Indicadores de la cámara

La lente es el ojo de la cámara Para adaptarse a diferentes entornos y requisitos de monitoreo, es necesario configurar lentes de diferentes especificaciones. Por ejemplo, en una sala monitoreada con llave, si desea capturar imágenes claras con un gran campo de visión, debe configurar una lente gran angular, en un estacionamiento al aire libre, no solo debe ver la imagen completa del estacionamiento; mucho, pero también ver los detalles del automóvil con claridad Al monitorear las líneas de defensa fronterizas y costeras, se necesita una lente gran angular y con zoom. Cuando se monitorean las líneas de defensa fronterizas y costeras, se requiere la captura de imágenes con superteleobjetivo.

1. Principales parámetros de la lente

Distancia focal (f): La distancia focal es la distancia entre la lente y el elemento fotosensible. Al cambiar la distancia focal de la lente, el. La ampliación de la lente se puede cambiar. Cuando la distancia entre el objeto y la lente es muy grande, podemos usar la siguiente fórmula para calcular: aumento de la lente ≈ distancia focal/distancia del objeto. Al aumentar la distancia focal de la lente, el factor de ampliación aumenta y el paisaje distante se puede acercar, el rango de la imagen se vuelve más pequeño y los detalles del paisaje distante se pueden ver más claramente si la distancia focal de la lente es; Si se reduce, el factor de ampliación disminuye y el rango de la imagen se expande, podrá ver paisajes más grandes.

Parámetros principales de la lente

Campo de visión: en la práctica de la ingeniería, a menudo utilizamos el campo de visión horizontal para reflejar el rango de disparo de la imagen. Cuanto mayor es la distancia focal f, menor es el campo de visión y menor es el rango de imagen formado en el elemento fotosensible; a la inversa, cuanto menor es la distancia focal f, mayor es el campo de visión y mayor es el rango de imagen formado; El elemento fotosensible.

Apertura: La apertura está instalada en la parte posterior de la lente. Cuanto mayor se abre la apertura, mayor es la cantidad de luz que pasa a través de la lente y mayor es la claridad de la imagen. Cuanto más se abre la apertura, mayor es la cantidad de luz que pasa a través de la lente. Cuanto más pequeña es, menor es la claridad de la imagen. Generalmente se expresa como F (flujo luminoso), F = distancia focal (f) / apertura pasante. En las especificaciones técnicas de la cámara, a menudo podemos ver un parámetro como 6 mm/F1.4, lo que significa que la distancia focal de la lente es de 6 mm y el flujo luminoso es de 1,4. Entonces podemos calcular fácilmente la luz que pasa. la apertura es de 4,29 mm. Cuando la distancia focal f es la misma, cuanto menor es el valor de F, mayor es la apertura, mayor es el flujo de luz que llega al chip CCD y mejor es la lente.

2. Clasificación de lentes

Clasificación por ángulo de visión

Clasificación por apertura

2. Mejorar la claridad de la imagen significa. mejorando la capacidad fotosensible de la cámara

1. El papel del elemento fotosensible

En la actualidad, el elemento CCD utilizado en el elemento fotosensible de las cámaras de vigilancia convencionales es en realidad un elemento de conversión fotoeléctrica. En comparación con los sensores CMOS anteriores, la sensibilidad del CCD es de 3 a 10 veces mayor que la del CMOS. Por lo tanto, el chip CCD puede recibir más señales ópticas, convertirlas en señales eléctricas y formar una salida de señal de video después de ser filtrada y amplificada por el video. circuito de procesamiento. Cuanto más fuerte sea la señal luminosa recibida, mayor será la amplitud de la señal de vídeo. Conecte la señal de vídeo a la entrada de vídeo de un monitor o televisor para ver la imagen de vídeo. Mejorar la claridad de la imagen se trata fundamentalmente de mejorar las capacidades sensibles a la luz de la cámara.

2. Configuración de lente y sensor CCD

En la Figura 1, podemos ver que la imagen formada en el sensor CCD es más pequeña que la imagen original. Superficie de imagen del chip CCD Los diferentes tamaños de imagen también son diferentes.

Los tamaños de imágenes CCD comúnmente utilizados son 1/2 pulgada y 1/3 pulgada. El tamaño del CCD determina las especificaciones de la cámara.

Configuración de lente y sensor CCD

Tamaño de imagen CCD, es decir, la relación de aspecto de la pantalla de la cámara es la misma que la de la pantalla del televisor, normalmente 4:3. Esto garantiza que la imagen de vídeo de la cámara no se distorsione en la imagen del monitor.

