IR apgaismojuma tehnoloģija CCTV kamerās
Pēdējos gados videonovērošanas kameras vairs nepaļaujas tikai uz parasto apgaismojumu attēlu uzņemšanai. Nepieciešamība pēc 24 stundu novērošanas — neatkarīgi no tā, vai tā ir mājās, birojā, noliktavā, sabiedriskā ēkā vai rūpniecības zonā — ir veicinājusi infrasarkanā (IR) apgaismojuma tehnoloģijas attīstību, lai kameras joprojām varētu "redzēt" vājā apgaismojumā vai pat pilnīgā tumsā. IR apgaismojuma tehnoloģija videonovērošanas kamerās ir kļuvusi par vienu no svarīgākajām mūsdienu drošības sistēmu funkcijām, jo tā ļauj veikt novērošanu naktī bez spilgtas, žilbinošas gaismas. Šajā rakstā ir aplūkots, kā tā darbojas, tās sastāvdaļas, veidi, priekšrocības un trūkumi, kā arī padomi videonovērošanas sistēmu ar IR izvēlei un uzstādīšanai.
Kas ir IR apgaismojums videonovērošanas sistēmās?
IR apgaismojums ir apgaismojuma sistēma, kas izmanto infrasarkanos elektromagnētiskos viļņus, kas atrodas ārpus cilvēka redzes redzamā spektra. Tas nozīmē, ka IR gaisma parasti nav redzama cilvēka acij, bet to var uztvert kameras sensors. Videonovērošanas kamerās IR parasti ģenerē infrasarkanās gaismas diodes, kas atrodas ap objektīvu (IR gredzens) vai īpašā modulī. Kad ir tumšs, kamera aktivizē IR gaismas diodes, lai apgaismotu zonu ar infrasarkano gaismu, nodrošinot, ka objekti videoierakstā paliek redzami.
Parasti rezultāts ir melnbalts (vienkrāsains) attēls. Tas notiek tāpēc, ka nakts režīmā kamera parasti atspējo noteiktus filtrus un pārslēdzas uz sensora iestatījumu, kas ir jutīgāks pret infrasarkano starojumu.
Kā darbojas IR tehnoloģija: no dienas līdz naktij
Lai kamera pielāgotos gaismas un tumšuma apstākļiem, tiek izmantoti kopīgi mehānismi:
1. Gaismas sensors (LDR/fotoelements)
Kamerai ir sensors, kas mēra apkārtējā apgaismojuma līmeni. Kad apgaismojums nokrītas zem noteikta sliekšņa, kamera automātiski pārslēdz režīmus.
2. IR šķelšanas filtrs (ICR – infrasarkanā šķelšanas filtra noņemšana)
Dienas laikā kameras izmanto IR filtru, lai filtrētu infrasarkano gaismu un nodrošinātu dabiska izskata krāsas. Bez IR filtrēšanas krāsas mēdz būt "svītrotas" vai neprecīzas.
Naktī IR filtrs tiek pacelts (mehāniskā ICR) vai atspējots (dažiem modeļiem), lai sensors varētu uztvert IR gaismu.
3. Iedegas IR gaismas diode
Kad ir aktīvs nakts režīms, iedegas IR gaismas diode un izstaro infrasarkano gaismu apkārtējā vidē. No objektiem atstarotā IR gaisma atgriežas objektīvā un tiek uztverta sensorā.
4. Attēlu apstrāde (ISP)
Kameras attēla signāla procesors (ISP) apstrādā sensora signālu. Tā kā IR nepārraida tādu pašu krāsu informāciju kā redzamā gaisma, kameras parasti attēlo melnbaltus attēlus ar pielāgotu kontrastu.
Ar šo rievu kamera var saglabāt redzamību naktī bez papildu baltas gaismas.
IR viļņa garums: 850 nm pret 940 nm
Videonovērošanas sistēmās divi visizplatītākie IR viļņu garumi ir 850 nm un 940 nm.
– IR 850 nm
Tos visbiežāk izmanto, jo tie ir relatīvi "spilgtāki" kameru sensoriem. Diapazons parasti ir labāks, un attēli mēdz būt skaidrāki. Tomēr 850 nm gaismas diodes bieži izstaro vāju sarkanu mirdzumu, ko var redzēt, ja naktī skatāties tieši kamerā.
– IR 940 nm
To bieži sauc par "bez spīduma" vai "neredzamo IR", jo cilvēka acij to ir daudz grūtāk atklāt. Tas ir piemērots vietām, kur svarīga ir maskēšanās, piemēram, novērošanai, kur uzmanība netiek pievērsta. Mīnuss: kameru sensori parasti ir mazāk jutīgi pie 940 nm nekā pie 850 nm, kas var izraisīt īsāku efektīvo diapazonu vai pieprasīt jaudīgāku LED.
