Видеонаблюдение

Висока роздільна  здатність формованого відеокамерою зображення забезпечується використанням ПЗС з великим числом елементів розкладання, не менше 980(H)~х~576 (V), і складним алгоритмом цифрової апертурної корекції. Вона полягає в інтерполяції сигналів, отриманих з двох ПЗС синього і червоного каналів, зрушених відносно ПЗС зеленого каналу в горизонтальному напрямі на половину елементу розкладання.

При такій  кількості елементів розкладання  ПЗС в горизонтальному напрямі (980) і часом прямого ходу по рядку (52 мкс) неважко оцінити частоту прочитування інформації ПЗС, що наближається до 20 Мгц. З урахуванням тактової частоти цифрового сигналу, рівної 13,5 Мгц, і відповідної рекомендації CCIR - 601, вибирається частота прочитування інформації з ПЗС, рівна 18 Мгц=4/3 х 13,5 Мгц. Для виключення ефекту элайзинга тактова частота, на якій працює ЦПС, вибирається в два рази більше частоти прочитування інформації з ПЗС - 36 Мгц.

Для виключення циклічних помилок при масштабуванні  сигналу в ланцюгах цифрового  процесора сигналів здійснюється як мінімум 14-розрядна, а в останніх моделях 22-розрядна, цифрова обробка  і з кожним роком, завдяки вдосконаленню  технологічних процесів виробництва  великих інтегральних схем, розрядність  цифрової обробки підвищується. Особливо важлива висока розрядність сітки  при нелінійній обробці сигналів, наприклад, при гамма-корекції.

 

2.6.5  Гамма-корекція сигналу в цифровому процесорі сигналів

Завданням гамма-корекції є створення такої " характеристики світло-сигнал" цифрової відеокамери (звичайне значення менше одиниці), щоб вона компенсувала модуляційну характеристику кінескопа, (яка більше одиниці) і забезпечувала значення наскрізної характеристики усього ТБ-тракту "від світла до світла" (тобто, по ланцюгу об'єкт, що "знімається, - екран монітора"), близьке до одиниці. Одним із способів отримання кривої, що відповідає необхідною гамма-характеристике, являється кусочно-лінійна апроксимація, представлена на рис. 1.13, з якої видно, що в області малих освещенностей (де Х мало) коефіцієнт посилення тракту істотно більший, ніж в області середніх і, тим більше, великих сигналів.  Пропорційно збільшенню коефіцієнта посилення розширюється  і розрядна   сітка   цифрового процесора.  Реалізація  заданої кривої здійснюється

Рисунок 1.13 - Гамма-корекція

 

шляхом запам'ятовування в облаштуванні пам'яті (RAM) необхідних коефіцієнтів an і bn, а вихідний сигнал Y обчислюється за формулою: y=an x bn. Реалізація цього алгоритму представлена на рис. 2.14.

Рисунок 2.14 - Структурна схема гамма-корректора

 

Альтернативним  методом формування заданої вихідної характеристики є табличний, коли в окремих елементах таблиці по адресах, визначуваним вхідним сигналом Х, зберігаються вихідні сигнали Y. Недоліком такого методу є великий об'єм пам'яті, обумовлений необхідністю плавного регулювання гамма-коэффициента.

 

2.6. 6 Цифрова апертурна корекція

Як уже  згадувалося, ПЗС червоного і  синього каналів зміщені відносно ПЗС зеленого каналу на половину елементу розкладання. У цифровому процесорі  робиться інтерполяція сигналів, що дозволяє удвічі підняти частоту дискретизації  сигналу Y.

В результаті, практично повністю виключається ефект  элайзинга в горизонтальному напрямі, а також вплив ефектів дискретизації, що знижують роздільну здатність ПЗС на граничних просторових частотах, що наближаються до половини частоти дискретизації, тобто на частоті 900 ТБ ліній в горизонтальному напрямі для 980-елементного ПЗС. Слід зазначити, що цей же метод може бути застосований для підвищення роздільної здатності у вертикальному напрямі.

Для виключення впливу на роздільну здатність перегину світлової характеристики (knee correction) і гамма-регулировки, сигнал апертурної корекції вводиться і до, і після гамма-корекції.

