آموزش نورپردازی در شب برای دوربین های تحت شبکه

[diacobolt]

مقدمه

دوربین های تحت شبکه تخصصی Axis و دوربین های تخصصی مدار بسته نوری CCTV، Raytec (دوربین اکسیس دوربین هایی بر مبنای فناوری اشعه)، دو نوع از دوربین های حرفه ای هستند که در تاریکی زمستان برای تست نورپردازی در شب به کار رفتند. تمام آزمون هایی که در هنگام شب انجام می شدند توسط تیم متخصص طراحی شده بودند تا بتوانند توسط آن ها برخی از مسائل رایج دوربین های مدار بسته شبکه، CCTV، را در دسترسی به تصاویر با کیفیت بالا با قابلیت دید در شب با استفاده از تکنیک نورپردازی حل کنند.

از تمام افرادی که در انجام تمام آزمون های شبانه در محل حضور داشتند از جمله متخصصان، نصب کنندگان وسایل و تجهیزات و مشاوران عزیز بسیار سپاسگزاریم. وجود آن ها یک موفقیت بزرگ برای ما بود و به این ترتیب توانستیم چالش بزرگی را در مورد نورپردازی در شب دوربین های CCTV حل کنیم.

پس مفیدترین درس هایی که در این آزمون ها آموختیم چه چیزهایی بودند؟ این گزارش، خلاصه ای از کارهای ما است:

2.درس 1: نصب و برپایی تجهیزات

قبل از نصب دوربین توجه به این امر ضروری است که ابتدا دوربین را در محل مناسب تنظیم کنید؛ نه تنها دوربین بلکه روشنایی آن نیز باید به درستی تنظیم شود تا بتوان بهتر نوع عملکرد دوربین CCTV را در شب مورد بررسی قرار داد.

  

1-2. نصب دوربین شما

دوربین ها باید در مکان های مختلف نصب شوند و برای این کار باید تغییرات زیادی اجرا شود. نصب دوربین ها در سقف، دیوارها، پایه ها و در گوشه ها انجام می شود. به منظور بهتر شدن زاویه دید دوربین، یک دوربین نیز باید بر روی سقف نصب گردد.

 

2-2. قرار دادن دوربین ثابت در خانه

هنگام نصب دوربین مدار بسته در محفظه، تنظیم لنز دوربین اهمیت زیادی دارد. لنز دوربین باید دقیاً در مقابل پنجره قرار بگیرد تا از ایجاد هر گونه انعکاس یا عامل تداخل کننده نوری جلوگیری شود، در غیر این صورت، بازتاب از دوربین می تواند به صورت یک پس زمینه در تصویر ظاهر شود و تصویربرداری را مختل کند. برای کاهش انعکاس در تصویر، می توان از پوشش های ویژه در جلوی لنز دوربین استفاده کرد.

[img=539x0]http://camcenter.ir/images/contents/pic-2_172822_13970515-230355.png[/img]

3-2. نورپردازی

ابتدا موقعیت منبع نوری خود را به خوبی مشخص کنید. روشنایی را در نزدیکی دوربین مدار بسته و به سمت آن قرار دهید. برای جلوگیری از انعکاس نور در دوربین، منبع روشنایی را حداقل در فاصله 1 متری از دوربین نصب کنید. این مورد برای دوربین های مدار بسته دام باید در فاصله 1 متری از زیر دوربین تنظیم شود.

در مرحله بعدی، PSU را نصب کنید. به یاد داشته باشید که فتوسل های PSU (سلول های نوری PSU) نباید در معرض تابش منبع نوری یا هر منبع نوری مستقیم دیگری قرار بگیرند. این فتوسل ها می توانند نور محیط را کنترل کنند. PSU را بر روی دیوار یا سطح تخت نصب کنید به طوری که به سمت پایین قرار داشته باشند. نگهدارنده، منبع نوری و PSU در یک جهت قرار می گیرند.

