Ик-освещение в системах безопасности

Развенчание ИК-мифа

Некая эксклюзивная эффективность ИК-подсветки не вполне соответствует реальности ни по эффективности самих излучателей, ни по использованию данного излучения телекамерой. Так, например, эффективность преобразования энергии питания светодиодов в практически монохромное ИК-излучение в диапазоне 850–950 нм не превышает 10–13% (КПД). Из современных источников видимого света этому уступают только традиционные и устаревшие лампы накаливания (4,5–6,8%). КПД остальных распространенных современных источников света лежит в диапазоне от 10–14% для галогенных и до 23–36% для люминесцентных ламп. КПД металлогалогенных и натриевых ламп достигает даже 45–60%.

Эффективность же использования телекамерой (чувствительность на длине волны генерации светодиода относительно интегрального видимого спектра) излучения ИК-подсветки 850 и 950 нм составляет около 7 и 4% для CCD Exview HAD. Для самых современных матриц SONY CCD Exview HAD II и CMOS Exmor эта эффективность достигает 16 и 12% соответственно.

Очевидно, при любой возможности предпочтительно использовать видимое (белое) освещение, тем более для цветных камер, пусть даже это будет режим «ночь»

Виды камер видеонаблюдения с ИК подсветкой

Камеры с ИК подсветкой бывают цветные и черно-белые. Монохромные объективы более чувствительны, чем цветные. Они имеют лучшую разрешающую способность и в темное время суток позволяют получать более точные изображения.

Цветные камеры при низкой освещенности выдают некачественные изображения, поэтому оптимальным становится вариант автоматического переключения на черно-белый режим в темное время суток.

По своей конструкции и предназначению ИК камеры бывают:

  • модульные (без корпуса, монтируются в предметы интерьера);
  • цилиндрические;
  • купольные (в виде полусферы);
  • антивандальные (с защитным корпусом);
  • уличные (в гермокожухе с обогревом);
  • роботизированные поворотные.

По типу излучающих элементов различаются ламповые (галогенные) и светодиодные камеры. В ламповых ИК подсветка видна отчетливо, имеет небольшой срок службы (6 месяцев) и требует индивидуальных источников питания, зато они обеспечивают подсветку на расстоянии до 100 метров.

У светодиодных излучателей срок службы достигает 30 лет, но дальность составляет до 30 метров.

По способу подключения камеры бывают IP и аналоговые . Первые преобразуют сигнал в цифровой и передают его по проводной или беспроводной сети. Однако более качественное и точное изображение обеспечивают аналоговые модели.

01.3.8.1. Нюансы встроенной инфракрасной подсветки — 2

04.09.2015

Доброго времени суток всем.

И снова об ИК-подсветке. Помаленьку добавлял дополнения к посту про инфракрасную подсветку. Наконец решил для удобочитаемости начать отдельное продолжение. Теперь буду сюда добавлять, пока не надоест

Конкретный пример неудачного размещения камеры с подсветкой.

Итак. имеем некоторое торговое заведение, в котором имеется система видеонаблюдения, укомплектованная самыми дешёвыми камерами, какие только смогли найти. Система работает, но новый руководитель хочет постепенно привести всё это в божеский вид. Договариваемся ставить камеры поприличнее и с подсветкой. Опыт подсказывает, что, если начать менять всё с разгона, можно налететь, поэтому для начала меняю камеру в наиболее доступном месте — на плоской крыше.

После пробной установки на следующий день просматриваю записи и натыкаюсь на интересную картину. Вот ночная запись «дешманской камеры», стоявшей ранее:

А вот запись на следующие сутки новой мегапиксельной камерой с подсветкой:

Хорошо видно, что при гораздо более качественном изображении на второй записи картинка  значительно темнее. Причина простая — камера захватывает большой кусок блестящей стены, от которой отражается её собственная подсветка. Соответственно, умный процессор во избежании засветки понижает чувствительность камеры. Предыдущая же камера подсветки не имеет и поэтому работает в режиме максимальной чувствительности, в результате в свете фонарей даже при отвратительном разрешении видимость лучше, чем на новой камере.

