Объективы применяемые в видеонаблюдении свойства и возможности
Объектив — это отдельный элемент, который подбирается в зависимости от требований сенсора изображения камеры. Глаза человека представляют собой высокоадаптивный зрительный канал, способный получать визуализированную информацию. Они могут фокусироваться на различных объектах, находящихся на разных расстояниях, и мгновенно выполнять оптическую фокусировку. Благодаря наличию двух глаз, мы можем наслаждаться довольно широким углом обзора или сужать его при взгляде вдаль.
Объектив для камеры видеонаблюдения
Человеческие глаза обладают удивительными способностями, которые позволяют нам наслаждаться ярким светом и сохранять чёткость изображения в условиях сумерек. Зрачок наших глаз способен адаптироваться к различным уровням освещения, сужаясь в яркий день и расширяясь в темноте. Это позволяет нам видеть более широкий диапазон «глубины поля экспозиции», что означает, что мы можем одновременно фокусироваться на предметах, находящихся на значительном расстоянии.
При достаточном освещении наши глаза хорошо различают цвета, а в ночное время способны переключаться на черно-белое зрение. Управление нашим зрением осуществляется мозгом, который обладает высокой скоростью принятия решений и хорошей памятью. Это позволяет нам поворачивать глаза в любом направлении, сохраняя чёткость изображения.
Мозг обрабатывает все полученные данные и мгновенно принимает решение сфокусироваться на конкретном изображении, выбирая подходящий угол обзора и изменяя направление взгляда. Глаз также обладает уникальным умением: он способен различать сцены с большим контрастом и адаптироваться только к той части, которая представляет интерес.
Объективы видеокамер наблюдения не могут похвастаться такими же возможностями, как человеческий глаз. Однако современные объективы обладают рядом важных функций, таких как автофокусировка и авто Iris. Выбор наиболее подходящего объектива для каждой камеры часто является компромиссом между требованиями пользователя и практическими возможностями видеокамеры.
Большинство камер и устройств формирования изображения имеют некоторое отклонение от идеального количества света, проходящего через объектив, что позволяет получать приемлемые изображения. Этот диапазон отклонений обратно пропорционален чувствительности камеры. Более чувствительные камеры требуют более точного контроля диафрагмы.
Фокусное расстояние объективов
Фокусное расстояние объектива является важнейшим параметром, определяющим угол зрения на различных расстояниях. Оно может быть рассчитано по формуле или найдено в таблицах, которые предоставляют большинство производителей линз. Также большинство производителей предлагают удобные слайдовые или ротационные калькуляторы, которые позволяют быстро вычислить фокусное расстояние, исходя из размера сцены и расстояния до объекта.
Чем больше фокусное расстояние, тем уже угол обзора. Хотя это и не совсем корректно, линзы с фокусным расстоянием более 25 мм часто называют объективами с увеличенным ZOOM.
Выбор фокусного расстояния объектива требует тщательного подхода, чтобы обеспечить правильную область и степень детализации. Эмпирическое правило гласит: для того чтобы «видеть» человека на мониторе, он должен занимать не менее 10% высоты экрана. «Видеть» в данном контексте означает возможность определить, что это человек. Чтобы идентифицировать известного человека, требуется, чтобы он занимал не менее 50% высоты экрана, а предпочтительно 60%. Неизвестный человек должен занимать не менее 120% высоты экрана.
С появлением высокопроизводительных видеокамер с большим разрешением, где изображение можно увеличивать с помощью цифрового увлечения, вопрос о правильном подборе линз по классической формуле стал менее актуальным.
Современные видеокамеры нуждаются в более точных и совершенных линзах, способных передавать качество изображения на сенсор с высоким разрешением и детализацией.
Типы применяемых объективов в камерах наблюдения
Объективы с фиксированным фокусным расстоянием
Этот тип объектива также известен как монофокальный. Как следует из названия, его фокусное расстояние задано и не может быть изменено в процессе использования системы. Угол обзора можно узнать из спецификации производителя или на основе представленных графиков измерений.
Объективы с изменяемым расстоянием фокуса линзы
Объективы с переменным фокусным расстоянием
Переменная Фокусного расстояния это техническая возможность объектива, который имеет ограниченный диапазон ручной управлению фокусного расстояния. Этот объектив не относиться к группе зум-объектив, потому что он имеет коротко фокусное расстояние. Объективы подобного варианта обычно используются во внутренних ситуациях, где требуется детализация и точная подстройка сцены. Ручной зум-объективРучной зум-объектив дает возможность управление в ручном режиме изменением фокусного расстояния до придмета за которым производиться удаленное наблюдения.
Моторизованный зум-объектив наиболее часто встречается в более сложных и дорогих видеокамерах
Позволяет приближать объекты на больших удалении от камеры. Такие объективы снабжены функциями такими как авто фокус, авто Ирис.
Автоматическая диафрагма
Современные автоматические объективы с авто ирис теперь представляют собой полностью автономные блоки, изготовленные изготовителем линз и содержащие очень сложную электронику и микроскопические двигатели. Существует три основных типа объективов с автоматической диафрагмой.Авто Iris - этот тип объектива иногда называют сервоприводом. Наиболее распространенный тип содержит усилитель и подключен к видеосигналу камеры. Он управляется постоянным напряжением, также предусмотренным камерой.Исходя из условия что напряжение видеосигнала пропорционально количеству света на устройстве формирования изображения то уровень видео падает пропорционально уровню освещенности.Усилитель постоянно контролирует это напряжение, чтобы поддерживать его при значении 1 вольта. Когда напряжение изменяется, усилитель открывает или закрывает диафрагму, чтобы поддерживать постоянные 1-вольтовые значения.