منبع روشنایی را به PSU متصل کنید. نصاب ها می توانند طول کابل منبع نوری را با توجه به شرایط افزایش یا کاهش دهند.

نکته مهم: برای دستیابی به تصاویر بهینه، نور دوربین خود را با نور منبع روشنایی در شب هماهنگ کنید.

زاویه های افقی و عمودی قرار گیری منبع نوری را به دقت تنظیم کنید تا بهتر بتواند زاویه عملکرد دوربین را پوشش دهد.

 

 [img=763x0]http://camcenter.ir/images/contents/pic-3_624423_13970515-230355.png[/img]

[list=1]

[*]درس 2: روشنایی را با زاویه لنز مطابقت دهید
[/list]

واقعیت این است که اکثر دوربین ها به یک سطح معینی از نورپردازی در شب برای ایجاد یک تصویر با کیفیت نیاز دارند. حتی پیشرفته ترین دوربین های مدار بسته با قابلیت دید در شب نیز برای شناسایی و تشخیص اشیاء و افراد به نور اختصاصی برای ثبت تصاویر نیاز دارند.

نکته ای که اهمیت دارد این است که زاویه نورپردازی در شب باید با میدان دید دوربین هماهنگ باشد. تابش باریکه ای از منبع نور در یک زاویه وسیع می تواند نقاط روشنی را در صفحه نمایش ایجاد کند و تابش منبع نوری در زاویه وسیع تر در یک باریکه محدود در صفحه نمایش می تواند میزان نور و عملکرد دوربین را کاهش دهد.

Raytec، فناوری بر اساس اشعه، این پدیده را به خوبی تشریح کرد؛ آزمون های شبانه با حضور منابع نوری لامپ LED، پرتوی نور سفید و اشعه مادون قرمز انجام شدند؛ نتایج نشان دادند که میزان روشنایی دقیقاً مطابق با میدان دید دوربین ها تولید می شود و نور سر تا سر صحنه تصویربرداری را با وضوح بسیار عالی و بدون هیچ لکه تاریک پوشش می دهد.

 [img=826x0]http://camcenter.ir/images/contents/pic-4_526734_13970515-230355.png[/img]

                     پرتوی نور سفید                         در حضور اشعه مادون قرمز                            بدون حضور نور

دوربین 5 مگاپیکسل Axis P1367، دوربین Raytec RM/RL100-Al-30 : 30 درجه در فاصله 70 متری

 [img=322x0]http://camcenter.ir/images/contents/pic-5_412835_13970515-230355.png[/img]

دوربین 5 مگاپیکسل Axis P1367، دوربین Raytec RM200-PLT-Al-10 : 10 درجه در فاصله 200 متری

[img=351x0]http://camcenter.ir/images/contents/pic-6_718916_13970515-230355.png[/img]

دوربین 3 مگاپیکسل Axis P1346، دوربین Raytec RM/RL100-Al-30 : 30 درجه در فاصله 50 متری

 

نکته مهم: تنظیم IR در زمان شب

اشعه مادون قرمز و فوکوس (تمرکز تصویر) – متمرکز شدن تصویر یکی از مسائل مهم و اساسی است که در دوربین های مداربسته مطرح می شود. این عامل به ویژه برای عملکرد دوربین های مادون قرمز به صورت 24 ساعته اهمیت زیادی دارد. طول موج هایی در محدوده نور مرئی (400 تا 700 نانومتر) و امواج مادون قرمز (700 تا 1000 نانومتر) نقاط تمرکز متفاوتی را از طریق لنز دوربین ایجاد می کنند. این عامل موجب از دست رفتن فوکوس تصویر در هنگام شب می شود؛ به ویژه اگر دوربین برای شرایط تصویربرداری در طول روز تنظیم شده باشد، این عامل تشدید کننده است. درجه تمرکز یا فوکوس تصویر به عوامل مختلفی بستگی دارد:

تمرکز دوربین در نورهایی با شدت کم به این معنا است که هنگام فوکوس دوربین برای ثبت امواج IR، دیافراگم آن کاملاً باز است؛ در طول روز که میدان دید افزایش یافته و میزان نور نیز شدید است، دهانه دیافراگم بسته می شود و با این تغییرات، فوکوس دوربین نیز تغییر خواهد کرد. بهترین راه برای حل این مشکل این است که تنظیمات IR و نورپردازی در شب توسط خود دوربین انجام شود. این کار را می توان با دو عامل زیر اجرا کرد:

*تنظیم دوربین در شب با استفاده از نورپردازی مادون قرمز

*استفاده از فیلترهای مخصوص عبور امواج مادون قرمز در مقابل لنز دوربین

نکته مهم: انتخاب لنز و تأثیر آن بر کیفیت تصاویر – PROs و CONs

PRO: یک دوربین با لنز، مجهز به دیافراگم خودکار برای دسترسی به تصاویر با کیفیت بالا و به صورت 24 ساعته انتخاب مناسبی است. دیافراگم دوربین باز می شود و بسته به میزان نوری که در محیط وجود دارد، به طور مثال در روشنایی روز یا در شب، میزان آن تنظیم می گردد. تمام این مراحل به صورت اتوماتیک انجام می گیرد.

CON: لنزهای خودکار اغلب بزرگ تر و عریض تر هستند و نصب و تنظیم آن ها دشوارتر است.

PRO: لنزهای ثابت اغلب برای تصویربرداری داخلی که سطح نور در آن مکان ها ثابت است کاربرد دارند و برای برخی موقعیت های ویژه تنظیم می شوند. دوربین های کوچک تر (4/1 اینچی) معمولاً برای نظارت هنگام شب مناسب هستند؛ این دوربین ها دیافراگم وسیع تری دارند و بنابراین به دوربین اجازه می دهد میزان نور بیشتری را از لنز عبور دهد. دوربین معمولاً از یک دریچه الکترونیکی (مانند شاترها) برای جلوگیری از ورود نور بیش از حد به داخل دوربین استفاده می کند (دوربین های تحت شبکه Axis با کاربری داخلی).

CON: لنزهای ثابت برای طول یک روز یا تغییر نورپردازی در شب مناسب نیستند. این لنزها قادر به تنظیم میزان نور ورودی به دوربین نمی باشند، در نتیجه ممکن است منجر به تاری در تصویربرداری یا ایجاد نویز زیاد در تصاویر ثبت شده شوند.

**لنزهای غیر کروی (انحنادار): لنزهای غیر کروی، میزان نور صحنه را که برای تصویربرداری دوربین مورد نیاز است به طرز فوق العاده ای فرآهم می کنند. این در حالی است که لنزهای استاندارد، مقدار قابل توجهی از نور را به ویژه در لبه های لنز از دست می دهند؛ لنزهای انحنادار قادرند تمام پرتوهای نوری را در دسترس دوربین قرار دهند. برنامه های عملیاتی در نور کم با استفاده از لنزهای غیر کروی قابل اجرا هستند.

[list=1]

[*]درس 3: نورپردازی هزینه زیادی دارد، پس آن را هدر ندهید
[/list]

هزینه های اجرا، تعمیرات و نگهداری سیستم را مورد توجه قرار دهید. بسیاری از سیستم ها با توان 300 یا 500 وات کار می کنند؛ اگر از منابع نوری برای نورپردازی در شب استفاده کنید که بتوانند با توان حدود 40 وات کار کنند، طول عمر آن ها را افزایش داده و موجب بهره وری کار می شوید (منابع نوری LED، مادون قرمز و نور سفید).

نورپردازی با لامپ های LED نه تنها موجب صرفه جویی در مصرف انرژی می شود بلکه طول عمر بالاتری هم دارند. به طور معمول، حدود 10 سال می توان از این لامپ ها استفاده کرد بدون اینکه به تعمیرات و نگهداری نیازی داشته باشند. این ویژگی در مقایسه با منبع نوری هالوژن به اندازه 5 ماه تفاوت دارد. در طول یک دوره 10 ساله، این لامپ ها قادر به کاهش هزینه های انرژی، اجرای پروژه و سایر هزینه های جانبی می باشند.