Вообще-то при установке камер мы стараемся исключать стены из зоны обзора — смотрим краешком вдоль стены, не захватывая её, при этом и прилегающее пространство лучше видно и отражённой засветки нет. Но в данном случае охрана требовала показывать стену — там по праздникам всякую мигающую ерунду вешают и они бдят. чтобы дюралайт не спёрли. Смешно, конечно, но хозяин — барин. Найдём конечно, куда камерку перевесить, а сюда что-нибудь из IP с программно отключаемой подсветкой поставим.

Вот такой вот ещё один нюанс подсветки.

Кстати обратите внимание, как всякая живность вокруг объектива летает. Идут на свет ИК-«мракодиодов», видимо для них это яркий свет

В результате камера с подсветкой практически всю ночь по движению пишет, забивая диск ненужной суетой мошкары.

Короче, пишите в комментарии, вопросы туда же, подписывайтесь на рассылку — форма внизу.

До связи!

Добавлено 20.05.2017:

Два года уже с момента написания поста. С тех пор появился термин «smart-IR» или что-то вроде «умная ИК» по-нашему.  Дело в чём — обычная подсветка при приближении предмета близко к камере сильно его засвечивает, вместо лица получается белое пятно. Smart-IR можно ещё назвать адаптивной — при сильном отражённом ИК-излучении она снижает интенсивность подсветки. Очень удобно в принципе. Правда, если в секторе обзора  будет находиться какой-либо близко расположенный подсвеченный предмет, интенсивность подсветки, а, следовательно и дальность обзора в темноте уменьшится. Поэтому в настройках многих IP-камер есть возможность отключения режима «Смарт»

На главную,           к оглавлению,           в начало

Эксплуатация

Место для камеры стоит выбирать такое, чтобы в ближней зоне наблюдения не было препятствий в виде кустов, деревьев и других объектов, от которых отражаются ИК лучи.

Устройства, работающие по принципу день/ночь и не имеющие механического фильтра, можно использовать только при люминесцентном освещении, в ином случае возникают серьезные искажения цвета.

При установке камеры нужно обращать внимание на температурный режим. Он должен соответствовать допустимым рабочим температурам устройства, интервал которых обычно указывается в инструкции

Для хорошей передачи сигнала от камеры до экрана компьютера лучше соединять устройства между собой высокочастотным коаксиальным кабелем с медной оплеткой и волновым сопротивлением 75 Ом.

КАМЕРА НОЧНОГО ВИДЕОНАБЛЮДЕНИЯ С ДАТЧИКОМ ДВИЖЕНИЯ

В случае необходимости совместного использования в камере видеонаблюдения ИК подсветки и датчика движения возникают несколько вопросов связанных с тем, что оба эти прибора работают в одном инфракрасном диапазоне.

Не будет ли мешать излучение ИК-прожектора датчику движения, установленному на камере в случае как аппаратного, так и программного исполнения.

Если ИК-прожектор имеет высокую интенсивность излучения, влияющую на детектор движения, его рекомендуется устанавливать позади камеры или под углом к устройству. В этом случае излучение не будет воздействовать непосредственно на чувствительный сенсор детектора или на светочувствительную матрицу, вызывая засветку.

В случае если используется дополнительный аппаратный датчик движения, не будет ли его излучение вызывать срабатывание программного датчика движения в самой камере.

Как правило, ИК излучение детектора движения слишком слабо, чтобы восприниматься матрицей видеокамеры, которая является основным чувствительным элементом программной детекции движения.

Если необходимо установить дополнительный ИК-прожектор на камеру, имеющую собственную интегрированную ИК-подсветку и аппаратный детектор движения, не случится ли зацикливания при их срабатывании.

К примеру, вечером, после наступления сумерек, автоматически включается ИК-прожектор. Детектор движения реагирует и активизирует камеру с собственной ИК-подсветкой. Становиться «светлее» и ИК прожектор выключается, после чего выключается и детектор движения. И так по циклу.

