ИК-подсветка в видеокамерах ComOnyX

Инфракрасная подсветка уже давно не нуждается в обосновании своей необходимости. В  настоящее время модули инфракрасной подсветки можно увидеть, например, на автострадах, где они работают в связке с системами считывания автомобильных номеров или в видеокамерах, работающих на улице и контролирующих участки территорий, да и в помещениях их присутствие уже ни у кого не вызывает удивления. 
 
В настоящее время ИК-подсветка используется в двух вариантах исполнения: 

• в виде отдельного модуля, конструктивно никак не связанного с видеокамерой; 
• в виде единого модуля, в котором установлена и камера, и ИК-подсветка. 

Сама идея ИК-подсветки базируется на том, что видеокамера имеет возможность запечатлеть на ПЗС- или CMOS-матрице информацию вплоть до 1000 нм, то есть в таком диапазоне длин волн, в котором человеческое зрение уже не работает. Человеческий глаз способен видеть в более узком диапазоне - от 380 до 730 нм. Следовательно, инфракрасная область от 730 нм до 1000 нм может быть использована для создания источников излучения, которое невидимо для человеческого глаза, но создает нормальные условия освещенности для видеокамер.
 
В настоящее время инфракрасная подсветка в основном создается в ближнем ИК-диапазоне волн  от 850 нм до 880 нм и реже в диапазоне 920 - 950 нм.
 
ИК-подсветка имеет ряд специфических особенностей, которые необходимо учитывать в процессе приобретения и монтажа. 

1. Потеря резкости при работе с ИК-подсветкой


Прежде всего,  работа видеокамеры одновременно в видимом и инфракрасном диапазонах волн накладывает дополнительные требования к аберрационным искажениям используемых объективов. Связано это с тем, что лучи света видимого диапазона волн и ИК-диапазона преломляются в объективе под разными углами. При этом они пересекают оптическую ось объектива в разных местах (точках фокуса), создавая на ПЗС- или CMOS-матрице расфокусированное изображение, ассоциирующиеся с потерей резкости.  Поэтому объективы, предназначенные для работы с ИК-подсветкой изготавливают в соответствии со специальными требованиями. Обычно на корпусе таких объективов ставится метка IR (InfraRed), рис.1. 
 

Рис. 1. Объектив с ИК-коррекцией

 
В связи с этим при проектировании инфракрасной подсветки для видеокамер обязательно проверьте, способны ли используемые объективы обеспечить нормальное качество изображения в столь разных условиях освещения.

IP-видеокамеры ComOnyX серии PRO при работе с ИК-подсветкой используют проверенные в эксплуатации объективы, обеспечивающие резкое изображение как в видимом, так и в инфракрасном диапазоне волн. С их подробными характеристиками можно ознакомиться на сайте www.cctvonyx.ru.  Кроме общепринятых характеристик объектива на сайте приведена функция передачи модуляции 

 
(ФПМ), позволяющая оценить возможность объектива формировать резкое изображение в широком диапазоне освещенности объектов наблюдения.
 
Видеокамеры со встроенной подсветкой должны также использовать скорректированные под ИК-диапазон объективы. Пример маркировки таких объективов приведен на рис.2.
 

Рис. 2.  Объектив D14 с ИК-коррекцией

2. Режимы день-ночь и ИК-подсветка


Широкой популярностью стали пользоваться видеокамеры с режимом «день/ночь», который позволяет автоматически переключать режим работы камеры с цветного днем на черно-белый ночью. Но с появлением ИК-прожекторов возникли проблемы, связанные с тем, что у видеокамер цветного изображения ИК-фильтр всегда находится перед ПЗС- или CMOS-матрицей. Наличие этого фильтра защищает камеру от «паразитного» инфракрасного излучения в светлое время суток. Следовательно, подсвечивая  сектор наблюдения, прожектором, работающим в инфракрасном диапазоне волн, видеокамера ничего не «увидит» так как ИК-фильтр перекроет возможность инфракрасному диапазону волн, идущему от ИК-прожектора, попасть на ПЗС (CMOS) матрицу. 
 
Получается, что использовать ИК-прожек-тор с видеокамерами цветного изображения не имеет смысла.
 
Но к счастью это заключение относятся только к видеокамерам, у которых переключе-ние с цветного изображения днем на черно-белое ночью происходит электронным способом. Суть этого способа заключается в сложе-нии (объединении) каналов цветности «R», «G», «B», в результате чего получается ч/б сигнал яркостного канала. 
 
Наиболее приспособленными для работы с инфракрасной подсветкой являются видео-камеры с убираемым ИК-фильтром. В таких камерах ИК-фильтр полностью удаляется при переключении камеры в режим «ночь» и возвращается на место в режиме «день». В черно-белом режиме за счет отсутствия ИК-фильтра камера наблюдения становится более чувствительна к ИК-излучению, а значит, видимость в темное время суток улучшается. Для лучшей чувствительности видеокамер в области ИК-диапазона ПЗС- и CMOS-матрицы стали выпускать с характеристикой, обладающей большей чувствительностью в ИК-области. Такие матрицы получили название Ex-View и Exmor. В настоящее время наилучшие результаты по чувствительности в ИК-области принадлежит CMOS-матрице Exmor.
 