Las especificaciones de la lente también se dividen en 1/2 pulgada, 1/3 pulgada, etc. La lente de 1/2 pulgada se puede usar para 1/2 pulgada y 1/3 cámaras de 1/3 de pulgada; mientras que la lente de 1/3 de pulgada solo se puede usar para cámaras de 1/3 de pulgada, pero no para cámaras de 1/2 pulgada. Esto se debe al flujo luminoso de la lente de 1/3 de pulgada. Es solo el 44% del flujo luminoso de la lente de 1/2 pulgada, que no puede cumplir con los requisitos de flujo luminoso de la cámara de 1/2 pulgada.

Seguimos usando la lente de la Figura 1 para ilustrar la configuración de la distancia focal de la lente. Donde f representa la distancia focal, v representa la altura del tamaño de la imagen CCD, V representa la altura del objeto que se observa, h representa el ancho del tamaño de la imagen CCD, H representa el ancho del objeto que se observa y D representa la distancia del objeto a la lente. Suponga que al observar con una cámara CCD de "1/3", el objeto medido tiene 500 mm de ancho y 400 mm de alto, y la distancia focal de la lente está a 5000 mm del objeto medido. Se puede calcular a partir de la fórmula: distancia focal f = 4,8 × 5000/500 ≈ 48 mm o distancia focal f = 3,6 × 5000/400 ≈ 45 mm.

3. Cómo capturar imágenes claras en condiciones de poca luz

Se requieren cámaras de vigilancia para poder capturar imágenes en condiciones de poca luz o incluso sin luz por la noche. Entre los distintos indicadores de la cámara, a menudo podemos ver el elemento de poca iluminación.

1. El concepto de iluminación

La iluminancia es una unidad que mide la sensibilidad de una cámara, expresada en lux, es decir, qué tan oscuras puede la cámara capturar imágenes en condiciones de iluminación. Cuanto menor sea el valor de Lux, la cámara podrá capturar imágenes claras en condiciones de poca iluminación. Sabemos que el valor nominal de la señal de video generada por la cámara es 1v y el valor estándar es 700mv. Por ejemplo, si se usa una lente con una apertura de F1.2, cuando el valor de iluminación de la escena que se está fotografiando es. 0,02 Lux, la amplitud de la señal de vídeo emitida por la cámara es la amplitud estándar. El valor es 33-50 de 700 mv, es decir, la iluminación mínima de la cámara es 0,02 Lux/F1.2. Al probar el valor de iluminación mínimo, se debe tener en cuenta que cuanto mayor sea la apertura de la lente, menor será el valor F. Cuanto mayor sea la apertura, menor será la iluminación requerida. Diferentes aperturas tienen diferentes valores mínimos de iluminación.

2. Solución para fotografía con poca luz

Sabemos que las cámaras CCD se pueden dividir en cámaras en color y cámaras en blanco y negro. La iluminación mínima de las cámaras normales es la que se muestra. en la siguiente tabla.

La iluminación mínima de las cámaras normales

El rango de longitud de onda de la luz visible es de 380 nm ~ 780 nm. Las longitudes de onda de la luz visible se dividen en rojo, naranja, amarillo, verde, cian y azul. y violeta de larga a corta, la longitud de onda más corta que la luz violeta se llama luz ultravioleta y la longitud de onda más larga que la luz infrarroja se llama luz infrarroja. Hay una capa de electrodos transparentes en la superficie del sensor CCD que absorbe la luz ultravioleta, por lo que el CCD no puede aceptar la luz ultravioleta. Hay una capa de electrodos transparentes en la superficie del sensor CCD que absorbe los rayos ultravioleta, por lo que el CCD no puede aceptar rayos ultravioleta. El chip CCD de una cámara a color normal tiene tiras de filtro rojas, verdes y azules, por lo que la cámara a color no puede sentir la luz infrarroja. La cámara CCD normal en blanco y negro tiene un amplio espectro y no sólo puede detectar luz visible, sino también luz infrarroja.

Basándose en los principios anteriores, los ingenieros suelen utilizar las siguientes soluciones para capturar imágenes claras en entornos con condiciones de poca luz.

(1). Luz infrarroja ordinaria de cámara CCD en blanco y negro de baja iluminación

Se instalan "luces" de radiación infrarroja en el sitio de monitoreo para producir radiación infrarroja que no puede ser vista por el observador. El ojo humano, pero puede ser capturado por cámaras comunes usando luz infrarroja, la fotografía nocturna se puede lograr a través de una cámara CCD en blanco y negro.

