Камеры видеонаблюдения ночного видения без подсветки

Новые стандарты видеонаблюдения: цвет ночью, антишум, ePoE

Выпустив 23 года назад первую IP-камеру, компания Axis совершила революцию на медленно эволюционирующем рынке видеонаблюдения. Axis Neteye 200 не смогла заменить традиционные аналоговые системы, записывая один кадр в секунду в формате CIF или каждые 17 секунд в формате 4CIF с разрешением 0.1 Мп, но заложила основу для нового класса систем – сетевых камер видеонаблюдения.

Следующая волна интереса к видеонаблюдению пришла с развитием облачных технологий. Запуск в начале нулевых Elastic Compute Cloud от Amazon Web Services и Google App Engine стал фундаментальной вехой развития облачных вычислений. Началась разработка программного обеспечения для управления, записи и анализа видеопотока в удалённых дата-центрах.

Наконец, к 2020 году облачные технологии сильно определили возможности «железа», включая камеры со встроенной аналитикой. Иногда для решения проблем бизнеса облака бывает недостаточно. Клиентам нужны камеры с повышенной вычислительной мощью и инструментарием для встраивания в имеющиеся системы и последующего масштабирования.

Такие камеры создаются и при нашем участии.

Преимущества ночной съёмки

Системы видеонаблюдения не должны «слепнуть» ночью, поэтому уже более 20 лет в камерах используются светодиоды, передающие инфракрасное излучение – не беспроблемный стандарт де-факто.

Во-первых, на чёрно-белом изображении много пиксельных шумов, а некоторые камеры с ИК-подсветкой вдобавок транслируют ореол, проявляющийся в виде круглого белого кружка вокруг изображения.

Во-вторых, камеры с ночным видением даже при высоком разрешении не справляются с потоковым распознаванием лиц и передачей деталей. Для выхода из технологического тупика инженеры разработали сенсоры, способные улавливать цвета при слабом освещении.

В новых камерах с прошивкой Ivideon появилась матрица Starlight, записывающая цветное изображение даже ночью. Для понимания качества съёмки в условиях искусственного освещения, посмотрите ролик:

В видео рассказывается в основном о наших проектных моделях NBLC-P*201F-ASD – в интернет-магазине эти камеры не появятся, но мы будем использовать их при развёртывании систем видеонаблюдения у бизнес-клиентов.

В других моделях со Starlight (NBLC-6231F, NBLC-3231F, NBLC-3261Z-SD, NBLC-2231Z-SD, NBLC-*2*1Z-ASD) картинка также будет качественнее по сравнению с камерами предыдущих поколений.

В матрице Starlight используется технология Starvis (Starlight Visibility) с тыловой подсветкой. У CMOS-сенсора чувствительность 2000 мВ или более на 1 мкм² (цветное изображение при съёмки с источником света 706 кд /м², F5.6), что дает высокое качество изображения в видимом свете и при низкой освещённости.

Высокая светочувствительность сенсора достигается за счёт расположения сетки проводников с тыльной стороны фотоэлементов. Благодаря этому на фотодиоде собирается более широкий диапазон света, и, как следствие, снижается зернистость и шум, увеличивается чёткость изображения.

Помимо матрицы, чувствительности сенсора и количества света на работу камеры в условиях низкой освещённости влияет процессор, апертура и алгоритм обработки изображения. Поэтому в камерах установлены мощные процессоры Ambarella S2LM (на 1 и 3 Мп) и Ambarella S3LM (на 2 и 4 Мп).

Чем больше света поступает благодаря апертуре, тем более ярким и живым получается изображение. В зависимости от спецификации в моделях будет использоваться апертура F1.0, F1.4 или F2.0, чтобы максимально возможное количество света проходило через объектив и попадало на датчик.

Яркость изображения в наших новых устройствах в 4 раза больше по сравнению с обычной камерой, а также значительно улучшена цветопередача, что особенно заметно на объектах с искусственным или естественным ночным (звёзды, луна) освещением.

Камера не будет работать в полной темноте – рубеж проходит по отметке 0.1 люкс, что примерно соответствует уровню минимальной освещённости на открытом пространстве в полнолуние.

