Содержание.
Системы цифровоговидеонаблюдение при организации охранных структур на особо охраняемых объектов.
Введение.
Глава 1
Системы охранного телевидения.
Аналоговые системы видеонаблюдения.
Цифровые системы видеонаблюдения.
Устройство и основные принципы работыэлементов телевидения.
Сравнительные характеристики аналоговогои цифрового телевидения.
Среды передачителевизионных сигналов
Преимуществоволокнистой оптики как передающей среды.
Принципиальноеустройство волокон.
Классификацияволокон.
Обработка сигнала.
Сжатие видеоданных.
Протоколы передачивидеосигнала по высоко скоростным компьютерным сетям.
Fast Ethernet
ATM
ISDN
Мобильные технологии.
GSM
GPRS
EDGE
Глава 2.
Маркетинговоеисследование систем цифрового наблюдения.
Глава 3
Телеметрия.
Разработка алгоритма управленияповоротным устройством камеры и трансфокаторами охранного телевидения.
Глава 4.
Подготовка техническогозадания на проектирование и создание охранного цифрового телевидения на типовомохраняемом объекте.
Заключение.
Введение.
Системы телевизионногонаблюдения предназначены для обеспечения безопасности на объекте. Они позволяютнаблюдателю следить за одним или несколькими объектами, находящимися порой назначительном расстоянии как друг от друга, так и от места наблюдения. Внастоящее время системы телевизионного наблюдения не являются экзотикой, онинаходят все более широкое применение во многих сферах человеческой жизни.Наиболее простая система телевизионного наблюдения — это камера, подключенная ктелевизору или монитору, такая система позволяет наблюдать за ребенком илиавтомобилем возле дома.
Электронные системы наблюденияпозволяют выполнять и другие не менее важные и более сложные задачи. Например,наблюдение за несколькими больными одновременно, движением транспортных потоковна оживленных магистралях или в портах. Существует целый ряд применений системвидеонаблюдения в научных исследованиях и в промышленности, например, дляконтроля за технологическими процессами и управления ими. При этом наблюдениеможет производится в условиях низкой освещенности или в средах, где присутствиечеловека не допускается. Успешно эти системы используются в магазинах, вказино, в банках, на автостоянках. Малокадровые системы для дома и офисаспособствуют повышению безопасности и создают дополнительные удобства.
Однако основной задачей, скоторой должна справляться система телевизионного наблюдения, и именно для этихзадач они и создавались, — это обеспечения физической безопасности объекта, каксамостоятельно, так и при совместной работе с другими системами безопасности.
При современных темпахкриминализации общества и роста преступности, сложившейся общественнополитической обстановке в стране, постоянной угрозы террористических актовпросто необходима охрана периметра и территории, контроль доступа на объект егосотрудников, посетителей и транспорта, ведение визуального наблюдения засостоянием различных частей объекта.
Глава 1.
Системыохранного телевидения.
Можно выделить основныепреимущества систем видеонаблюдения перед другими средствами безопасности. Этоавтоматическое обнаружение и видеоконтролирование событий, мгновенноеобнаружение несанкционированного проникновения на охраняемую территорию,исключение ложных срабатываний за счет интеллектуальной обработки поступающихинформационных потоков, наглядное отображение всей обрабатываемой информации,возможность тесной интеграции с другими подсистемами безопасности. Среди недостатковтаких систем можно выделить затрудненную работу в неблагоприятных погодных условиях,например, туман.
Основными критериями системвидеонаблюдения при их разработке являются надежность, информативность,достоверность и своевременность.
Первый критерий достигается прииспользовании только самых лучших компонентов от ведущих мировыхпроизводителей, использованием проверенных на практике и глубоко продуманныхконструктивных решений. Все это позволяет достигнуть наибольшего времени работысистемы между отказами и минимального периода восстановления.
Соблюдение второго критерияпозволяет обеспечить одновременную и непрерывную работу видеодетекции движения,видеозаписи, отображения на экран, воспроизведения и резервного архивированияпо каждой из подключенных камер.
