Расширенный функционал современных камер

Использование цифровых сигнальных процессоров (DSP) в схемотехнике современных аналоговых камер позволило не только улучшить качество формируемого изображения – а именно повысить четкость, чувствительность и динамический бюджет, – но и реализовать спектр дополнительных функций с учетом специфики отрасли.

Производителей DSP для CCTV камер в мире не так уж и много. В первую очередь это, конечно, электронные гиганты Sony, Panasonic, Samsung Techwin и Sharp. Выпускаемые этими компаниями процессоры расходятся по всему миру и используются многочисленными производителями охранных телекамер. Впрочем, это совсем не означает, что все камеры имеют одинаковые характеристики. Разработчику предоставляется возможность поиграть с каждой функцией, определить пределы настройки, отказаться от какого-то параметра или, наоборот, выбрать его. Однако общие черты, присущие особенностям конкретного DSP, хорошо проглядываются.

Функциональные возможности современной аналоговой камеры с цифровой обработкой сигнала столь многочисленны, что тезис IP-камера – предел совершенства может быть подвергнут критике. Особенно впечатляют успехи некоторых компаний – разработчиков DSP, начавших первые попытки внедрения аналитических детекторов в аналоговые камеры. Это способно повысить накал конкурентной борьбы между аналоговыми и цифровыми системами, особенно в связи с текущей экономической ситуацией в мире.

OSD-меню, детектор движения, стабилизация изображения, подавление шума, инверсия изображения, компенсация «битых» пикселей, зоны маскирования изображения, титры, интерфейс дистанционного управления камерой RS-485 или по коаксиальному кабелю – вот далеко не полный перечень доступных функций, которые можно обнаружить в спецификациях на современную камеру. В данной публикации приводится описание наиболее распространенных функций, встречающихся в моделях различных производителей телекамер.

Меню на экране (On-Screen Display-меню) – характерная функция современной камеры с цифровой обработкой сигнала, обеспечивающая возможность графического отображения параметров и настроек камеры. OSD-меню предоставляет собой не только удобный пользовательский интерфейс, но и саму возможность систематизированной настройки множества параметров, что физически невозможно реализовать с помощью dip-переключателей. Функция инверсии изображения (flip/mirror) позволяет перевернуть изображение, поменять стороны – лево/право или верх/низ. Данная функция полезна при установке камеры на потолок в перевернутом положении и сзади движущегося автомобиля. Цифровое масштабирование (digital zoom) – не бесполезная функция, несмотря на критический взгляд многих специалистов. Для поворотных камер с объективом-трансфокатором использование этой функции дает дополнительную возможность лучше рассмотреть мелкий предмет (например, номер автомобиля). Разумеется, в рамках разумного увеличения 4–8 крат. Для стационарных камер цифровое увеличение ограничено до 1,5–2 крат и может применяться для небольшой коррекции угла поля зрения неточно выбранного объектива. Разумеется, цифровое масштабирование влечет потери качества изображения, однако для камеры с высоким разрешением (500–600 твл), выполняющей задачу просмотра относительно небольшой области, потери не столь критичны.

Стабилизация изображения (Image Stabilization) – функция, призванная компенсировать движение объектов в кадре и улучшить качество изображения благодаря меньшей смазанности. В CCTV камерах обычно используется цифровая стабилизация. Это менее дорогостоящее решение, чем стабилизация оптическая со стабилизирующим элементом в оптике. Разумеется, и менее эффективное. Фактически электронная стабилизация позволяет компенсировать смаз изображения при высоких значениях выдержки. Также существуют алгоритмы для компенсации вибрации промышленной частоты, при установке камеры на стены производственных зданий или трансформаторных.

Зоны маскирования (Privacy Masking) – функция, появившаяся в телекамерах несколько лет назад и поддержанная на законодательном уровне в ряде европейских стран. Функция позволяет создать несколько непрозрачных областей на изображении и тем самым скрыть от глаз оператора приватные зоны. Зоны маскирования призваны в первую очередь защитить неприкосновенность частной жизни в большом городе, где близость домов и коммерческих зданий, на которых установлены поворотные камеры с мощной оптикой, позволяет без труда наблюдать за жильцами. Зоны могут быть двухмерными и даже трехмерными, что позволяет максимально точно скрыть любой объект.

Компенсация «битых» пикселей – функция, реализующая алгоритм автоматического вычисления дефектных пикселей матрицы камеры и замещения каждого из них сигналом с соседнего пикселя. Функция требует специальной процедуры – объектив камеры закрывается, через OSD-меню активируется алгоритм поиска нерабочих пикселей (их можно видеть на экране монитора как точки белого свечения на черном фоне), и через несколько секунд изображение уже лишено дефекта.

Компенсация пиковой яркости или HLC (High Light Compensation) – данная функция решает задачу купирования пиковой яркости в изображении. Яркие источники света, как, например, фары автомобиля, становятся серыми, что позволяет рассмотреть номер въезжающей на парковку машины. Подавление шума на изображении или SSNR (Samsung Signal Noise Reduction) – функция, позволяющая снизить зашумленность изображения при низкой освещенности. Данная функция не только субъективно повышает качество изображения в ночное время, но и позволяет объективно повысить чувствительность видеокамеры. Шум на изображении растет с усилением сигнала в камере при снижении освещенности на объекте. Уровень усиления ограничивается значениями 24–30 дБ. При этом зашумленность изображения является приемлемой. В камерах с функцией SSNR усиление достигает 37 дБ. При этом чувствительность максимальная и шум на изображении остается субъективно приемлемым.

Детектор движения (Motion Detection) – функция детектора движения в телекамере появлялась и исчезала в моделях разных производителей на протяжении нескольких лет. С распространением цифровых систем записи, в которых функция видеодетектора реализована для каждого канала, от детекторов в камере отказались. Но ненадолго. Сначала детекторы слежения за объектом появились в поворотных купольных камерах, а теперь несколько производителей заявили о реализации аналитических детекторов в аналоговых камерах. Речь идет о детекторах оставленных и перемещенных предметов, направлении движения и пересечении линии. Каким образом камера сообщает о произошедшем событии? Все по тому же коаксиальному кабелю (протокол Coaxitron), витой паре (RS-485) или замыкая встроенный в камеру контакт.

Как было отмечено выше, набор функциональных возможностей современной камеры видеонаблюдения напрямую зависит от возможностей цифрового сигнального процессора. Сегодня определяющим фактором в конкурентной борьбе между производителями становится фактически не модель ПЗС-матрицы, а DSP. Следовательно, компании – разработчики процессоров способны занять лидирующее место в рейтинге производителей CCTV и привнести новые возможности в отрасль и новые технологии в телекамеры.

Источник: Журнал Технологии защиты №3 2009