Автор: Дерек Райс
Эффективность видеокамер для работы в условиях низкой освещенности продолжает быстро расти
Одним из наиболее быстро меняющихся аспектов современных технологий видеонаблюдения является рост производительности камер для низкого уровня освещенности. Технологии совершили огромный рывок по сравнению с наблюдавшейся еще несколько лет назад ситуацией, когда эффективность таких камер оставляла желать лучшего. Как правило, раньше при слабом освещении камеры позволяли получать монохромное или черно-белое видео с использованием внешней белой или инфракрасной подсветки. В результате получались лишь плоские видеоизображения, а объем доступных визуальных данных был сильно ограничен, – отмечает Джефф Уитни, вице-президент по маркетингу компании Arecont Vision Costar (Глендейл, Калифорния). «В случаях, если клиентам требовалось максимальное качество съемки для одной и той же камеры в любое время суток, некоторые поставщики предлагали камеры, оснащенные двумя типами сенсоров – сенсорами широкого динамического диапазона для высококонтрастной дневной съемки и сенсорами для черно-белой съемки в ночное время; переход между этими двумя типами сенсоров осуществлялся при заданном пороге освещенности, – говорит он. – Хотя эти технологии по-прежнему используются, более современные методы съемки в условиях малой освещенности развиваются стремительными темпами». Разумеется, низкая эффективность видеокамер при слабом освещении всегда составляла серьезную проблему для интеграторов, – считает Даг Грей, менеджер по маркетингу компании Hikvision USA (Индастри, Калифорния). «К счастью, в последние годы мы наблюдаем бурное развитие технологий, предназначенных для съемки в условиях малой освещенности. В частности, прошлый год ознаменовался значительными успехами в этой области, – утверждает он. – Например, теперь камеры могут получать цветные изображения в условиях низкой освещенности – это новый полезный инструмент для сотрудников охранных служб». Изменение роли внешней подсветки Теперь пользователи видеокамер, предназначенных для работы в условиях малой освещенности, не нуждаются в дополнительной инфракрасной или светодиодной подсветке, чтобы получать изображения, не уступающие по качеству дневным или даже превосходящие их по яркости. В результате технологии внешней подсветки фактически стали достоянием прошлого, – заявляет Стив Бардет из компании Axis Communications. «Несомненно, бывают ситуации или сценарии использования, когда важно наличие инфракрасной или белой/цветной светодиодной подсветки, однако им все чаще отводится роль запасных вариантов при получении изображения конкретного объекта, а не основной функции, – говорит он. – На протяжении долгого времени пользователям требовались камеры со светодиодной подсветкой, поскольку в противном случае видимость была значительно ниже. Думаю, скоро небходимость в светодиодах отпадет совсем или сохранится лишь для условий полной темноты с нулевой освещенностью». Общее повышение эффективности видеосъемки при слабом освещении во многом обусловлено сочетанием достижений в отдельных областях. «Сегодня качество съемки при низком уровне освещенности значительно улучшилось даже по сравнению с прошлогодней ситуацией: в частности, удалось повысить разрешение и частоту кадров, а также расширить диапазон съемки», – отмечает Тим Энг, менеджер по продуктам компании Speco Technologies (Эмитивилл, штат Нью-Йорк). Современные видеокамеры способны получать цветные изображения при очень низких уровнях освещенности, что еще совсем недавно считалось непреодолимым препятствием. «Достижения технологий видеосъемки при слабом освещении привели к значительному росту чувствительности современных IP-камер, позволяющих получать цветные изображения при уровне освещенности всего в 0,1 люкс, – считает Джереми Кимбер, директор глобального подразделения коммерческих видеосистем компании Honeywell Commercial Security (Мелвилл, штат Нью- Йорк). – Раньше в таких условиях можно было получать только монохромные изображения с помощью ИК-сенсоров». Кроме того, по мере развития методов съемки при слабом освещении производителям удалось расширить ассортимент видеокамер для клиентов различного уровня. «Высокоэффективные технологии для съемки в условиях низкой освещенности теперь доступны в широком ценовом диапазоне для заказчиков, представляющих как крупный, так и малый бизнес», – отмечает Даг Грей из Hikvision. Улучшения в работе сенсоров Пожалуй, важнейшим фактором повышения качества видеосъемки при слабом освещении можно назвать усовершенствование сенсоров. «Развитие технологий детектирования привело к существенным изменениям, – говорит Джефф Уитни. – Видеокамеры с разрешением 4K становятся все более популярными, наряду с этим растет доля камер с одним сенсором с разрешением от 5 до 12 мегапикселей. Сенсоры этих камер имеют большее количество пикселей и обладают повышенной чувствительностью по сравнению со своими предшественниками. Они способны самостоятельно обеспечивать максимальное качество изображения в любое время суток». Отдельно следует отметить наблюдаемый в отрасли переход от ПЗС к КМОП-сенсорам, которые не только дешевле в изготовлении, но и обеспечивают более гибкий подход к чтению и обработке пикселей. «В прежние времена ПЗС-сенсорам не было равных, – говорит Стив Бардет, лидер группы по разработке решений компании Axis Communications (Челмсфорд, штат Массачусетс). – Но КМОП-матрицы открывают более заманчивые перспективы, позволяя извлечь больше информации из цифрового пространства». Помимо перехода к КМОП-технологии, сегодня некоторые сенсоры специально изготавливаются с учетом требований