2.1 Особливості застосування дистанційного спостереження

Якість дистанційно спостереження визначається перш за все, телевізійною камерою. Вона являє собою закінчений пристрій, який будучи підключеним до відеовходу монітора або телевізора дозволяє спостерігати зображення на екрані на значній відстані від об'єкту зйомки. В даний час випускаються відеокамери для систем телевізійного спостереження (включаючи модифікації), що відрізняються: характером зображення (чорно-біле або кольорове); чіткістю зображення; світлочутливістю (мінімальної робочої освітленістю об'єкту зйомки); можливістю цифрової обробки відеосигналу; допустимими кліматичними умовами роботи; напругою. З метою забезпечення якісної роботи в умовах змінної яскравості зображення і різних рівнів фонових засвічень сучасні телекамери, для систем телевізійного спостереження, оснащуються підсистемами компенсації цих дій. Камери з ручним регулюванням або взагалі безвідповідної підсистеми випускаються в основному для наукових програм.З метою збільшення сектора огляду, телевізійні камери встановлюють наповоротні пристрої з горизонтальним або з горизонтальним і вертикальним скануванням. При повороті камери слід враховувати можливі реакції систем компенсації зовнішніх впливів (мерехтіння, вплив імпульсних джерел штучного освітлення і т.д.). При встановленні на вулиці,телекамери поміщаються в спеціальні захисні корпуси. Другим важливим елементом систем відеоспостереження є відео монітор. Він повинен забезпечувати високу довготривалу стабільність і не вимагати регулярної калібрувки. Надійність також залежить від того, наскільки оптимальні схемні рішення, міцна і зручна механічна конструкція.

На додаток до основних пристроїв обробки широко застосовуються різні допоміжні пристрої: кабельні підсилювачі - для компенсації втрат укабелі при передачі відеосигналу на відстань до 2 км; разгалужувачі,що дозволяють до однієї телекамери підключати кілька моніторів,відеомагнітофонів тощо; генератори допоміжної текстової інформації

(дати, часу, номера або ідентифікатора камери і т.п.).

2.1.1. Відеокамери твсн

Основу будь-якої системи телевізійного спостереження складають телекамери. Hаринку систем телеспостереження присутній техніка як провідних фірм світу, такі тайваньських і корейських фірм. У конструкції відеокамери можна виділити наступні основні функціональні системи: перетворювач світло-сигнал;синхронізації; автоматичного регулювання посилення; електронний затвор;автоматичної установки балансу чорного; гамма-корекції; зйомки принизьких рівнях освітленості; об'єктив з автоматичною діафрагмою. Функція зйомки при низьких рівнях освітленості (LOLUX) чудова тим, що дозволяє знімати майже без освітлення. При цьому можна отримати прекраснее зображення з хорошим кольоровим балансом без збільшення рівня шуму.

Перетворювачі "світло-сигнал" Найважливішим елементом конструкції відеокамери є перетворювач "світло-сигнал", що забезпечує кодування знімається зображення у формі електричних сигналів. Перетворювачі світло -сигнал являють собою або передавальні електронно-променеві трубки ТБ

(ЕПТ), або твердотільні матриці - так звані "прилади з зарядовим зв'язком "(ПЗЗ). передають ТБ трубками освнащени застарілі моделі відеокамер або відеокамери спеціального призначення. У сучасних відеокамерах, як правило, застосовуються матриці ПЗС, які забезпечують більшунадійність роботи при досить високих параметрах. Число рядків матриці приймає значення від 380 до 900. Впровадження камер на ПЗЗ сприяли їх безперечні переваги. Відсутність громіздких відхиляють котушок інших, притаманних Кінескопні елементів конструкції, дозволило значною мірою знизити розміри і масу камер на ПЗЗ в порівнянні зі своїми попередниками. Крім того, помітно спростилася вся схемотехніка ТБ камер і, як наслідок, приблизно наполовину знизилася споживана відджерела живлення потужність. Одночасно приблизно вдвічі підвищилася чутливість ТБ камер. Їх робота стала більш стабільною, на неї перестал ивпливати типові для камер на ЕПТ збої в роботі, пов'язані з такими зовнішніми чинниками, як струсу, вібрації, догляд параметрів у процесі експлуатації і при змінах температури. Для камер на ПЗЗ, на відміну від люльковий аналогів, характерно також відсутність післязображень

(інерційності мішені), що тягнуться продовжень за рухомими об'єктами в зображенні, не кажучи вже про марнування фотопровідного шару мішені. Причому вказані параметри не залежать від терміну експлуатації матриць ПЗЗ.