(2) Luz infrarroja de cámara color a blanco y negro

La llamada cámara color a blanco y negro es una cámara a color durante el día, y cuando las condiciones de iluminación son pobre por la noche, la imagen en blanco y negro es sensible a los infrarrojos. Tiene la característica de alto brillo, cambia automáticamente del modo blanco y negro al modo blanco y negro y dispara con la cooperación de la luz infrarroja. Cuando se trabaja con luz infrarroja, la cámara de baja iluminación debe cumplir con la iluminación mínima admitida por la luz infrarroja.

(3) Cámara infrarroja en color de baja iluminación

La cámara infrarroja en color de baja iluminación tiene una sensibilidad infrarroja más de cuatro veces mayor que la de las cámaras normales y puede funcionar bajo iluminación cero. (0Lux).

Cámara infrarroja en color de baja iluminación

(4) Cámara con obturador de baja velocidad

La cámara con obturador de baja velocidad también se denomina cámara de imagen acumulativa, que almacena continuamente múltiples fotogramas (hasta 128) La tecnología SLOWSHUTTER permite tomar imágenes claras con una iluminación de 0,008 LUX/F1.2. Esta cámara con poca luz es adecuada para museos donde la luz roja y los daños causados ​​por los rayos UV están prohibidos, la observación de la actividad biológica nocturna y el monitoreo nocturno de la costa militar.

(5) Cámara de iluminación ultrabaja

La cámara de iluminación ultrabaja que utiliza la tecnología EXVIEWHAD mejora en gran medida la sensibilidad. La iluminación en color puede alcanzar 0,05 LUX y la iluminación en blanco y negro. alcanzar 0.003-0.001LUX. Si está equipado con un equipo de infrarrojos especial, puede obtener imágenes en blanco y negro de alta definición y lograr fotografías a 0Lux.

4. Control de la cámara

Para ampliar el rango de monitoreo, se requiere que las cámaras de vigilancia puedan realizar funciones como rotación, zoom, ampliación de zoom y enfoque automático. La realización de estas funciones requiere que la grabadora de disco duro digital controle la cámara a través del controlador.

1. Control de rotación

Los ingenieros utilizan un giro/inclinación para instalar y fijar la cámara. El giro/inclinación se divide en un giro/inclinación fijo y un giro/inclinación eléctrico. El giro/inclinación fijo es adecuado para situaciones donde el rango de monitoreo no es grande. Después de instalar la cámara en el giro/inclinación fijo, ajuste los ángulos horizontal y de inclinación de la cámara y bloquee el mecanismo de ajuste después de alcanzar las mejores condiciones de trabajo. El giro/inclinación eléctrico está equipado con un motor paso a paso. El motor recibe señales del controlador y hace que la cámara gire para lograr un posicionamiento preciso y es adecuado para monitoreo a gran escala.

Según sus características de rotación, el PTZ se puede dividir en un PTZ giratorio horizontal que solo puede girar hacia la izquierda y hacia la derecha y un PTZ omnidireccional que puede girar hacia la izquierda y la derecha, así como hacia arriba y hacia abajo. En términos generales, el ángulo de rotación horizontal es de 0°~350° y el ángulo de rotación vertical es de 90°. La velocidad de rotación horizontal de un cardán de velocidad constante es generalmente de 3° a 10°/s, y la velocidad vertical es de aproximadamente 4°/s. La junta universal de velocidad variable tiene una velocidad de rotación horizontal de 0° a 350° y un ángulo de rotación vertical de 90°. La velocidad de rotación horizontal de un cardán de velocidad variable generalmente está entre 0° y 32°/s, y la velocidad de rotación vertical es aproximadamente de 0° a 16°/s. En algunos sistemas de cámara de alta velocidad, la función de giro/inclinación tiene una velocidad de rotación horizontal de 480°/s o más y una velocidad de rotación vertical de 120°/s o más.

2. Realice zoom eléctrico, zoom y enfoque automático

(1) La llamada cámara integrada integra la lente, el chip CCD, el circuito de procesamiento de video, la fuente de alimentación y la carcasa. En conjunto, puede realizar funciones de zoom eléctrico, zoom y enfoque automático. La capacidad de lograr el enfoque automático de forma rápida y precisa es la clave para evaluar la calidad de una cámara integrada. Un buen producto puede enfocar con precisión de una sola vez, pero un producto de mala calidad tendrá que enfocar hacia adelante y hacia atrás y enfocar varias veces. En la actualidad, las cámaras integradas con zoom de 16, 18, 20, 22, 27 y 32 aumentos son la corriente principal. La tendencia de desarrollo es que la iluminación es cada vez menor y el aumento óptico es cada vez mayor. Tenga en cuenta que el factor de zoom aquí se refiere al zoom óptico.

