IR apšvietimo technologija vaizdo stebėjimo kamerose
Pastaraisiais metais vaizdo stebėjimo kameros nebenaudoja vien įprasto apšvietimo vaizdams fiksuoti. Poreikis stebėti visą parą – nesvarbu, ar tai būtų namuose, biure, sandėlyje, viešojoje įstaigoje, ar pramonės zonoje – paskatino infraraudonųjų spindulių (IR) apšvietimo technologijos plėtrą, kad kameros galėtų „matyti“ esant prastam apšvietimui ar net visiškoje tamsoje. IR apšvietimo technologija vaizdo stebėjimo kamerose tapo viena svarbiausių šiuolaikinių apsaugos sistemų savybių, nes ji leidžia stebėti naktį, nereikalaujant ryškios, akinančios šviesos. Šiame straipsnyje aptariamas jos veikimo principas, komponentai, tipai, privalumai ir trūkumai, taip pat patarimai, kaip pasirinkti ir įdiegti vaizdo stebėjimo sistemas su IR.
Kas yra IR apšvietimas vaizdo stebėjimo sistemose?
IR apšvietimas yra apšvietimo sistema, naudojanti infraraudonąsias elektromagnetines bangas, kurios nepatenka į žmogaus regėjimo spektrą. Tai reiškia, kad IR šviesa paprastai yra nematoma žmogaus akiai, tačiau ją gali aptikti kameros jutiklis. Vaizdo stebėjimo kamerose IR paprastai generuoja infraraudonųjų spindulių šviesos diodai, esantys aplink objektyvą (IR žiedas) arba specialiame modulyje. Kai tamsu, kamera įjungia IR šviesos diodus, kad apšviestų sritį infraraudonųjų spindulių šviesa, užtikrindama, kad objektai liktų matomi filmuotoje medžiagoje.
Įprastas rezultatas yra nespalvotas (monochrominis) vaizdas. Taip nutinka todėl, kad naktiniu režimu kamera paprastai išjungia tam tikrus filtrus ir persijungia į jutiklio nustatymą, kuris yra jautresnis IR spinduliams.
Kaip veikia IR technologija: nuo dienos iki nakties
Kad kamera prisitaikytų prie šviesių ir tamsių sąlygų, naudojami įprasti mechanizmai:
1. Šviesos jutiklis (LDR / fotoelementas)
Kamera turi jutiklį, kuris matuoja aplinkos šviesos lygį. Kai šviesa nukrenta žemiau tam tikros ribos, kamera automatiškai perjungia režimus.
2. IR pjūvio filtras (ICR – infraraudonųjų spindulių pjūvio filtro pašalinimas)
Dienos metu kameros naudoja IR filtrą, kuris filtruoja infraraudonąją šviesą ir užtikrina natūraliai atrodančias spalvas. Be IR filtro spalvos paprastai būna „neteisingos“ arba atrodo netikslios.
Naktį IR spindulių filtras pakeliamas (mechaninis ICR) arba išjungiamas (kai kuriuose modeliuose), kad jutiklis galėtų užfiksuoti IR šviesą.
3. Užsidega IR šviesos diodas
Kai aktyvus naktinis režimas, užsidega IR šviesos diodas ir skleidžia infraraudonųjų spindulių šviesą į aplinkinę erdvę. Atspindėta IR šviesa nuo objektų grįžta į objektyvą ir yra užfiksuojama jutiklio.
4. Vaizdų apdorojimas (IPT)
Kameros viduje esantis vaizdo signalo procesorius (ISP) apdoroja jutiklio signalą. Kadangi IR spinduliuotė neperduoda tos pačios spalvų informacijos kaip matoma šviesa, kameros paprastai rodo nespalvotus vaizdus su pakoreguotu kontrastu.
Dėl šio griovelio kamera gali išlaikyti matomumą naktį be papildomos baltos šviesos.
IR bangos ilgis: 850 nm, palyginti su 940 nm
Vaizdo stebėjimo sistemose du labiausiai paplitę IR bangų ilgiai yra 850 nm ir 940 nm.
– IR 850 nm
Jie dažniausiai naudojami, nes yra santykinai „ryškesni“ kamerų jutikliams. Diapazonas paprastai yra geresnis, o vaizdai paprastai būna aiškesni. Tačiau 850 nm šviesos diodai dažnai skleidžia silpną raudoną švytėjimą, kurį galima matyti žiūrint tiesiai į kamerą naktį.
