы изображения), после чего при помощи специального электродвигателя регулирует относительное отверстие объектива, увеличивая или уменьшая диаметр окна апертурной диафрагмы.

К сожалению, у технологии АРД нашлось немало недостатков. Так, сама апертурная диафрагма и связанный с ней двигатель имеют свойство выходить из строя: даже на профессиональных фотообъективах одной из частых проблем становится повреждение (износ) деталей устройства, обеспечивающих работу двигателя. Кроме того, в некоторых случаях диафрагма может быть заклинена в одном из крайних положений.

Также система АРД напрямую зависит от качества экспозамера в тех или иных камерах видеонаблюдения. Так как камере необходимо обработать видеопоток, установить наличие засветов или недостаток освещения, подать сигнал на электродвигатель АРД и после этого оценить результат работы диафрагмы, процесс обычно занимает чуть больше времени, чем при обработке средствами цифровой автоэкспозиции камеры.

Многие современные производители перестали использовать в своих объективах механическую диафрагму как таковую. Вместо этого в объективе используется полностью открытое относительное отверстие с высокой апертурой. Во-первых, это избавляет объектив от сложных механических деталей, требующих постоянного ухода и обслуживания. Во-вторых, это позволяет поддерживать постоянный показатель светосилы объектива.

При относительно небольшом размере матрицы IP-камеры, это не влияет на показатель глубины резкости изображаемого пространства при коротких фокусных расстояниях объектива, но позволяет использовать максимум попадающего на матрицу света.

В большинстве IP-камер вместо АРД используется технология ЦРЭ (цифровая регулировка экспозиции), также выступающая под различными названиями. При такой схеме, камера использует для регулировки экспозиции параметры светочувствительности матрицы (ISO, измеряются в условных единицах, а также в люксах), а также электронный затвор (Выдержка, обычно измеряется в долях секунды).

В случае изменения условий освещения, видеокамера с ЦРЭ изменяет предварительное усиление электрических сигналов светочувствительной матрицы под новые условия, а также изменяет промежуток времени между обнулением матрицы и моментом считывания с нее информации.

Наши инженеры протестировали камеры видеонаблюдения, оснащенные АРД и работающие с технологией ЦРЭ. Для тестов были использованы стандартные условия работы: 1) офисное помещение искусственным источником света / переключение в ночной режим съемки; 2) офисное помещение без источника света / резкая контровая засветка.

При переключении в ночной режим внутри помещения камера с ЦРЭ показала вдвое большую скорость адаптации к новым условиям освещения.

Отметим, что камеры не показали различий в скорости работы или в качестве изображения: камера с АРД и камера с электронным затвором выдавали сопоставимый уровень детализации изображения. Это говорит о том, что всю основную работу по подстройке изображения под условия освещения на каждом их устройств выполнял электронный затвор. Более того, после программного отключения функции АРД в тестовой камере, она практически не изменила скорость подстройки под новые условия экспозиции. Это говорит о том, что камера в первую очередь полагается на электронный затвор и чувствительность матрицы, а технология АРД исполняет исключительно «декоративную» функцию.

Источник

Как выбрать видеокамеру, ч.2.
Характеристики видеокамер.

Поэтому зачастую краткое описание характеристик камеры для видеонаблюдения представляет собой пугающий перечень непонятных терминов, к примеру: 1/2.8″ 2.4MP CMOS, 25/30fps, OSD Menu, DWDR, ICR, AWB, AGC, BLC, 3DNR, Smart IR, IP67, 0.05 Lux и это еще далеко не все.

В предыдущей статье мы остановились на видеостандартах и классификации камер в зависимости от них. Сегодня мы разберем основные характеристики камер для видеонаблюдения и расшифровку обозначений специальных технологий, используемых для улучшения качества видеосигнала:

Тип матрицы (CCD ПЗС, CMOS КМОП)

Долгое время считалось, что матрица CCD дает гораздо более качественное изображение, чем CMOS. Однако современные матрицы КМОП зачастую практически ничем не уступают ПЗС, особенно в том случае, если к системе видеонаблюдения нет слишком высоких требований.

Размер матрицы

Обозначает размер матрицы по диагонали в дюймах и пишется в виде дроби: 1/3″, 1/2″, 1/4″ и т. д.