Las tecnologías clave de la cámara integrada son la lente, el CCD y el módulo de procesamiento DSP. Los objetivos de gama alta están controlados principalmente por fabricantes japoneses, como Canon, Camputar, Avenir, etc. Los chips CCD son producidos principalmente por Sony Corporation de Japón. Los CCD de Sony se dividen en dos tipos: SuperHAD y Exview. Exview es la última tecnología, generalmente tiene un tamaño de 1/4 de pulgada y tiene una relación rendimiento-ruido más alta que SuperHAD. el chip de procesamiento DSP de Sony El chip DSP puede realizar un buen procesamiento de color en la imagen, haciendo que la imagen se vea muy vívida.

Los DSP de Canon y Nikon son superiores en modos de captura de luz y enfoque.

(2) Utilice una lente de zoom eléctrico para una cámara normal.

La lente de zoom eléctrico se combina con una cámara normal y utiliza el principio de control de vídeo de una cámara normal para realizar operaciones automáticas. Control de la distancia focal, apertura y distancia focal de la lente. En la actualidad, algunos fabricantes han desarrollado una lente con zoom eléctrico de 60x de aumento ultra alto "D60 × 12,5". Su distancia focal de 750 mm (hasta 1500 mm con una lente de extensión con zoom) permite una identificación clara de personas a una distancia de hasta 3 kilómetros.

V. Transmisión en red de imágenes de vídeo

1. Cámara analógica, grabadora de disco duro digital, sistema de red informática

Este es actualmente el vídeo en red más utilizado. Configure el puerto, la puerta de enlace y el enrutamiento, utilice la grabadora de disco duro digital en el sitio como servidor, instale software de monitoreo especial o complementos en la computadora del cliente remoto y el usuario podrá ver el sitio a miles de kilómetros de distancia. Internet, realizando monitoreo y grabación remota de video monocanal y multicanal.

2. Sistema de red informática del servidor de vídeo en red de cámara analógica

La señal de salida de la cámara analógica es una señal analógica y la señal procesada por la computadora es una señal digital. La señal digital se transmite a través de la red, el video en red El servidor (VideoServer) convierte la señal analógica de la cámara analógica en una señal digital y luego la comprime y codifica a través de un chip de compresión eficiente. Después de la salida, se puede utilizar en el. sistema de vídeo por ordenador. El servidor de video en red (VideoServer) convierte la señal analógica de la cámara analógica en una señal digital y luego la comprime y codifica a través de un chip de compresión eficiente para generar una señal digital que se puede transmitir en la red informática. en forma de red informática. Por lo tanto, el servidor de vídeo en red también puede denominarse codificador de vídeo (VideoCoder). Cuando un extremo del servidor de video está conectado a la señal de salida de la cámara analógica, el otro extremo se inserta en el cable de red de la computadora y luego se configura la puerta de enlace y el enrutamiento. Abra el navegador IE en cualquier computadora en Internet. ingrese la dirección IP o el nombre de dominio y luego la computadora vea la pantalla de vigilancia. Si la cámara analógica está equipada con giro/inclinación, también podemos realizar zoom, zoom, rotación y otras operaciones de control en la cámara a través de la computadora. También debe estar integrado un sistema operativo en tiempo real en el servidor de vídeo en red, que puede ser una versión de Linux o una versión de Windows. La versión de Linux es mejor en términos de estabilidad. El uso de un servidor de vídeo en red le permite elegir y equipar diferentes cámaras, lo que le proporciona una mayor flexibilidad.

3. Sistema de red informática con cámara de red

Una cámara de red integra una cámara analógica y un servidor de vídeo en red. La cámara tiene conversión analógica/digital incorporada, servidor de video y otras funciones, mientras que el servidor de video en red puede realizar comunicación de red y transmisión de datos de acuerdo con el protocolo de red, y también puede recibir señales de alarma y enviar señales de alarma al exterior. Esto es más conveniente, siempre que instale la cámara de red y conecte el cable de Internet, podrá navegar.