Мегаписксельные линзы
Мегапиксельные линзы для видеокамер наблюдения высокой четкости
трудности, вопросы и проблемы, связанные с подбором мегапиксельной линзы для сенсора изображения, способного показывать изображения высокой четкости.
Правильность работы мегапиксельного объектива играет важную роль, так как даже очень хорошая видеокамера с высоким разрешением может оказаться хуже по получаемому изображению простой аналоговой видеокамеры по причине неверного объектива, установленного в видеокамере.
Оптика это сложная отдельная наука, отдельное развитие и отдельные технологии , которые не разрывны в конечном счете связываются с качеством получаемого изображения. Расчёте мегапиксильных линз производиться по специальной облегченной формуле.
Как узнать нужное значения LP /MM для вашей камеры . Для расчета нужно знать размер вашего сенсора для которого будет подобраться объектив, разделите ширину или высоту сенсора изображения установленного в вашей камере в пикселах на физическую ширину или высоту матрицы в миллиметрах, полученное частное значение необходимо разделить на 2. Деление на 2 потому, что значение LP/MM определяется для 2 соседних пикселов (пары линий):LP/MM = кол-во пикс по ширине матрицы / кол-во мм по ширине матрицы / 2Параметр объектива - разрешение. Часто , производитель объектива маркирует данные объектива с которым разрешением будет работать видеокамера и обозначаются как: 1 Mpix 3Mpix 5Mpix, а также размеры сенсора на который рассчитан этот объектив.
Разрешение объективов не измеряется в мегапикселях, a измеряется в параметре "линии/мм", как раз эти параметры производителе редко указывают.Разрешение объектива по краям изображения и в центре изображения.
Оптическое разрешение объективов уменьшается от центра к краям объектива - связаны с изготовления линзы объектива. Качественные объективы не должны терять мого резкости по краю изображения и различать высокое разрешение как в центре изображения так и по краям изображения.
Очень важный параметр объективов для видеокамер наблюдения - это ИК-коррекция. ИК-коррекция линзы применяется для устранения расфокусировк изображения при работе видеокамеры с механическим ИК-фильтром в ночной время суток .
Помните линзы из пластика уступают в качестве и сроке службы объектива, что сказывается на качестве изображения, частые встречающиеся дефекты линз перекос линзы внутри объектива, возникают геометрические искажения такой объектив всегда будет показывать в фокусе только один край изображения.
Объективы для камер видеонаблюдения обязательно должны иметь ИК коррекцию День /ночь для работы в ночное время.Как подобрать объектив ? Если редко какой производитель указывает точные реальное разрешение объектива. Лучший и самый надежный способ выбора объектива осуществляется путем подбора объектива в сравнении.
Какие трудности
Производители маркируют свои линзы как «мегапиксельные линзы»
Линейная пара на миллиметр (LP / MM) является широко распространенным количественным измерением разрешающей способности объектива; однако он редко раскрывается производителем как значений пар на мм.
Тест MTF50
Тест MTF50 самый распространенный и точный тест для оценки качества изображения и фотографии. Разрешающая сила определяется фотографированием штриховой шкалы или миры
P / MM - широко принятая техническая мера Линейные пары на миллиметр являются широко принятой количественной мерой для разрешения линзы.
От правильно выбранной линзы для мегапиксельной камеры зависит качество изображения и детализация.
Тест MTF50 — самый распространенный тест для оценки качества изображения и фотографии. Разрешающая сила определяется фотографированием штриховой шкалы или миры.
Более точное определение MTF на основе синусоидальных шаблонов: MTF — это контраст на заданной пространственной частоте (f) относительно контраста на низких частотах. Эти уравнения используются для тестирования линз для вычисления MTF из изображения диаграммы, состоящей из синусоидальных видов различных частот, в которой контраст синусоидального изображения в исходной диаграмме считается постоянной частотой. (Этот пример использует диаграммы непрерывно изменяющейся частоты.) Определения:
Уровень освещенности |
Безлунная ночь |
Ясная без лунная ночь |
Полнолуние |
Уличное освещение |
Офисное освещение |
Пасмурный день |
Ясный день |
Уровень Lux |
0,0001 |
0,001 |
0,01-0,1 |
1-5 |
100-1000 |
2500-4000 |
10 000 |
V B |
Минимальная яркость (или значение пикселя) для черных областей - на низких пространственных частотах. Частота должна быть достаточно низкой, чтобы контраст не менялся, если он уменьшен. |
V W |
Максимальная яркость для белых областей - на низких пространственных частотах. |
V мин. |
Минимальная яркость для картины около пространственной частоты f («долина» или «отрицательный пик»). |
V max |
Максимальная яркость для картины около пространственной частоты f (a «пик»). |
C (0) = |
(V W - V B ) / (V W + V B ) - низкочастотный (черно-белый) контраст. |
C ( f ) = |
(V max - V min ) / (V max + V min ) является контрастностью на пространственной частоте f . Нормализация контраста таким образом - деление на V max + V min (V W + V B на низких пространственных частотах) - минимизирует ошибки из-за гамма-связанных нелинейностей при приобретении рисунка. |
MTF ( f ) |
= 100% * C ( f ) / C (0) |