Тепловые камеры в системах видеонаблюдения – преимущества и недостатки использования

Тепловое изображение здания

До недавнего времени тепловые камеры видеонаблюдения использовались исключительно спецслужбами в силу своей высокой стоимости и технического несовершенства. Однако, развитие технологий, позволило создать тепловизионные системы наблюдения и охраны по доступной стоимости и простые в обслуживании.

Тепловые камеры целесообразно использовать в следующих ситуациях:

  • В качестве одного из элементов системы охраны частных или коммерческих объектов, на периметре контролируемой зоны и на открытых участках большой протяженности;
  • Для контроля местности покрытой густой растительностью;
  • Для контроля водных объектов;
  • Для контроля уровня жидкости в различных емкостях (чаще всего нефтяные цистерны);
  • В качестве детектора для сверхраннего определения возникновения очагов возгорания.

Преимущества и недостатки использования

Использование отдельных тепловизионных модулей в стандартном видеонаблюдении или комплексных специализированных систем тепловидения дает системе безопасности объекта существенные преимущества:

  1. Отсутствие дополнительного освещения. На контролируемом участке нет необходимости устанавливать дополнительные осветительные приборы видимого и инфракрасного спектра;
  2. Снижение количества ложных срабатываний. Тепловизионные камеры выдают изображение с большим тепловым контрастом, который значительно превосходит аналогичный параметр обычных видеокамер особенно в темное время суток. Такие изображения полностью пригодны для использования в современных программах видеоанализа, а оператору будет гораздо легче отличить тень от дерева или качающуюся ветку от силуэта нарушителя, который пытается проникнуть на охраняемую территорию.
  3. Аналитическая обработка теплового изображения. Использование программ аналитической обработки изображения значительно повышает эффективность тепловидения.
  4. Уменьшение нагрузки на диспетчера. Часть функции по опознанию нарушителей берёт на себя программно-аппаратный комплекс. При использовании тепловизионных камер нет необходимости в применении большого количества обычных видеокамер.
  5. Минимизация времени и затрат на монтаж кабельных сетей, а также уменьшение количества периферийного оборудования (свитчи), существенно упрощает систему и положительно сказывается на ее отказоустойчивости;
  6. Отсутствие эффекта встречной засветки. Для тепловизионных камер невозможно создать помехи ярким светом, направленным в объектив устройства. Прямой и отраженный солнечный свет, свет фар или сильного фонарика, которые могут сделать изображение, получаемое от обычных камер, мало различимым, на тепловизионные модули абсолютно не влияет;
  7. Устройство дает изображение с четким тепловым контуром, что значительно увеличивает дальность узнавания человеческой фигуры.

Изображение, полученное при помощи обычной камеры (слева) и тепловой (справа) в туман

Использование тепловизионных камер в системах видеонаблюдения гарантировано поможет обнаружить нарушителя при критичных погодных явлениях, улавливая тепловое излучение тела через пыль, дым, зеленые насаждения, туман.

Экономические преимущества. Тепловые видеокамеры стоят несколько дороже, чем топовые модели обычных камер, но их использование является экономически обоснованным.  На контроль протяженного участка требуется значительно меньше тепловых камер, чем обычных — черно-белых или цветных. Это приводит к снижению затрат на монтаж:

  • Исключаются затраты на устройство охранного освещения;
  • Снижается нагрузка на каналы связи и информационные сети за счет уменьшения количества камер;
  • Снижается стоимость эксплуатации, профилактики и ремонта за счет предельного упрощения структуры системы тепловидения.

Принцип действия

Формирование изображения тепловой камерой осуществляется за счет отражения инфракрасных лучей от объекта в отличие от восприятия непосредственно теплового излучения тела, которое осуществляют тепловизоры.

Матрица тепловой камеры создана по технологии схожей с ПЗС аналоговой черно-белой камеры. Поэтому внешне, получаемое изображение довольно схоже. Однако, восприятие устройства находится в диапазоне излучения 3-14 мкм.

Ее чувствительность определяется количеством инфракрасного излучения, которое приходится на единицу площади. Для монохромного изображения, которое она продуцирует характерно использование одного типа чувствительного элемента, в отличие от цветных матриц, которые должны использовать три типа элементов (желтый, красный, синий). Это дает возможность получения качественного теплового контура тела на расстоянии в несколько километров.

У тепловых камер есть существенные ограничения в функциональности. Матрица, настроенная на тепловое излучение не в состоянии дать изображение, которое может идентифицировать человека. Такие камеры используются исключительно для первичного обнаружения объекта.

Технические и эксплуатационные характеристики

Тепловизионные камеры получают изображение с разрешением 320×240 и 640×480. Этого вполне достаточно для обнаружения объекта величиной с человека на значительном (до нескольких километров) расстоянии.

Тепловая видеокамера в обязательном порядке оборудована «атермическим объективом» — устройство которое сохраняет определенную фокусировку при изменении температуры окружающей среды. Обычно, фокусное расстояние объектива является фиксированным, он не имеет моторизированных механизмов фокусировки, что делает его надежность в эксплуатации и доступным по стоимости.

Современные тепловые камеры легко интегрируется в другую систему видеонаблюдения так, как имеют внешний интерфейс, позволяющий подключаться к стандартным сетям питания и передачи видеоизображения. Передача информации осуществляется по протоколу TCP/IP. Настройка параметров камеры может производиться как удалённо через интернет, так и при непосредственном подключение камеры к ПК.

Класс защиты корпуса практически у всех моделей тепловых видеокамер не менее IP66.

Обзор популярных моделей

Flir Photon 320 – дает изображение с разрешением 324×256. Тип теплочувствительного сенсора – неохлаждаемый на основе оксида ванадия (VOX). Имеет высокую теплочувствительность, способен обнаружить температурные различия 85 мК. Спектральный диапазон 8-14 мкм.Тепловизионный модуль Flir Photon 320 установленный на коптере

Комплектуется объективами с фиксированным фокусным расстоянием 14,25мм, 19 мм, 35 мм, 50 мм или 100 мм. Оборудован разъемом стандарта RS-232, а также 30 и 15 контактным интерфейсом. Устройство заключено в корпус класса защиты IP45. Может работать при температурах -40°С…+80°С. Вес камеры 97 гр.

Квазар 640, производитель НИЦ «Промышленная оптика», разрешение 640×480. Теплочувствительный сенсор тип NETD, воспринимает изменения температуры до 60мК. Цифровой 16Х зум. Интерфейс для внешнего подключения RS 232, RS485, RJ45. Видеовыход стандарта CVBS. Комплектуется сменными объективами 8,15, 40, 75, 100 мм. Размеры и вес без объектива 41×32×32мм, 50гр. Диапазон рабочих температур -40°С…+60°С. Спектральный диапазон 8-14 мкм.Тепловизионный модуль Квазар 640

Pulsar 386, производитель Компания General Optics, разрешение 640×480. Спектральный диапазон 8-14 мкм. Воспринимает изменения температуры до 65мК. Интерфейс для внешнего подключения RS 232, RS485. Видеовыход, аналоговый стандарта BNC, цифровой USB 2.0. Комплектуется сменными объективами 9, 13, 19, 25, 35, 50, 75 мм. Размеры и вес без объектива 42×41×23 мм, 30гр. Диапазон рабочих температур -40°С…+60°С.Тепловизионный модуль Pulsar 386