четверг, 3 марта 2011 г.

Освещение в системах охранного телевидения


Большинство систем охранного телевидения с наружными видеокамерами используют как естественные, так и искусственные источники света для улучшения условий наблюдения. Очевидно, что в системах для видеонаблюдения в помещении используются искусственные источники света, хотя в некоторых случаях освещение является смешанным, например, когда солнечный свет проникает в помещение сквозь окна.



Солнце — источник дневного света и, как ранее упоминалось, интенсивность света может меняться от 100 лк на закате до 100000 лк в полдень. Может меняться и цветовая температура солнечного света, она зависит от высоты солнца и атмосферных условий — наличия облачности, доходя, тумана и пр. Для черно-белых видеокамер это не критично, но на работе цветной видеосистемы вариации освещенности будут сказываться

Источники искусственного света селятся на три основные группы, в соответствии с их спектоальной характеристикой

- В первую группу попадают источники света, излучающие в процессе накаливания — это свечи, электрические лампы накаливания, галогенные лампы и др.
- Во вторую группу входят источники, излучающие вследствие прохождения электрического разряда через газ или пар — это неоновые, натриевые и парортутные лампы.

- Третья группа состоит из люминесцентных трубок, в которых газовый разряд излучает видимую или ультрафиолетовую радиацию внутри трубки, что вызывает свечение (в своей области спектра) электролюминесцентного покрытия внутренней поверхности трубки.

Источники света первой группы дают гладкий и непрерывный световой Спектр, согласно формуле Макса Планка и законам излучения черного тела Такие источники света подходят для черно-белых видеокамер — благодаря соответствию спектров, особенно в левой части спектральной характеристики ПЗС-матриц.

Вторая группа источников света дает почти дискретные компоненты на конкретных длинах волн в зависимости от газа.

Третья группа дает более непрерывный спектр, чем вторая, но все же имеет и компоненты с определенными уровнями (только на конкретных длинах волн), которые, опять же. зависят от газа и типа люминесцентного покрытия.

Последние две группы очень коварны для цветных видеокамер. Следует обратить особое внимание на цветовую температуру и возможности настройки баланса белого у используемых в гаких случаях видеокамер.

Инфракрасные осветители

В ситуациях, когда требуется видеонаблюдение ночью, можно использовать черно-белые видеокамеры в комплексе с инфракрасными осветителями. Инфракрасный свет используется потому, что черно-белые ПЗС-камеры обладают очень высокой чувствительностью в инфракрасной и ближней инфракрасной области спектра. Это соответствует длинам волн больше 700 нм. Как уже упоминалось в начале книги, человеческий глаз можвт различать длины волн до 780 нм. причем чувствительность на длинах волн выше 700 нм очень слаба, поэтому мы говорим, что в среднем человеческий глаз видит до 700 нм

Черно-белые ПЗС-матрицы в инфракрасной области спектра «видят» лучше, чем человеческий глаз. Причина этого кроется в самой природе фотоэффекта (фотоны с большей длиной волны проникают глубже в структуру ПЗС-матрицы) Чувствительность в инфракрасной области спектра особенно высока у черно-белых ПЗС-матриц без инфракрасного отсекающего фильтра.
В системах охранного телевидения используется несколько длин волн для инфракрасного освещения. Когда и какую из них использовать — это зависит, во-первых от спектральной характеристики видеокамеры (спектральная характеристика матриц различных производителей различна), и во-вторых, от задач и целей видеосистемы.

В галогенных осветителях используются два типичных значения длины волны: одно -примерно 715 нм и другое — от примерно 630 нм.

Если вы хотите, чтобы инфракрасное освещение было видимым, то лучше выбрать длину волны 715 нм. Если же необходимо вести скрытое ночное наблюдение, то следует использовать длину волны 630 нм (что окажется невидимым для человеческого глаза). (Реально невидимым является источник инфракрасного излучения с длиной волны более 940 нм. С увеличением длины волны падает радиус действия системы видеокамере — ИК-осветитель Прим. ред )

Инфракрасные галогенные лампы бывают двух типов: 300 Вт и 500 Вт. Принцип их работы очень прост: галогенная лампа излучает свет (соответствующий по спектру характеристике абсолютно черного тела), который затем проходит через оптический пропускающий фильтр, блокирующий длины волн короче 725 нм (или 830 нм) Именно поэтому мы говорим «начиная с 715 нм» или «начиная с 830 нм». Инфракрасное излучение не сконцентрировано на одной частоте, это участок непрерывного спектра, начинающийся с номинальной длины волны.

