62758 (Применение технических средств наблюдения для контроля территории)

Применение технических средств наблюдения для контроля территории

Любое средство охранной сигнализации в ответ на внешнее воздействие, характерное для нарушителя, находящегося в охраняемой зоне, вырабатывает сигнал тревоги с определенной вероятностью. Существует и возможность ложной подачи тревоги - Р ложной тревоги. Это вызывает необходимость наличия средства идентификации оператором процессов, происходящих в охраняемых зонах и на подступах к ним. В качестве таких средств наиболее оптимально с позиций восприятия человеком-оператором применение телевизионной аппаратуры замкнутых видеосистем.

Такие системы, включающие аппаратуру видеонаблюдения и средства охранной сигнализации, относятся уже к интегрированным системам охраны. В наиболее полном варианте ИСО включают в себя пожарную сигнализацию, аппаратуру контроля доступа, инженерные средства защиты и т.д..

Телевизионные системы видеоконтроля играют наиболее существенную роль в структуре ИСО, так как выводят систему охраны объекта на качественно более высокий уровень. Ценность ТСВ состоит в том, что они позволяют получить визуальную картину состояния охраняемого объекта, обладающую такой высокой информативностью, какую не могут дать никакие другие технические средства охраны. При этом сотрудник СБ находится вдали от зоны наблюдения. Это создает ему условия для достаточно спокойного анализа получаемой информации и принятия обдуманного решения.

Рассмотрим основные компоненты ТСВ.

1. Телевизионные камеры и устройства для их оснащения

Телевизионные камеры. Телевизионная камера - это устройство, которое преобразует оптическое изображение наблюдаемого объекта в электрический видеосигнал определенного стандарта. Телекамера является важнейшим элементом системы, так как именно с нее в систему поступает первичная информация об объекте и именно ее характеристиками определяется качество изображения в целом. Камера представляет собой электронную плату, на которой размещены чувствительный элемент - матрица, выполненная на приборах с зарядовой связью, и объектив. Более простые камеры оснащаются, как правило, простейшими встроенными объективами, более дорогие - сменными объективами с улучшенными характеристиками и широкими функциональными возможностями.

Камеры различают:

- корпусные и бескорпусные;

- черно-белого и цветного изображения;

- обычной и повышенной чувствительности;

- обычного и высокого разрешения;

- для внутреннего и наружного наблюдения;

- для скрытого наблюдения.

Качество телекамеры определяется целым рядом показателей, однако в большинстве случаев при выборе камеры для конкретной системы достаточно ориентироваться на следующие ее характеристики.

Оптический формат - размер фоточувствительной области ПЗС-матрицы в дюймах. Основные форматы: 1/3", 1/2", 2/3" и 1". Чем больше оптический формат, тем меньше геометрическое искажение изображения. В особенности это сказывается при больших углах зрения. В ТСВ среднего и высокого классов обычно используются ПЗС-матрицы формата 1/2", 2/3" и 1". Камеры с оптическим форматом 1/3" имеют небольшие габариты и стоимость и используются, в основном, для скрытого наблюдения, а также в системах с невысокими требованиями к качеству изображения. В последнее время на рынке появились миниатюрные камеры с ПЗС-матрицей формата 1/4".

Разрешающая способность - максимальное количество телевизионных линий, различаемых визуально в выходном сигнале камеры при минимально допустимой глубине модуляции 10%. Разрешение по горизонтали определяет максимальное количество градаций от черного к белому или обратно, которые могут быть получены от камеры в центральной части экрана. На краях экрана допускается некоторое ухудшение качества изображения. Чем выше разрешение камеры, тем более мелкие детали можно различить на изображении. Обычным разрешением считается 380...420 ТВЛ для черно-белых и 300...320 ТВЛ для цветных камер. В системах высокого класса используются, как правило, камеры с повышенным разрешением.

Пороговая чувствительность - минимальная освещенность на ПЗС-матрице, при которой камера сохраняет работоспособность. Обычной чувствительностью считается 0,1...0,5 лк для черно-белых и 1...3 лкдля цветных камер.

В системах, предназначенных для наблюдения слабо освещенных объектов, имеющих малую отражающую способность, используются камеры высокой чувствительности.