Если матрицы с размерами 1/3″ и 1/4″ имеют одинаковое количество пикселей, то в этом случае матрица 1/3″, естественно, будет давать лучшее изображение. А вот если на ней пикселей больше, то нужно брать в руки калькулятор и подсчитывать примерный размер пикселя.

Фокусное расстояние и угол обзора

Эти параметры имеют большое значение при выборе камеры для видеонаблюдения, и они тесно связаны между собой. Фактически, фокусное расстояние объектива (часто обозначается f)- это расстояние между линзой и матрицей.

На практике же фокусное расстояние определяет угол и дальность обзора камеры:

А вот на тех участках, где требуется детальное наблюдение за сравнительно небольшой площадью, лучше поставить камеру с увеличенным фокусным расстоянием, направив ее на объект наблюдения. Это часто используется на кассах супермаркетов и банков, где нужно видеть номинал купюр и другие подробности расчетов, а также на въезде на автостоянки и прочие площадки, где необходимо различать автомобильный номер на большом расстоянии.

В зависимости от ширины угла обзора камеры для видеонаблюдения принято делить на:

Тип объектива

Трансфакторные или зум-объективы также предоставляют возможность менять фокусное расстояние, но удаленно, в любой момент времени. Изменение фокусного расстояния производится с помощью электропривода, поэтому их также называют моторизированными объективами.

«Рыбий глаз» (fisheye, фишай) или панорамный объектив позволяет установить всего одну камеру и достичь при этом 360° обзора.

Pinhole-объективы позволяют вести скрытое видеонаблюдение, благодаря своему миниатюрному размеру. Фактически, пинхол-камера не имеет объектива, а лишь миниатюрное отверстие вместо него. В Украине использование скрытого видеонаблюдения серьезно ограничено, как и сбыт устройств для него.

Это наиболее распространенные типы объектива. Но если вдаваться более глубоко, объективы разделяются также по другим параметрам:

Апертура (число F) или светосила объектива

Определяет способность камеры снимать качественную картинку в условиях плохой освещенности. Чем больше число F, тем менее открыта диафрагма и тем большая освещенность требуется камере. Чем меньше апертура, тем больше открыта диафрагма, а видеокамера может давать четкое изображение даже при плохом освещении.

Крепление объектива

Для крепления объектива к видеокамере существует 3 вида креплений: C, CS, M12.

Регулировка диафрагмы (автодиафрагма), АРД, ARD

Диафрагма отвечает за поступление света на матрицу: при усиленном потоке света она сужается, препятствуя таким образом засвечиванию картинки, а при недостаточном освещении, наоборот, раскрывается, чтобы на матрицу попадало больше света.

Различают две большие группы камер: с фиксированной диафрагмой (сюда же можно отнести камеры вообще без нее) и с регулируемой.

Регулировка диафрагмы в различных моделях камер для видеонаблюдения может осуществляться:

Электронный затвор (AES, скорость затвора, выдержка, shutter)

В отличие от АРД подстройка происходит не путем регулировки светового потока, попадающего на матрицу, а путем регулировки выдержки, длительности накопления электрического заряда на матрице.

Однако возможности электронного затвора гораздо слабее, чем автоматической регулировки диафрагмы, поэтому на открытых пространствах, где уровень освещения изменяется от сумерек до яркого солнечного света, лучше использовать камеры с АРД. Видеокамеры с электронным затвором оптимальны для помещений, где уровень освещения в течение времени меняется незначительно.

Характеристики электронного затвора мало чем отличаются у различных моделей. Полезной фичей является возможность ручной регулировки скорости затвора (выдержки), так как в условиях плохой освещенности автоматически выставляются низкие значения, а это приводит к смазанности изображения движущихся объектов.

Sens-UP (или DSS)

Это функция накопления заряда матрицы в зависимости от уровня освещенности, т. е. увеличения ее чувствительности в ущерб скорости. Необходима для съемки качественной картинки в условиях плохой освещенности, когда отслеживание скоростных событий не критично (на объекте наблюдения нет быстро движущихся объектов).