Достоверность – основнойкритерий для оператора системы и работников службы безопасности объекта накотором установлена система видеонаблюдения. Достигается путем минимизацииложных срабатываний за счет интеллектуальных алгоритмов обработки потоковвидеоинформации, увеличения изображения при условиях недостаточной видимости.
Своевременность обеспечиваетпрямой доступ авторизованных лиц к видео архивам, показ предыстории событийт.е. видеозаписи которая была получена за несколько секунд до срабатываниятревоги, возможность принятия решения системой самостоятельно без участияоператора, согласно заложенному алгоритму.
В настоящее время используетсядва принципа построения систем видеонаблюдения: аналоговые и цифровые. Далеевкратце будут показаны и описаны схемы построения этих систем, также попытаемсявыделить основные преимущества и недостатки каждого вида построения.
Аналоговыесистемы видеонаблюдения.
Система состоит из следующихэлементов:
Видеокамера, она являетсяглазами системы. Видеокамера преобразует световой поток в электрический сигнал,величина которого пропорциональна интенсивности светового потока. Далее, данныеот видеокамеры могут передаваться к последующим устройствам как по проводам, (коаксиальныйкабель, витая пара, оптоволокно), так и по системам радиосвязи, как правило, работающимв гигагерцовом диапазоне.
В аналоговых системах, чтобы эффективноуправлять камерами, применяются такие устройства, как переключатели (квадраторы),мультиплексоры и матричные системы.
Переключатель (квадратор) — это устройство, имеющеенесколько входов для видеокамер и позволяющее оператору произвольно переключатьвыводимое на монитор или записываемое изображение с любой камеры, или включать последовательноеавтоматическое переключение камер. Возможности таких устройств ограничены, поэтомуих применение целесообразно только в простейших системах.
Мультиплексор является более «продвинутым» устройством.Он позволяет выводить на один монитор несколько камер и вести одновременную записьс нескольких источников видеосигнала. В отличие от квадратора мультиплексор можетсодержать в себе детектор движения и имеет больше возможностей управления камерами.
Матричные системы — следующий уровеньразвития мультиплексоров. Они предназначены для обслуживания крупных предприятий,где установлено большое число камер и имеется несколько операторов.
Монитор для видеонаблюдения отличаетсяот обычного телевизора более четким изображением и высокой разрешающей способностью.Люминофор, используемый в таких мониторах, имеет повышенную стойкость, т.к. изображениеможет много часов оставаться неподвижным.
Как правило, в системах видеонаблюденияиспользуются специальные устройства записи, записывающие на стандартную видеопленку,но рассчитанные на большее время записи, т.к. не всегда необходимо плавное изображениес частотой 25 кадров в секунду. Видеомагнитофоны, которые наиболее частоприменяются совместно с системами наблюдения, относятся к классу TLVR.(видеомагнитофонов с задержкой времени). Такие устройства позволяют стандартнуютрехчасовую пленку «растянуть» при использовании до 960 часов.Скорость протяжки пленки в данном случае меняется ступенчато (3 часа; 12 часов;24 часа; 48 часов,… 960 часов). Кроме того, в таких системах возможна записьизображения одновременно с нескольких видеокамер.
Цифровыесистемы видеонаблюдения
Видеосигналы от телевизионных камер, установленных влокальных зонах наблюдения, поступают на локальные видео серверы, к каждомулокальному видео серверу подключается от 1 до32 телекамер. Локальныйвидеосервер осуществляет сбор, обработку и накопления видеоинформации.
1.
2.
3. Видеодетекцию движения.
4.
5.
6.
7.
8.
