Ορολογία και χαρακτηριστικά στις κάμερες επιτήρησης

Transcript

1 Ορολογία και χαρακτηριστικά στις κάμερες επιτήρησης Τα τεχνικά εγχειρίδια περιέχουν ένα πλήθος συντομογραφιών που είναι απαραίτητο να μπορούμε να ερμηνεύουμε, έτσι ώστε να επιλέγουμε την κατάλληλη λειτουργία που θα ταιριάζει στην εφαρμογή μας.. Έτσι συγκεντρώσαμε τις πιο συνήθεις λειτουργίες, καθώς και τα βασικότερα τεχνικά χαρακτηριστικά που περιγράφουν μία σύγχρονη κάμερα CCTV. DSP (Digital Video Processing) Η ένδειξη DSP σημαίνει ψηφιακή επεξεργασία σήματος και ουσιαστικά χαρακτηρίζει την «καρδιά» μιας σύγχρονης κάμερας επιτήρησης. O ψηφιακός επεξεργαστής που διαθέτει μια κάμερα DSP, λαμβάνει το αναλογικό σήμα βίντεο προερχόμενο από τον αισθητήρα CCD και το επεξεργάζεται ψηφιακά, προσθέτοντας κάποιες πληροφορίες που βελτιώνουν την παραγόμενη εικόνα. Παράλληλα προσθέτει στο ράστερ της εικόνας και κάποιες άλλες βοηθητικές πληροφορίες, όπως π.χ. γραφικό περιβάλλον (OSD Menu), ημερομηνία ώρα ( date /time), κάλυψη κάποιου σημείου της εικόνας λόγω ιδιωτικού απορρήτου (private masking), κ.λπ. Γενικότερα οι κάμερες που υποστηρίζουν DSP, είναι νέας τεχνολογίας και διαθέτουν ένα πλήθος ρυθμίσεων που βελτιώνουν την παραγόμενη εικόνα, κάτι που τις καθιστά ιδανικές για πολλές διαφορετικές εφαρμογές, όπου οι συνθήκες φωτισμού ποικίλλουν. WDR (Wide Dynamic Range) Η ρύθμιση WDR χρησιμοποιείται κυρίως σε περιπτώσεις, όπου η εικόνα επιτήρησης που θέλουμε να λάβουμε περιέχει ταυτόχρονα μεγάλες και έντονες διαφορές στα επίπεδα φωτισμού. Για παράδειγμα εάν μια απλή κάμερα (χωρίς WDR) επιτηρεί ένα γραφείο με σχετικά χαμηλά επίπεδα φωτισμού και στο ίδιο πλάνο βρίσκεται ένα ανοιχτό παράθυρο με έντονο ηλιακό φωτισμό, τότε το αποτέλεσμα στην οθόνη μας θα είναι ο χώρος του γραφείου να απεικονίζεται εντελώς σκοτεινός, ενώ το παράθυρο φωτεινό. Η εξισορρόπηση στα επίπεδα φωτισμού πραγματοποιείται με την λειτουργία WDR. Μία κάμερα με WDR λαμβάνει ταυτόχρονα δύο εικόνες για κάθε καρέ. Η μία εικόνα εστιάζει και αναδεικνύει την πληροφορία της λιγότερο φωτιζόμενης περιοχής, ενώ η δεύτερη εικόνα μεταφέρει και προσαρμόζει την πληροφορία της έντονα φωτιζόμενης περιοχής. Στην συνέχεια οι δύο εικόνες συνδυάζονται κατά τέτοιον τρόπο από τον ψηφιακό επεξεργαστή σήματος, ώστε το αποτέλεσμα που λαμβάνουμε στην οθόνη μας να είναι μία απολύτως διακριτή εικόνα, ισορροπημένη σε επίπεδα φωτισμού σε όλο το ράστερ.