IP-видеокамеры ComOnyX имеют режим день/ночь с убираемым ИК-фильтром и матрицей Exmor. 
 
Причем пользователь может сам выбирать время перехода с дневного режима на ночной и обратно. По умолчанию в видеокамерах установлен режим автоматического перехода. При необходимости режим день/ночь может быть отключен. 
 
При необходимости организовать систему видеонаблюдения, в которой требования по работе в темное время суток очень жесткие, рекомендуем использовать видеокамеры серии PRO с матрицей Sony Exmor:

• CO-PRO-i30SS2IRP-0007
• CO-PRO-i20SS2IRP-0006
• CO-PRO-i30DS2IRPV-0011
• CO-PRO-i30HS0DNP-0004
• CO-PRO-i20HS2DNP-0003
• CO-PRO-i20DS2IRPV-0009

3. Оптическое защитное стекло


Оптическое защитное стекло, несмотря на кажущуюся простоту, решает достаточно слож-ные задачи. Прежде всего, это механическая защита объектива камеры от прямого попадания  пыли, других мелких частиц и, конечно, насекомых. Такая защита упрощает обслуживание видеокамеры в процессе ее эксплуатации. 
 
Наличие большого количества светодиодов внутри корпуса видеокамеры создает мощное световое излучение, которое без применения специальных мер приводит к засветке объектива и неспособности видеокамеры формировать нормальное изображение. Для устранения такого влияния используется бленда (рис. 4), назначение которой - перекрыть основные пути проникновения светового потока в объектив.
 
Но не стоит забывать также про путь проникновения светового излучения через толщу стекла в рабочую зону объектива. Если не перекрыть этот путь, то через какое-то время пыль и грязь, осевшие на стекле иллюминатора (рис. 3), станут дополнительным источником засветки, отражая инфракрасный свет назад - в объектив. Спустя несколько месяцев потребитель в недоумении будет наблюдать свечение грязного стекла вместо качественной картинки. 
 

Рис. 3. Иллюминатор - защищенный участок  оптического стекла	Рис. 4. Бленда, предотвращает засветку объектива.

Для предотвращения этого пути проник-новения ИК-излучения в объектив защитное стекло должно состоять из двух частей - защитного стекла для ИК-подсветки и стекла иллюминатора видеокамеры. Причем торцы стекла иллюминатора должны быть отделены непрозрачным материалом от торцов защитного стекла.

4. Адаптивная ИК-подсветка


В процессе эксплуатации уличных видеокамер с ИК-подсветкой, установленной в общем корпусе с видеокамерой, накопилось много информации по отрицательным моментам в их работе.  Наиболее негативно проявляется засветка близко расположенных к камере объектов, в том случае, когда мощность прожектора рассчитана на более дальние расстояния.
 
Многие пользователи обратили внимание на то, что если объект движется в сторону камеры с ИК-подсветкой, находясь на большом расстоянии, то  на экране монитора он "мелковат" и не очень хорошо виден. Подойдя совсем близко к камере, объект становиться "крупным", но пересвеченным и также плохо различимым. На среднем расстоянии все вроде нормально, но хочется увидеть объект крупнее. Устранить такой эффект можно, введя в алгоритм работы ИК-подсветки адаптацию по уровню освещенности наблюдаемого объекта.
 
Суть адаптации достаточно проста: сила света встроенного ИК-прожектора регулируется по уровню освещенности, т. е. образуется своеобразная обратная связь между камерой и блоком подсветки. В результате адаптивная подсветка меняет свою мощность в зависимости от интенсивности отраженного от объекта света. При приближении объекта к камере, мощность подсветки уменьшается, и мы можем рассмотреть его в условиях оптимальной по интенсивности освещенности. 
 
В SpeedDome камерах ComOnyX адаптивная подсветка кроме управления мощностью излучения позволяет задавать различные режимы ее работы. Например:

• ИК-подсветка включается/выключается в соответствии с условиями освещенности 
• ИК-подсветка синхронизируется с переключением камеры в режим день/ночь 
• ИК-подсветка работает в заданном пользователем промежутке времени 
• ИК-подсветка принудительно включена  
• ИК-подсветка принудительно выключена 
• Пять градаций чувствительности, при которой включается ИК-подсветка.
• Три режима  мощности ИК-подсветки:       
  • NORMAL (нормальный): «ближняя»  ИК-подсветка  включается при широком угле обзора объектива, «дальняя» ИК-подсветка – при малом угле обзора объектива;
  • MATCH (по дальности объекта): «ближняя»  и  «дальняя»  ИК-подсветка включаются и выключаются в соответствии с приближением и удалением объекта от камеры;
  • USER (пользовательский): пользователь может вручную настраивать мощность ИК-подсветки.  
• Изменение мощности ИК-подсветки при наличии/отсутствии движения в кадре 

В заключении обращаем внимание проекти-ровщиков и инсталляторов на работу  ИК-подсветки в регионах с большим количеством комаров, мошки и прочих летающих насекомых. Так как ИК-излучение - это тепловое излучение, то источник ИК-подсветки через некоторое время после включения может быть полностью облеплен разнообразной мошкарой. В таких условиях работа камеры будет сильно затруднена, особенно если камера и подсветка размещены в одном корпусе.