Далее по высокоскоростному магистральномуинтерфейсу (в данном случае рассмотрим Fast Ethernet) поток видеоинформациипоступает на пульт видеоконтроля (рабочее место оператора). Оператор взависимости от конкретной задачи может наблюдать за каждой локальной зоной накомпьютерном мониторе. Причем наблюдение ведется в разных режимах: полныйэкран, полиэкран со свободно-настраиваемым размером окна для любого количествавидеокамер. Каждое окно может сопровождаться текстовым заголовком с указаниемвремени, даты, и состоянии видеокамеры. Оператор может осуществлять откатнеобходимой информации на различного рода носители информации,проинсталлированные как на пульте видеоконтроля, таки на сервере резервного копирования. При необходимости оператор можетраспечатать интересующую его информацию на лазерном или видеопринтере.
Приведенное выше краткоеописание структурных схем цифровых и аналоговых систем наблюдения, а такжеиспользование дополнительной информации позволяет сформулировать основныепреимущества цифровых систем перед аналоговыми.
Преимущества цифровых системперед аналоговыми.
1.
2.
3.
4.
5.
6.
7.
8.
9.
10.
11.
Эти факторы обусловилипоявление на рынке значительного числа всевозможных цифровых систем,различающихся как по качеству и функциональным возможностям, так и постоимости.
Устройствои основные принципы работы элементов телевидения (видеокамер)
Основу любой системытелевизионного наблюдения составляют телевизионные камеры. В конструкциивидеокамеры можно выделить следующие основные функциональные системы:
1.
2.
3.
4.
5.
6.
7.
8.
9.
10.
Преобразование свет-сигналосуществляется прибором с зарядовой связью (ПЗС). Упрощенно прибор с зарядовойсвязью можно рассматривать как матрицу близко расположенных МДП-конденсаторов.Структуры металл-диэлектрик-полупроводник (МДП-структуры) научились получать вконце 50-х годов. Были найдены и развиты технологии, которые обеспечивалинизкую плотность дефектов и примесей в поверхностном слое полупроводника.
С физической точки зрения ПЗСинтересны тем, что электрический сигнал в них представлен не током илинапряжением, как в большинстве других твердотельных приборах, а зарядом. Присоответствующей последовательности тактовых импульсов напряжения на электродахМДП-конденсаторов зарядовые пакеты можно переносить между соседними элементамиприбора. Поэтому такие приборы и названы приборами с переносом заряда или сзарядовой связью.
На рисунке показана структураодного элемента, линейного трехфазного ПЗС в режиме накопления. Структурасостоит из слоя кремния р-типа (подложка), изолирующего слоя двуокиси кремния инабора пластин-электродов. Один из электродов смещен более положительно, чемостальные два, и именно под ним происходит накопление заряда. Полупроводникр-типа, получают добавлением (легирование) к кристаллу кремния акцепторныхпримесей, например, атомов бора. Акцепторная примесь создает в кристаллеполупроводника свободные положительно заряженные носители — дырки. Дырки вполупроводнике р-типа являются основными носителями заряда, свободныхэлектронов там очень мало. Если теперь подать небольшой положительный потенциална один из электродов ячейки трехфазного ПЗС, а два других электрода оставитьпод нулевым потенциалом относительно подложки, то под положительно смещеннымэлектродом образуется область, обедненная основными носителями — дырками. Онибудут оттеснены вглубь кристалла. На языке энергетических диаграмм этоозначает, что под электродом формируется потенциальная яма.
В основе работы ПЗС лежитявление внутреннего фотоэффекта. Когда в кремнии поглощается фотон, тогенерируется пара носителей заряда — электрон и дырка. Электростатическое полев области пикселя “растаскивает” эту пару, вытесняя дырку вглубь кремния. Неосновные носители заряда, электроны, будут накапливаться в потенциальной ямепод электродом, к которому подведен положительный потенциал. Здесь они могутхраниться достаточно длительное время, поскольку дырок в обедненной области нети электроны не рекомбинируют. Носители, сгенерированные за пределами обедненнойобласти, медленно движутся — диффундируют и, обычно, рекомбинируют с решеткойпрежде, чем попадут под действие градиента поля обедненной области. Носители,сгенерированные вблизи обедненной области, могут диффундировать в стороны имогут попасть под соседний электрод. В красном и инфракрасном диапазонах длинволн ПЗС имеют разрешение хуже, чем в видимом диапазоне, так как красные фотоныпроникают глубже в кристалл кремния и зарядовый пакет размывается.