2 DNR (Dynamic Noise Reduction) Ένα σύνηθες πρόβλημα στη λήψη εικόνας βίντεο από μία κάμερα επιτήρησης είναι ο θόρυβος. Υπάρχει ένα μεγάλο φάσμα αιτιών θορύβου, όπως το διάχυτο φως, ο ενδογενής θόρυβος που δημιουργείται από το κύκλωμα επεξεργασίας εικόνας, ο χαμηλός φωτισμός, κ.λπ. Το DNR χρησιμοποιεί κατά την επεξεργασία βίντεο έναν αλγόριθμο που αρχικά εντοπίζει ποια σήματα είναι προϊόν θορύβου και στη συνέχεια τα εξαφανίζει. Αυτό έχει σαν αποτέλεσμα την λήψη πιο καθαρής εικόνας, ειδικότερα σε περιπτώσεις χαμηλού φωτισμού. Η χρήση DNR είναι ιδιαίτερα χρήσιμη σε περιπτώσεις που θέτουμε ένα DVR να εγγράφει, χρησιμοποιώντας ανίχνευση κίνησης (Motion Detection). Εξαλείφοντας τα προϊόντα θορύβου που μπορεί να ανιχνευτούν ως κίνηση, περιορίζει τα ενδεχόμενα ψευδών συναγερμών (False Alarm). BLC (Back Light Compensation) Η προσαρμογή οπίσθιου φωτισμού BLC είναι μία κατά περίπτωση πολύ σημαντική λειτουργία. Μερικές φορές ο έντονος φωτισμός που υπάρχει πίσω από ένα αντικείμενο το κάνει να φαίνεται δυσδιάκριτο και πιο σκοτεινό. Σε αυτήν την περίπτωση η κάμερα που διαθέτει λειτουργία BLC προσαρμόζεται σε αυτές τις συνθήκες φωτισμού, έτσι ώστε το αντικείμενο που βρίσκεται μπροστά από την φωτεινή πηγή να απεικονίζεται ευκρινώς χωρίς να φαίνεται σκιώδες. TVL (Television Lines) Η ανάλυση μιας κάμερας CCD προσδιορίζεται από τον αριθμό των οριζόντιων γραμμών που διαθέτει. Στην ουσία είναι ο φυσικός αριθμός οριζόντιων γραμμών που σχηματίζουν οι αισθητήριες κυψέλες φωτός, που διαθέτει ένας αισθητήρας CCD. Όσο μεγαλύτερος είναι αυτός ο αριθμός, τόσο μεγαλύτερη πληροφορία διαθέτουμε και άρα τόσο καλύτερη είναι η εικόνα που λαμβάνουμε. Ο αριθμός αυτός δεν συμβαδίζει πάντα με την ανάλυση εγγραφής ενός καταγραφικού DVR. Οι τυπικές τιμές ανάλυσης οριζόντιων γραμμών για αναλογικές κάμερες υψηλής ανάλυσης βρίσκονται στις γραμμές, ενώ για δικτυακές IP κάμερες 1.3 Megapixel ξεκινούν από 960 γραμμές και φτάνουν για 3.1 Megapixel τις γραμμές. PAL Το σύστημα PAL (από τα αρχικά των Phase Alternate by Line) είναι μια ομάδα προδιαγραφών, σύμφωνα με τις οποίες σε κάθε δευτερόλεπτο βίντεο μεταδίδονται 25 διαφορετικές πληροφορίες εικόνας (καρέ frames) των 625 γραμμών με πεπλεγμένη σάρωση (interlaced) 50 πεδίων (fields): κάθε καρέ (έχει υιοθετηθεί η γαλλική λέξη στην ελληνική ορολογία) αποτελείται από 625 γραμμές (από τις οποίες μόνο οι 576 περιέχουν πληροφορία εικόνας) οι οποίες μεταδίδονται πεπλεγμένα ανά δυο πεδία, που το κάθε ένα περιέχει τις μισές οριζόντιες γραμμές (πρώτα οι μονές και μετά οι ζυγές). Η σάρωση είναι πεπλεγμένη, τόσο για να μειωθεί ο όγκος των δεδομένων όσο και για να αποφευχθεί το φαινόμενο του τρεμοσβήματος (flickering) που απαιτεί συγκεκριμένες μεγάλες συχνότητες. Η σάρωση κάθε πεδίου διαρκεί 1/50 του

