Охранное телевидение

Чтобы не использовать механический затвор, был разработан принцип построчного  переноса зарядов в ПЗС, в котором  роль светочувствительных и накопительных  датчиков играют (одинаковые) отдельные  чередующиеся элементы.

Для повышения качества формируемого изображения в приборах с зарядовой  связью был разработан альтернативный способ переноса зарядов. Его назвали  принципом строчно-кадрового или  гибридного - переноса. Такие приборы  впервые были использованы в передающей ТВ камере фирмы Sony. Указанный принцип, как явствует из его названия, объединил в себе особенности двух предыдущих методов - построчного и покадрового переноса зарядов.

При работе с матрицами  ПЗС с построчным переносом зарядов  могут возникать искажения в  виде тянущихся продолжений за объектами. Иначе их называют смазом или просто «тянучками». Они выглядят на изображении в виде вертикальных линий, тянущихся за ярко освещенными или блестящими объектами.

Однако следует отметить, что возникают эти искажения при величине экспозиции, много превышающей нормальное значение. В этих условиях камера с ЭЛТ уже испытывала бы мощное воздействие искажений в виде «хвоста кометы» и тянучек, типичных для передающих камер на ЭЛТ и крайне нежелательных в ряде критических ситуаций, например, при перемещении камеры поворотным устройством.

В передающих ТВ камерах  на ПЗС со строчно-кадровым переносом  зарядов практически полностью  отсутствует вертикальный смаз изображения.

Поэтому на сегодняшний день матрицы ПЗС с этим принципом  переноса зарядов обеспечивают наилучшие  качественные показатели формируемых  изображений.

Третье поколение матриц ПЗС (Hyper HAD) включило в себя целый ряд новых электронных приемов, что значительно улучшило качественные показатели формируемого изображения.

Матрица Hyper HAD использует оригинальный и простой метод, заключающийся в установке миниатюрной прецизионной собирательной линзы точно на каждый светочувствительный элемент, что позволяет сконцентрировать световой поток без лишнего его рассеивания. В результате резко (примерно вдвое) возрастает чувствительность матрицы[2].

1.2 Объективы видеокамер

Объективы к камерам отличаются величиной фокусного расстояния, светосилой, характером создаваемого оптического изображения. При съемке с одной и той же точки объективами  с различными фокусными расстояниями масштаб изображения изменяется прямо пропорционально величине фокусного расстояния.

Если один и тот же объект наблюдать в одном масштабе с  разных расстояний камерами с различными объективами, то будет заметна разница  на изображении.

Изображения близко расположенных  объектов при использовании короткофокусных  объективов будут более контрастными и резкими, в сравнении с изображением удаленных объектов при использовании  длиннофокусных объективов.

Короткофокусный объектив даже при небольшом диафрагмировании обладает большой глубиной резкости. Длиннофокусный объектив даже при съемке удаленных объектов имеет ограниченную глубину резкости.

При съемке геометрически  строгих объектов даже незначительный наклон оптической оси объектива  от горизонтального положения приводит к появлению в изображении  нежелательных перспективных искажений. Это явление особенно заметно  при использовании короткофокусных  объективов.

Объектив камеры выбирается в соответствии с назначением  камеры. Для максимального обзора выбирают широкоугольные объективы  с фокусным расстоянием порядка  3,5 мм. При этом угол зрения камеры будет около 90°. Длиннофокусные объективы с фокусным расстоянием 12 мм и углом зрения 30° используют при наблюдении периметра объекта. Для использования в условиях искусственного освещения необходима возможность отключения электронного затвора и автоматической регулировки усиления камеры.

• Объектив с переменным фокусным расстоянием

Для обеспечения эффекта  увеличения изображения используются объективы с трансфокатором, специальные  телекамеры с электронным трансфокатором, или цифровую аппаратуру увеличения/уменьшения изображения (видеопроцессоры).

Объективы видеокамер, имеющие  переменное фокусное расстояние, называются «вари-объективы». Они позволяют  осуществить плавное изменение  масштаба изображения (совершать «наезд»). Масштаб изменяется вручную либо посредством электропривода. При  этом сохраняется фокусировка изображения.

Применение трансфокаторов позволяет «приблизить» изображение  от 5 до 20 раз, что позволяет рассмотреть  даже сильно удаленные объекты. Использование  трансфокатора наиболее удобно совместно  с поворотным устройством. Это позволяет  не только следить за перемещением объекта наблюдения в широком  секторе обзора, но и рассмотреть  подробно детали (лицо человека, номер  автомобиля).

Съемка подвижных ярких  объектов существенно упрощается благодаря  использованию системы Multi-zoom Iris, которая отдает приоритет объектам в центральной и нижней областях сцены.

Когда камера перемещается к ярким сценам, включается система  EEI (Extended Electronic Iris), которая обеспечивает непрерывное регулирование электронным затвором.

• Объектив с автоматической диафрагмой.

Объектив с автоматической диафрагмой устанавливает размер отверстия  диафрагмы, обеспечивающий оптимальную  интенсивность светового потока, проходящего через объектив и  попадающего на мишень преобразователя  «свет-сигнал».

Использование объективов с  автоматической диафрагмой позволяет  получать качественное изображение  как при ярком солнце, так и  при лунном свете.

Применение объективов без  диафрагмы в камерах, имеющих  электронный затвор, упростит и удешевит всю систему телевизионного наблюдения.

Камеры с автоматической диафрагмой плохо реагируют на внезапные  резкие изменения яркости или  контрастности изображения, например, при трансфокации или резком включении источника света. Такие изменения быстрее отрабатывает электронный затвор камеры. Поэтому рекомендуется использовать объектив с автоматической диафрагмой в камерах с электронным затвором.

