Поиск по сайту

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