Такое зацикливание невозможно, так как фоточувствительный сенсор, активирующий ИК-прожектор настраивается на видимый спектр диапазона излучения и на него не сможет оказать ключевое влияние только ИК излучение.

НЕКОТОРЫЕ АСПЕКТЫ ЭКСПЛУАТАЦИИ ИК КАМЕР

Высокая светочувствительность матрицы приводит к тому, что при наличии в воздухе мелких частиц, ИК свет, отражающийся от них приведет к полной непригодности получаемого изображения. Данный эффект аналогичен фотографированию снегопада ночью со вспышкой.

На фотографии будут видны только пролетающие вблизи снежинки. Видеокамеры имеют большую чувствительность и будут реагировать на снег, дождь или пыль.

Альтернативой является камер, действующих по принципу прибора ночного видения. Они имеют высокую стоимость и узкий сектор специфических задач.

Средний срок службы качественных светодиодов составляет 25-50 тыс. часов. При эксплуатации 10-12 часов в сутки составляет 5-7 лет. После этого они начинают выгорать, в зависимости от конструкции подсветки либо снижается дальность обнаружения, либо подсветка полностью выходит из строя.

Это особенно важно для камер с интегрированной подсветкой. Таким образом, чтобы камера ночного видеонаблюдения дальше выполняла свои функции необходимо будет обеспечить ее внешним ИК-прожектором.. Организация масштабной системы ночного видеонаблюдения имеет достаточно много нюансов, поэтому она требует не только профессиональных исполнителей, но и значительного опыта

Организация масштабной системы ночного видеонаблюдения имеет достаточно много нюансов, поэтому она требует не только профессиональных исполнителей, но и значительного опыта.

Вместе с тем рынок систем безопасности предлагает довольно много бюджетных вариантов для контроля небольших объектов, таких как гараж, автомобиль возле дома, офисное помещение, квартира и т.п. Эффективность ночной съемки такого оборудования достаточна для решения поставленных задач, а установку вполне может осуществить сам владелец.

2012-2020 г. Все права защищены.

Представленные на сайте материалы имеют информационный характер и не могут быть использованы в качестве руководящих и нормативных документов

Основные характеристики

Во время выбора подходящей модели многие заказчики ориентируются лишь на стоимость, забывая о ряде других важных параметров. Не следует забывать о них, так как ошибка может привести к снижению качества изображения и финансовым потерям в будущем.

Современные прожектора отличаются четырьмя основными характеристиками: длиной волны, максимальной дальностью, углом подсветки и энергоэффективностью. Длина волны может варьироваться от 730 до 900 нм – чем меньше показатель, тем более высокая четкость картинки. К сожалению, некоторые люди способны отмечать наличие ИК излучение в диапазоне до 800 нм, что раскрывает факт наличия камеры.

Параметры дальности играют очень важную роль, так как от этого параметра зависит максимальная дистанция, на которой на экране монитора появится фигура человека или постороннего предмета.

Разрешающая способность сенсора также играет роль, но современные устройства отличаются слабым источником ИК-излучения, что негативно влияет на качество изображения.

Угол подсветки также косвенно влияет на качество изображения, а также на отсутствие «слепых зон». В норме угол подсветки прожектора должен быть выше, чем угол обзора камеры, так как лишь в таком случае на детектор излучения камеры будет попадать отраженный свет от прожектора.

Параметры питания важны, так как от них зависит схема монтажа устройства и необходимость применения преобразователя. Сегодня на рынке представлено большое количество прожекторов, которые работают от сети в 12 Вольт (требуют преобразователь) и 220 Вольт.

Возможные проблемы

Перегрев внутреннего модуля ИК-излучения – некоторые камеры из-за конструктивных недостатков перегреваются при работе в ИК диапазоне, что приводит к нарушению восприятия картинки. В таком случае модуль отключается, однако видеонаблюдение в ночное время становится невозможным.

Наличие слепых зон в кадре – угол освещения встроенного ИК модуля крайне узок, поэтому порой необходимо устанавливать несколько камер, чтобы перекрыть необходимую территорию. Купив ИК прожектор, можно решить данную проблему более бюджетно.

