Камеры видеонаблюдения разрешения 600 ТВЛ

Сердцем таких камер видеонаблюдения является ПЗС (англ. CCD) матрица формата 760H с количеством эффективных пикселей 752х582 по горизонтали и вертикали соответственно. Указанный формат матрицы уже давно используются в камерах высокого разрешения, включая камеры разрешений 480 ТВЛ, 520 ТВЛ и 540 ТВЛ.

Каким же образом на классической матрице получено более высокое горизонтальное разрешение?

Ответ простой - как и все предшествующие увеличения разрешения начиная с 480 ТВЛ и заканчивая 540ТВЛ осуществлялись за счет использования более эффективного процессора обработки сигналов видеоизображения - ISP (Image Signal Processor).

В статье приведено описание возможностей нового процессора и камер на его основе.

Основные особенности камер разрешения 600 ТВЛ

Общие сведения о камерах 600 ТВЛ

В камерах разрешения 600 ТВЛ наше предприятие использует видеопроцессор IV поколения, отличающийся увеличенной разрядностью оцифровки видеосигнала снимаемого с цветной ПЗС матрицы, расширенной частотной характеристикой трактов видеообработки и возможностью формирования выходных сигналов CSVB или S-Video при помощи встроенных в процессор цифро-аналоговых преобразователей (ЦАП).

Как и все предыдущие процессора новый ISP выполняет обработку изображения в цифровом коде и реализует ряд уже традиционных для камер видеонаблюдения функций, а именно:

  • DN (Day-Night) - "день-ночь" - формирование черно-белого изображения при низкой освещенности с возможностью настройки порогов и задержек перехода между черно-белым и цветным режимами
  • AE (Automatic Exposition) - электронный затвор позволяет поддерживать постоянную яркость изображения независимо от освещенности наблюдаемой сцены
  • AGC (Automatic Gain Control) - автоматическая регулировка усиление в ночном режима обеспечивает формирования светлой и распознаваемой картинки при низкой освещенности и работе ночью
  • BLC (Back Light Compensation) - компенсация задней засветки с возможностью настройки до 4 зон, с заданием уровня яркости в каждой из них относительно общего уровня яркости изображения, что позволяет, например, компенсировать избыточную яркость окон на общем фоне помещения
  • настройка контраста и четкости изображения

Изменение параметров работы ISP производятся пользователем через экранное меню, с навигацией при помощи джойстика встроенного в камеру или через интерфейс RS-485 в протоколе Pelco-P или Pelco-D.

Все настройки камеры видеонаблюдения сохраняются в энергонезависимой памяти EEPROM и не изменяются при ее обесточивании.

Широкий набор параметров видеообработки позволяет настроить камеру и получить идеальное изображение при любых условиях ее эксплуатации: в темных и светлых помещениях, на улице и внутри помещений, при работе на встречную засветку и в сценах с широким диапазоном яркостей, а также в полной темное при использовании инфракрасной (ИК) подсветки.

Что позволяет выполнить ISP IV поколения

Разрешение 600 ТВЛ

Улучшенные частотные характеристики и увеличенная разрядность позволяют максимально точно оцифровать исходный сигнал с CCD матрицы, и как следствие реализовать алгоритмы выделения границ в изображение, сформировать максимально плавные переходы в однотонных областях, и достичь теоретического предела горизонтального разрешения для матриц 760H равного 600 ТВЛ.

При этом в изображении становятся различимым самые мелкие детали, не видимые в камерах меньших разрешений.

Подавление муара

Для аналоговых камер характерны такая особенность - при отображении элементов расположенных под углом к горизонтальной оси, а также мелких чередующихся контрастных объектов на их границах появляется муар, а также цветные разводы в виде разноцветных полос.

Эта особенность связана с тем, что сигнал цветности аналоговой камеры кодируется на определенной частоте, и при недостаточной согласованности трактов обработки сигнала яркости и цветности проявляется эффект муара.

