Владо Дамьяновски - CCTV. Библия видеонаблюдения. Цифровые и сетевые технологии (1089174), страница 38
Текст из файла (страница 38)
Этоособенно удобно для телекамер, установленных наповоротном устройстве, а также для зон сосмешаннымосвещением(естественнымиискусственным). В системах видеонаблюдения, где Рис. 5.52. Настройка баланса белого можетиспользуется поворотное устройство, обзоросуществляться вручную или автоматически«CCTVФокус» — журнал по системам видеонаблюдения иохранному телевидениюhttp://www.cctvfocus.ruCCTV5. Телекамеры в системах видеонаблюдения157телекамеры может попадать в зоны с источникамиразличной цветовой температуры, например, содной стороны — внутренний (в помещении) светот ламп накаливания, а с другой — уличный естественный свет.
Устройство ATWB динамическиотслеживает цветовую температуру источниковсвета в процессе панорамирования. Так что если увас нет ATWB-телекамеры, то будьте очень внимательны к световым условиями в поле зрения телекамеры, принимая во внимание не только интенсивность, но и цветовую температуру.И наконец, как уже упоминалось выше, не забудьте учесть цветовую температуру экрана видеомонитора. Большинство цветных кинескопов характеризуются температурой 6500° К, но некоторыемогут иметь более высокую (9300° К) или низкую(5600° К) цветовую температуру.Рис.
5.53. Точность цветопередачи можнопроверить с помощью вектороскопаКМОП-технологииТехнологии ПЗС уже около 30 лет. ПЗС-устройства вступили в пору зрелости и дают прекрасныеизображения с низким уровнем шума. Хотя принципы работы ПЗС-матриц основаны на МОП-электронике (металл-окисел-полупроводник), но для изготовления ПЗС-матриц требуется особаякремниевая технология и специализированные линии производства.Использовать ПЗС-процесс для интеграции другихфункций телекамеры — формирователей тактовыхимпульсов, логических схем синхронизации, обработки сигнала и пр.
— было бы реальным решением с технической точки зрения, но не с экономической. Обычно эти функции реализованы в другихШмикросхемах. Таким образом, большинство ПЗСтелекамер состоит из нескольких микросхем.л&Кроме этой проблемы — интеграции всех электронных схем телекамеры в отдельную микросхему — есть еще одна: ахиллесовой пятой ПЗСустройств является потребность в тактовом генераторе. Рис. 5.54.
Цветная однокристальнаяДля успешного функционирования важна амплитуда, иКМОП-телекамераформа сигнала тактового генератора критична. Генерацияимпульсов необходимого размаха и формы обычно входит в задачу специализированноймикросхемы, формирователя тактовых импульсов, а это приводит к двум серьезным затруднениям:несколько нестандартных напряжений питания и высокое энергопотребление. Если у пользователяимеется один вход подключения питания, то придется использовать несколько внутреннихрегуляторов для выполнения требований к электропитанию.За последние несколько лет на рынке появилось фоточувствительное устройство нового типа —КМОП-чип (комплементарная МОП-ИС, КМОП-ИС).КМОП-матрицы изготавливаются на базе стандартной КМОП-технологии, опираясь на так называемую VLSI-технологию (Very Large Scale Integration — сверхвысокий уровень интеграции).
Это гораздо более дешевый и стандартизованный метод производства микросхем, чем ПЗС-технология.Основное преимущество КМОП-телекамер в сравнении с ПЗС — это высокий уровень интеграции,который достигается за счет фактической реализации всех функций электроники телекамерыhttp://www. itv.ruITV— генеральный спонсор 2-го издания книги «CCTV. Библия видеонаблюдения»1585. Телекамеры в системах видеонаблюденияCCTVРис. 5.55. Современные КМОП-матрицы позволяют проводитьаналого-цифровое преобразование в самой матрицена одной ИС.
КМОП-технология для этого идеальна: логическая схема синхронизации, контрольэкспозиции и аналого-цифровой преобразователь могут быть совмещены с матрицей, образуязавершенную однокристальную телекамеру.КМОП-фотоприемник «чувствует» свет так же, как и ПЗС, но дальше все происходит иначе. Зарядовые пакеты не переносятся, а на ранней стадии обнаруживаются высокочувствительными усилителями зарядов на КМОП-транзисторах. В некоторых КМОП-матрицах усилители находятся поверхкаждой колонки пикселов — сами пикселы содержат только один транзистор, который используетсякак шлюз, подключая содержимое пиксела к усилителю.
Эти пассивные пиксельные КМОПматрицы работают наподобие аналоговой DRAM-памяти (динамического ОЗУ).Слабое место КМОП-матриц — это проблема согласования множества различных усилителей внутри каждой матрицы. Некоторые производители решили эту проблему, снизив остаточный уровеньшума с постоянным спектром до незначительных пропорций. Первые КМОП-устройства и прототипы телекамер давали низкокачественное, зашумленное изображение, что делало сомнительнымприменение технологии в коммерческих целях.