Наличие экранирующего защитного стекла камеры – некоторые модели имеют полупрозрачное стекло или пластик, которые защищают «внутренности» камеры. Инфракрасный луч может частично отражаться от такого материала, создавая засветы на изображении.

В целом, покупка ИК-прожектора для видеокамеры – это выгодная инвестиция, которая поможет за короткое время улучшить качество видеонаблюдения! Тем не менее, рекомендуется получить консультацию специалиста, что проблема именно в низком качестве ИК-подсветки, а не в чем-то другом.

Повсеместный «день/ночь»

Цветные камеры в сравнении с черно-белыми по принципу действия имеют меньшую чувствительность. Это происходит в результате неизбежных потерь в цветовых фильтрах и использования каждым пикселем только части цветового спектра. В CCD-матрицах, традиционно работающих с четырехцветной системой CMYK, такие потери почти в два раза меньше, чем в CMOS-матрицах с трехцветной системой RGB.

Для увеличения чувствительности современные цветные камеры практически повсеместно снабжаются режимом «день/ночь». В первую очередь это реализуется за счет расширения спектрального диапазона чувствительности в инфракрасную (ИК) область. Причем в основном за счет коротковолновой ИК-области от 700 до 850 нм. Различают две основные технологии режима «день/ночь».

1. Технология начального уровня с постоянной ИК-чувствительностью – то есть с заведомо более высокой чувствительностью в сравнении с типовой камерой цветного изображения. В этом случае перед производителем всегда стоит нелегкий выбор. Получить максимальную чувствительность за счет энергии ИК-области или адекватную цветопередачу при смешанном искусственном освещении и в дневное время. Особенно серьезные цветовые искажения наблюдаются при освещении лампами накаливания и галогенными осветителями с преобладанием ИК-составляющей (вспомним их КПД, все остальное уходит в тепло с максимумом на 1000 нм).

2. Технология «день/ночь» с подвижным ИК-фильтром (ICR или IRC) – самая оптимальная и сейчас наиболее широко применяемая. Благодаря совершенствованию и расширению производства подобных устройств с электромагнитным или магнитоэлектрическим управлением их стоимость значительно снизилась. Часто управляемый фильтр совмещается с малогабаритным вариофокальным объективом. В этом случае используется тонкая пластиковая пленка с напыленным интерференционным фильтром.

Более сложные системы со сменными матрицами или отдельными модулями цветного и черно-белого изображения имеют существенную стоимость и не нашли широкого применения, несмотря на самые лучшие возможности по качеству изображения и чувствительности.

Часто еще встречаются довольно бессмысленные модели «день/ночь» просто с отключением цветности при уменьшении освещенности. Подобные видеокамеры не имеют никаких преимуществ по сравнению с типовыми камерами цветного изображения.

ИК ПОДСВЕТКА ДЛЯ КАМЕРЫ ВИДЕОНАБЛЮДЕНИЯ

Данная характеристика настолько важна для камеры ночного видения, что ей необходимо вынести в отдельный раздел. По техническому исполнению различают два способа инфракрасной подсветки:

  • встроенная;
  • внешняя.

Оба типа подсветки работают с ИК излучением с длиной волны 730-900 нм. Это невидимый для человеческого глаза спектр светового излучения, который улавливает светочувствительная матрица видеокамеры, интерпретируя его в монохромное изображение.

Важным преимуществом ИК освещения над осветительными приборами видимого спектра является их незаметность. Злоумышленник не осведомлён попал ли он в поле зрения камеры, а система вполне может проследить за его действиями.

ВСТРОЕННАЯ ИК ПОДСВЕТКА

Такие камеры отличаются большим количеством светодиодов, соответственно, большей мощностью. Эта компоновка ночных видеокамер видеонаблюдения не является оптимальной. Ее дальность редко превышает 10-15 м.

Если производители на камере или в техпаспорте устройства указывают дальность встроенной ИК-подсветки более 20 м, то это очередной рекламный трюк.

В объяснении мелким шрифтом, скорее всего, указано, что эффективная дальность видеосъемки в ночное время рассчитана на естественное освещение ночью при полнолунии, при котором уровень света составляет 0,3-0,1 люкс.