Функция подавления муара позволяет исключить цветные "разводы", что достигнуто за счет более высокой частоты обработки, и как следствие лучшей согласованности трактов формирования сигналов яркости и цветности, а также за счет специальных алгоритмов обработки контрастных переходов, в т.ч. и чередующихся.

D-DWR - Цифровое расширение динамического диапазона

Амплитуда аналогового видеосигнал, формируемого камерой, составляет 1 В. При этом максимальное значение соответствует максимальной яркости (белому цвету), а минимальная - черному. В условиях, когда камера наблюдает сцену со светлым небом и затененными областями, то без специальной обработки небо превращается в сплошной белый фон без облаков, а области в тени - в черные пятна без возможности различить детали в их пределах.

Режим цифрового расширения динамического диапазона (Digital Wide Dynamic Range) предназначен для компенсации указанного недостатка. Компенсация выполняется за счет дополнительного усиления сигнала в "темных" областях, при этом общий диапазон сигнала сужается, поэтому "белое" небо приобретает естественный оттенок на котором прорисовываются облака, а изображение в затемненных областях начинает просматриваться.

В меню настройки камеры можно задать верхний порог уровня "темного" сигнала, а также подобрать уровень усиления для D-WDR, обеспечив оптимальную компенсацию в зависимости от наблюдаемой сцены, сохранив при этом достаточный уровень контрастности.

Ниже приведено два изображения: исходное и обработанное функцией D-WDR в камере видеонаблюдения серии DN-84.

Изображение уличной камеры наблюдения серии DN без режима D-WDR
Изображение камеры наблюдения серии DN c включенной функцией D-WDR с увеличенным уровнем черного до 20%

Из приведенного примера видно, что светлая часть изображения (лампа и автомобиль) остались на прежнем уровне яркости, а неразличимые детали в темненной часть сцены стали просматриваться.

Интеллектуальное управление мощностью ИК подсветки

Специалисты знают, что зачастую неправильный подбор ИК подсветки значительно ухудшает качество изображения в ночном наблюдении. При этом одна часть сцены залита белым светом, а вторая остается темной с неразличимыми деталями.

Причин этой проблемы две: первая - неправильная конструкция ИК прожектора, вторая - избыточная мощность ИК светодиодов.

Для устранения последнего недостатка новый процессор кроме режим D-DWR обеспечивает динамическое управление мощностью ИК прожектора, на основе анализа уровня освещенности, при этом мощность подсветки увеличивается по мере снижения яркости изображения, т.е. компенсирует недостаток света, а не включается или выключается по сигналу датчика как в обычных камерах.

Многозонный детектор движения

Камеры на основе нового процессора могут выполнять детекцию движения.

При этом все изображение разделятся на 720 зон (48х15), и каждая из зон может быть настроена на детектирование движения, с заданием общего уровня чувствительности.

В случае обнаружения движения процессор выделяет сработавшую зоны кратковременной окантовкой и незначительным повышение яркости, что в дополнение к детектору регистратора может повысить вероятность записи произошедшего события.

Компенсация "мертвых" пикселей (Dead pixels compensation)

Все матрицы производимые фирмой SONY проходят 100% выходной контроль, но не все их недостатки являются причинами отбраковки. Характерная неисправность, связанная с формированием "белой" точки, не является причиной отбраковки, т.к. при достаточном уровне освещенности не проявляется визуально.

Однако при малом уровне освещенности, например, при работе в ночном режиме, такие "мертвые" пиксели явно выделяются на общем темном фоне в виде ярко-белых точек.

Новый процессор предусматривает возможность автоматического поиска и компенсации до 64 таких пикселей, что выполняется пользователем через специальную команду меню. В реальных CCD матрицах количество таких пикселей редко достигает 3-5 штук. Таким образом, могут быть скомпенсированы все "мертвые" пиксели не только имеющиеся в новой ПЗС матрице, но и возникшие в ней в процессе эксплуатации.

Состояние "нерабочего" пикселя вычисляется как среднее значение соседних с ним пикселей, и поэтому после компенсации он становится неразличимым как в дневное, так и в ночное время.

