|
Пример 10 Измерение характеристик инфракрасного прожектора |
  
|
|
Пример 10 Измерение характеристик инфракрасного прожектора |
|
Читайте прежде: Инфракрасные светильники в VideoCAD
Задача
Имеется образец Инфракрасного прожектора. Необходимо измерить эффективность данного прожектора для чёрно-белой видеокамеры относительно галогенной лампы накаливания и создать модель этого прожектора в VideoCAD.
Суть измерения силы излучения ИК прожектора - добиться одинаковой средней яркости одного и того же пикселя изображения при освещении сцены ИК прожектором и галогенной лампой накаливания. При освещении лампой накаливания люксомер покажет эквивалентную освещённость в люксах создаваемую ИК прожектором.
Оборудование
| • | Люксомер (измеритель освещённости). Подойдёт практически любой со стандартной спектральной характеристикой CIE. |
| • | Любая PC-based система захвата видео, ТВ-тюнер с видеовходом и т.п. Система должна позволять выводить живое видеоизображение на экран компьютера. |
| • | Миниатюрная галогенная лампа накаливания 12В 10Вт. |
| • | Стабилизированный блок питания для галогенной лампы. |
| • | Объектив с ручной регулировкой диафрагмы, фокусное расстояние 4-8mm. |
| • | Штатив. Рекомендуется для удобства и точности. |
| • | Измерения должны производиться в тёмном помещении. |
Порядок работы
1. Отключите у камеры АРУ(AGC), если видеокамера позволяет это сделать.
Отключение АРУ повышает точность измерения.
2. Установите на камеру объектив с ручной диафрагмой, установите камеру на штатив, направьте на лист бумаги, подключите к компьютеру, выведите изображение на экран.
3. В поле зрения камеры установите датчик люксомера.
4. Рядом с окном датчика, непосредственно на датчике закрепите небольшой кусочек ровной белой писчей бумаги.
5. На расстоянии 1-2 метра от датчика люксомера (не ближе, чем 20-ти кратный размер окна излучения прожектора) закрепите испытуемый ИК прожектор, направьте ось излучения прожектора на листок бумаги на датчике, перпендикулярно листку бумаги.
6. Запустите Анализатор видео. Перейдите на вкладку Анализ пикселя.Отметьте окошко Цикл, кликните Старт. После чего быстро переместите курсор мыши на изображение кусочка белой бумаги рядом с окном датчика люксомера.
7. Выключите общий свет. Запитайте ИК прожектор номинальным напряжением. Если проверяется светодиодный ИК прожектор, то прогрейте его не менее часа.
В процессе прогрева мощность светодиодного ИК прожектора снижается на 15-20% и более в зависимости от качества конструкции теплоотвода.
8. Регулируя диафрагму объектива, добейтесь, чтобы измеренная Анализатором видео Средняя яркость по окончанию цикла измерения по 100 кадрам равнялась 0.22-0.25.
9. Выключите ИК прожектор. Включите галогенную лампу накаливания.
10. Изменяя расстояние от лампы до датчика люксомера, добейтесь равного с п.8 значения Средней яркости по окончанию цикла измерения по 100 кадрам.
Напряжение питания лампы изменять нельзя. Оно должно быть равно номинальному напряжению питания лампы. Освещённость изменяйте только изменением расстояния между лампой и датчиком люксомера.
Следите, чтобы окно датчика люксомера и листок бумаги на датчике имели визуально одинаковую освещённость.
11. Запишите показания люксомера.
Люксомер показывает освещённость Eэкв, эквивалентную для данной видеокамеры ИК освещённости, создаваемой ИК прожектором.
12. Рассчитайте энергетическую освещённость Еэн (ватт/метр2), создаваемую прожектором, по формуле:
Eэн=Eэкв/Kcэ;
где:
Eэкв - эквивалентная освещённость, измеренная в п.11;
Ксэ - относительный коэффициент спектральной эффективности ИК излучения (люмен/ватт) для белой бумаги и чёрно-белой ПЗС матрицы.
Значения Ксэ для излучателей с разными длинами волн максимума излучения и разных видеосенсоров вы можете видеть в окне Расчёт светильника в VideoCAD.
Данные значения Ксэ получены практическими измерениями в лаборатории CCTVCAD Software http://cctvcad.com с ИК излучателями, калиброванными в радиометрической лаборатории ООО "Микрэл" http://micrel.spb.ru.
Данные значения Kcэ справедливы для белой бумаги. Близкие значения Ксэ получаются для человеческого тела. Для зелёной травы Ксэ имеют в 2.2 раза бОльшие значения.
Зелёная трава отражает ИК излучение лучше, чем видимый свет. Бумага и человеческое тело отражает ИК излучение хуже, чем видимый свет.
Теоретический расчёт даёт средний результат, он не учитывает разницы в отражающей способности материалов в видимом свете и ИК.
При проектировании следует использовать значения Kcэ для бумаги и человеческого тела.
Переключение значения Kcэ для камер day/night в VideoCAD выполняется автоматически в зависимости от типа камеры.
13. Откройте окно Расчёт светильника в VideoCAD. Выберите:
| • | Тип лампы - ИК светодиод известной длины волны; |
| • | Мощность лампы - потребляемую мощность ИК прожектора; |
| • | Количество светодиодов - 1; |
| • | Прожектор - отметить; |
| • | Угол излучения - угол излучения прожектора по уровню 0.5; |
| • | Концентрация - 0.5; |
Если имеется документация производителя с кривыми силы излучения, то подбором значения Концентрации добейтесь близкого распределения силы излучения.
| • | Расстояние - расстояние между ИК прожектором и листком бумаги на датчике люксомера (метр). |
14. Подберите значение в окошке КПД для получения в окошке Энергетическая освещённость (вт/м^2) значения, равного Eэн, вычисленному в п.12.
Значения КПД, полученные в результате измерений нескольких реальных ИК осветителей:
КПД =0.3 для узкоугольного осветителя (угол 20-50 градусов);
КПД=0.5 для широкоугольного осветителя (угол 60-120 градусов).
Полное КПД ИК прожектора представляет собой произведение КПД ИК светодиода (0.05..0.15) на вычисленное КПД осветителя.
15. Таким образом, мы получили модель имеющегося светодиодного инфракрасного прожектора. Используя полученную модель, мы можем получать модели изображений от разных видеокамер при освещении этим прожектором с достаточной для практики точностью.
Cм. также: Измерение чувствительности видеокамеры, Инфракрасные светильники (в VideoCAD).