3 δευτερολέπτου και αυτό το γεγονός έχει σχέση με τη κάθετη συχνότητα του ρεύματος στην Ελλάδα που είναι 50 Hz. Η οριζόντια συχνότητα είναι 15,625 KHz και το εύρος συχνότητα του χρώματος 4,43 ΜHz. Αυτές οι προδιαγραφές ξεκίνησαν από την εποχή της υιοθέτηση του PAL ως απόλυτα αναλογικού σήματος και συνεχίστηκαν και το 1997 και την εποχή της Ψηφιακής Τηλεόρασης (Digital TV) με πολύ μικρές διαφοροποιήσεις ως πρότυπο στάνταρ της λεγόμενης Τηλεόρασης Κανονικής Ευκρίνειας (Standard Definition Television - SDTV). Αuto Iris (Αυτόματη ίριδα) Ο παραπάνω όρος υποδηλώνει την δυνατότητα αυτόματης προσαρμογής του φακού της κάμερας σε διαφορετικά επίπεδα εξωτερικού φωτισμού, αυξομειώνοντας το άνοιγμα της ίριδας, όπως ακριβώς συμβαίνει και με την ίριδα του ανθρώπινου ματιού. Σε υψηλά επίπεδα φωτισμού η ανθρώπινη ίριδα μικραίνει για να μην τυφλωθούμε, ενώ σε μικρότερα επίπεδα φωτισμού ανοίγει έτσι ώστε να συλλέξει περισσότερο φως. Κάτι αντίστοιχο συμβαίνει με την ίριδα του φακού της κάμερας διατηρώντας σταθερά τα επίπεδα προσλαμβάνοντος φωτισμού. Η παραπάνω λειτουργία είναι ιδιαίτερα χρήσιμη όταν τα επίπεδα φωτισμού ενός επιτηρούμενου χώρου μεταβάλλονται κατά την διάρκεια της επιτήρησης. IP Rating (Βαθμός προστασίας IP) Ο αριθμός προστασίας IP είναι μίας παράμετρος που προσδιορίζει το επίπεδο προστασίας της κάμερας στην εισροή υγρών (π.χ. εξωτερική υγρασία, βρόχινο νερό) ή την εισροή στερεών (π.χ. σκόνη). Προσδιορίζεται από την ένδειξη IP και έναν διψήφιο αριθμό( π.χ. IP 65), όπου ο πρώτος αριθμός αντιστοιχεί σε επίπεδο προστασίας από στερεά και ο δεύτερος αριθμός αντιστοιχεί σε επίπεδο προστασίας από υγρά. Στον πίνακα που ακολουθεί θα παρατηρήσετε το επίπεδο προστασίας που προσδιορίζει ο κάθε αριθμός. Οι κάμερες που τοποθετούνται σε εξωτερικό χώρο, χωρίς προστασία, θα πρέπει να φέρουν απαραίτητα την ένδειξη βαθμού IP 66 ή ανώτερο. Βαθμός Προστασίας IP Στερεά (1ος Αριθμός) Υγρά (2ος Αριθμός)

4 0 Χωρίς Προστασία 0 Χωρίς Προστασία 1 Προστασία από αντικείμενα μεγαλύτερα των 50mm (χέρια) 1 Προστασία από σταγόνες νερού 2 Προστασία από αντικείμενα μεγαλύτερα των 12mm (δάχτυλα) 2 Προστασία από ακίδες νερού, σε γωνία 15 μοιρών από την κάθετη διεύθυνση 3 Προστασία από αντικείμενα μεγαλύτερα των 2,5mm (εργαλεία / καλώδια) 3 Προστασία από ακίδες νερού, σε γωνία 60 μοιρών από την κάθετη διεύθυνση 4 Προστασία από αντικείμενα μεγαλύτερα των 1mm (μικρά εργαλεία) 4 Προστασία από ακίδες νερού από κάθε κατεύθυνση 5 Προστασία από μεγάλα μόρια σκόνης 5 Προστασία από εκροές νερού χαμηλής πίεσης 6 Ολική προστασία απέναντι στην σκόνη 6 Προστασία από προσωρινή βύθιση σε νερό 7 Δεν διατίθεται 7 Προστασία από βύθιση σε νερό βάθους από 6 ίντσες έως 3,3 πόδια 8 Δεν διατίθεται 8 Προστασία από μεγάλο διάστημα βύθισης σε νερό

5 Lux Αφορά μία μονάδα μέτρησης έντασης του ορατού φωτός. Σε σχέση με μία κάμερα επιτήρησης η μονάδα Lux χαρακτηρίζει το ελάχιστο επίπεδο φωτεινότητας ενός χώρου έτσι ώστε αυτή να μπορεί να αποδώσει μία ανθρώπινα ορατή εικόνα. Όσο χαμηλότερη είναι η τιμή σε Lux, τόσο πιο λίγος φωτισμός απαιτείται για να αποδοθεί μια εικόνα, άρα και τόσο πιο ευαίσθητος θεωρείται ο αισθητήρας. Οι τιμές Lux ποικίλουν ανάλογα με το είδος του αισθητήρα που χρησιμοποιούμε, καθώς και με το είδος και τον αριθμό των