У звичайній ТБ камері Електроннопроменева трубка в робочому режимі утримує намішені значна кількість світла. Це відбувається, коли вона спрямованана сильно освітлені об'єкти (сонце, вікно або освітлювальний прилад). Уразі використання твердотільної передавальної камери, всі перераховані фактори стають зовсім несуттєвими, що особливо важливо, якщо у оператора немає достатнього досвіду або умов для проведення зйомки. У відеокамерах застосовуються 2/3 ", 1/2", 1/3 ", 1/4" і 1/6 "прилади з зарядовим зв'язком (ПЗЗ). Число пікселів (піксель - один елемент ПЗС) в ПЗС може бутивід 300 до 1000. Кількість елементів матриці забезпечує горизонтальнее здатність зображення в залежності від моделі 300 ... 600 телевізійнихліній (твл). Пристрої синхронізації . Пристрій синхронізації забезпечує тимчасове узгодження роботи всіх систем і блоків камери. Синхронізація відеокамер може здійснюватися від внутрішнього або зовнішнього генератора.

Зовнішня синхронізація використовується в багатокамерних системах для одержання немигаючими перемикання. При спільному використанні камер з внутрішньою синхронізацією, вони комутуються пристроями, що містять пам'ять на кадр.

Перші формувачі зображення на ПЗС використовували принцип покадрового переносу зарядів, який є найпростішим, а тому найбільш зручним при виробництві і експлуатації матриць. Цей принцип був закладений уперший у світі мовну ТБ камеру CCD-l виробництва фірми RCA. Щоб не використовувати механічний затвор, був розроблений принцип рядковому переносу зарядів в ПЗС, в якому роль світлочутливих і накопичувальних датчиків грають (однакові) окремі чергуються елементи. Для підвищення якості формується зображення у приладах із зарядним зв'язком був розроблений альтернативний спосіб перенесення зарядів. Його назвали принципом строчно-кадрового або гібридного - перенесення. Такі прилади вперше були використані в передавальної ТБ камері фірми Sony. Зазначений принцип, як виявляється з його назви, об'єднав в собі особливості двох попередніх методів - рядковому і покадрового переносу зарядів. При роботі з матрицями ПЗС із порядковим переносом зарядів можуть виникати викривлення в вигляді тягнуться продовжень за об'єктами. Інакше їх називають смаз або просто "тягучка". Вони виглядають на зображенні у вигляді вертикальних ліній,тягнуться за яскраво освітленими чи блискучими об'єктами. Однак, слід відзначити, що виникають ці спотворення при величині експозиції, багатоперевищує нормальне значення. У цих умовах камера з ЕЛТ вже відчувала б потужний вплив викривлень у вигляді "хвоста комети" і тягнучок, типових для передавальних камер на ЕЛТ і вкрай небажаних в рядікритичних ситуацій, наприклад, при переміщенні камери поворотним пристроєм. У передавальних ТБ камерах на ПЗЗ з строчно-кадрових перенесенням зарядів практично повністю відсутня вертикальний смаз зображення.

Тому на сьогоднішній день матриці ПЗС до цього принципу переносу зарядів забезпечують найкращі якісні показники формуються зображень.

Третє покоління матриць ПЗС (Hyper HAD) включило в себе цілий ряд нових електронних прийомів, що значно поліпшило якісні показники формування зображення. Матриця Hyper HAD використовує оригінальний і простий метод, що полягає в установці мініатюрної прецизійної збиральної лінзи точно на кожен світлочутливий елемент, що дозволяє сконцентрувати світловий потік без зайвого його розсіювання. У результаті різко (приблизно удвічі) зростає чутливість матриці.

Відзначимо, що вертикальний смаз при роботі з ПЗЗ з порядковим переносом типу

Hyper HAD має такий самий незначний рівень, як і в матрицях зпорядково-кадрових переносом зарядів. Об'єктиви відеокамер Об'єктиви для камер відрізняються величиною фокусної відстані, світлосилою, характером створюваного оптичного зображення. При зйомці з однієї і тієї ж точки об'єктивами з різними фокусними відстанями масштаб зображення змінюється прямо пропорційно величині фокусної відстані. Якщо один ітой самий об'єкт спостерігати в одному масштабі з різних відстаней камерами зрізними об'єктивами, то буде помітна різниця на зображенні.