– IR 940 nm
Jis dažnai vadinamas „nešviečiančiu“ arba „nematomu IR“, nes žmogaus akiai jį daug sunkiau aptikti. Jis tinka toms sritims, kur svarbus nepastebimas veikimas, pavyzdžiui, stebėjimui, kur neprašoma dėmesio. Trūkumas: kamerų jutikliai paprastai yra mažiau jautrūs esant 940 nm bangos ilgiui nei esant 850 nm, todėl efektyvus veikimo atstumas gali būti trumpesnis arba gali prireikti galingesnio šviesos diodo.
850 nm arba 940 nm pasirinkimą reikėtų koreguoti pagal jūsų poreikius: ar teikiate pirmenybę atstumui ir detalėms, ar minimaliam raudonam „švytėjimui“.
Pagrindiniai IR sistemos komponentai vaizdo stebėjimo sistemose
IR technologija – tai ne tik šviesos diodai. Keletas komponentų daro įtaką vienas kitam:
1. IR šviesos diodas ir tvarkyklė
Šviesos diodas yra IR šaltinis, o valdiklis reguliuoja srovę, kad užtikrintų stabilumą, šilumos išlaikymą ir ilgesnį tarnavimo laiką. Valdymo įrenginio kokybė turi įtakos apšvietimo stabilumui ir šviesos diodo ilgaamžiškumui.
2. Lęšio ir optinis dizainas
IR LED spindulio kampas turi sutapti su kameros objektyvo žiūrėjimo kampu. Jei taip nėra, šviesos ir kameros fotografavimo sritys bus nevienodos, pavyzdžiui, centras bus ryškus, o kraštai – tamsūs.
3. Kameros jutiklis (CMOS)
Jutiklio jautrumas IR spinduliams skiriasi. Geresni jutikliai paprastai užtikrina mažiau triukšmo ir ryškesnes detales esant prastam apšvietimui.
4. IR spindulių mechaninis filtras
Geras filtro mechanizmas užtikrins stabilius dienos ir nakties perėjimus ir sumažins fokusavimo ar spalvų pasikeitimo problemas dienos metu.
5. Būstas ir šilumos valdymas
IR šviesos diodai skleidžia šilumą. Kameros korpuso konstrukcija lemia, kaip gerai ši šiluma išsklaidoma. Per didelė šiluma gali sutrumpinti šviesos diodo tarnavimo laiką ir pabloginti vaizdo kokybę.
IR apšvietimo privalumai vaizdo stebėjimo sistemose
IR technologija yra populiari, nes ji suteikia daug praktinių privalumų:
– Stebėjimas visiškoje tamsoje be papildomų šviesų.
– Nekrenta į akis, tinka gyvenamosioms zonoms, kad netrukdytų.
– Energijos vartojimo efektyvumas, nes IR šviesos diodai paprastai yra efektyvesni nei balti prožektoriai.
– Įrašymas naktį yra nuoseklesnis, palyginti su įrašymu esant kintančiai aplinkos šviesai.
– Padidinkite perimetro apsaugą, pavyzdžiui, kiemuose, garažuose, pašiūrėse ir koridoriuose.
Tam tikrais atvejais IR yra paprasčiausias sprendimas gauti naktinius vaizdus, kuriuos galima naudoti kaip įrodymus.
IR vaizdo stebėjimo sistemų apribojimai ir dažniausios problemos
Nors IR yra naudingas, jis taip pat turi apribojimų, kuriuos reikia suprasti, kad būtų išvengta klaidingų lūkesčių:
1. Vaizdas paprastai būna nespalvotas
Kadangi IR režimas paprastai išjungia spalvų atkūrimą, jei jums reikia spalvų naktį, jums reikės kitos technologijos (pvz., „spalvoto naktinio matymo“ su balta šviesa arba specialaus jutiklio).
2. Per didelis atspindys (IR atspindys)
Kupolinėse kamerose arba kamerose, sumontuotose arti stiklo, IR gali atsispindėti atgal nuo objektyvo, sukurdamas miglotą / baltą vaizdą. Tai dažnai nutinka, jei guminis sandariklis nėra pakankamai sandarus arba ant dangtelio yra dulkių.
3. Per ilgas buvimas prie artimų objektų
Jei objektas yra per arti kameros, IR atspindys gali būti per stiprus ir prarasti detales (balta šviesa). Gali padėti IR intensyvumo arba kameros padėties reguliavimas.
4. IR diapazonas dažnai yra „optimistinis“
Gamykloje nurodytos specifikacijos, tokios kaip „30 metrų IR“, paprastai yra idealios sąlygos. Lauke efektyvų atstumą gali sumažinti oras (rūkas/lietus), objekto spalva (tamsa sugeria IR spindulius) ir tvirtinimo kampas.
5. Vabzdžiai ir dulkės
IR pritraukia vabzdžius. Šalia objektyvo skraidantys vabzdžiai atrodys kaip dideli „sferos“ ir gali sukelti klaidingą judesio aptikimą.