φίλτρων που ενσωματώνονται στην κάμερα. Παρόλα αυτά πολλοί κατασκευαστές δεν διευκρινίζουν αν οι τιμές Lux που αναγράφονται αφορούν την ένταση φωτισμού που επικρατεί στον εξωτερικό χώρο ή την ένταση φωτισμού στον αισθητήρα. (Day/Night) Μία κάμερα που διαθέτει την ένδειξη Day/Night μπορεί να λειτουργεί σε συνθήκες πολύ χαμηλού φωτισμού, αλλάζοντας αυτόματα κατάσταση λειτουργίας από την θέση ημέρας σε θέση νύκτας. Κατά την διάρκεια της ημέρας η κάμερα προσλαμβάνει έγχρωμες εικόνες. Όταν το ορατό φως πέσει κάτω από ένα συγκεκριμένο επίπεδο, η κάμερα αλλάζει αυτόματα κατάσταση λειτουργίας, αξιοποιώντας το υπέρυθρο φως δημιουργώντας ασπρόμαυρες εικόνες υψηλής ποιότητας. Το υπέρυθρο φως, με μήκος κύματος από 700nm έως 1000nm δεν είναι ορατό από το ανθρώπινο μάτι, αλλά ανιχνεύεται πολύ εύκολα από έναν αισθητήρα CCD. Κατά την διάρκεια της ημέρας, ένα φίλτρο IR εμποδίζει την λήψη υπέρυθρου φωτός, έτσι ώστε να μην δημιουργούνται αντιληπτές παραμορφώσεις των χρωμάτων στον ανθρώπινο εγκέφαλο. Κατά την διάρκεια της νύκτας το φίλτρο παύει να λειτουργεί, αξιοποιώντας τα επίπεδα υπέρυθρου φωτισμού φτάνοντας την ευαισθησία της κάμερας σε επίπεδα 0,001 Lux ή και χαμηλότερα. WB (White balance) Πρόκειται για μία λειτουργία επεξεργασίας του επίπεδου του ορατού φωτός, έτσι ώστε το λευκό και το μαύρο χρώμα να αποδίδονται σωστά όπως πραγματικά είναι. Η διαδικασία αυτή λαμβάνει χώρα κατά την ψηφιακή επεξεργασία του εικονοσήματος πριν την μεταφορά του προς την οθόνη απεικόνισης (monitor) ή τον ψηφιακό εγγραφέα DVR. HLC (High Light Compensation) Πρόκειται για μία ίσως όχι τόσο διαδεδομένη λειτουργία που όμως σε κάποιες περιπτώσεις βρίσκει πολύ σημαντική εφαρμογή. Mε το HLC σε θέση On απεικονίζουμε πολύ φωτεινά σημεία σε μία εικόνα (όπως π.χ. φωτεινή δέσμη από προβολέα αυτοκινήτου) σε απόχρωση του γκρι, χωρίς να θαμπώνει την υπόλοιπη εικόνα. Ουσιαστικά, οι πολύ έντονα φωτιζόμενες περιοχές καλύπτονται από ένα γκρι κάλυμμα, κάνοντας δυνατή την παρακολούθηση του υπόλοιπου κάδρου.

6 Sense Up Η τεχνολογία Sense Up δίνει τη δυνατότητα σε μία κάμερα να δίνει έγχρωμη εικόνα σε συνθήκες πολύ χαμηλού φωτισμού, που πλησιάζουν το απόλυτο σκοτάδι. Αυτό επιτυγχάνεται χρησιμοποιώντας μία τεχνική που αυξάνει τον χρόνο έκθεσης του αισθητήρα CCD στο φως, όπως αντίστοιχα συμβαίνει με το κλείστρο του φακού μιας φωτογραφικής μηχανής που παραμένει ανοιχτό για περισσότερο χρόνο κατά την λήψη μιας φωτογραφίας σε χαμηλό φωτισμό. Εδώ όμως υπάρχει μια σημαντική διαφορά. Λόγω ότι έχουμε λήψη εικονοσήματος (video), ο χρόνος των λαμβανομένων καρέ (frames) αναγκαστικά μειώνεται, μιας και ο χρόνος για την παραγωγή του κάθε frame αυξάνεται λόγω του μεγαλύτερου χρόνου έκθεσης στο φώς που χρειάζεται. Έτσι, ενώ έχουμε το πλεονέκτημα της λήψης έγχρωμης εικόνας με ελάχιστο φωτισμό, χάνουμε σε ποιότητα παραγόμενης εικόνας, λόγω χαμηλότερης ανάλυσης. Το μειονέκτημα της τεχνολογίας sense up είναι πως όσο περισσότερο χρόνο ρυθμίζουμε τον αισθητήρα ανοικτό (με αποτέλεσμα συλλογή περισσότερου φωτός, άρα