Зображення близько розташованих об'єктів при використанні короткофокусні об'єктивів будуть більш контрастними і різкими, у порівнянні з зображенням віддалених об'єктів при використанні довгофокусних об'єктивів.

Короткофокусний об'єктив навіть при невеликому діафрагмуванні володіє великою глибиною різкості. Довгофокусний об'єктив навіть при зйомці віддалених об'єктів має обмежену глибину різкості. При зйомці геометрично строгих об'єктів навіть незначний нахил оптичної осі об'єктиву від горизонтального положення призводить до появи в зображенні небажаних перспективних спотворень. Це явище особливо помітно при використанні короткофокусних об'єктивів. Об'єктив камери вибирається в відповідно до призначення камери. Для максимального огляду вибирають ширококутні об'єктиви з фокусною відстанню близько 3,5 мм. При цьомукут зору камери буде близько 90 °. Довгофокусні об'єктиви з фокусною відстанню 12 мм і кутом зору 30 ° використовують при спостереженні периметра об'єкта. Для використання в умовах штучного освітлення необхідна можливість відключення електронного затвора і автоматичного регулювання посилення камери. Об'єктив із змінною фокусною відстанню Для забезпечення ефекту збільшення зображення використовуються об'єктиви з трансфокатором, спеціальні телекамери з електронним трансфокатором, або цифрову апаратуру збільшення/зменшення зображення (відеопроцесори). Об'єктиви відеокамер, що мають змінну фокусна відстань, називаються "вари -об'єктиви ". Вони дозволяють здійснити плавну зміну масштабу зображення (здійснювати "наїзд"). Масштаб змінюється вручну або за допомогою електроприводу. При цьому зберігається фокусування зображення.

Застосування трансфокатором дозволяє "наблизити" зображення від 5 до 20разів, що дозволяє розглянути навіть значно віддалені об'єкти. Використання трансфокатора найбільш зручно спільно з поворотним пристроєм. Це дозволяє не тільки стежити за переміщенням об'єкта спостереження в широкому секторі огляду, але і розглянути докладно деталі (обличчя людини, номера автомобіля). Зйомка рухомих яскравих об'єктів істотно спрощується завдяки використанню системи Multi-zoom Iris, яка віддає пріоритет об'єктах у центральній і нижній областях сцени. Коли камера переміщається до яскравим сцен, включається система EEI (Extended Electronic Iris), яка забезпечує безперервне регулювання електронним затвором. Об'єктив з автоматичної діафрагмою Об'єктив з автоматичною діафрагмою встановлює розмір отвору діафрагми, що забезпечує оптимальну інтенсивність світлового потоку, що проходить через об'єктив і потрапляє намішень перетворювача "світло-сигнал". Використання об'єктивів з автоматичною діафрагмою дозволяє отримувати якісне зображення як при яскравому сонці, так і при місячному світлі. Застосування об'єктивів бездіафрагми в камерах, що мають електронний затвор, спростить і здешевить всю систему телевізійного спостереження. Камери з автоматичною діафрагмою погано реагують на раптові різкі зміни яскравості чи контрастності зображення, наприклад, при трансфокації або різкому включенні джерела світла. Такі зміни швидше відпрацьовує електронний затвор камери.

Тому рекомендується використовувати об'єктив з автоматичною діафрагмою в камерах з електронним затвором.

Спостереження може здійснюватися всередині та назовні, приховано та відкрито.

Для візуального контролю ситуацій всередині приміщення слід застосовувати камери з вбудованим об'єктивом. Для приміщень мінімальна чутливість камерможе становити 0,5 лк.

Корпус камери повинен гармоніювати з інтер'єром і не кидатися в очі.

Роль телевізійної камери - не відлякувати відвідувачів, а фіксувати ситуацію в контрольованому приміщенні.

У приміщенні слід використовувати камери з автоматичною діафрагмою для автоматичної компенсації зміни освітленості в різний час доби. Залежно від плану приміщення вибирається об'єктив з необхідним кутом зору.