ПЗС-матрицы обладают очень важным свойством они позволяют получать четкое изображение в условиях полной темноты при подсветке инфракрасными лучами. С этой целью некоторые камеры оснащаются встроенной ИК-подсветкой.

Синхронизация - привязка видеосигнала к фазе сетевого напряжения или внешнего источника синхроимпульсов или другого видеосигнала. Как правило, в реальных ТСВ видеосигналы нескольких камер с помощью специальных устройств по заданной программе коммутируются на один монитор, поэтому необходимо, чтобы переключение камер происходило в начале кадра. Камеры, питающиеся от сети переменного тока, синхронизируются от питающей сети. Камеры, питающиеся от источника постоянного тока, должны иметь вход внешней синхронизации, сигнал на который подается от специального устройства - синхронизатора. Отсутствие внешней синхронизации телекамер от единого источника синхронизации в значительной степени повышает утомляемость оператора ТСВ, а при использовании в системе более 8 камер приводит к постоянным срывам изображения, потерям mhoihx кадров, что делает наблюдение и видеозапись практически невозможными.

Электронный "затвор" - элемент электронной части ПЗС-матрицы, обеспечивающий возможность изменения времени накопления электрического заряда. Электронный "затвор" позволяет получить приемлемое качество изображения быстродвижу-щихся объектов и обеспечивает работоспособность камеры в условиях высокой освещенности. Обычные электронные "затворы" обеспечивают регулировку выдержки в диапазоне от 1/50 до 1/10000... 1/15000с. "Суперзатворы" позволяют попучать выдержки порядка 1/100000 с.

Электронная диафрагма - элемент электронной части ПЗС-матрицы, обеспечивающий автоматическую регулировку выдержки в зависимости от уровня освещенности. Принцип действия электронной диафрагмы аналогичен принципу действия электронного "затвора". Как правило, в камерах с электронной диафрагмой имеется возможность ее отключения.

Автоирис - способность камеры управлять объективами с электромеханически регулируемой диафрагмой и встроенным усилителем. Наличие автоириса -существенное достоинство камеры, так как регулировка глубины резкости без изменения диафрагмы принципиально невозможна. Это означает, что при электронном управлении "затвором" в ПЗС-матрице изображение объекта, находящегося на расстоянии, отличном от фокусного, будет недостаточно резким. Кроме этого, отсутствие регулировки диафрагмы приводит к резкому уменьшению диапазона управления световым потоком. Не следует использовать автоирис совместно с электронной диафрагмой, особенно, если камера не синхронизирована частотой сети переменного тока, так как в этом случае возможно появление эффекта "плавания" яркости или баланса белого на экране видеомонитора, что в значительной степени затрудняет работу оператора. Для подключения объектива с электрически управляемой диафрагмой в камере должны быть предусмотрены разъемы AI и/или DD/DC и потенциометр регулировки уровня сигнала прямого управления.

Автоматическая регулировка усиления - свойство электронной части камеры изменять коэффициент усиления в видеотракте в зависимости от уровня видеосигнала. АРУ сглаживает изменения уровня сигнала и позволяет получить приемлемую "картинку" на мониторе при недостаточной освещенности объекта. Обычно диапазон регулировки ограничивается 12...20 дБ, так как большее увеличение усиления приводит к значительному зашумлению видеосигнала и, как следствие, ухудшению изображения.

Отношение сигнал/шум. Позволяет учитывать, когда требуется высокое качество телевизионного сигнала - чем оно выше, тем выше качество изображения. Обычным является отношение сигнал/шум 40 дБ. У камер высокого класса это отношение достигает 58 дБ, что позволяет доводить АРУ до 45 дБ и выше.

Гамма-коррекция видеосигнала - внесение нелинейных искажений в видеосигнал для лучшего воспроизведения. Гамма-коррекция заключается в предыскажении видеосигнала с целью увеличения контрастности изображения на мониторе. Камеры с -коррекцией сигнала имеют либо постоянный коэффициент = 0,45, либо изменяемый вручную.