Кроме того, для обеспечения дальности освещения превышающем 10 м суммарная мощность ИК светодиодов может превысить 10 Вт, что увеличит токопотребление только модуля подсветки до 1 Ампера.

При функционировании с такой мощностью светодиоды выделяют большое количество тепла и конструкция камеры должно предусматривать возможность его отведения от остальных устройств. Как правило, применяются пассивные радиаторы, однако в теплое время года такое техническое решение может быть недостаточным.

В случае с купольной камерой при размещении светодиодов внутри корпуса может возникнуть эффект отражения, ведущий к фоновой засветке изображения.

ВНЕШНИЕ ОСВЕТИТЕЛЬНЫЕ ПРИБОРЫ

При выборе внешнего осветительного прибора в инфракрасном диапазоне опытные инсталляторы систем видеонаблюдения ориентируется на следующие критерии:

Длина волны.

Человек воспринимает световое излучение в диапазоне 400-700 нм. И несмотря на то что инфракрасный спектр начинается с 730 нм небольшое свечение источника ИК излучения ещё может быть заметно.

После частоты 850 нм качество изображения существенно ухудшается из-за снижения дальности и мощности излучения. Поэтому оптимальным вариантом являются источники с узким диапазоном ИК излучения — 750-850 нм.

Дальность обнаружения.

Несмотря на то что этот параметр сильно зависит от чувствительности матрицы самой камеры, увеличить дальность подсветки можно, сконцентрировав пучок света (при этом уменьшается угол излучения) на контролируемом объекте.

Естественно, различные модели ИК прожекторов имеют разную дальность излучения, зависящую от количества светодиодов и потребляемой мощности.

Угол излучения.

Необходимо выбирать такой прожектор, чтобы угол излучения был больше чем угол захвата камеры видеонаблюдения. Только в этом случае можно избежать затемнения краев изображения или световых пятен посредине.

Энергопотребление.

Рабочее напряжение большинства ИК прожекторов составляет 12 В (как и у стального слаботочного оборудования) сила потребляемого тока находится в диапазоне 0,35-1,2 А.

КЛАССИФИКАЦИЯ ИК ПРОЖЕКТОРОВ ПО ДАЛЬНОСТИ ИЗУЧЕНИЯ

У производителей принято разделять источники ИК подсветки по дальности излучения на следующие категории:

Ближнего действия.

Расстояние 1,5-10 м. Используются преимущественно в помещениях. Применяются в больницах, банках, кассах и других финансовых учреждениях, где в ночной период времени необходимо обеспечить качественную видеосъемку, но без применения подсветки видимого спектра.

Среднего радиуса действия.

Расстояние до 60 м. Угол излучения 120-160. Используется для освещения открытой территории средней и большой площади.

Дальнего действия.

Расстояние до 300 м. Угол излучения 20-60. Формирует узкий направленный пучок ИК излучение, сконцентрированное на отдельном объекте. Используются преимущественно на дорогах и режимных объектах. Последнее время нашли применение в клубах и кинотеатрах для ведения незаметного видеонаблюдения в условиях затемнения.

Неисправности

Наиболее частая проблема с инфракрасными камерами связана с неисправной работой устройства в ночное время.

Если при достижении пороговой освещенности светодиоды сначала загораются, а потом резко гаснут, то виной тому “паразитная” засветка от близкорасположенного объекта.

В таком случае автоматика реагирует на отражение и подает сигнал на выключение подсветки. Получаемый автоколебательный режим не дает нормальной картинки. Для борьбы с засветкой нужно поменять место расположения камеры или убрать мешающие нормальной работе объекты. Также если камера отказывается работать ночью, то возможны неисправности в соединении камеры и ИК датчика.

При наличии мерцания и полос в передаче изображения имеет место плохое соединение или неправильный выбор кабеля.