Kamerų tipai su IR: integruota ir išorinė IR
Yra du IR apšvietimo taikymo būdai:
– Integruotas IR (įmontuotas)
Įprasta cilindrinėse ir kupolinėse kamerose. Patogu, pigesnė ir lengvai montuojama. Tačiau IR diapazoną ir sklidimą riboja kameros dydis.
– Išorinis IR apšvietiklis
Atskirai nuo kameros įrengiamas atskiras IR šviestuvas. Tai naudinga labai dideliems plotams arba kai norite išdėstyti IR šaltinį taip, kad sumažėtų atspindžiai. Ši sistema yra lankstesnė, tačiau reikalauja kruopštesnio įrengimo ir kampo skaičiavimų.
Profesionaliems poreikiams, pavyzdžiui, dideliems kiemams ar ilgiems perimetrams, išoriniai apšvietikliai dažnai užtikrina tolygesnius rezultatus.
Patarimai, kaip išsirinkti tinkamą IR vaizdo stebėjimo sistemą
Kad investicijos nenueitų veltui, apsvarstykite šiuos punktus:
1. Pritaikykite IR diapazoną prie srities
Išmatuokite kameros atstumą iki tolimiausio taško, kurį norite matyti. Pasirinkite kamerą su realiu veikimo atstumu ir, jei reikia, apsvarstykite galimybę pridėti išorinį IR priedą.
2. Atkreipkite dėmesį į objektyvo kampą, palyginti su IR kampu
Kameroms su plačiakampiais objektyvais (pvz., 2.8 mm) reikalingas platus IR spindulių sklaidos kampas. Jei IR spindulys per siauras, vaizdo kraštai bus tamsūs.
3. Pasirinkite 850 nm arba 940 nm pagal poreikį.
Detalėms ir atstumui paprastai geriau naudoti 850 nm bangos ilgį. „Nematomam“ stebėjimui tinkamesnė 940 nm bangos ilgis.
4. Ieškokite IR intensyvumo nustatymo funkcijos.
Kameros, kuriose įjungti „Smart IR“ arba IR ryškumo nustatymai, padeda sumažinti arti esančių objektų peršvietimą.
5. Atkreipkite dėmesį į prasto apšvietimo vaizdo kokybę.
IR nėra vienintelis veiksnys. Jutiklis, vaizdo jutiklis ir triukšmo mažinimo (3D DNR) funkcijos daro didelę įtaką įrašymo nakties metu rezultatams.
Optimalaus IR diegimo praktika
Tinkamas montavimas dažnai lemia galutinį rezultatą:
– Venkite kameros montuoti per arti sienų ar lubų, kurios gali atspindėti IR spindulius ir sukelti blyksnius.
– Nefotografuokite per stiklą, kai įjungtas IR apšvietimas. Jei reikia, išjunkite IR ir naudokite išorinį apšvietimą.
– Reguliariai valykite objektyvo dangtelį, nes dulkės ir nešvarumai pablogina IR spindulių atspindėjimą.
– Sureguliuokite kameros kampą taip, kad svarbios sritys (durys, vartai, įėjimai) būtų tolygiai apšviestos.
– Atsižvelkite į aukštį: per žemas aukštis gali lengvai pažeisti, o per aukštas – apsunkinti veido detalių įžiūrą. Paprastai namams dažnai pasirenkamas 2,5–3,5 metro aukštis, tačiau atitinkamai pakoreguokite.
Uždarymas
IR apšvietimo technologija CCTV kamerose yra labai svarbus naktinio stebėjimo pagrindas. Naudodama infraraudonųjų spindulių šviesos diodus, IR filtrus ir jautrius kamerų jutiklius, CCTV gali įrašyti veiklą esant įvairioms sąlygoms – nuo silpno apšvietimo iki visiškos tamsos. Tačiau IR taip pat kelia tokių iššūkių kaip atspindžiai, per didelis apšvietimas ir efektyvus diapazonas, priklausantis nuo aplinkos. Suprasdami 850 nm ir 940 nm skirtumus, pasirinkdami tinkamą kamerą ir teisingai ją įdiegdami, galite gauti aiškesnę, stabilesnę ir naudingesnę naktinę filmuotą medžiagą saugumo tikslais.
Jei pageidaujate, šį straipsnį taip pat galiu pritaikyti konkrečiai auditorijai (pvz., vaizdo stebėjimo sistemų parduotuvės tinklaraščiui, mokyklinei mokomajai medžiagai ar išsamesniam techniniam straipsniui) ir pridėti specifikacijų nuorodas bei IR diapazono skaičiavimo pavyzdžius.