850 nm vai 940 nm izvēle jāpielāgo jūsu vajadzībām: vai prioritāte ir attālums un detaļas, vai arī minimālam sarkanajam “mirdzumam”.
Videonovērošanas sistēmas IR sistēmas galvenās sastāvdaļas
IR tehnoloģija nav tikai LED gaismas diodes. Vairākas sastāvdaļas ietekmē viena otru:
1. IR gaismas diode un draiveris
LED ir IR avots, savukārt draiveris regulē strāvu, lai nodrošinātu stabilitāti, siltuma saglabāšanu un ilgāku kalpošanas laiku. Draivera kvalitāte ietekmē apgaismojuma stabilitāti un LED izturību.
2. Objektīvs un optiskais dizains
IR LED stara leņķim ir jāsakrīt ar kameras objektīva skata leņķi. Ja tas tā nav, gaismas un kameras uztveršanas zonas būs nevienmērīgas, piemēram, centrs būs gaišs, bet malas būs tumšas.
3. Kameras sensors (CMOS)
Sensora jutība pret IR atšķiras. Labāki sensori parasti nodrošina mazāku troksni un asāku detaļu vāja apgaismojuma apstākļos.
4. IR griezts mehāniskais filtrs
Labs filtra mehānisms nodrošinās stabilas dienas un nakts pārejas un samazinās fokusa vai krāsu nobīdes problēmas dienas laikā.
5. Mājokļu un siltuma pārvaldība
IR gaismas diodes rada siltumu. Kameras korpusa konstrukcija nosaka, cik labi šis siltums tiek izkliedēts. Pārmērīgs karstums var saīsināt gaismas diodes kalpošanas laiku un pasliktināt attēla kvalitāti.
IR apgaismojuma priekšrocības videonovērošanas sistēmās
IR tehnoloģija ir populāra, jo tā sniedz daudzas praktiskas priekšrocības:
– Novērošana pilnīgā tumsā bez papildu apgaismojuma.
– Nav uzkrītošs, piemērots dzīvojamajām zonām, lai netraucētu.
– Energoefektivitāte, jo IR gaismas diodes parasti ir efektīvākas nekā baltās prožektoru gaismas.
– Ierakstīšana naktī ir vienmērīgāka, salīdzinot ar paļaušanos uz mainīgu apkārtējo apgaismojumu.
– Palieliniet perimetra drošību, piemēram, pagalmos, garāžās, šķūņos un gaiteņos.
Dažos gadījumos IR ir vienkāršākais risinājums, lai iegūtu nakts attēlus, kurus var izmantot kā pierādījumus.
IR CCTV ierobežojumi un bieži sastopamās problēmas
Lai gan IR ir noderīga, tai ir arī ierobežojumi, kas jāsaprot, lai izvairītos no nepareizām cerībām:
1. Attēls parasti ir melnbalts
Tā kā IR režīms parasti atspējo krāsu atveidi, ja naktī ir nepieciešamas krāsas, būs nepieciešama cita tehnoloģija (piemēram, "pilnkrāsu nakts redzamība" ar baltu gaismu vai īpašs sensors).
2. Pārmērīga atstarošanās (IR atstarošanās)
Kupolveida kamerām vai kamerām, kas uzstādītas tuvu stiklam, IR var atstaroties no objektīva, radot miglainu/baltu attēlu. Tas bieži notiek, ja gumijas blīvējums nav pietiekami ciešs vai uz vāka ir putekļi.
3. Pārmērīga ekspozīcija tuviem objektiem
Ja objekts atrodas pārāk tuvu kamerai, IR atstarojums var būt pārāk spēcīgs, izraisot detaļu zudumu (baltā gaisma). Var palīdzēt IR intensitātes vai kameras pozīcijas pielāgošana.
4. IR diapazons bieži vien ir “optimistisks”
Rūpnīcas specifikācijas, piemēram, “30 metri IR”, parasti ir ideāli apstākļi. Laukā laikapstākļi (migla/lietus), objekta krāsa (tumsa absorbē IR) un montāžas leņķis var samazināt efektīvo diapazonu.
5. Kukaiņi un putekļi
IR pievilina kukaiņus. Kukaiņi, kas lido objektīva tuvumā, izskatīsies kā lieli "lodītes" un var izraisīt viltus kustības detektora darbību.
