5. Телевизионные системы наблюдения
Нет необходимости напоминать
об огромной важности использования видеотехники для обеспечения безопасности
различных объектов. В настоящее время на российском рынке предлагается огромный
выбор разнообразных видеоустройств для самых различных применений. Зачастую
потребителю сложно разобраться, какими должны быть конфигурация охранной видеосистемы
наблюдения, ее состав и характеристики используемого в ней оборудования. Поэтому
будет не лишним уделить немного внимания и времени для ознакомления с принципами
работы и построения видеосистем, а также усвоить терминологию, используемую
для описания их характеристик.
Основным компонентом систем
телевизионного наблюдения является видеокамера, предназначенная для преобразования
оптического изображения в электрический телевизионный сигнал, пригодный для
передачи и воспроизведения. Одним из основных элементов видеокамеры является
датчик изображения, т. е. устройство преобразования спроецированного объективом
оптического изображения наблюдаемого объекта в электрический сигнал (рис. 5.
1). Как правило, в качестве такого датчика используются передающие телевизионные
трубки и твердотельные преобразователи свет-сигнал.
Рис.
5. 1. Преобразование оптического изображения в электрический сигнал
Передающая телевизионная
трубка — это электронно-лучевой прибор. В зависимости от конструкции эти приборы
называют видиконами, глетиконами (плюмбиконами), ньювиконами и т. п. Основными
элементами передающей телевизионной трубки являются мишень и электронный прожектор.
Последний предназначен для формирования узкого электронного пучка, падающего
перпендикулярно мишени. Мишень, состоящая из сигнальной пластины и полупроводникового
фотопроводящего слоя, нанесена на внутреннюю поверхность передней стенки баллона
передающей трубки. Особенность фотослоя мишени заключается в том, что она обладает
внутренним фотоэффектом — под действием подающего на мишень света изменяется
электропроводность фотослоя. Благодаря этому, на мишени создается и хранится
потенциальный рельеф, соответствующий входному оптическому сигналу.
Электрический сигнал снимается
с сигнальной пластины, представляющей собой довольно тонкий слой двуокиси олова
или индия.
Все известные передающие
телевизионные трубки объединяет наличие фотопроводящей мишени, малые габариты
и масса, небольшое число регулировок, достаточно высокая чувствительность и
разрешающая способность. Разрешающая способность оценивается по наименьшему
расстоянию между двумя точками, при котором их изображения еще не сливаются.
Это расстояние выражается в линейных или угловых мерах. Величина, обратная этому
расстоянию, служит количественной мерой разрешающей способности оптических приборов.
В последнее время все большее
применение находят твердотельные преобразователи свет-сигнал. Это фоточувствительные
приборы с зарядовой связью (ПЗС). Практически все современные телевизионные
малогабаритные камеры наблюдения строятся на основе матричных ПЗС. Поверхность
матрицы ПЗС состоит из множества светочувствительных ячеек — пикселов (обычно
от 270 000 до 440 000). Чем большее количество пикселов размещается на матрице
ПЗС, тем выше качество и четкость получаемого изображения. Как правило, разрешающая
способность по горизонтали таких камер составляет 330—600 твл (телевизионных
линий). Этот параметр приводится в паспортных
данных на камеру. Разрешение по вертикали всех камер одинаково, ибо ограничено
стандартом на количество строк разложения — 625 строк.
Рис.
5. 2. Зависимость угла обзора от формата матрицы ПЗС
Рис.
5. 3. Размеры матриц ПЗС различных форматов
Размер матрицы ПЗС определяется
ее форматом. Формат — это диагональный размер видикона, формирующего изображение,
эквивалентное изображению, формируемому матрицей ПЗС. Формат измеряется в дюймах
и принимает значения 1/2", 1/3", 1/4" и т. п. Формат матрицы
определяет угол обзора телевизионной камеры (рис. 5. 2)
С одинаковыми объективами
телевизионная камера на основе матрицы формата 1/2" имеет больший угол
обзора, чем камера с матрицей формата 1/3".
Чем меньше формат матрицы
ПЗС, тем миниатюрнее камера. Соотношение размера матрицы ПЗС и ее размеров в
миллиметрах показано на рис. 5. 3.
.
