На главную страницу сайта
 

+7 812 606-66-55
 
 
Главная >>  Статьи и публикации

СТАТЬИ И ПУБЛИКАЦИИ



 

Наблюдения при ярком солнечном свете.

Дата публикации : 10.11.2003

 

Вместо введения.

  • Режимы расширения максимального наблюдаемого контраста.
    1. Гамма коррекция.
    2. Режим наблюдения против света "Back light compensation".
    3. Цифровая обработка сигнала и камеры "Super dynamic".
  • Советы по установке камеры и выбору угла поля зрения. Защитные козырьки, бленды и светофильтры.

Выводы.
Список литературы.

  • Вместо введения.

    За десять лет работы в области охранного телевидения, я регулярно наблюдаю одну и ту же картину. Хмурой осенью бригада монтажников возвращается с объекта. Телекамеры установлены, система функционирует, комиссия приняла работу. Запомнились отзывы начальника охраны, который был доволен тем, как хорошо телекамеры "показывают" ночью, и какая высокая четкость изображения днем. Но наступает весна, и начинают трезвонить телефоны... Оказывается, что при ярком солнечном свете, некоторые камеры "уходят в белое", другие работают с искажениями, "белыми столбами", потерей изображения на значительной площади фотоприемника и так далее. Затем идут рекламации, командировки, замены камер и объективов, потеря времени и денег.

    При построении телевизионных систем, особое внимание обращают на наблюдение ночью. Выбирают камеры с чувствительными фотоприемниками, светосильные асферические объективы, применяют систему искусственной подсветки объектов и территорий. При этом часто забывают об особенностях наблюдения днем. Считается, что если света много, то и так все будет видно. Однако именно при ярком солнечном свете возникают ситуации, когда на изображении, формируемом охранной телекамерой возможна потеря не только больших участков, но и всего изображения. В настоящей статье рассматриваются особенности наблюдения при ярком солнечном освещении.

    1.Режимы расширения максимального наблюдаемого контраста.
       1.Гамма коррекция. Гамма коррекция является обязательным элементом любой телевизионной камеры. С помощью этого вида нелинейной обработки сигнала происходит согласование логарифмического закона восприятия освещенностей человеческим глазом с линейной зависимостью свет-сигнальных характеристик телекамеры и видеомонитора. Упрощенно говоря, гамма коррекция состоит в дополнительном усилении слабых уровней сигнала. В телекамерах используют различные степени гамма коррекции от 0,7 до 0,45.


    Рис.1 Амплитудные характеристики узла гамма коррекции в микросхеме CXA1310AQ (SONY), которая применяется во многих современных черно-белых телевизионных камерах [3].

    При работе камеры в условиях солнечного света нужно устанавливать меньшее из возможных значений гамма коррекции - 0,45, что позволит несколько расширить диапазон наблюдаемых освещенностей сверху. Режим гамма коррекции, создает комфортное, "правильное" визуальное соотношение освещенностей, и сдвигает 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.

       2.Режим наблюдения против света "Back Light Compensation". Появившийся несколько лет назад и активно рекламируемый режим "BLC" предназначен для наблюдения объектов в сложных условиях - против света. Схемотехнически он выполняется в виде переключения порогов срабатывания электронного затвора (или опорного уровня в АРД объективе) и системы АРУ так, что они становятся на 10 - 20% выше обычного. В результате, самые яркие объекты (например, светлое окно) "зарезаются в белом", а объекты среднего уровня (лицо человека, стоящего перед окном) усиливаются и становятся хорошо видимыми. Таким образом, режим "Back light compensation" не расширяет динамический диапазон, а сдвигает его с целью лучшего наблюдения более темных объектов, ценой потери ярких объектов. Существуют модификации режима в виде дополнительного переключения "окон", в которых срабатывают схемы автоматического регулирования (камеры фирм Watec, Sony, Panasonic и др.). Есть вариант реализации режима BLC с преобразованием верхних уровней сигнала в "негативное изображение" (телекамеры фирмы JAI).