Видеоаналитика

На быстро развивающуюся видеоаналитику возлагаются в настоящее время большие надежды. Видеоаналитика считается чуть ли не панацеей среди профессионалов
индустрии безопасности. И тому есть веские причины. Известны исследования, которые показывают, что уже после двенадцати минут непрерывного наблюдения
оператор системы видеонаблюдения пропускает до 45% событий. И до 95% активных событий будет пропущено оператором после 22 минут непрерывного видеонаблюдения.

Рис.5. Типовые задачи видеоаналитики

Чем больше камер вводится в эксплуатацию, тем более ощущается потребность в системах надежной, эффективной и не слишком дорогой видеоаналитики. Такие
системы позволили бы обрабатывать видеоданные как в режиме реального времени, инициируя тревожные сообщения для оператора, так и оперативно осуществлять
интеллектуальный поиск в больших видеоархивах, размеры которых растут опережающими темпами. Системы видеоаналитики используют в своей работе весьма
сложные алгоритмы, позволяющие выявлять определенные классы событий, которые могут нести потенциальную угрозу для наблюдаемого объекта а так же детектировать
неправильное или необычное поведения объектов в поле зрения камеры. Простейшим и наиболее известным примером такого алгоритма является датчик движения, когда
любое движение в выбранной области поля зрения камеры вызывает тревожный сигнал. Возможности систем видеоаналитики растут быстрыми темпами вместе с
вычислительной мощностью современных процессоров. Усовершенствуются алгоритмы, появляются все новые и новые классы выявляемых событий. Сейчас их уже десятки.
Вот только некоторые из них:

  • Пересечение границы;
  • Нахождение в зоне;
  • Оставленный предмет;
  • Удалённый предмет;
  • Следование маршруту;
  • Праздношатание;
  • Направление движения;
  • Классификация объектов.

Последняя тенденция видеоаналитики — перемещение вычислительных функций от централизованных серверов непосредственно в камеры и кодеры. Современный
уровень развития элементной базы позволяет это. Вычислительная мощность при этом равномерно распределяется по всей системе. Исчезает необходимость
прокачивать качественное несжатое видео через всю сеть — ведь обработка ведётся там, где качество сигнала максимально — в самой камере. Такая система намного лучше
масштабируется, не боится отказов.

В общем, видеоаналитика это динамично развивающаяся технология. Однако, как и любые алгоритмы обработки информации, алгоритмы видеоаналитики нуждаются в как
можно более надежных, проверенных данных. Без достоверного сигнала на входе любая, самая сложная видеоаналитика, будет работать неадекватно, что может
скомпрометировать всю систему и скорее ухудшает безопасность объекта, чем улучшит её. Алгоритмы видеоаналитики всегда работают лучше, имея на входе
качественное изображение, что подразумевает высокий уровень видеосигнала и хорошее отношение сигнал/шум. Как ориентир, часто указывается, что отношение
сигнал/шум должно быть не хуже, чем 50 Дб. Это подразумевает, что объект наблюдения должен быть хорошо освещен. Здесь опять пригодится качественная подсветка.

Инфракрасная подсветка даёт возможность использовать видеоаналитику в темное время суток. С ее помощью можно осветить
объект наблюдения, исключив использование темных, шумных изображений, которые и являются теми самыми плохими данными на входе системы и не позволяют ей
выполнять свои функции в полной мере, снижая эффективность работы алгоритмов видеоаналитики. Правильно подобранная инфракрасная подсветка позволяет
существенно улучшить отношение сигнал/шум, что позволяет системам видеоаналитики оперировать более качественными, достоверными данными и выполнять возложенные на
них функции.

Аналогично, функции, основанные на обработке видеосигнала и широко используемые в таких устройствах, как:
видеорегистраторы (DVR), сетевые видеорегистраторы (NVR), программное обеспечение видеонаблюдения VMS, являясь по своей сути простейшей видеоаналитикой, тоже
плохо работают в условиях недостаточной освещенности. Такие функции, как: датчик движения, запись событий по движению, поиск в архиве событий по движению и т.п., —
все они для правильной работы требуют изображения с хорошим отношением сигнал/шум.

Все они тоже нуждаются в качественной информации на входе, и будут работать оптимально при использовании инфракрасной подсветки.

Ссылка на основную публикацию