Для увеличения угла обзора
матрицы малого формата должны иметь объектив с малым фокусным расстоянием. При
этом качество телевизионного изображения будет определяться светосилой объектива,
т. е. количеством света, которое будет проходить через него и попадать на преобразователь
свет-сигнал. Чем выше светосила объектива, тем меньше нужно времени для освещения
матрицы ПЗС до получения изображения необходимого качества. Светосила объектива
зависит от двух величин: диаметра входного зрачка D и фокусного расстояния
f. Отношение диаметра входного зрачка объектива к фокусному расстоянию
называется относительным отверстием F и записывается, например, в виде F: 1,
6 или F: 1/б. Светосила объектива тем выше, чем больше диаметр его входного
зрачка и меньше фокусное расстояние.
Следующий важный параметр
ТВ камеры — ее чувствительность. Производители по-разному трактуют это понятие.
Одни под чувствительностью понимают минимальную освещенность объекта, при которой
еще можно различить черно-белые переходы на изображении, другие — минимальную
освещенность на матрице ПЗС. С технической точки зрения более правильно было
бы указывать освещенность на матрице ПЗС, т. к. в этом случае не нужно оговаривать
характеристики используемого объектива. Но пользователю при установке камеры
удобнее работать с освещенностью объекта, которую он заранее знает. Поэтому
в паспортных данных ТВ камер обычно указывают минимальную освещенность объекта,
например 0, 1 лк (люкс).
Спектральная чувствительность
черно-белых ТВ камер перекрывает и инфракрасную область спектра. Это позволяет
использовать их в условиях плохой освещенности, применяя специальные ИК осветители.
Электронный затвор является
неотъемлемой частью ТВ камеры на основе матрицы ПЗС. Точнее, когда говорят о
той или иной скорости электронного затвора, подразумевают соответствующий режим
работы матрицы ПЗС камеры. Скорость электронного затвора является одной из основных
характеристик видеокамеры и определяет качество воспроизведения быстро перемещающихся
объектов. В современных камерах используют затворы со скоростью срабатывания
от 1/50 до 1/10000 с.
В настоящее время быстрыми
темпами развиваются методы цифровой обработки видеосигнала. В таких системах
аналоговый сигнал, снимаемый с матрицы ПЗС, проходит через аналого-цифровой
преобразователь, размещенный внутри ТВ камеры. Затем сигнал разделяется на яркостную
и цветовую компоненты, обрабатывается микропроцессором и поступает на цифровой
монитор. Это позволяет существенно улучшить разрешение и качество изображения.
Телевизионные системы наблюдения
можно рассматривать как надежный охранный комплекс вашего офиса, учреждения,
квартиры.
Системы скрытного охранного
телевизионного наблюдения имеют четыре основных направления применения (рис.
5. 4):
> переговорная панель
домофона со скрытой телевизионной камерой наблюдения;
> телевизионный дверной
глазок;
> скрытая миниатюрная
телевизионная камера наблюдения;
> вынесенная телевизионная
камера наблюдения.
Скрытые телевизионные камеры
и телевизионный дверной глазок (снаружи выглядит, как обычный дверной глазок)
монтируются в дверь или переговорную панель домофона.
Рис.
5. 4. Применение телекамер в составе охранной системы
Эти системы
телевизионного наблюдения с целью повышения качества наблюдаемых объектов имеют
небольшое фокусное расстояние и угол обзора объектива до 160°. Для идентификации
объектов в темное время суток совместно с телекамерами используются устройства
инфракрасной подсветки (длина волны 870 нм). В табл. 5. 1 приведены устройства
инфракрасной подсветки, получившие широкое применение в системах телевизионного
наблюдения. Таблица
5. 1. Устройства инфракрасной подсветки
Модель |
Фирма (страна) |
Сектор подсветки, град. |
Дальность подсветки, м |
Питание, В/А |
Примерная цена, USD |
ФОТ-1 |
Текра (Россия) |
120 |
4 |
12 /0,
4 |
30 |
IR-20F |
Computar (Япония) |
27 |
12 |
12 /1,
7 |
240 |
IR-50F |
Computar (Япония) |
27 |
30 |
12/4,
2 |
310 |
IR-75F |
Computar (Япония) |
25 |
40 |
12/6,
25 |
390 |
IR-150F |
Computar (Япония) |
25 |
80 |
12/10 |
662 |
|