Решение для чистого звука

Раньше камеры видеонаблюдения вообще не записывали звук. Охранники всё равно не могли отслеживать разговоры в режиме реального времени, а качество микрофонов не позволяло вести запись в условиях многочисленных источников шума.

Чтобы качественно записывать звук, особенно в сложных условиях, мы разработали совместное решение с производителем микрофонов Stelberry. Теперь камеры Nobelic не только оснащены внешним аудиовходом, но и поддерживают кодек AAC, и работают, в зависимости от спецификации, на 16 бит или 16 кГц, а также сразу протестированы на совместимость с микрофонами Stelberry.

Для помещения площадью 50-100 м² достаточно установить от двух до четырех микрофонов М-70 и микшер MX-300, суммарный сигнал с которого будет идти на вход камеры. Регулируя чувствительность (усиление) микрофона М-70, можно ограничить зону прослушивания необходимой частью помещения, тем самым уменьшив количество шумов на записи.

Полоса пропускания микрофона M-70 ограничена речевым диапазоном частот 270. 4000 Гц, отношение сигнал/шум 63 дБ. Такой звук может показаться глуховатым и неестественным. Если требуется более широкий диапазон воспринимаемых частот 80. 16000 Гц и естественный звук, то применяются микрофоны M-60 – их чувствительность также регулируется под конкретную зону прослушивания.

Тест М-60 и М-70 в .wav: прослушивайте в наушниках.

Правильное расположение микрофонов

Купить камеры и микрофоны – значит сложить только половину пазла. Далее требуется работа с настройками и грамотный монтаж, учитывающий особенности помещения и специфику целей звукозаписи.

В некоторых случаях для корректной записи рекомендуется отключать в микрофонах автоматическую регулировку усиления (АРУ). В шумном помещении микрофоны с включенной АРУ настраиваются на окружающий шум и считают его основным источником звука. Сигнал разговора на фоне усиленных окружающих помех неразличим.

Подвесной потолок – неудачное место установки устройств звукозаписи, так как он воспринимает вибрации и множественные переотражения звука от стен. При монтаже в плите подвесного потолка нужно сделать брешь размером 2-4 мм и прикрепить микрофон так, чтобы отверстие микрофонного капсюля совпадало с отверстием в плите.

Ещё хуже, когда микрофона ставят за подвесным потолком. В этом случае устройство хорошо слышит только подпотолочное пространство, а полезный сигнал остаётся глухим и неразборчивым.

Лучшего по качеству звука удастся достичь при расположении микрофонов на стенах в 1,5 метрах от пола. Сигнал от микрофонов до микшера без потери качества можно передавать по кабелю длиной до 300 метров, а от микшера до видеорегистратора или камеры – ещё одним кабелем до 300 метров.

Масштабирование систем с ePoE

С технологией ePoE (Extended Power over Ethernet) сигнал передаётся по полнодуплексному 10-мегабитному каналу коаксиального или витопарного кабеля на расстояние более 800 метров или 100-мегабитному каналу на расстояние до 300 метров.

Поддерживаемый в новых моделях Nobelic стандарт питания по всем линиям локальной сети ePoE значительно увеличивает дистанции между IP-камерой и коммутатором, и позволяет быстро строить огромные сети видеонаблюдения.

Новое оборудование значительно лучше используемого сейчас стандарта PoE, который работает лишь на длине линии в 100 метров. Кроме того, ePoE поддерживает автоматическую настройку оборудования по сети и подходит для миграции с аналоговых систем.

Решение ePoE в камерах Nobelic подойдет для быстрого развёртывание систем на крупных строительных площадках, парках, заводах и других масштабных объектах.

Источник

Камера для ночного видеонаблюдения

Для достижения максимальной эффективности системы видеонаблюдения в условиях недостаточной освещенности необходимо применение камер ночного видеонаблюдения, которые обладают рядом характерных параметров. Основополагающей особенностью, объединяющей все подобные камеры, является наличие ИК подсветки, без которой сегодня невозможно даже и представить видеонаблюдение в ночных условиях. Есть определенные моменты, которые необходимо знать, чтобы не остаться разочарованным покупкой подобной камеры, о них мы сейчас и поговорим.