και μεγαλύτερη ευαισθησία στο σκοτάδι), τόσα λιγότερα frames per second παράγονται με αποτέλεσμα την όχι τόσο ευκρινή εικόνα κατά την παρακολούθηση κινούμενων στόχων. ATR (Adaptive Tone Reproduction) Κύριο χαρακτηριστικό της σειράς επεξεργαστών DSP Sony Effio. Πρόκειται για έναν αλγόριθμο επεξεργασίας που βελτιώνει την αντίθεση της εικόνας κυρίως σε περιπτώσεις με χαμηλό φωτισμό εξομαλύνοντας το φαινόμενο της απώλειας των λεπτομερειών. DIS (Digital Image Stabilizer) Η τεχνική DIS (Ψηφιακού Σταθεροποιητή Εικόνας) χρησιμοποιεί αλγόριθμους για να ελαχιστοποιήσει το φαινόμενο της θολής ή με σκιάσεις εικόνας κατά την κίνηση ενός επιτηρούμενου στόχου. Αυτό πραγματοποιείται υπολογίζοντας πόσα pixels μεταβάλλονται και πόσα παραμένουν σταθερά, πραγματοποιώντας τις απαραίτητες διορθώσεις σε κάποια από αυτά που μεταβάλλονται. AGC (Automatic Gain Control) Το κύκλωμα αυτόματης ρύθμισης κέρδους AGC ρυθμίζει αυτόματα την στάθμη του εξερχόμενου εικονοσήματος, έτσι ώστε αυτό να βρίσκεται πάντα στα σωστά επίπεδα σε σχέση με τον εξωτερικό φωτισμό. Πρακτικά, δίνει την δυνατότητα λήψης καλύτερης εικόνας κυρίως σε σημεία με χαμηλό φωτισμό. Η διόρθωση της εικόνας πραγματοποιείται σε όλο το ραστερ και όχι σε κάποιο μέρος αυτού.

7 F-number Ο αριθμός F χαρακτηρίζει τη δυνατότητα του φακού να συλλέγει φως. Ο αριθμός F προσδιορίζεται από τον λόγο της εστιακής απόστασης του φακού, προς την διάμετρο της ίριδας. Όσο μικρότερος είναι ο αριθμός F, τόσο μεγαλύτερη είναι η ικανότητα του φακού να συλλέγει φως. Έτσι για παράδειγμα σε έναν φακό 8mm με αριθμό F4, το φώς θα περάσει μέσα από μία οπή διαμέτρου 2mm. Στις περιπτώσεις μεταβλητών φακών η καλύτερη τιμή F-number παρατηρείται όταν ο φακός ρυθμίζεται στο τέλος της ευρείας περιοχής. Όταν ο φακός ζουμάρει, η ίριδα κλείνει, κάτι που επηρεάζει την ποσότητα φωτός που χρειάζεται να φτάσει στον αισθητήρα έτσι ώστε να αποδώσει σωστή εικόνα σε χαμηλά επίπεδα φωτισμού. Σε αυτήν την περίπτωση ο αριθμός F μεταβάλλεται. Βέβαια υπάρχουν και μεταβλητοί φακοί που μπορούν και διατηρούν σταθερό τον λόγο F, αυξάνοντας το άνοιγμα της ίριδας καθώς αυξάνει η εστιακή απόσταση. Reverse Image Η ικανότητα μίας κάμερας να αποδίδει ανάστροφα το είδωλο της εικόνας, τόσο σε οριζόντιο όσο και σε κατακόρυφο επίπεδο ή και ταυτόχρονα και στα δύο επίπεδα μαζί κατόπιν σχετικής ρύθμισης. Παράλληλα, σε κάποιες περιπτώσεις περικλείει τη δυνατότητα αντίστροφης απόδοσης του λευκού χρώματος. ΑES (Automatic Electronic Shutter) Πρόκειται για μια διαφορετική εκδοχή της λειτουργίας Auto Iris με την διαφορά ότι η αυτόματη ρύθμιση επιτυγχάνεται ηλεκτρονικά, αυξάνοντας ή μειώνοντας το χρόνο έκθεσης του αισθητήρα στο φως. Η διάμετρος της ίριδας του φακού παραμένει σταθερή. Το πλεονέκτημα της ρύθμισης AES σε σχέση με τη ρύθμιση που πετυχαίνει ένας φακός Auto Iris είναι το χαμηλότερο κόστος κατασκευής, μιας και ο φακός της κάμερας είναι σταθερός. Το μειονέκτημα είναι η χαμηλότερη ποιότητα εικόνας, ειδικότερα όταν έχουμε κίνηση στο πεδίο επιτήρησης της κάμερας.