علاوه بر این، منبع نور سفید می تواند دقیقاً برای یک هدف معین به کار رود. همچنین قابل تنظیم به صورت یک تایمر است تا در مواقع لزوم برای تصویربرداری به کار رود. همین ویژگی موجب کاهش مصرف انرژی خواهد شد. این دقیقاً با عنوان "روشنایی بر تقاضا" معرفی می شود.

[list=1]

[*]درس 4: روشنایی خیابان کافی نیست
[/list]

اغلب کاربران دوربین های نظارتی، میزان روشنایی خیابان را برای ثبت تصاویر واضح در شب توسط دوربین های CCTV، مناسب می دانند. البته در برخی موارد به این نکته توجه می کنند که وجود یک منبع نور مرئی در صحنه می تواند یک عامل تداخل کننده در تصویربرداری محسوب شود. به عنوان راه حل مناسب برای رفع این مشکل، استفاده از منبع نوری مادون قرمز که از دید چشم انسان، غیر مرئی محسوب می شود، بهترین راه حل نورپردازی در شب و ثبت تصاویر با کیفیت می باشد.

دوربین های Axis و Raytec با تشریح جزئی عملیات تصویربرداری، تأثیر نورپردازی خیابان با منبع نوری مادون قرمز را به منظور دسترسی به تصویر با کیفیت بیان می کنند.

همان طور که در تصویر سمت چپ در زیر مشاهده می کنید، تصویربرداری در نور طبیعی خیابان در حالت شب انجام شده است که نتیجه کار، ثبت تصاویر با نقاط تاریک و بدون رؤیت جزئیات در تصویر است؛ اکنون به تصویر سمت راست توجه کنید؛ با نگاهی به این تصویر، منبع روشنایی Raymax IR برای دوربین طراحی شده است و امکان دسترسی دوربین به میدان دید وسیع تر و ثبت تصویر روشن و واضح را برای آن فرآهم نموده است. تداخل نورهای مزاحم در تصویر سمت راست وجود ندارد.

[img=796x0]http://camcenter.ir/images/contents/pic-7_911847_13970515-230355.png[/img]

                         منبع نوری مادون قرمز                                                 نور طبیعی خیابان

 

دوربین Axis Q1602، Raytec RM200-PLT-Al30، 30 درجه در فاصله 200 متری

نکته مهم: اگر میزان نور محیط بیش از حد معمول در صحنه وجود داشته باشد و یا چراغ های چشمک زن در خیابان نصب شده باشند، این منابع باعث اختلال در تصویربرداری می شوند؛ برای رفع این مشکل می توانید یک فیلتر لنز برای نور مادون قرمز در دوربین CCTV قرار دهید. با این کار، تصاویر نهایی به صورت سیاه و سفید ثبت می شوند.

[list=1]

[*]درس 5: سطوح لوکس (واحد اندازه گیری نور) بیش از اندازه نیازی نیست
[/list]

نتایج آزمون های شبانه نشان دادند فناوری پیشرفته دوربین های Axis بر اساس امواج مادون قرمز و میزان نور کم، به حداقل نور 1 تا 2 لوکس نیاز دارند. بسیاری از منابع نوری قدیمی تر برای ثبت تصاویر با میزان لوکس بالاتری نیاز درند که البته این مقدار نور برای انجام این آزمایش ها نیاز نیست. میزان نور شدید در تصویربرداری می تواند کیفیت نهایی تصاویر را کاهش دهد و به عنوان یک عامل مزاحم قلمداد شود. سطح معمولی نور برای دوربین های CCTV در حدود 3 تا 7 لوکس می باشد.