 

2.6.7 Колірна корекція

Цифровий  процесор сигналів відкриває широкі можливості для колірної обробки  і корекції зображення. Лінійне матрицювання дозволяє коригувати колірний тон відповідно до творчих завдань оператора  або режисера, а також залежно  від переваг ТБ-аудиторії. Особливо це стосується колірного тону осіб диктора і артистів, що беруть участь в передачі. Цифровий процесор дозволяє коригувати тільки цю область зображення, не зачіпаючи інших колірних деталей.

Використання  цієї функції дозволяє операторові, не прибігаючи до хірургічного втручання, на наших очах перетворити чорношкірого Майкла Джексона на блідолицього.

Матриця колірності і цифрові кодери. Після гамма-корекції і корекції перегину світлової характеристики розташована матриця колірності, яка з сигналів трьох основних кольорів, - R, G і B - формує цифровий сигнал яскравості Y і два кольорорізницеві сигнали R - Y і B - Y, які розділяються на два цифрові потоки. З одного за допомогою цифрового кодера отримують аналогові композитні сигнали PAL або NTSC, а з іншого, що має тактову частоту 36 Мгц, за допомогою цифрового конвертера, що використовує цифрові інтерполяційні фільтри, - цифровий потік стандарту CCIR - 601 з тактовою частотою 13,5 Мгц.

 

2.8 Блок управління цифровою відеокамерою

Для управління цифровим процесором сигналів і виконання  величезного числа службових  функцій і регулювань в сучасній цифровій відеокамері використовується спеціальний контроллер. У число функцій, що виконуються цим пристроєм, входять:

- автоматична  передустановка режимів;

- автоматичний  контроль за рівнем пересвеченных областей;

- управління  інтерфейсами зв'язку з іншими  цифровими апаратами; 

- зв'язок з  блоком дистанційного керування  та ін.

Точність  і стабільність роботи цифрових вузлів відеокамери забезпечує швидку і  просту установку її режимів, істотно  полегшуючи роботу оператора, дозволяючи йому зосередитися на рішенні творчих  завдань. Значно полегшується і спрощується  робота з відеокамерою за рахунок  використання додаткової карти пам'яті, в якій зберігаються настановні параметри  камери. За допомогою спеціального пристрою, розташованого у відеокамері, ці параметри можуть бути легко записані або лічені і, при необхідності, перенесені на інші цифрові камери, забезпечені  такими ж пристроями. Перевагою цифрових технологій є те, що вони забезпечують практично абсолютну узгодженість настановних параметрів багатокамерного комплексу, забезпечуючи повну ідентичність формованого зображення.

 

2.7 Інтерфейс цифрою відеокамери

Відеокамери можна умовно розділити на моноблочні камери, коли камерна голівка і  відеомагнітофон є єдиною конструкцією, і камерними голівками з пристиковуваним відеомагнітофоном. У камерних голівках з пристиковуваним відеомагнітофоном потрібне перетворення сигналів в аналогову форму. У моноблочних камерах, де відеомагнітофон і камерна голівка об'єднані в один вузол, такої необхідності немає, і уся обробка сигналу відбувається в цифровій формі.

Для стикування відеокамер із студійним відеоустаткуванням використовуються як аналогові, так і цифрові інтерфейси.

 

2.7.1 Цифрові інтерфейси

SDI - послідовний  цифровий інтерфейс, розроблений  фірмою Sony і призначений для передачі зображення у форматі 4:2:2 із швидкістю 270 Мбіт/с на відстань до 300 м.

Інтерфейс IEEE - 1394 Fire Wire ("вогняний дріт"), розроблений фірмою Texas Instruments для периферійних пристроїв в комп'ютерній техніці, знайшов широке застосування як в побутовій техніці, так і у відеотехніці форматів DV і DVCAM. За ініціативою VESA він став стандартом для домашньої мережі. IEEE - 1394 є послідовним двонаправленим інтерфейсом із швидкістю передачі 100, 200 і 400 Мбіт/с, що дозволяє передавати одночасно два цифрові потоки зображення із швидкістю 25 Мбіт/с.

Стандарт  передбачає зв'язок пристроїв за допомогою  шестидротяного кабелю, поміщеного в загальний екран. Дві виті пари використовуються для передачі сигналів (одна для приймача, друга для передавача). Два дроти використовуються для живлення пристроїв (напруга 8...40В, струм до 1,5А). Деякі відеокамери, наприклад, DSR - 200, мають один 4-контактний роз'єм меншого розміру, у якого є тільки сигнальні ланцюги. Довжина лінії зв'язку визначається стандартом і складає) біля 4,5м (17 футів.