Заряд, накопленный под однимэлектродом, в любой момент может быть перенесен под соседний электрод, если егопотенциал будет увеличен, в то время как потенциал первого электрода будетуменьшен. Перенос в трехфазном ПЗС можно выполнить в одном из двух направлений(влево или вправо, по рисункам). Все зарядовые пакеты линейки пикселов будутпереноситься в ту же сторону одновременно. Двумерный массив (матрицу) пикселовполучают с помощью стоп-каналов, разделяющих электродную структуру ПЗС настолбцы. Стоп каналы — это узкие области, формируемые специальнымитехнологическими приемами в приповерхностной области, которые препятствуютрастеканию заряда под соседние столбцы.
Строение ПЗСматрицы камеры
Типы истроение ПЗС-матриц для систем охранного телевидения
Большинство типов ПЗС-матриц,изготавливаемых на промышленной основе, ориентированы на применение втелевидении, и это находит отражение на их внутренней структуре. Как правило,такие матрицы состоят из двух идентичных областей — области накопления иобласти хранения.
По отношению размеров областейхранения и накопления матрицы делятся на 2 типа:
·
·
Существуют также матрицы, вкоторых отсутствует секция хранения, и тогда строчный перенос осуществляетсяпрямо по секции накопления, для работы таких матриц требуется оптическийзатвор.
Область хранения защищена отвоздействия света светонепроницаемым покрытием. Во время обратного хода лучакадровой развертки телевизионного монитора изображение, сформированное вобласти накопления, быстро переносится в область хранения и, затем, покаэкспонируется следующий кадр, считывается построчно с частотой строчнойразвертки в выходной сдвиговый регистр. Параллельный перенос строки в регистрсчитывания происходит во время обратного хода строчной развертки. Из сдвиговогорегистра зарядовые пакеты выводятся друг за другом, последовательно черезвыходной усилитель, расположенный на этом же кристалле кремния. В этом узлепроисходит преобразование заряда в напряжение для дальнейшей обработки сигналавнешней электронной аппаратурой. Такие приборы называются ПЗС с кадровымпереносом. Они широко используются в бытовой видеотехнике, особеннолюбительской, благодаря их низким ценам. Приборы с кадровым переносом можноиспользовать для съемок в хорошо освещенных условиях. Применение подобных ПЗСпозволяет использовать видеокамеры без дорогостоящих механических затворов.
ПЗС, сконструированные дляприменения в условиях слабой освещенности, как правило, изготавливаются безобласти хранения и часто имеют два сдвиговых регистра на противоположныхсторонах прибора, как, например, ПЗС фирмы Tektronix ТК512. Изображение можносдвинуть в любой из этих регистров, которые могут отличаться конструкциейвыходного узла. Обычно, один из них оптимизируется для медленных скоростейсчитывания, другой для быстрых. На время вывода сигнала такая матрица должнабыть экранирована от света. Для этого чаще всего используют механическиезатворы.
ПЗС с черезстрочной(межстрочной) разверткой хорошего качества современной разработки выпускает,например, фирма Philips. Такими матрицами снабженытелекамеры серии LTC 03, LTC 04. Так телекамера LTC 0350 снабженаавтоматическим электронным затвором 1/50 — 1/100000 сек, работающим с форматомматрицы 1/3 дюйма и размером 752х582 пиксел.