Kameru veidi ar IR: iebūvēts vs. ārējais IR
IR apgaismojumam ir divas pieejas:
– Iebūvēts IR (integrēts)
Bieži sastopams lodveida un kupolveida kamerās. Ērts, lētāks un viegli uzstādāms. Tomēr IR diapazonu un izplatību ierobežo kameras izmērs.
– ārējais infrasarkano staru apgaismotājs
Atsevišķi no kameras tiek uzstādīta atsevišķa IR lampa. Tas ir noderīgi ļoti lielām platībām vai gadījumos, kad vēlaties novietot IR avotu tā, lai samazinātu atstarojumus. Šī sistēma ir elastīgāka, taču nepieciešama rūpīgāka uzstādīšana un leņķa aprēķini.
Profesionālām vajadzībām, piemēram, lieliem pagalmiem vai gariem perimetriem, ārējie apgaismotāji bieži vien nodrošina vienmērīgākus rezultātus.
Padomi pareizās IR videonovērošanas sistēmas izvēlei
Lai nodrošinātu, ka jūsu ieguldījums netiek izšķiests, apsveriet šādus punktus:
1. Pielāgojiet IR diapazonu apgabalam
Izmēriet kameras attālumu līdz tālākajam punktam, kuru vēlaties redzēt. Izvēlieties kameru ar reālistisku diapazonu un, ja nepieciešams, apsveriet iespēju pievienot ārēju IR.
2. Pievērsiet uzmanību objektīva leņķim salīdzinājumā ar IR leņķi
Kamerām ar platleņķa objektīviem (piemēram, 2.8 mm) ir nepieciešams plašs infrasarkanā starojuma diapazons. Ja infrasarkanais starojums ir pārāk šaurs, attēla malas būs tumšas.
3. Pēc nepieciešamības izvēlieties 850 nm vai 940 nm.
Detalizācijai un attālumam parasti labāks ir 850 nm. "Neredzamai" uzraudzībai piemērotāks ir 940 nm.
4. Meklējiet IR intensitātes iestatīšanas funkciju.
Kameras, kas iespējo “Smart IR” vai IR spilgtuma iestatījumus, palīdz samazināt tuvu objektu pāreksponēšanu.
5. Pievērsiet uzmanību attēla kvalitātei vājā apgaismojumā.
IR nav vienīgais faktors. Sensors, ISP un trokšņu samazināšanas (3D DNR) funkcijas būtiski ietekmē nakts ierakstīšanas rezultātus.
Optimālas IR uzstādīšanas prakse
Pareiza uzstādīšana bieži vien nosaka gala rezultātu:
– Neuzstādiet kameru pārāk tuvu sienām vai griestiem, kas var atstarot infrasarkano starojumu un radīt uzliesmojumus.
– Nefotografējiet caur stiklu, ja ir ieslēgts infrasarkanais (IR) apgaismojums. Ja nepieciešams, izslēdziet infrasarkano (IR) apgaismojumu un izmantojiet ārējo apgaismojumu.
– Regulāri tīriet objektīva pārsegu, jo putekļi un netīrumi pasliktina IR atstarošanos.
– Pielāgojiet kameras leņķi tā, lai svarīgas zonas (durvis, vārti, ieejas) atrastos vienmērīgā apgaismojuma zonā.
– Apsveriet augstumu: pārāk zems augstums var viegli sabojāt ēku, savukārt pārāk augsts var apgrūtināt sejas detaļu saskatīšanu. Parasti mājām bieži izvēlas 2,5–3,5 metrus, taču attiecīgi pielāgojiet augstumu.
Pennutup
Videonovērošanas kameru infrasarkanā apgaismojuma tehnoloģija ir būtisks pamats nakts novērošanai. Izmantojot infrasarkanās gaismas diodes, IR filtrus un jutīgus kameras sensorus, videonovērošana var ierakstīt aktivitātes dažādos apstākļos, sākot no vāja apgaismojuma līdz pilnīgai tumsai. Tomēr IR rada arī tādus izaicinājumus kā atstarošanās, pārmērīga ekspozīcija un efektīvs diapazons, kas ir atkarīgs no vides. Izprotot atšķirības starp 850 nm un 940 nm, izvēloties atbilstošu kameru un pareizi to uzstādot, jūs varat iegūt skaidrākus, stabilākus un noderīgākus nakts kadrus drošības nolūkos.
Ja vēlaties, varu pielāgot šo rakstu konkrētam mērķim (piemēram, videonovērošanas veikala emuāram, skolas mācību materiāliem vai padziļinātākam tehniskam rakstam) un pievienot specifikāciju atsauces un IR diapazona aprēķinu piemērus.
