Navigation:  Примеры работы с CCTVCAD Lab Toolkit > О чувствительности видеокамер

 

Способность видеокамеры создавать изображения с необходимой подробностью в условиях недостатка освещения имеет важнейшее значение во многих системах наружного видеонаблюдения.

 

К сожалению, единый стандарт измерения чувствительности в CCTV индустрии отсутствует. Производители видеокамер приводят значения чувствительности, измеренное по собственным методикам. Значения чувствительности, приведённые в спецификациях многих производителей соответствуют изображению, на котором на фоне сильного шума с трудом можно различить лишь силуэты крупных высококонтрастных объектов.

Мало кто из производителей приводит значения чувствительности, измеренное согласно открытым стандартам.

В итоге, у видеокамер с фактически одинаковой чувствительностью, но выпущенных разными производителями значения в спецификации могут отличаться в десятки раз.

 

Однако для проектного расчёта или моделирования чувствительность камер должна быть описана однозначно.

 

В VideoCAD чувствительность определяется через Минимальную освещённость (люкс) сцены с отражением 0.75, при которой изображение от камеры с установленным объективом с известной светосилой (F) имеет известное отношение сигнал/шум (дБ) и уровень яркости (IRE).

Сцена освещается галогенной лампой накаливания с цветовой температурой Tc=3100+-200K.

 

Для однозначного описания чувствительности должны быть заданы следующие параметры:

 

Определение основано на стандарте CEA 639 'Consumer Camcorder or Video Camera Low Light Performance'.

 

Если требуется точное моделирование, рекомендуется измерить чувствительность используемых моделей видеокамер.

 

Результаты измерений могут быть внесены в параметры модели камеры в VideoCAD. После этого для получения изображения от модели камеры в любых условиях освещения достаточно назначить загруженной камере нужную модель.

 

Чувствительность моделей камер, имеющихся в Таблице моделей камер, измерена по подробно описанной методике.

 

Методика основана на стандарте CEA 639 'Consumer Camcorder or Video Camera Low Light Performance'.

 

При сравнении измеренных параметров в Таблице моделей камер с данными производителей можно видеть, что измеренная чувствительность видеокамеры Pelco MC3710H-7X точно соответствует значению, приведённому в спецификации. Близкую чувствительность имеют видеокамеры JVC.

Чувствительность других протестированных видеокамер существенно ниже приведённых в спецификациях значений.

 

Соответствие методики измерения чувствительности стандарту CEA 639 заявлено также компанией Axis Communications.

 

Если условия монтажной организации не позволяют измерить чувствительность применяемых видеокамер практически, то при выборе значения чувствительности для моделей VideoCAD следует руководствоваться следующими практическими правилами для исправных, грамотно сконструированных видеокамер без расширенного динамического диапазона:

 

1. Чувствительность чёрно-белых видеокамер с обычными ПЗС матрицами 1.3" IT CCD, Sony Super HAD™ CCD высокого разрешения 752x582 составляет 0.06-0.15лк при отношении сигнал/шум=17дБ, диафрагме объектива F1.2.

 

2. Чувствительность чёрно-белых видеокамер с ПЗС матрицами 1.3" Sony ExView HAD™ CCD высокого разрешения 752x582 составляет 0.04лк при отношении сигнал/шум=17дБ, диафрагме объектива F1.2.

 

3. Чувствительность цветных видеокамер высокого разрешения 752x582 составляет около 1лк при отношении сигнал/шум=17дБ, диафрагме объектива F1.2.

 

4. Чувствительность видеокамер с ПЗС матрицами стандартного разрешения 500x582 примерно на 15-20% лучше, чем у видеокамер с ПЗС матрицами высокого разрешения.

 

5. Чувствительность видеокамер day/night (ИК фильтр удаляется в чёрно-белом режиме) в режиме чёрно-белого изображения примерно вдвое хуже чувствительности чёрно-белых видеокамер с такими же ПЗС матрицами.