Самые простые по устройству ПЗСсостоят из электродной структуры, осажденной прямо на слой изолятора,сформированного на поверхности пластины однородно легированного р-кремния.Заряд накапливается и переносится непосредственно в приповерхностном слое полупроводника.Такие приборы называются ПЗС с поверхностным каналом. Для поверхностного слояхарактерно большое количество дефектов, что негативно влияет на эффективностьпереноса зарядов. Заряды захватываются на дефектах поверхностного слоя имедленно высвобождаются. Это приводит к размазыванию изображения. Дефектыповерхностного слоя могут также спонтанно эмитировать заряды, приводя кувеличению темного сигнала (тока). Поверхностные состояния являются фактором,ограничивающим работоспособность ПЗС.
Толщина рабочей части приборовс зарядовой связью составляет единицы микрон. Изготавливаются они, как правило,на основе очень тонких полупроводниковых плёнок, выращенных на сравнительнотолстом основании – подложке.
Электроды ПЗС-матриц
Электроды ПЗС в течениенекоторого времени после изобретения чаще всего изготавливались в одном слоеметалла. Слой алюминия толщиной около 1 мкм наносили на прибор испарением.Затем путем фотолитографии формировали электроды. Наиболее критичным этапом втехнологическом цикле изготовления одноуровневой структуры этого типа являетсявытравливание межэлектродных зазоров. Для обеспечения хорошего переносазарядовых пакетов надо, чтобы потенциальные ямы соседних электродовперекрывались. Глубина потенциальной ямы зависит от степени легирования кремнияи величины приложенного к электроду потенциала. Типичные значения — единицымикрон. Отсюда следует, что межэлектродные зазоры не должны быть больше единицмикрон. Суммарная длина этих узких зазоров в больших приборах весьма велика.
Для слаболегированногоматериала подложки (концентрация атомов акцептора около 1015 1/см3, толщинаокисла 0.1 мкм и умеренный размах тактовых импульсов порядка 10 В) обедненныйслой проникает в кремний на глубину примерно 1 мкм. Вспомним, что в каждомкубическом сантиметре твердого вещества содержится примерно 1022 атомов.Концентрация 1015атомов примеси в 1 см3 соответствует 1 атому примеси на 10миллионов атомов Si.
Понятно, что любое случайноезамыкание соседних электродов, произошедшее на одной из операций технологическогоцикла, полностью выведет прибор из строя. Последующее развитие ПЗС-технологиибыло направлено на создание структур, свободных от недостатков первыхтехнологий и работающих с более простыми управляющими напряжениями.
СинхронизацииLINE LOCK
Этот вариант синхронизацииможет быть выполнен только с камерами, питающимися переменным током, так как вэтом случае синхронизация всех камер осуществляется от питающего напряжения.Это возможно только в том случае, если питание камер происходит от одного источникапеременного тока. Поэтому, пока ток в сети синфазный, синхронизация системыбудет обеспечена. Если же разные камеры подключены к различным фазам, возникаетнеобходимость их согласования по питанию и настройке фазы для каждой камеры вотдельности. Существуют специальные устройства фазирования / синхронизации дляпроведения работ по настройке и синхронизации камер в режиме line lock.
Внешняясинхронизация
Такой вариант синхронизациипредполагает использование внешнего опорного источника сигнала. Затем этотсигнал распределяется на каждую камеру посредством специального коаксиальногокабеля. Опорный сигнал может быть сформирован генератором синхросигналов. Такжев качестве опорного сигнала может быть использован сигнал с видеовыхода однойиз камер. Такие варианты предполагают применение дополнительных соединений икабелей, однако, являются единственными способами осуществления синхронизациидля камер с питанием постоянного тока, которые не могут быть синхронизированыпо питанию (Line Lock).
Автоматическийэлектронный затвор
Автоматический электронныйзатвор обеспечивает компенсацию изменения уровня освещенности и постояннуюсреднюю яркость изображения. Это достигается за счет изменения временинакопления фотозаряда и, как следствие, амплитуды видеосигнала. Скоростьпереключения затвора (время накопления) может достигать до 1/100000 секунды.