Для отримання зображення підвищеної якості слід використовувати камери з підвищеною роздільною здатністю (більше 500 ліній).

Додаткові можливості і сервісні пристрої відеокамер . Автоматичне регулювання посилення .

Режим автоматичного регулювання посилення дозволяє виробляти безперервну зйомку при всіх рівнях освітленості без необхідності перемикати посилення або застосовувати відповідні фільтри і володіє також такою чудовою властивістю, як пріоритетність апертури.

Вона полягає в тому, що після того, як вручну встановлена діафрагма,для отримання бажаної глибини різкості, система АРУ автоматично встановлює необхідний рівень відеосигналу. Hаприклад, коли знімаютьсятемні об'єкти, після того, як діафрагма повністю відкрилася, посилення буде збільшено автоматично, щоб досягти необхідного рівня відеосигналу.

Автоматичне регулювання посилення дозволяє підвищити різкість зображення у разі великої освітлення сцен, причому в сукупності з функцією автоматичної діафрагми це дає можливість розширити динамічний діапазон без обмеження сигналу.

Завдяки режиму АРУ є можливість здійснювати безперервну автоматичну зйомку від темних до яскравих планів без переривання зображень.

. Електронний затвор

Структура матриці типу HAD дозволила застосувати електронний затвор з функцією змінного часу експозиції. Це дає можливість знімати передавальною ТБ камерою швидкоплинні динамічні процеси і об'єкти. Змінюючи величину періоду відкривання затвора, змінюють час ефективної експозиції при зйомці. В телекамери Sony час експозиції змінюється аж до значення 1/100000 с.

Автоматична установка балансу білого

Ця функція корисна, коли в оператора немає часу для установки камери в режим зйомки. Автоматична установка балансу білого полягає в підборі посилення в каналах червоного та синього кольору (в кольорових відеокамерах) по відношенню до посилення зеленого. Ці регулювання здійснюються спочатку при виготовленні відеокамери.

Проте, в деяких умовах може виникнути необхідність їх зміни, що, як правило, відбувається автоматично. Для цього досить направити відеокамеру на білий об'єкт, відрегулювати масштаб зображення так, щоб цей об'єкт займав не менше 80% його площі, після чого натисканням кнопки включити схему регулювання. У деяких моделях камер цю регулювання можнавиконати і вручну.

. Гамма-корекція

Гамма-корекція - розтягування відеосигналу в області чорного.

У деяких моделях відеокамер є схема, що дозволяє збільшити число градацій у передачі півтонів чорного і сірого кольорів. Дія її фактично протилежна дії схеми стиснення контрастності, яка підвищує і поглиблює контрастність напівтона у зображенні.

2.1.2. МОHІТОРИ ДЛЯ СИСТЕМ ТЕЛЕВІЗІОHHОГО HАБЛЮДЕHІЯ

У традиційних системах телевізійного спостереження, в основному, використовуються телевізійні монітори з діагоналлю 9, 12, 14 і 15 дюймів і роздільною здатністю

500 ... 800 твл.

Розмір екрана моніторів:для чорно-білих - 9 "(23 см), 12 (31 см), 17 +43 см), 19 (47 см);для кольорових - 14 (36 см) і 21 (51 см).

Горизонтальна роздільна здатність для моніторів може становити:для чорно-білих - 750, 800, 900 і 1000 ліній,для кольорових - 240, 300, 320 і 450 ліній.

У системах телевізійного спостереження найбільш широко застосовуються чорно -білі монітори з розміром екрана 9 і 12 ". При використанні квадраторів і ідеопроцессора переважніше використання моніторів з розміром екрану

12 і 17 ".

Відеомонітор повинен забезпечувати суворе відповідність зображення подавати на нього відео сигналів. Параметри, що визначають якість зображення монітора:

. чіткість;

. фокусування;

. оспроізведеніе кольору;

. зведення;

. геометричні спотворення.

Відеомонітор повинен забезпечувати високу довготривалу стабільність і не вимагати регулярної калібрування.

Надійнйсть також залежить від того, наскільки оптимальні рішення для електроніки, наскільки міцна і зручна механічна конструкція. Іноді сильним механічним діям піддаються навіть студійні моделі.

Телемонітори можуть бути оснащені звуковим каналом для передачі аудіоінформації. У ряді моделей суміщені функції монітора і відеосвітчера.