Энергия тех длин волн, которые не прошли фильтр, отражается обратно и аккумулируется внутри инфракрасного осветителя. На инфракрасном осветителе естьтеплоприемник, обеспечивающий охлаждение прибора, тем не менее, основная причина короткого времени безотказной работы (1000-2000 часов) галогенной лампы — это избыточный нагрев внутри осветителя

Так же работают и 830 нм осветители, только в этом случае используются инфракрасные частоты, невидимые для человеческого глаза (как отмечалось ранее, излучение с длиной волны 715 нм видимо для человеческого глаза).

Инфракрасные осветители несут в себе определенную опасность, особенно для инсталляторов и обслуживающего персонала Дало в том, что зрачок человеческого глаза в темноте остается раскрытым, что, может привести к слепоте. Но это может случиться только ночью — когда зрачок раскрыт полностью и человек находится очень близко от осветителя

ПК-осветители включаются ночью с помощью фотоэлементов.

Лучший способ проверить, работает ли ПК-осветитель, это поднести к нему руку — человеческая кожа очень чувствительна к теплу Помните, тепло — это и есть инфракрасное излучение.

Инфракрасные осветители подключаются к сети, а фотоэлементы, ко(да уровень дневного света падает ниже определенного уровня, включают их.

Оба типа рассмотренных нами инфракрасных галогенных осветителей поставляются с различными типами дисперсионных линз, и желательно знать наилучший для заданных условий угол освещаемого сектора. Если инфракрасный пучок сконцентрирован в узком уте. видеокамера сможет

«видеть» дальше, если используются соответствующие объективы с Рис. 10.21. Твердотельный узким углом обзора (или если вариообъектив установлен на «zoom in»). инфракрасный излучатель

Инфракрасный свет галогенных ламп дает наилучшее возможное освещение для черно-белых ПЗС-матриц, но короткий срок службы таких ламп способствовал развитию новых технологий, одна из которых — это твердотельные инфракрасные светодиоды, объединенные в матричную структуру В этом случае инфракрасное излучение создается специальными инфракрасными светодиодами, которые обладают гораздо большей эффективностью, чем стандартные диоды, и излучают значительное количество света Такие инфракрасные осветители могут иметь различную мощность. 7 Вт, 15 Вт, 50 Вт Они не такие мощные, как галогенные лампы, но их средняя наработка на отказ составляет более 100 ООО часов (20-30 лет непрерывной работы в ночной период).

Насколько далеко можно видеть с такими ИК-осветителями, опять же зависит от используемой видеокамеры и ее спектральной характеристики. Чтобы лучше представить себе расстояния, рекомендуется провести испытания на месте в ночное время.

Угол освещаемого сектора ограничен углом излучения светодиодов, который обычно составляет 30-40°, если только перед светодиодной матрицей не установлено дополнительной оптики

Инфракрасный лазерный диод - это еще один тип инфракрасного излучателя. Возможно, не такой мощный, как светодиодный, но зато при использовании лазерного источника получается когерентное излучение с точной длиной волны. Типичный лазерный диод излучает свет в очень узком угле, поэтому для рассеяния луча (обычно до 30°) используются небольшие линзы Лазерные диоды потребляют очень мвло энергии. Они концентрируют когерентное излучение в один луч, но срок безотказной работы у них ниже, чем у светодиодных приборов, и обычно составляет порядка 10000 часов (примерно 2-3 года непрерывной работы в ночной период). Главные преимущества лазерного инфракрасного прибора — малое энергопотребление и небольшие размеры

Нет необходимости упоминать о том, что цветные видеокамеры не могут воспринимать инфракрасный свет из-за наличия в них инфракрасного отсекающего фильтра. Однако, некоторые производители видеокамер предложили новые идеи: установка ПЗС-матрицы для дневного видеонаблюдения и преобразование этой же матрицы в черно-белую путем удаления инфракрасного отсекающего фильтра для ночного видеонаблюдения.

Другие используют более простые методы, например можно поместить две матрицы (цветную и черно-белую) в одну видеокамеру и разделить свет полупрозрачным зеркалом.

Комментариев нет:

Отправить комментарий