Характеристики камер ночного видеонаблюдения

Хорошая камера для ночного видеонаблюдения должна обладать рядом соответствующих характеристик:

• Наличие мощной ИК подсветки, желательно адаптивной;
• Возможность перехода из цветного режима в черно-белый;
• Высокая светочувствительность сенсора;
• Наличие ICR фильтра;
• Всепогодный корпус.

Подсветка. Первый пункт является обязательным при необходимости ночной съемки. Следует обращать внимание на заявленные производителем параметры подсветки:

• Угол подсветки;
• Дальность действия;
• Исполнение.

Угол подсветки в идеале должен совпадать с углом обзора объектива камеры, в противном случае на изображении можно получить яркое пятно засветки посередине кадра и темные участки по краям.

Действие ИК подсветки: вверху стоп кадры с выключенной ИК подсветкой, внизу — ИК подсветка включена

Дальность ИК подсветки определяется ее мощностью, и чем больше данный параметр, тем больше мощности потребуется для ее питания. К примеру, для того, чтобы обеспечить расстояние, превышающее 10 метров, диоды подсветки должны иметь суммарную мощность 5-10 Вт, при этом токопотребление может возрасти до 1 ампера и более. Из-за повышенного потребления энергии диоды ИК подсветки «нехило» нагреваются при работе, поэтому при их расположении в корпусе камеры потребуется применение радиаторов охлаждения, так что рациональность применения мощной внутрикорпусной подсветки можно поставить под сомнение.

Также стоит заметить, что расположение ИК подсветки внутри корпуса при наличии в камере защитного стекла приводит к частичному отражению от него ИК лучей, что приводит к фоновой засветке объектива.

Разумным выходом из вышеописанных ситуаций будет использование независимых ИК прожекторов, или камер, имеющих подобные прожекторы снаружи корпуса.

День/ночь. Возможность автоматического перехода из цветного режима в черно-белый и обратно также является обязательным пунктом при выборе камеры ночного видеонаблюдения, т. к. в условиях темного времени суток камера лучше всего снимает именно в монохроме. Наличие цветного режима позволяет эффективно использовать ее для сбора максимального количества информации об объекте при нормальном дневном освещении. Сейчас большинство камер оснащаются данным режимом день/ночь, но если эта функция в камере отсутствует, то и приобретать ее не стоит – в темное время суток в цветном режиме качество изображения будет не удовлетворительным.

ICR фильтр. ICR фильтр представляет собой сдвигаемый механический ИК фильтр, расположенный перед матрицей камеры. Если человеческий глаз не в состоянии заметить свет ИК подсветки, то сенсор камеры отлично его видит, и если в ночное время в монохромном режиме качество картинки остается достаточно хорошим, то днем ИК излучение оказывает на него существенное влияние. Ухудшение качества проявляется в искажении цветопередачи, контраста, и размытии изображения. Обусловлено это тем, что днем помимо спектра ИК подсветки на матрицу камеры попадает и естественный свет, которые воспринимаются объективом камеры не одинаково вследствие различия диапазонов длин волн этих двух типов освещения. Чтобы отсечь ИК лучи в дневное время суток в камеру устанавливают ИК фильтр, который закрывает матрицу от инфракрасных лучей днем, и сдвигается в сторону при помощи механического привода с наступлением темноты.

Корпус. Если камеру видеонаблюдения планируется установить снаружи, то стоит приобретать устройства со специальным защитным корпусом, способным выдерживать высокие и низкие температуры, а также противостоять неблагоприятным факторам окружающей среды – пыли и влаге. Обычно уличные камеры оснащаются антивандальным герметичным термокожухом, способным обеспечивать работу устройства в диапазоне температур от -40 до +50 °C, с классом защиты IP66 – пыле-, влагоустойчивый. В некоторых случаях корпус может быть оснащен системой подогрева.