Автодиафрагма
В течение суток освещенность наконтролируемом объекте, как правило, претерпевает существенные изменения. Дляподдержания на постоянном уровне количества света на матрице используютвстроенный в камеру автоматический электронный затвор или объектив савтодиафрагмой.
Объективы с автоматическойдиафрагмой поддерживают освещенность матрицы на постоянном уровне, изменяявеличину относительного отверстия. Диафрагма объектива, подобно зрачкучеловеческого глаза, при высокой освещенности сужается, пропуская меньше света,а при низкой освещенности расширяется. Это позволяет получить сигнал отвидеокамеры с хорошей контрастностью, без засветки или затемнения. В системахнаружного наблюдения рекомендуется использовать объективы с автоматическойдиафрагмой.
Фокусноерасстояние
Фокусное расстояние объективауказывается в миллиметрах и при прочих равных условиях определяет угол зрения.Более широкий угол обеспечивается меньшим фокусным расстоянием. И, наоборот —чем фокусное расстояние больше, тем меньше угол зрения объектива. Нормальный жеугол зрения ТВ камеры эквивалентен, углу зрения человека, при этом объективимеет фокусное расстояние, пропорциональное размеру диагонали матрицы ПЗС.
Исходя из выше сказанного,объективы принято делить на нормальные, короткофокусные (широкоугольные),длиннофокусные (телеобъективы).
Объективы, фокусное расстояниекоторых может изменяться более чем в 6 раз, называются ZOOM–объективами (объективамис трансфокатором). Данный класс объективов применяется при необходимостидетального просмотра объекта, удаленного от камеры. Например, при использованииZOOM–объектива с десятикратным увеличением, объект, находящийся на расстоянии100 м, будет наблюдаться как объект, удаленный на расстоянии 10 м. Наиболеечасто используются ZOOM–объективы, оборудованные электроприводами дляуправления диафрагмой, фокусировкой и увеличением (motorized zoom). Управлениекамерой, оборудованной данным объективом, оператор может осуществлять судаленного поста.
Относительноеотверстие
Обычно объектив имеет двазначения относительного отверстия (1:F) или апертуры.
F минимально — полностьюоткрытая диафрагма.
F максимально — диафрагмазакрыта.
Значение F влияет на выходноеизображение. Малое F означает, что объектив пропускает больше света,соответственно, камера лучше работает в темное время суток.
Формат матрицы
Важный параметр ТВ камеры — разрешение. Этот параметр определяет возможности камеры по воспроизведениюмелких деталей изображения: чем выше разрешение, тем больше детальность,информативность картинки. Разрешение измеряется в телевизионных линиях (ТВЛ) изависит не только от числа пикселей в матрице, но и от параметров электроннойсхемы камеры. В большинстве случаев разрешение 380-400 ТВЛ вполне достаточнодля наблюдения. Существуют камеры, имеющие более высокое разрешение — 560-570ТВЛ. Такие камеры позволяют четко видеть мелкие детали изображения (номерамашин, лица людей и т.д.). Разрешение цветных камер несколько хуже, чемразрешение черно-белых: 300 — 350 ТВЛ. Существуют цветные камеры более высокогоразрешения — 460 ТВЛ.
Разрешение определяется, какколичество переходов (в видимой части растра) от черного к белому или обратно,которое может быть передано камерой. Поэтому единица измерения разрешенияназывается телевизионной линией (ТВЛ). Разрешение по вертикали у всех камерстандарта CCIR (кроме камер совсем уж плохого качества) одинаково, ибоограничено телевизионным стандартом — 625 строк телевизионной развертки. Наразрешение камеры влияют два фактора: количество горизонтальных элементовматрицы и полоса частот видеосигнала, формируемого камерой. Принято считать,что надежно передается количество линий, не превышающее 3/4 от числа ячеек. Тоесть камера с 520 элементами имеет разрешение 390 ТВЛ. В настоящее время такойподход практически закрепился в стандартах.