    Режим "BLC" полезен в ряде случаев телевизионного наблюдения, но, к сожалению его нельзя использовать в автоматическом виде, так как камера "не знает", когда оператора интересует объект перед ярко освещенной поверхностью, а когда важным является изображение самой этой поверхности. В настоящее время появились дистанционно управляемые телекамеры, в которых оператор может быстро включить или выключить режим "BLC".

       3.Цифровая обработка сигнала и камеры "Super dynamic". Несомненно, будущее за цифровой обработкой сигнала в телевизионных камерах. Но есть серьезные препятствия, не позволяющие современным черно-белым камерам с цифровой обработкой сигнала стать бесспорными лидерами телевизионного рынка. В первую очередь это ограничения по стоимости, габаритам и энергопотреблению. Если установить в телекамеру процессор уровня Pentium IV, 16-ти разрядные АЦП и ЦАП, ОЗУ большого объема и т.д., она станет недосягаемой для 99% применений. Поэтому в камеры устанавливают упрощенные специализированные процессоры DSP и АЦП с небольшой разрядностью, как правило 8, иногда 10. Результатом является низкая эффективность цифровой обработки сигнала и отсутствие заметных преимуществ цифровых камер над аналоговыми, за исключением сервисных. Три года назад я был удивлен низкому качеству изображения накрученной камеры WV-BP-510 с цифровым процессором, детектором движения, режимом повышения чувствительности Sensitivity Enhancer. По качеству изображения в дневных условиях она значительно уступала предшествующей аналоговой модели WV-BP-310 той же фирмы Panasonic. Причина - малое число уровней квантования в АЦП и ЦАП в этой камере, что визуально наблюдалось в виде грубого квантованного изображения с характерным "квадратно-гнездовым" шумом. Еще одним примером недостаточно высокой эффективности цифровой обработки сигнала является знаменитый комплект "Super dynamic"- матрица CCD и DSP процессор той же фирмы, использованный в камере WV-BP-554 и других камерах. Великолепная идея получения в одном телевизионном поле двух сигналов, суммарный динамический диапазон которых в 40 раз превышает стандартный, эффектно изображенная в рекламных проспектах, понравилась даже неспециалистам.

    а)
    б)
    в)

    Рис.2 Иллюстрация способа расширения динамического диапазона для камер серии "Super dynamic" -а), топология стандартной и "Super dynamic" матриц ПЗС - б) и механизм преобразования сигналов в DSP процессоре - в) из рекламного проспекта фирмы Panasonic.

    Только потом возникли вопросы: а как это получается при 10-ти разрядных АЦП и ЦАПах? Не мешает ли обработке рассеяние света в объективах и т.д.? Кроме того, динамический диапазон каждого элемента матрицы "Super dynamic" должен быть, как минимум, в 2 раза меньше стандартного и соответствовать матрицам формата 1/5 дюйма. Последнее обусловлено тем, что сигналы двух полей одновременно хранятся в одной матрице ПЗС формата 1/3 дюйма (рис. 2 б). После испытания знаменитой камеры оказалось, что только путем длительной настройки удается получить динамический диапазон такой же, как у обычных третьдюймовых камер. Камеры на матрицах 1/2 дюйма однозначно превосходили "Super dynamic" по всем параметрам, несмотря на заложенную интересную идею и все хитросплетения цифровых методов обработки. Жаль, а так хотелось чуда... Вспоминается старая шутка, которую любили мастера лампового телевидения 60-х годов: "Гамма коррекция хороша тем, что ее можно выключить". К сожалению, это изречение вполне актуально и для режимов BLC и Super Dynamic.

  • Советы по установке камеры и выбору угла поля зрения. Защитные козырьки, бленды и светофильтры.

      Важно не только правильно выбрать объектив и телевизионную камеру, но и наилучшим образом ее установить. Перечислим практические правила, обеспечивающие лучшую защиту камеры от световых перегрузок.