4. Sistema de videovigilancia de red inalámbrica CDMA

El método de transmisión introducido anteriormente es la transmisión por cable, pero en el transporte móvil (automóviles), áreas mineras remotas y áreas montañosas, obviamente lo es. Es muy difícil utilizar la transmisión por cable. Si es difícil, podemos utilizar tecnología de comunicación inalámbrica madura. El producto representativo aquí es el vídeo móvil de China Unicom. El sistema de videovigilancia en red inalámbrica CDMA es un producto conveniente que integra funciones de comunicación de datos CDMA y funciones de codificación de video digital. Comprime la imagen de la cámara a través del módulo de codificación de compresión de video y la transmite a la red CDMA a través del terminal de comunicación inalámbrica inteligente para realizar funciones como interacción de datos de video, envío y recepción, cifrado y descifrado, codificación y decodificación, control y mantenimiento de enlaces. El sistema puede transmitir imágenes dinámicas en tiempo real a la red CDMA. El sistema puede transmitir imágenes en movimiento en tiempo real a la red de comunicación China Unicom más cercana. La terminal de control central del sistema puede obtener información de imágenes en tiempo real a través de Internet. El sistema integra las ventajas de la red CDMA y la red de Internet y puede monitorearse y administrarse de forma remota en cualquier momento y en cualquier lugar.

VI.Descripción de indicadores técnicos comunes

1. Resolución

La resolución de la imagen simplemente se refiere al número de puntos que se muestran en la pantalla en las direcciones horizontal y vertical. . Por ejemplo, 1024 × 728, donde "1024" representa la cantidad de puntos que se muestran en dirección horizontal en la pantalla y "768" representa la cantidad de puntos que se muestran en dirección vertical. Cuanto mayor sea la resolución, más clara será la imagen. Cuanto mayor sea la resolución, más clara será la visualización de la imagen.

2. Claridad

La claridad de la cámara está representada por líneas, que se dividen en líneas horizontales y líneas verticales. En aplicaciones de ingeniería reales, a menudo utilizamos líneas horizontales como indicador. para evaluar la claridad de la cámara. Cuantas más líneas, mayor será la claridad. La resolución de las cámaras en blanco y negro de uso común es generalmente de 450 a 600, mientras que la resolución de las cámaras en color es generalmente de 330 a 480. Cuanto mayor sea el valor, más clara será la imagen. En situaciones de monitoreo general, una cámara con aproximadamente 450 líneas puede cumplir con los requisitos. Para ocasiones especiales como tratamientos médicos y procesamiento de imágenes, una cámara con 600 líneas puede obtener imágenes más claras.

3. Control automático de ganancia (AGC)

Para permitir que la cámara emita señales de vídeo estándar en diferentes condiciones de iluminación, se introduce el control automático de ganancia (AutoGainControl) en el procesamiento de vídeo. circuito. ), el control de retroalimentación de ganancia se logra detectando el nivel promedio de la señal de video. Las cámaras con AGC tienen una sensibilidad mejorada en condiciones de poca luz, pero también pueden amplificar las señales de interferencia, haciendo que las imágenes parezcan abarrotadas.

4. Compensación de luz de fondo (BLC)

Cuando la cámara dispara en un entorno de luz de fondo, aparecerá una imagen negra en la pantalla. Sin embargo, esto es inevitable en un entorno de luz de fondo de seguridad. En este momento debe realizar la compensación de la luz de fondo. Cuando se introduce la función de compensación de luz de fondo, si la cámara detecta que el nivel de video en un área determinada de la imagen capturada es relativamente bajo, utilizará el circuito AGC mencionado anteriormente para mejorar y mejorar el nivel de video en esa área. aumentando la amplitud de la señal de vídeo de salida, para que la imagen sea clara y brillante en general. Si el sujeto que desea ver aparece oscuro debido a un fondo brillante, puede configurar BLC en ON para compensar la fuerte luz de fondo.

5. Interruptor del obturador electrónico (EE/AI)

En la parte posterior de la cámara, a menudo podemos ver el interruptor EE/AI. EE significa modo de obturador electrónico; AI significa modo de lente de apertura automática. El obturador electrónico de la cámara generalmente se configura en el modo de obturador electrónico automático. A través del modo de obturador electrónico, el tiempo de exposición del sensor de imagen CCD se ajusta de acuerdo con la intensidad de la luz incidente para obtener una imagen clara. es entre 1/50-1/100000 segundos entre.

6. Relación señal-ruido

La relación entre el nivel de la señal y el nivel de ruido incluye ruido de potencia, ruido aleatorio y ruido de frecuencia única. Generalmente se expresa en decibeles (dB). Cuanto mayor sea la relación señal/ruido, menos ruido se generará y mayor será la calidad de la señal de la imagen. La relación señal-ruido no será inferior a 48 dB.

7. Balance de blancos (AWB)

Para restaurar el color del objeto que se está fotografiando, una cámara a color debe mantener un balance de blancos normal.