Подробнее о критериях выбора камеры видеонаблюдения вы можете почитать в этой статье, где мы разобрали основные моменты, которые необходимо знать, прежде чем купить любую камеру для видеонаблюдения.

Три особенности камер видеонаблюдения для ночного видения

У камер ночного видеонаблюдения есть свои особенности, которые характерны только для данного типа устройств. Данные особенности можно отнести также и к недостаткам ночных камер, выделим их в количестве 3 пунктов:

1. Высокая чувствительность к наличию мелких частиц в воздухе – пыли, дождя, снега;
2. Пульсация изображения при работе с нестабильными источниками энергии;
3. Ограниченные ресурсы диодов ИК подсветки.

Как будет выглядеть изображение с ночной камеры со включенной ИК подсветкой в снегопад

• Снег, капли дождя, или пыль, попадая в поле зрения объектива камеры ночью, имеют свойство отражать от себя свет ИК подсветки (вы когда-нибудь пробовали фотографировать в небольшой снегопад со вспышкой в сумерках?), и тем самым в значительной степени препятствуют восприятию изображения. При этом что-то различить на экране монитора становится практически невозможно. Бывает такое только в сильную метель или проливной дождь, но, к сожалению, другие варианты камер ночного видеонаблюдения без ИК подсветки имеют астрономическую стоимость, и используются для решения достаточно специфичных задач.
• Пульсация изображения может возникать преимущественно из-за разницы между скоростью записи камеры (частотой к/с), и частотой пульсации подсветки.
• Срок службы диодов ИК подсветки в камерах видеонаблюдения ограничен, и находится в диапазоне от 20 000 до 50 000 часов. Таким образом, при среднем времени работы подсветки 12 ч. в сутки, ограничение срока службы составляет от 5 до 10 лет, после чего светодиоды необходимо будет заменить, либо использовать альтернативные источники подсветки – ИК прожекторы, иначе камера будет уже непригодна для ночной съемки.

Данные недостатки характерны только для подобного типа устройств, но, как видите, с ними вполне можно смириться – срок службы диодов вполне себе неплохой, да и метель с дождем бывают не так уж и часто, поэтому в отсутствие альтернатив камеры ночного видеонаблюдения с ИК подсветкой являются очень хорошим решением проблемы ночной съемки.

Актуальные модели

Камера с диодами ИК подсветки IVUE NW451-PT.

Сегодня ИК подсветкой оснащается подавляющее большинство камер видеонаблюдения. В качестве примера приведем 2х мегапиксельную уличную IP камеру IVUE NW451-PT с дистанцией подсветки 30-40 метров. Что важно, диоды хоть и расположены под защитным стеклом камеры, но изолированы от объектива, поэтому его фоновой засветки не будет. Камера может работать в диапазоне температур от -30 до +55°C. ИК подсветка автоматически включается с наступлением темноты, при этом устройство способно снимать при минимальном уровне освещенности 0 люкс, т. е. в полной темноте. Имеется встроенный ICR фильтр, положение которого регулируется автоматически при смене режимов день/ночь. Питание IP камеры может осуществляться по Ethernet кабелю. Также в камере имеется функция WDR (широкий динамический диапазон), что позволяет избежать засветок и затемненных мест в кадре при неравномерном освещении. Стоит данное устройство около 9-10 т. р.

Камеры с вынесенными мощными ИК прожекторами сейчас найти довольно сложно – большинство моделей снято с производства. Подобные камеры имеют вынесенную ИК подсветку по бокам корпуса и обладают практически ничем не отличающимися характеристиками от камер с обычной ИК подсветкой, за исключением ее увеличенной мощности.

Более профессиональные модели ночных камер видеонаблюдения также широко не представлены, т. к. их применение ограничено специфическими нуждами. Подcветка подобных устройств основана на непрерывно-волновом, электро-оптическом освещении. Такие камеры способны распознавать номера машин и лица людей на расстоянии до 200-400 метров. Большая дальность достигается за счет возможности 120 кратного зуммирования. Примером подобных устройств могут служить камеры марки Vumii, которые служат для выполнения различных профессиональных задач, и стоимость их значительно превышает обычные камеры с ИК подсветкой.

Источник