Руководитель группы технической поддержки Бенедикт Максименко.
 

Как достичь высокого качества в системах видеонаблюдения?

Статья является частью публикации «CCTV: качественная картинка - миф или реальность?». Ознакомьтесь со всеми статьями публикации. Список статей в оглавлении.

Так как оптике свойственны некоторые ограничения, объективом в формируемые изображения вносятся разнообразные искажения, так называемые аберрации:

1. Дисторсия (геометрические искажения) – из-за них искажается форма изображений.
2. Сферические искажения – из-за них появляются неравномерности в четкости на полях изображения (картинка, сформированная объективом, будет находиться не в плоскости, а иметь сферическую форму).
3. Хроматические – искажения, связанные с тем, что коэффициент преломления линз в объективе, непостоянен (так называемая дисперсия).

Кривизной поля изображения называют такую аберрацию оптических систем, когда резкая картинка предмета с плоской формой лежит не на плоскости, но на поверхности, которая искривлена. Когда проецируется подобное изображение на ПЗС-матрицу (плоскость приемника), можно наблюдать расфокусировку по краям изображения, в отношении центра. Наличие данного искажения определяют с помощью метода поочередной фокусировки по краю и по центру изображения, выполняя условие минимальной глубины в резкости (максимально при этом закрыв диафрагму). Если при этом положения узла фокусировок различны, то кривизна изображения в таком случае имеет место.

При геометрических искажениях (дисторсии) определяют (как правило в процентах), используя средства программного обеспечения или же вручную, отслеживая величину отклонения картинки горизонтальных и вертикальных линий от, соответственно, горизонтали и вертикали краям картинки относительно ее размеров.

Чтобы решить возникающие в оптике проблемы, применяют:

1. Инфракрасную (ИК) коррекцию.
2. Асферические элементы.
3. При изготовлении оптических элементов – низкодисперсные материалы.
4. Повышают предельную разрешающую способность.
    

ИК-коррекция

Суть метода в том, что прозрачность материала линз и коэффициент преломления должен оставаться постоянным в наиболее широком диапазоне частот в световом потоке. Благодаря объективу с подобной коррекцией, есть возможность проводить наблюдения и в видимой части спектра, и наблюдать ближнюю инфракрасную область не применяя дополнительную фокусировку. Обычный объектив (до 850 или 910 нм) на такое не способен. Указанные объективы ориентируют на камеры «день-ночь» или же монохромные ТВ-камеры. Так же они подойдут для работы в ночное, но достаточно светлое время суток, если применять инфракрасную подсветку.
 

Асферика

Сегодня очень часто можно встретить объективы, в составе которых встречаются асферические (отличающиеся от сферических) элементы, имеющие как правило обозначение индекса AS (что означает Aspherical). К преимуществам подобных объективов относят:

1. Очень незначительные геометрические искажения (их еще называют дисторсией).
2. Высокая четкость по всем полям изображения.
3. Увеличенная светосила.
4. Более маленький габаритный размер.
    

Особенности низкодисперсной оптики

Спектральную зависимость в коэффициенте преломлении материала линз легче всего заметить в длиннофокусной оптике, у которой малые углы обзора. Она может привести к хроматическим аберрациям (или искажениям), которые могут проявляться на картинке как цветные окантовки на контрастных границах. При этом заметно падает четкость изображений, становится затрудненной фокусировка. Объективы, в которых применены элементы, которые изготовили из низкодисперсионного стекла как правило обозначают индексом ED (что означает ExtraLowdispersion).

Объективы с высоким разрешением

В оптике разрешение оценивают, используя штриховые тестовые меры, которые представляют из себя мишень, в основном в основании имеющей стеклянную пластину на которую нанесены штрихи. Общее количество подобных штрихов, которые приходились на определенную единицу длины, пока их можно было распознать визуально, и принимается за меру оценки оптического разрешения. В случае, когда в процессе проецирования подобной меры на фотоприемник, н картинке, которая получается, представляется визуально возможным распознать штрихи, то делают вывод, что объектив способен разрешать эту пространственную частоту.

Если говорить про дискретную структуру, которую имеют твердотелые матричные фотоприемники, то, чтобы получить максимально возможное разрешение картинки, расчетные значения оптического разрешения в объективе должны быть не меньше, чем величина, полученная при соблюдении условия, когда одному штриху (линии), а также пробелу между ними, будет соответствовать один элемент разложения, другими словами, на один штрих будет приходиться по два пикселя. Необходимо отметить, что разрешение в объективах, которые предназначены для решения общих задач, поставленных перед системами охранного видеонаблюдения (системы PAL), будет составлять лишь 30-60 линий на1 мм, в то же время, на лучших образцах оно будет доходить до 70-80 линий на 1 мм, а если это мегапиксельный объектив – 200-300 линий на 1 мм.

Если поделить объективы с высоким разрешением по назначению, то получится несколько групп:

1. С машинным зрением.
2. Предназначенные для мегапиксельных цветных ТВ-камер, в которые встроены инфракрасные отсекающие фильтры.
3. Предназначенные для мегапиксельных монохромных ТВ-камер.
4. Панорамные.
5. Предназначенные для общего применения, ориентировочно их используют в системах видеонаблюдения (к примеру, IP-камеры).

Руководитель группы технической поддержки Бенедикт Максименко.