Для передачи сигнала 390 ТВЛнеобходима полоса частот 3,75МГц, но полоса пропускания усилителей камерыобычно значительно (в 1,5-2 раза) превосходит необходимую. Так что разрешениеограничивается именно дискретностью структуры ПЗС – матрицы. Разрешение системыв целом определяется тем компонентом, который имеет самое низкое разрешение, т.е., если камера имеет разрешение 430 линий, а монитор — 200, то изображение наэкране будет воспроизведено с разрешением лишь в 200 линий. Разрешение можетменяться при различных условиях освещенности, при низкой освещенности онообычно снижается.
Чувствительность
Чувствительность — еще одинважный параметр ТВ камеры. Этот параметр определяет качество работы камеры принизкой освещенности. Чаще всего под чувствительностью понимают минимальнуюосвещенность на объекте, при которой можно различить переход от черного кбелому, но иногда подразумевают минимальную освещенность на матрице. Стеоретической точки зрения правильнее было бы указывать освещенность наматрице, т. к. в этом случае не нужно оговаривать характеристики используемогообъектива. Но пользователю при подборе камеры удобней работать с освещенностьюна объекте, которую он заранее знает (или может измерить).
Формула, связывающаяосвещенность на объекте и на матрице
Iimаge=Iscene*R/(n*F2), где
Iimаge — освещенность на ПЗС — матрице,
Iscene — освещенность на объекте,
R — коэффициент отражения объекта
F — светосила объектива.
Примерные значения коэффициентов отражения различных объектов.
Объект
Коэффициент отражения (%)
Снег
90
белая краска
75-90
Стекло
70
автостоянка с автомобилями
40
Кирпич
35
Бетон
25-30
трава, деревья
20
человеческое лицо
15-25
Единица измерениячувствительности — люкс. Значения минимальной освещенности на матрице и наобъекте отличаются, как правило, больше, чем в 10 раз. Например, если указано,что минимальная освещенность на матрице равна 0,01 люкс, то это значит, что приобъективе F1.4 минимальная освещенность объекта — 0,1 люкс.
По сравнению с человеческимглазом чувствительность монохромных ТВ камер существенно сдвинута винфракрасную область. Это обстоятельство позволяет при недостаточнойосвещенности использовать специальные инфракрасные прожекторы. Инфракрасноеизлучение не видно человеческому глазу, но прекрасно фиксируется ТВ камерами наПЗС.
Для цветных ТВ камер характернызначительно меньшая чувствительность по сравнению с монохромными и отсутствиечувствительности в инфракрасной области спектра. Чувствительность большинствасовременных монохромных ТВ камер — порядка 0.01 — 1 люкс (при F1.2). Наиболеечувствительные камеры могут использоваться для ночных наблюдений без ИК — подсветки. Для эффективной работы таких камер вполне достаточно лунного света.
Освещенностьобъектов.
На улице: безоблачный, солнечный день
100 000 люкс
солнечный день, с легкими облаками
70 000 люкс
пасмурный день
20 000 люкс
раннее утро
500 люкс
сумерки
4 люкс
ясная ночь, полная луна
0.2 люкс
ясная ночь, неполная луна
0.02 люкс
ночь, луна в облаках
0.007 люкс
ясная, безлунная ночь
0.001 люкс
безлунная ночь с легкими облаками
0.0007 люкс
темная, облачная ночь
0.00005 люкс
в помещении без окон
100 — 200 люкс
хорошо освещенные помещения, офисы
200 — 1000 люкс
Особого упоминания заслуживаютсверхвысокочувствительные ТВ камеры, фактически, являющие собой комбинациюобычной ТВ камеры и прибора ночного видения (например, электронно-оптическогопреобразователя — ЭОП). Подобные камеры обладают не только чувствительностью во100 — 10 000 раз выше обычных, но и уникальной капризностью: среднее времянаработки на отказ составляет около одного года, причем камеры не следуетвключать днем. Рекомендуется даже закрывать их объектив, чтобы предохранить отвыгорания катод ЭОП. Во время работы камеру необходимо регулярно чуть-чутьповорачивать, чтобы избежать «прожога » изображения. Для этогоприменяют специальные двух координатные устройства управления, которыепостоянно перемещаются вверх- вниз, влево- вправо. Но если необходимо полностьюскрытое видеонаблюдение, которое злоумышленник, экипированный ночнымиприцелами, не смог бы обнаружить, альтернативы ТВ камерам с ЭОП нет.