Вариации процесса приводят к тому, что каждыйпиксел дает несколько отличный от других отклик, что проявляется в виде снега на изображении.Кроме того, светособирающая площадь матрицы меньше, чем у ПЗС-матриц, поэтому эти устройства менее чувствительны к свету.Впрочем, за последние пять лет удалось решить многие проблемы КМОП-матриц. За время, прошедшее между двумя изданиями этой книги, в развитии КМОП-технологии наметился существенныйпрогресс. Стремительный рост спроса на цифровые фотоаппараты заставил производителей значительно улучшить качество изображения, получаемое с помощью КМОП-матриц и сократить стоимость их производства. Некоторые крупные производители, как Canon и Kodak, уже выпустилиКМОП-матрицы с 10 млн.
пикселов с очень высоким качеством изображения. Кроме повышения разрешающей способности КМОП-матриц, имеются и другие технологические достижения. Одно изтаких усовершенствований КМОП-технологий позволяет избавиться от т.н. "фиксированного рисунка шумов". Такой метод позволяет считать для каждого пиксела свой уровень шума и сохранитьтакую структуру для каждой матрицы, как ее уникальную характеристику. Затем производится коррекция видеосигнала, при которой соответствующие значения этой структуры вычитаются из каждогозначения, полученного в пикселе, что позволяет значительно снизить шумы КМОП-матрицы.Еще одна новая разработка в сфере КМОП-технологии, которая еще недавно рассматриваласьтолько гипотетически, теперь стала реальностью и представляет особый интерес с точки зрениявидеонаблюдения.
Компания Pixim разработала новый тип КМОП-матрицы, которая преобразуетаналоговые зарядовые пакеты в цифровой поток данных сразу же на матрице. Эта революционнаяи очень перспективная концепция позволяет избавиться от многих недостатков КМОП-технологии.Например, здесь удалось добиться очень точного управления экспонированием индивидуально для«ССTVФокус» — журнал по системам видеонаблюдения и охранному телевидениюhttp://www.cctvfocus.ruCCTV5. Телекамеры в системах видеонаблюдения159каждого пиксела, что позволяет значительно расширить динамический диапазон.
Новая разработка от Pixim также позволяет учитывать собственный темновой шум матрицы, что улучшает отношение сигнал/шум.Специальные телекамеры высокой чувствительностиПЗС-матрицы оказались гораздо более эффективными вусловиях минимальной освещенности, чем телекамеры спередающими трубками, но и они имеют пределы поминимальной освещенности. Черно/белая телекамера вусловиях низкой освещенности «видит» примерно так же,как и человеческий глаз.
В технических терминах этозвучит так: стандартная черно/белая ПЗС-телекамераохватывает диапазон освещенности от 105 лк до 102 лк.Этот диапазон интенсивностей света называется областьюфотопического зрения.В особых случаях возникает необходимость в еще болеечувствительных к низким уровням света телекамерах.Уровни освещенности ниже 102 лк относятся к областискотопического зрения. Глаз человека не способенразглядетьчто-либопритакихнизкихуровняхосвещенности, но некоторые телекамеры посредствоминтеграционныхфункцийспособныформироватьизображения при уровнях много ниже 102 лк.
Эти функциихарактеризуются более продолжительным временемэкспозиции—более 1/50 с (1/60 с для EIA). Понятно, что вэтом случае мы теряем эффект реального времени, и Рис. 5.56. Другое решение — телекамера длятелекамерареальностановитсяустройствомс низких уровней освещенности с обратнымнакоплением заряда.
Это может быть неприемлемо длярасположением матрицынаблюдения за движущимися объектами при низкихуровнях освещенности, но для наблюдения за медленнодвижущимися в темноте объектами вполне подходит. Если же мы хотим наблюдать реальное движение в скотопической области зрения, то можно использовать специальный тип телекамеры — усиленную LLL-телекамеру (low light level, низкий уровень освещенности) с фотоумножителем.Такая телекамера имеет дополнительный элемент — фотоумножитель, обычно устанавливаемый между объективом и телекамерой. Фотоумножитель — это трубка, которая преобразуеточень слабый свет, неразличимый ПЗС-матрицей, в уровень света, который матрица может«увидеть». Вначале объектив проецирует изображение слабо освещенного объекта наФотоумножительТелекамераРис.
5.57. LLL-телекамера с фотоумножителемhttp://www.itv.ruITV— генеральный спонсор 2-го издания книги «CCTV. Библия видеонаблюдения»1605. Телекамеры в системах видеонаблюденияCCTVспециальную пластину, которая работает подобно электронному умножителю: буквальнокаждый фотон световой информации усиливается до сигнала значительного уровня. Усилениеосновано на лавинном эффекте (лавинном умножении электронов), вызванном фотонами встатическом поле высокого напряжения. Результирующие электроны ударяются о люминофорное покрытие на конце трубки, люминофор светится, и получается видимый свет (так же, какэлектронный луч заставляет светиться экран черно-белого кинескопа).
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