Контроль зон парковки автомобилей

Процессора позволяет наложить на изображение разметку зон парковки автомобилей, что значительно упрощает наблюдение за автомобильными стоянками и контроль равномерности распределения автомобилей на них.

Ниже приведено изображения с включенной функцией контроля зоны парковки.

Изображение уличной камеры наблюдения серии DN с контролем зоны парковки

Маскирование приватных зон

Часто в область наблюдения камеры попадают зоны, изображение в которых должно быть скрыто, например, клавиатура сейфа или охранной сигнализации, а также зоны недоступные для наблюдения из этических соображений.

Камеры разрешения 600 ТВЛ с новым процессором поддерживают до 8 таких приватных зон, представляющих собой непрозрачный прямоугольник, отображаемый поверх изображения. При этом пользователь может индивидуально настроить для каждой зоны ее размеры, положение и цвет.

Встроенное экранное меню управления настройкой (OSD меню)

Настройка всех параметров камеры наблюдения выполняется через встроенное экранное меню, что позволяет получить идеальное изображение при любых условиях эксплуатации: в темных и светлых помещениях, при работе на встречную засветку.

Для настройки камера снабжена встроенным в кабель брелком программирования, а все параметры сохраняются в энергонезависимой памяти, поэтому даже после восстановления пропавшего питания камера продолжить работать в ранее установленном режиме.

HCL - Компенсация зон повышенной яркости

Режим компенсация зон высокой яркости (HLC - High Light Compensation) позволяет подавить избыточную яркость, делая оставшуюся часть изображения более читабельной. Как правило режим используется при работе камеры в режиме распознавания номерных знаков автомобилей, или наблюдения за темным пространством с яркими точечными светильниками (парковые зоны).

Особенностью камер является возможность настройки этого режима, при этом задаются зоны, в которых выполняется компенсация, а также уровень сигнала, превышение которого подлежит подавлению. Кроме этого, режим может работать как постоянно, так и включаться только после перехода камеры в режим "ночь", т.е. при низкой освещенности.

Ниже приведено два изображения: исходное, и обработанное функцией HLC.

Изображение уличной камеры наблюдения без режима HLC
Изображение камеры наблюдения серии DN c включенной функцией HLC

Из приведенного примера видно, что подавление света фар делает возможным распознавание номера, даже без необходимости организации ночного мощного освещения в зоне регистрации.

2D-NR - двумерный фильтр подавления шумов

Режим 2D фильтра подавления шумов при малой освещенности. При выключенном режиме изображение "покрыто" разноцветными шумами, что резко увеличивает объем записи. В режиме 2D-NR изображение сглаживается, что делает его более читабельным и значительно сокращает объем записываемых регистратором данных.

Особенность процессора заключается в возможности не только включить или выключить этот режим, но и выполнить регулировку степени "сглаживания".

Ниже приведено два изображения: исходное, и обработанное функцией 2D-NR.

Изображение внутренней камеры наблюдения без режима 2D-NR
Изображение камеры наблюдения серии DE c включенной функцией шумоподавления 2D-NR

Интересно отметить, что размер левого изображения, необработанного функцией 2D-NR составляет 180 Кбайт, а правого, обработанного фильтром шумоподавления - 84 Кбайт. Пример наглядно показывает, что объем записи при низкой освещенности, после применения функции 2D-NR, уменьшается почти в 2 раза.

LSC - компенсация неравномерности объектива

Популярные широкоугольные объективы с фокусными расстояниями f=2,5 и 2,8 мм характеризуются пониженной светопроницаемостью на своих границах, что приводит к эффекту затенения изображения по углам.

Режим LSC (Lens Shading Compensation) позволяет устранить подобное влияние объектива. Работа камеры в таком режим приведена на следующих изображениях:

Изображение внутренней камеры наблюдения без режима LSC - видны затенения изображения
Изображение камеры наблюдения серии DE c включенной функцией компенсации объектива LSC

Как и все предыдущие функции, эта функция также настраивается через экранное меню, поэтому степень компенсации может быть настроена в зависимости от места установки камеры.