 [img=410x0]http://camcenter.ir/images/contents/pic-8_018048_13970515-230355.png[/img]

دوربین تحت شبکه با فناوری نور مادون قرمز Axis Q1602، Raytec RM100-PLT-Al50، 50 درجه در فاصله 40 متری

"تصویر در تاریکی کامل و با قدرت نوری 50% ثبت شده است"

 

[img=826x0]http://camcenter.ir/images/contents/pic-9_937111_13970515-230442.png[/img]

                             در حضور منبع نوری سفید                                                    بدون منبع نور سفید

 

دوربین تحت شبکه با فناوری نور مادون قرمز Axis Q1615 ، Raytec RM100-PLT-Al30، 30 درجه در فاصله 50 متری

"این تصویر در تاریکی کامل ثبت شده است. فراتر از محدوده درختی با میزان لوکس پایین تر ثبت شده است. در این محدوده حساسیت به نور، بسیار کم می باشد."

 

دوربین های مبتنی بر فناوری نور مادون قرمز Axis به نورهای کم حساس هستند و منبع نوری با شدت کم نیز برای تصویربرداری با این دوربین ها کافی است. با توجه به حساسیت بالای این دوربین ها به نور، قادر هستند سرعت شاتر را به گونه ای تنظیم کنند که فریم ها بدون تاری و در محیط های کم نور ثبت شوند. با این قابلیت، کابران می توانند میزان مصرف منبع نوری را به حداقل برسانند و در مصرف انرژی صرفه جویی کرده و بسیاری از هزینه ها را کاهش دهند.

علاوه بر اِعمال فیلتر و تمایز در دوربین های مادون قرمز که به صورت خودکار انجام می شوند، فناوری دیگری با عنوان حسگرهای CMOS با حساسیت فوق العاده در برابر نور کم در دوربین های دید در شب تعبیه شده است. این سنسورها همزمان با پردازش بالای تصویر می توانند تصاویر با کیفیتی را به ثبت برسانند.

سنسورهای CMOS بهترین و قدیمی ترین سنسورهای دوربین های دید در شب هستند؛ این فناوری دوربین ها را قادر می سازد تصاویر بهتری را در تاریکی ثبت کنند. همچنین وجود این فناوری در دوربین های مادون قرمز، طیف گسترده ای از کاربردها را امکان پذیر ساخته و تصویر کامل را ثبت و ویدئوها را به طور کامل تجزیه و تحلیل می کنند؛ چیزی که سنسورهای CCD قادر به انجام آن نیستند.

سنسورهای CMOS سرعت بالایی در خواندن و نمایش تصویر دارند. سنسورهای CMOS مگاپیکسلی در مقایسه با حسگرهای CCD قیمت کمتری دارند و در دسترس هستند. افت کم ولتاژ و اندازه کوچک تر، دو ویژگی این سنسورها هستند.

نکته مهم: قانون مربع معکوس

نور بر اساس قانون مربع معکوس انتشار می یابد و به همین دلیل بر کارایی دوربین مدار بسته تأثیر می گذارد. نور در دو جهت افقی و عمودی پخش می شود، بنابراین تغییرات آن به صورت یک تابع مربعی محاسبه می شود؛ اگر فاصله را دو برابر افزایش دهید، نیاز دارید توان را تا 4 برابر بیشتر کنید.

 

**قانون مربعی معکوس، یک قانون فیزیکی است که بر مبنای آن، مقدار عددی را به صورت مربع و معکوس محاسبه می کند.

[img=436x0]http://camcenter.ir/images/contents/pic-10_261932_13970515-230442.png[/img]

اگر نور فاصله دو برابر را طی کند، شدت آن برابر با 1.2 نخواهد بود (این مقدار برای یک رابطه خطی صحیح است) بلکه شدت آن برابر با 1.4 (25/0) مطابق با قانون مربع معکوس می باشد.

مثال های بیشتر:

فاصله 2 برابر = شدت 4 برابر

فاصله 3 برابر = شدت 9 برابر

 

برای خواندن درس های 6،7،8 و 9 به آدرس http://camcenter.ir/ بروید.