 

6. Чувствительность видеокамер easy day/night (ИК фильтр не удаляется в чёрно-белом режиме) в режиме чёрно-белого изображения примерно в 1.5 раза лучше чувствительности цветных видеокамер с такими же ПЗС матрицами.

7. Для получения чувствительности видеокамеры с объективом, у которого диафрагма отличается от F1.2 следует умножить чувствительность с диафрагмой F1.2 на отношение квадрата диафрагмы объектива к 1.44 (1.2 в квадрате).

 

Например, видеокамера с ПЗС матрицей 1.3" Sony ExView HAD™ CCD и объективом с диафрагмой F2.0 (мини-объектив, М12) имеет чувствительность=0.04*(2*2/1.44)=0.11лк. Где 0.04лк - чувствительность при диафрагме F1.2.

 

8. Реальная чувствительность видеокамер с расширенным динамическим диапазоном и сложной цифровой обработкой изображения может быть недостаточной, несмотря на хорошие значения в спецификации. Рекомендуется проверять такие видеокамеры перед использованием в проекте. При проверке обращать внимание на возможное сильное снижение разрешения и размазывание движущихся объектов в условиях низкой освещённости.

 

Иногда повышенная чувствительность достигается за счёт снижения шумов в результате цифровой обработки изображения. Измерение показывает хорошее отношения сигнал/шум вплоть до низких освещённостей. Но в тоже время существенно снижается разрешение.

 

Повышенная чувствительность достигается также за счёт увеличения времени экспозиции. В этом случае размазываются движущиеся объекты и снижается частота кадров.

 

Снижение разрешения и увеличение времени экспозиции при уменьшении освещённости характерно для видеокамер со специальными ночными режимами и IP камер.

Для моделирования снижения разрешения в  VideoCAD используйте параметр Резкость.

 

9. Значение IRE при измерении чувствительности у разных видеокамер может существенно отличаться и составлять от 20-50 для обычного усиления АРУ (Normal AGC, Standard AGC) до 90-100 для повышенного усиления АРУ (HI AGC, Super AGC).

 

Для моделирования повышенного контраста без улучшения отношения сигнал/шум используйте параметр Максимальное усиление АРУ.

 

Чувствительность IP камер

 

Напомним, что максимальное время экспозиции аналоговых камер составляет 20мс для системы PAL и 16,5 мс для NTSC. Именно для этих значений экспозиции выше приведена чувствительность простых аналоговых камер.

IP камеры при недостатке освещения автоматически включают многократно большее время экспозиции что не заметно на статических сценах, но ведёт к размытию движущихся объектов.

Чувствительность IP камер может зависеть также от количества пикселей изображения. Чем больше количество пикселей - чем меньше размер каждого пикселя - тем хуже чувствительность.

Корректно измерить чувствительность современной IP камеры - задача не из простых. При снижении освещённости автоматически запускается шумоподавление, объединяются соседние пиксели, снижается частота кадров, многократно увеличивается экспозиция, исчезает цвет, уровень чёрного поднимается и шумы тонут в чёрном вместе с тёмными деталями изображения. При чём отключить эту автоматику невозможно у многих IP камер. Если система шумоподавления не может быть отключена, то отношение сигнал/шум перестаёт быть хорошим критерием качества изображения.

 

В наших испытаниях от IP камеры с 1/4" CMOS сенсором при разрешении 640*480 и с объективом F2.0 удавалось получить изображение испытательной таблицы с отношением сигнал/шум 17Дб при освещённости 1,3лк, если камера устанавливала время экспозиции = 40мс. Увеличение времени экспозиции до 160мс увеличивало чувствительность до 0,3лк.

 

2х мегапиксельная IP камера с 1/3" CMOS сенсором при разрешении 1600*1200 и с объективом F1.2 выдавала изображение испытательной таблицы с отношением сигнал/шум 17Дб при освещённости 1,0 лк, при времени экспозиции 80мс. Увеличение времени экспозиции до 240мс увеличивало чувствительность до 0,3лк. Время экспозиции контролировалось по нашей собственной методике.

 

Смотрите также: Освещение и чувствительность камер в CCTV.