Разрешение

Как пересчитать ТВЛ в пиксели и наоборот? Точной формулы пересчета нет. Для определения разрешения видео в ТВЛ нужно использовать специальные тестовые таблицы для видеокамер. Для примерного представления соотношения можно воспользоваться таблицей:

Эффективные пиксели

Как мы уже сказали выше, часто размер в мегапикселях, указываемый в характеристиках видеокамер, не дает точного представления о разрешении получаемого изображения. Производитель указывает количество пикселей на матрице (сенсоре) камеры, но далеко не все из них участвуют в создании картинки.

Поэтому был введен параметр «Количество (число) эффективных пикселей», который как раз и показывает, сколько пикселей формируют итоговое изображение. Чаще всего он соответствует реальному разрешению получаемой картинки, хотя бывают и исключения.

ИК (инфракрасная) подсветка, IR

Светодиоды IR встраиваются в камеру таким образом, чтобы свет от них не попадал в объектив камеры, а освещал угол ее обзора.

Изображение, полученное в условиях слабого освещения с помощью инфракрасной подсветки, всегда черно-белое. Цветные камеры, которые поддерживают ночную съемку, также переходят в черно-белый режим.

Что такое Smart ИК, Smart IR?

Умная ИК-подсветка (Smart ИК) позволяет увеличивать или уменьшать мощность инфракрасного излучения в зависимости от дистанции до объекта. Это делается для того, чтобы объекты, оказавшиеся близко к камере, не были засвечены на видео.

ИК фильтр (ICR), режим день/ночь

Использование инфракрасной подсветки для съемок в ночное время имеет одну особенность: матрица таких камер выпускается с повышенной чувствительностью к инфракрасному диапазону. Это создает проблему для съемок в дневное время, так как матрица регистрирует инфракрасный спектр и днем, что нарушает нормальную цветность получаемого изображения.

Иногда переключение режима день/ночь реализуется программно, однако такое решение дает менее качественные изображения.

Если в камере нет фильтра IGR, потому что она изначально не была предназначена для съемок в ночное время, ей нельзя добавить функцию ночной съемки, просто докупив отдельный модуль с ИК-подсветкой. В этом случае цветность дневного видео будет существенно искажаться.

Чувствительность (светочувствительность, минимальное освещение)

Камеры для видеонаблюдения подбираются в соответствии с теми условиями, в которых их планируется эксплуатировать: к примеру, если минимальная чувствительность камеры составляет 1 люкс, то четкого изображения в ночное время без дополнительной инфракрасной подсветки с нее получить не удастся.

Отношение сигнал/шум

Соотношение сигнал/ шум (S/ N) определяет качество видеосигнала. Шумы на видеоизображении появляются в результате плохого освещения и выглядят как цветной или черно-белый снег или зернистость.

Параметр измеряется в децибелах. На картинке ниже довольно неплохое качество изображения показано уже при 30 Дб, но в современных камерах для получения качественного видео S/N должно быть не ниже 40 Дб.

Подавление шумов DNR (3D-DNR, 2D-DNR)

Естественно, что проблема наличия шумов в видео не осталась без внимания производителей. На данный момент существуют две технологии подавления шумов на картинке и соответствующего улучшения изображения:

Частота кадров, fps (скорость потока)

Компенсация засветки (HLC, BLC, WDR, DWDR)

Распространенными проблемами видеонаблюдения являются:

Для их решения существует несколько функций (технологий), применяемых в камерах наблюдения.

Классы защиты IK (Vandal-proof, антивандальные) и IP (от влаги и пыли)

Этот параметр важен, если вы выбираете камеру для наружного видеонаблюдения или в помещение с высокой влажностью, пыльностью и проч.

Самыми распространенными среди наружных камер видеонаблюдения классами защиты являются IP66, IP67 и IK10.

Скрытые зоны (Privacy Mask)

Иногда возникает необходимость скрыть от наблюдения и записи некоторые участки, попадающие в поле зрения камеры. Чаще всего это связано с охраной неприкосновенности частной жизни. Некоторые модели камер позволяют настроить параметры нескольких таких зон, закрыв определенную часть или части изображения.

К примеру, на рисунке ниже на изображении с камеры скрыты окна соседнего дома.

Другие функции камер видеонаблюдения (DIS, AGC, AWB и др.)

Тревожный выход позволяет запустить реакцию на зафиксированное камерой тревожное событие, например, включить сирену, отправить оповещение по почте или SMS и т. д.

Не нашли характеристику, которую искали?

Источник