• Pin-hole объективы.

При необходимости скрыть камеру используют миниатюрные камеры с Pin-hole объективами. У таких объективов диаметр выходного зрачка составляет от 0,9 до 2 мм. Такую камеру можно устанавливать, например, за обоями. Небольшое отверстие под объектив не привлекает внимания. Для получения изображения повышенного качества следует использовать камеры с повышенной разрешающей способностью (более 500 линий)[2].

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

2. Дополнительные возможности и сервисные устройства видеокамер.

• Автоматическая регулировка усиления.

Режим автоматической регулировки  усиления позволяет производить  непрерывную съемку при всех уровнях  освещенности без необходимости  переключать усиление или применять  соответствующие фильтры и обладает также таким замечательным свойством, как приоритетность апертуры. Она  заключается в том, что после  того, как вручную установлена  диафрагма, для получения желаемой глубины резкости, система АРУ  автоматически устанавливает требуемый  уровень видеосигнала. Например, когда  снимаются темные объекты, после  того как диафрагма полностью  открылась, усиление будет увеличено  автоматически, чтобы достичь требуемого уровня видеосигнала.

Автоматическая регулировка  усиления (АРУ) позволяет повысить резкость изображения в случае большой освещенности сцен, причем в совокупности с функцией автоматической диафрагмы это дает возможность расширить динамический диапазон без ограничения сигнала.

Благодаря режиму АРУ имеется  возможность осуществлять непрерывную  автоматическую съемку от темных до ярких  планов без прерывания изображений.

• Электронный затвор.

Структура матрицы типа HAD позволила применить электронный затвор с функцией переменного времени экспозиции. Это дает возможность снимать передающей ТВ камерой быстротечные динамические процессы и объекты за время второй части каждого поля, а это и есть период открывания электронного затвора. Изменяя величину периода открывания затвора, меняют время эффективной экспозиции при съемке. В телекамерах Sony время экспозиции изменяется вплоть до значения 1/100000 с.

Усовершенствование электронного затвора в матрице ПЗС типа HAD позволило создать так называемый не мелькающий растр. Не мелькающий растр означает снижение, и даже полное устранение помех в виде перемещающихся в вертикальном направлении по экрану полос (т. н. черный шум) при съемке.

• Автоматическая установка баланса белого.

Эта функция полезна, когда  у оператора нет времени для  установки камеры в режим съемки. Автоматическая установка баланса  белого заключается в подборе  усиления в каналах красного и  синего цвета (в цветных видеокамерах) по отношению к усилению зеленого. Эти регулировки осуществляются изначально при изготовлении видеокамеры.

Однако в некоторых условиях может возникнуть необходимость их изменения, что, как правило, происходит автоматически. Для этого достаточно направить видеокамеру на белый объект, отрегулировать масштаб изображения так, чтобы этот объект занимал не менее 80% его площади, после чего нажатием кнопки включить схему регулировки. В некоторых моделях камер эту регулировку можно выполнить и вручную.

• Гамма-коррекция.

Гамма-коррекция - растягивание видеосигнала в области черного. В некоторых моделях видеокамер имеется схема, позволяющая увеличить число градаций в передаче полутонов черного и серого цветов. Действие ее фактически обратно действию схемы сжатия контрастности, которая повышает и углубляет контрастность полутонов в изображении. При максимальном значении коэффициента гамма-коррекции (1,0) полутона получаются наиболее контрастными, «грубыми» и «глубокими», а при минимальном (0,4) - обеспечивается воспроизведение наиболее «нежных» и «мягких» полутонов[2].

 

 

 

 

 

3. Мониторы для систем телевизионного наблюдения.

В традиционных системах телевизионного наблюдения, в основном, используются телевизионные мониторы с диагональю 9, 12, 14 и 15 дюймов и разрешением 500 - 800 твл (телевизионные линии).

Размер экрана мониторов:

• для черно-белых - 9" (23 см), 12 (31 см), 17 43 см), 19 (47 см);
• для цветных - 14 (36 см) и 21 (51 см).

Горизонтальное разрешение для мониторов может составлять:

• для черно-белых - 750, 800, 900 и 1000 линий;
• для цветных - 240, 300, 320 и 450 линий.

В системах телевизионного наблюдения наиболее широко применяются  черно-белые мониторы с размером экрана 9 и 12". При использовании  квадраторов и видеопроцессора предпочтительнее использование мониторов с размером экрана 12 и 17".

Видеомонитор должен обеспечивать строгое соответствие изображения  подаваемому на него видеосигналу. Параметры, определяющие качество изображения  монитора:

• четкость;
• фокусировка;
• воспроизведение цвета;
• сведение;
• геометрические искажения.

Видеомонитор должен обеспечивать высокую долговременную стабильность и не требовать регулярной калибровки. Надежность также зависит от того, насколько оптимальны решения для  электроники, насколько прочна и  удобна механическая конструкция. Иногда сильным механическим воздействиям подвергаются даже студийные модели.

Телемониторы могут быть оснащены звуковым каналом для передачи аудиоинформации. В ряде моделей  совмещены функции монитора и видеосвитчера[2].

4. Дополнительные устройства систем телевизионного наблюдения.

• Специализированные видеомагнитофоны.

Для записи изображения в  системах телевизионного контроля служат специализированные видеомагнитофоны. Они ведут непрерывную запись в течение 3960 часов на стандартную видеокассету. Одним из важных параметров видеомагнитофона является его разрешающая способность при записи изображения и надежность его работы. Высокое разрешение записи позволяет фиксировать мелкие детали, а надежность важна в связи с тем, что такой видеомагнитофон предназначен для непрерывной работы в течение нескольких лет.