Отношениесигнал/шум
С чувствительностью тесносвязан параметр «отношение сигнал / шум» (S/N = signal to noise). Этавеличина измеряется в децибелах.
S/N =20*log (видеосигнал/шум)
Например, сигнал/шум, равный 60дБ, означает, что амплитуда сигнала в 1000 раз больше шума. При параметрахсигнал/шум 50 дБ и более на мониторе будет видна чистая картинка без видимыхпризнаков шума. При 40 дБ иногда заметны мелькающие точки, а при 30 дБ — «снег» по всему экрану, 20 дБ — изображение практически неприемлемо.
Часто чувствительность камерыуказывают для «приемлемого сигнала», под которым подразумеваетсятакой сигнал, при котором отношение сигнал/шум составляет 24 дБ это предельноезначение отношения сигнал / шум, при котором изображение еще можно записыватьна видеопленку и надеяться при воспроизведении что-то увидеть.
Другой способ определения «приемлемого»сигнала – шкала IRE (Institute of Rаdio Engineers). Полный видеосигнал 0,7вольта принимается за 100 единиц IRE. «Приемлемым» считается сигналоколо 30 IRE. Некоторые производители, например BURLE, “приемлемым” указываютсигнал 25 IRE, другие — 50 IRE.
Наибольшей чувствительностьюсреди ПЗС — матриц массового применения обладают Hyper-CAD матрицы Sony,имеющие микролинзу на каждой светочувствительной ячейке. Именно они применяютсяв большинстве ТВ камер высокого качества.
Среды передачи телевизионных сигналов
После считывания заряда с ПЗСматрицы и преобразования его в электрический сигнал, он должен пройти путь отвидеокамеры до видеосервера. Путь этот может быть не близким, так как камерымогут располагаться за несколько километров от места концентрациивидеоизображения. Также надо учитывать и электромагнитные помехи, которые такжеоказывают действие на видеосигнал, поэтому следует внимательно подойти к выборусреды передачи данных от видеокамеры к видеосерверу.
Каждый тип имеет своиограничения по применению, что необходимо учитывать при проектировании схемыразмещения компонентов системы. Максимально возможные расстояния междувидеосервером и видеокамерами в зависимости от способа передачи видеосигналаможно посмотреть в таблице.
Тип кабеля
Длина линий связи без усилителя
Дополнительное оборудование
Примечание
Коаксиальный кабель
До 300 м
Не используется
Возможность возникновения токовых петель.
Чувствительность к различным наводкам.
Малая длина линий связи
Витая пара
До 1800 м
Передатчики и приемники сигнала по витой паре.
Отсутствие токовых петель.
Высокая защищенность от помех
Стоимость кабеля и монтажа ниже чем при использовании коаксиального кабеля
Оптоволокно многомодовое
одномодовое
До 4 км многомодовое
До 40 км одномодовое
Передатчики и приемники сигнала по оптоволокну.
Отсутствие токовых петель.
Максимальная защищенность от наводок
Из всех перечисленных типовкабелей оптоволокно наилучшим образом подходит для использования в системахцифрового видеонаблюдения как при передаче сигнала от камер к концентратору,так и при объединении видеосерверов, рабочих мест операторов видеонаблюдения исерверов резервного копирования в единую компьютерную сеть. Поэтому стоитотдельно остановиться на достоинствах оптоволоконного кабеля, принципиальномустройстве оптоволокна и в