Возможность удаленной настройки

Как было отмечено ранее все режимы работы камеры могут быть настроены через экранное меню. При этом часть параметров можно настроить только днем, при высокой яркости (BLC, AE, D-WDR, LSC), а часть - только в темное время суток (HLC, 2D-NR, Smart-IR).

Как правило настройка выполняется со встроенного в камеру джойстика.

Но кроме этого камеры оборудованы интерфейсом RS-485 при помощи которого можно удаленно войти в ее меню, используя команды управления протоколов Pelco-P или Pelco-D доступные в большинстве пультов управления телеметрией. Такая возможность значительно упрощает настройку камер видеонаблюдения, установленных в трудно доступных местах, и может выполняться после монтажа с учетом конкретных особенностей условий ее эксплуатации, с учетом накапливаемых пожеланий.

Структура обозначения камер видеонаблюдения 600 ТВЛ

Камеры разрешения 600 ТВЛ выпускаются в серии "84". С этих цифр начинается числовой код условного обозначения.

Цифра "8" указывают на использование ПЗС матрицы SONY Super HAD II разрешения 760H (как правило, это CCD типа ICX639BKA).

Цифра "4" обозначает применение ISP процессора IV поколения.

Таким образом, купольная камера серии DE изготовленная в "32" корпусе будет обозначаться DE-8432D. Как и прежде индекс "D" в обозначении камеры указывает на возможность ее программирования пользователем.

Уличная же камера серии DN в "40" корпусе будет обозначаться как DN-8440D.

Техническая документация

Все камеры серии 8400 производяться на базе процессора IPS-IV.

Здесь приведена ссылка на руководство по программированию камер этой серии.

 Руководство по программированию

Какие камеры лучше - 600 ТВЛ или 700 ТВЛ?

Сегодня фирма SONY производит ПЗС матрицы формата 960H, с увеличенным до 976х582 разрешением. Также под эти матрицы выпущено семейство из нескольких процессор под торговой маркой Effio, и его упрощенный вариант Effio-E, с ограниченным набором функций видеообработки.

Увеличенное количество пикселей новой матрицы обеспечивает 30% прирост в разрешении, однако здесь следует учитывать следующую особенность - видеорегистратор, который является приемной стороной для видеосигнала.

На сегодняшний день все производимые видеорегистраторы используют микросхемы оцифровки видеосигнал разработанные под разрешение 720H (от 704 до 768 точек), что вполне соответствует разрешению ПЗС матрицы формата 752 эффективных пикселя.

Поэтому использование ПЗС матриц разрешения 960H с оцифровкой сигнала в 720 точек не дает видимого увеличения в качестве изображения.

Об этом кстати заявляет и корпорация SONY на своем официальном сайте. При этом она подчеркивает, что новое семейство видеокамер формирует видеосигнал с частотой спектра 18 МГц, в то время как обычные видеосистемы рассчитаны на обработки и запись видеосигнала 13,5-14 МГц.

Решение этой задачи SONY наметила в стратегическом партнерстве с фирмой Techwell, лидера в производстве микросхем оцифровки изображения для систем видеонаблюдения и регистрации. Поэтому до появления новых микросхема оцифровки изображения и регистраторов, построенных на их основе, явного визуального преимущества камеры 700 ТВЛ не обеспечат. Хотя как маркетинговый ход с разрешением 700 ТВЛ и выпуск упрощенного недорого процессора Effio-E очень удачны.

Ниже приведена диаграмма с сайта SONY, отображающая каким образом использование традиционных микросхем оцифровки в разрешении D1 (Teoretical limitation of MPEG2 Recorder - 720H, 13.5 MHz) ограничивает возможности новых матриц 960H и процессоров Effio и Effio-E. Область увеличенных разрешений обозначена оранжевым цветом, и находится за пределами возможностей систем видеонаблюдения и регистрации 720H.

Ограничение процессора Effio с матрицей 960H на видеорегистраторе D1 (формат 720H)


К началу страницы

Файл: data/knw/cam/600tvl.htm
Впервые опубликован: 2011-04-14
Последнее изменение: 2011-09-22