Компенсация "света сзади" - способность камеры автоматически устанавливать выдержку и параметры усиления по выбранному фрагменту изображения. В достаточно дорогих камерах применяется система Back Light Compensation, обеспечивающая автоматическое управление диафрагмой, выдержкой, усилением и т.д. и ориентирующаяся на оптимальное качество передачи центральной части кадра.

Канал звука - обеспечивает акустический контроль контролируемого помещения с помощью встроенного в камеру монофонического микрофона. Для организации двунаправленного аудиоканала в камеру кроме микрофона встраивается динамическая головка.

Конструкция узла присоединения объектива. Если камера не имеет встроенного объектива, то в ее конструкции предусмотрен узел присоединения для установки сменных объективов. При выборе объектива для камеры следует учитывать, что применяются два типа стандартных конструкций узлов присоединения:

- тип С - резьба 2,54 х 0,8 мм и расстояние от задней плоскости объектива до опорной плоскости ПЗС-матрицы 17,5 мм;

- тип CS - резьба 2,54 х 0,8 мм и расстояние до опорной плоскости матрицы 12,5 мм. Этот тип крепления находит большее распространение в связи с тенденцией камер к миниатюризации. Миниатюрные камеры для скрытого наблюдения имеют специальную насадку с оптоволоконным кабелем, на конце которого крепится объектив с диаметром светового зрачка от 0,9 до 2,0 мм.

Напряжение питания. Большинство телекамер питаются либо от сети переменного тока 220В/50Гц, либо от источников постоянного тока напряжением 12 В. Реже используется переменное напряжение 24 В и постоянное напряжение 9 В. Для питания нескольких камер в системе могут использоваться индивидуальные для каждой камеры источники, либо общий источник. Необходимо иметь в виду, что цветные камеры очень чувствительны к перепадам напряжения в питающей сети, поэтому следует применять специальные стабилизированные источники.

Узел крепления телекамеры к несущим деталям - предназначен для фиксации конструкции телекамеры в кожухе, на кронштейне, поворотном устройстве и т.п.

Для камер цветного изображения важны такие характеристики как автоматический баланс белого и стандарт кодирования светового сигнала.

В ТСВ в основном применяются камеры черно-белого изображения. Это объясняется тем, что они значительно дешевле цветных и работают с более дешевым оборудованием, имеют более высокое разрешение и чувствительность, не предъявляют жестких требований к источнику питания. Цветные камеры устанавливаются главным образом там, где требуется знать цвет объекта.

В зависимости от требований, предъявляемых к ТСВ, камеры могут оснащаться различными устройствами: объективами, защитными или декоративными кожухами, термостатами, кронштейнами, поворотными устройствами.

Объективы. Объектив - это устройство, формирующее изображение объекта в плоскости ПЗС-матрицы. Он может быть встроенным или сменным. Для камер с присоединительным узлом С подходят только объективы типа С. Если камера имеет узел CS, то к ней подходят не только объективы CS, но и С со специальным переходным кольцом. Подбирая объективы к камере, надо иметь в виду, что обычно они рассчитываются на ПЗС-матрицу определенного формата.

Фокусное расстояние f - характеризует величину угла зрения при определенном оптическом формате камеры. Чем меньше фокусное расстояние, тем больший угол зрения наблюдаемого пространства можно получить и наоборот. Однако при очень больших углах зрения довольно сложно, а порой и невозможно, рассмотреть детали картины. Наиболее приемлемым для оператора является угол зрения 60...70°, так как получаемое при этом изображение хорошо согласуется с характеристиками человеческого зрения. Объективы с большим фокусным расстоянием используются, когда требуется получить четкое изображение мелких деталей.

Трансфокатор - устройство, позволяющее изменять фокусное расстояние в широких пределах. Объективы, снабженные трансфокаторами, называются вариообъективами. Фокусное расстояние может изменяться вручную либо путем серво-управления. Вариообъективы ввиду их большой стоимости применяются только в тех случаях, когда необходимо быстро увеличить изображение мелкой детали.

Относительное отверстие F определяет освещенность на ПЗС-матрице. В технической документации на телекамеру иногда указывается ее чувствительность при относительном отверстии объектива, с которым она используется.