    • Угол поля зрения объектива по возможности следует выбирать минимальным.
    • На камеру нужно установить светозащитный козырек с темной матовой внутренней поверхностью. Его длина должна быть максимальной, такой, чтобы его верхний край был чуть-чуть виден на изображении.
    • Камеру следует установить как можно выше, так, чтобы она смотрела сверху вниз, и площадь неба в поле зрения камеры была минимальной.
    • При очень узких углах поля зрения (менее 10 угловых градусов) непосредственно на объектив следует надевать светозащитную бленду с матовой темной внутренней поверхностью. Бленда заметно уменьшает рассеяние света в линзах объективов.
    • Если в поле зрения камеры есть небо, и в некоторые моменты времени может попадать Солнце, на верхнем краю защитного козырька целесообразно закреплять нейтральный светофильтр с ослаблением 5 -10 раз так, чтобы на изображении он перекрывал небо, или, как минимум, зону возможного прохождения Солнца.
    • В камерах на стандартных комплектах микросхем фирм SONY, Samsung, Sharp следует прикрывать непрозрачным материалом правый край изображения (место расположения задних холостых элементов CCD).
    • Перед установкой на объект камеру с установленным объективом нужно проверить на устойчивость при наблюдении прямого Солнца, ярких облаков и нити лампы накаливания, наблюдаемой "в упор". В случае самовозбуждения системы объектив-камера, следует увеличить порог срабатывания диафрагмы объектива, что позволит ценой некоторого ухудшения качества изображения гарантировать устойчивость ее работы.

  • Выводы. Для обеспечения надежного телевизионного наблюдения в условиях солнечного освещения и световых перегрузок следует:
    1. Использовать объективы с автоматической диафрагмой, выбирая модели с минимальным значением относительного отверстия не хуже F(360), с малым светорассеянием и бликами, линейной регулировочной характеристикой.
    2. Применять телекамеры с матрицами ПЗС форматов не менее 1/2 - 1/3 дюйма, желательно серии EXWAVEHAD фирмы SONY, имеющие наименьший "смаз" изображения от ярких объектов. Учитывать, что матрицы стандартного разрешения в полтора раза превосходят матрицы высокого разрешения по максимальному наблюдаемому контрасту.
    3. При необходимости установки объективов с постоянной диафрагмой, следует выбирать камеры с электронным затвором, реализующие минимальную экспозицию 1/1000000 секунды и имеющие систему автоматического переключения режимов ПЗС "ночь - день". Такие камеры обеспечат минимальные потери информации при наблюдении в условиях световых перегрузок.
    4. Использовать светозащитные козырьки или бленды максимально возможной длины с темным матовым внутренним покрытием.
    5. Камеры на местности устанавливать как можно выше, чтобы площадь неба в поле зрения камеры была минимальной.
    6. В наиболее сложных условиях наблюдения целесообразно применение телекамер с дистанционно регулируемыми параметрами, которые позволят операторам быстро и оптимально подстраивать режимы камер к изменяющимся условиям наблюдения.
    7. Для наблюдения высококонтрастных изображений следует выбирать черно-белые видеомониторы больших размеров с максимальной яркостью свечения экрана.
    Список литературы.
  • Телевидение: Учеб. Пособие для вузов /Р.Е. Быков, В.М. Сигалов, Г.А. Эйсенгардт; Под ред. Р.Е. Быкова - М.: Высш. Шк., 1988. - 248 с.: ил.
  • Секен К., Томпсет М. Приборы с переносом заряда/ Пер. с англ. Под ред. В.В. Поспелова, Р.А. Суриса. - М.: Мир. 1978. - 327 с.
  • Single Chip Processing for CCD Monochrome Camera CXA1310AQ. Data book "CCD Area Image Sensor", SONY Corporation Semiconductor Company, 1996. P 1200 - 1212.
  • Автор:Александр Куликов, разработчик телевизионных камер

     
    Главная >>  СТАТЬИ

     