Інтерфейс дозволяє також здійснювати управління підключеним  пристроєм.

 

2.7.2 Аналгові інтерфейси

Аналогові виходи використовуються для стикування з  устаткуванням, працюючим з аналоговими  сигналами. Використання цифрової камери спільне з аналоговим устаткуванням  дозволяє поліпшити якість зображення і здійснити поступовий перехід  на цифрові технології при виробництві  програм.

 

2.7.3 Інтерфейс з радіоканалом

При використанні відеокамер у складі ПТС іноді  виникають труднощі із забезпеченням  дротяного зв'язку з камерою. В  цьому випадку використовуються спеціальні системи безпровідної передачі відеосигналу, що використовують частотну модуляцію з індексом модуляції "2", і працюючі на частоті 2...2,5 ГГц. Наприклад, фірма CamLink пропонує декілька комплексів - S100, S150, S200 - з радіусом дії від 800 м до 6,5 км.

Однако, в сложных условиях приема, при наличии индустриальных помех и многолучевом приеме возникают искажения принимаемого сигнала, поэтому в системе CamLink используются три антенны, и приемник выбирает сигнал с той антенны, где он наиболее сильный и качественный. В последние годы фирмы-изготовители проявляют интерес к цифровой системе модуляции COFDM - многочастотной ортогональной модуляции, использующей компрессированный цифровой сигнал MPEG - 2 с скоростью цифрового потока до 32 Мбит/с.

Такий спосіб модуляції здатний передати зображення в умовах багатопроменевого прийому  і з об'єктів, що рухаються.

Основні вимоги до ІР - відеокамер

Критерій вибору на користь IP -камер.

Наявність у Замовника  ЛВС з високою пропускною спроможністю від 100Мбит/сік і вище і вільних  портів Ethernet.

При рішенні завдань видаленого моніторингу контрольованого об'єкту (без використання архівної інформації) з використання мережі Інтернет - за рахунок вбудованих в камери WEB серверів.

Завдання вимагають високого розділення, при невисоких вимогах  до освітленості, розміру кадру і  ін. (З дозволом більше 1Мпиксель)

При виборі відеокамери радимо звернути увагу на такі характеристики:

 а) розмір: чим більше, тим краще. При цьому слід  пам'ятати, що кожен дюйм пов'язаний  з додатковою витратою енергії.  Оптимальний розмір монітора - 3 дюйми  по діагоналі; 

б) допустимий поворот: екран  повинен розгортатися (як мінімум) убік - на 90 градусів, навколо горизонтальної осі - на 180-270 градусів зі збереженням  правильної орієнтації картинки;

в) кількість активних елементів : хороша чіткість "картинки" на екрані з діагоналлю 3 дюйми забезпечується при 120 тис. активних елементів, відмінна - при 180-190 тис.;

г) запас яскравості : для  зйомки в сонячний день екран повинен  мати запас регулювання яскравості;

д) правильність перенесення  кольорів - кольори мають бути природними;

е) стійкість до відбитків  пальців - перевіряється за допомогою  видалення відбитків м'якої трепицей;

ж) відсутність дефектів - на екрані не повинно бути чорних точок.

 

ПЕРЕЛИК ПОСИЛАНЬ

 

1. Барсуков В.С. Безопасность: технологии, средства, услуги / В.С. Барсуков. – М., 2001 – 496 с.
2. Ярочкин В.И. Информационная безопасность. Учебник для студентов вузов / 3-е изд. – М.: Академический проект: Трикста, 2005. – 544 с.
3. Барсуков В.С. Современные технологии безопасности / В.С. Барсуков, В.В. Водолазский. – М.: Нолидж, 2000. – 496 с., ил.
4. Торокин А.А. «Основы инженерно-технической защиты информации». – М.: Издательство «Ось-89» 1998 г. стр. 143
5. http://www.install.in.ua/goods/video - Відеоспостереження і охоронні системи
6. http://kaschtan.com.ua/shop/category_23_Videonablyudenie.html -Відеоспостереження, спеціалізована відео техніка.
7. http://www.bastion.kiev.ua/Main/Videonablyudenie - Системи відеоспостереження.
8. http://videokamera.in.ua - Все о відеокамерах в Україні