    ВЕДУЩИЙ РОССИЙСКИЙ РАЗРАБОТЧИК И ПРОИЗВОДИТЕЛЬ ТЕЛЕВИЗИОННЫХ КАМЕР
     

    ТЕЛЕВИЗИОННЫЕ КАМЕРЫ

    ТВ камеры с ночными режимами

    Противотуманные ТВ камеры

    Бескорпусные ТВ камеры

    Малогабаритные внутренние ТВ камеры

    Внутренние ТВ камеры, корпус полусфера

    Внутренние ТВ камеры

    Малогабаритные наружные ТВ камеры

    Наружные ТВ камеры

    Сетевые IP ТВ камеры

    Измерительные и специальные ТВ камеры ЭВС

    Цветные и черно-белые мегапиксельные USB 2.0 ТВ камеры

    Черно-белые USB 2.0 ТВ камеры

    СИСТЕМЫ ВИДЕОНАБЛЮДЕНИЯ

    Видеорегистраторы

    Устройства и платы видеоввода

    Объективы

    Дополнительное оборудование для ТВ систем

    Система ТСНР на базе ПО ТАЙФУН

    Осветительные устройства

    ПО для научных исследований

    ДОСТУП И ОХРАНА

    Устройства хранения и учета

    Оборудование для систем контроля доступа и охраны

    ИСБ Охта-2

    Комплексное решение задачи оснащения КПП

    РЕЧЕВОЕ ОПОВЕЩЕНИЕ

    Аудиомодули и усилители

    Оборудование Inter M

    СПЕЦИАЛЬНОЕ ОБОРУДОВАНИЕ

    Оборудование для экспертно- криминалистической экспертизы

    Оборудование для банков, офисов и магазинов

    Лабораторное, учебное и бытовое оборудование

    ПРОФЕССИОНАЛЬНЫЕ БИНОКЛИ FUJINON

    Бинокли FUJINON

    ОБОРУДОВАНИЕ ДЛЯ СКЛАДОВ

    Компактное грузоподъемное оборудование

    Тара для транспортировки и хранения грузов

    Телевизионная система для установки на погрузчики

    Складские комплексы под ключ


     

    ПУБЛИКАЦИИ

    Статьи для профессиональных инсталляторов и менеджеров

    Подробные Тест-драйвы оборудования

    Рекламные материалы

    УСЛУГИ

    Проектирование

    Производство

    Монтаж

    Складские комплексы под ключ

    Поставка оборудования

    Типовые решения систем видеонаблюдения объектов

    ПОДДЕРЖКА

    Драйверы

    Обновления, бесплатное и тестовое ПО

    Даташиты

    Типовые проекты

    Задать вопрос

    Форум

    ЦЕНЫ

    Прайс-лист ООО "ЭВС"

    АКЦИИ И СКИДКИ

    КОМПАНИЯ ЭВС

    О Компании

    Новости

    Лицензии

    Сертификаты

    Участие в выставках

    Проекты и поставки

    Контакты

    ООО ЭВС - ТВ камеры и комплексные системы безопасности.


    Russian English French German Italian

     

    OOO "ЭВС":
    195253, Россия, Санкт-Петербург,
    Салтыковская дорога д.18
    Tel/Fax: +7 (812) 606-66-55
    E-mail: infos@evs.ru
    http://www.evs.ru
    Представительство OOO "ЭВС":
    115477, Россия, Москва,
    ул. Кантемировская, д. 59 А, офис 24
    Tel/Fax: +7 (495) 665-79-14
    E-mail: moscow@evs.ru
    http://www.evs.ru
    OOO "ЭВС"
    Copyright © 2017

    Обращаем Ваше внимание на то, что данный сайт носит исключительно информационный характер и ни при каких условиях не является публичной офертой, определяемой положениями Статьи 437(2) Гражданского кодекса РФ.

    Cогласие на обработку, хранение и использование своих персональных данных сайтом evs.ru
    Политика Обработки Персональных Данных.


    Рейтинг@Mail.ru Яндекс цитирования ТелеФотоТехника - научно-технический интернет-журнал: все о технике телевидения и цифрового фото, формирователях изображения, обработке изображений и видео. Отдых и рыбалка в Карелии - Коттеджный комплекс Мeклахти