высокой светочувствительности. Слабое освещение и видеоаналитика Поскольку видеоаналитика находит все более широкое применение в технологиях защиты, возможности съемки в условиях низкой освещенности приобретают все большую важность для камер, установленных на открытой местности или работающих в условиях минимального ночного освещения. «Точность анализа видео зависит от количества полученных изображений, – утверждает Пол Гармс из компании Bosch Security and Safety Systems. – Например, чтобы система видеоаналитики могла выявить возможные нарушения периметра в темных участках, необходимо достаточно высокое качество изображений, позволяющее точно установить факт, что человек перелезает через забор, или присутствие посторонних лиц вблизи периметра». Качество анализа при слабом освещении определяется старым принципом «мусор на входе – мусор на выходе», который во многом удалось преодолеть, благодаря появлению новых технологий детектирования, обеспечивающих более высокое качество изображений. «Из плохих ингредиентов можно приготовить только плохую пищу, но если вы располагаете ингредиентами высокого качества, из них можно готовить блюда по самым лучшим рецептам, – говорит Стив Бардет из Axis Communications. – Развитие технологий детектирования позволяет нам получать нужную информацию и повышает достоверность данных. Точность информации, в конечном счете, приводит к росту качества жизни. Все начинается с информации, которую мы получаем». «Появление сенсоров с задней подсветкой привело к повышению чувствительности камер», – считает Дженнифер Хакенбург, старший менеджер по маркетингу компании Dahua Technology USA (Ирвин, Калифорния). Все больше поставщиков камер видеонаблюдения применяют новые типы сенсоров, которые могут способствовать дальнейшим усовершенствованиям, в том числе и для видеокамер, функционирующих круглосуточно, – отмечает Джефф Уитни. «Вместо дорогостоящих тепловизионных камер с ограниченной областью применения все больше поставщиков используют тепловизионные модули, RGB-сенсоры цвета и другие чувствительные элементы в сочетании с традиционными сенсорами, – говорит он. – Эти разработки позволят увеличить объем видеоинформации и прочих данных при сохранении ценовой доступности». Мощность обработки данных Наряду с увеличением чувствительности сенсоров значительную роль в повышении качества анализа изображений при слабой освещенности играет производительность микропроцессоров, в которых применяются все более сложные алгоритмы обработки видео. «Камера способна гораздо эффективнее обрабатывать полученную информацию и получать более достоверные данные, – утверждает Стив Бардет. – При высоких уровнях помех использовать некоторые из этих инноваций невозможно – это приведет лишь к усилению помех. Но если начать с подавления помех, можно добиться куда более существенных результатов. Это похоже на кумулятивный эффект, поскольку уверенность пользователя в остальных пикселях также повышается. Способность воспроизводить изображения в высоком цветовом разрешении при слабой освещенности стала движущей силой непрерывной эволюции видеокамер, работающих в условиях низкого уровня освещения. Если мне непонятно, какому именно из сотни пикселей я могу доверять, это сильно усложняет дело. Но если я могу доверять 80 или 90 процентам пикселей, передо мной открываются гораздо более широкие возможности, поскольку теперь в моем распоряжении есть огромный запас», – добавляет он. Тепловая визуализация Хотя качество видеосъемки в условиях низкой освещенности в целом продолжает расти, в некоторых случаях тепловизионные камеры могут оказаться более полезными для интеграторов и их клиентов, считает Джереми Кимбер из Honeywell Commercial Security. «Рыночная конкурентоспособность технологий тепловой визуализации повышается за счет их гибкости в условиях нулевой или сильно изменчивой освещенности, – говорит он. – Несмотря на то, что тепловизоры обладают широкими возможностями детекции на больших расстояниях, следует учитывать, что они не способны предоставлять данные о цвете и прочую информацию, необходимую для распознавания». Безусловным преимуществом является то, что технология тепловой визуализации, которая ранее рассматривалась как дорогостоящее предложение, становится все более доступной в качестве альтернативы для условий очень низкой освещенности или полной темноты. Поэтому в некоторых областях тепловизоры часто служат дополнением к видеокамерам для низкого уровня освещенности. «Для полного контроля обстановки рекомендуется использовать сочетание тепловой визуализации и видеокамер для низкого уровня освещенности, – подчеркивает Тони Димидс из компании FLIR Systems. – Тепловизионные камеры в сочетании с видеоаналитикой особенно эффективны при выявлении злоумышленников, пытающихся скрыться в темноте, а видеокамеры для применения в условиях низкой освещенности позволяют определить те или иные характеристики объекта, например, цвет волос и одежды. Каждая из технологий имеет свои преимущества, поэтому наиболее совершенные решения основаны на комбинировании тепловизоров и видеокамер, что позволяет охватывать все пограничные случаи». Цвет в темноте Технологии получения цветных изображений при низкой освещенности доступны на рынке уже в течение нескольких лет. Этот период ознаменовался внушительным ростом объема видеоданных, которые можно извлечь из картинки, включая и такую важную деталь, как цвета объектов. «Современные видеокамеры, работающие в условиях низкой освещенности, способны получать полноцветные изображения в темноте – при освещенности до 0,0069 люкс, – говорит Пол Гармс, директор по региональному маркетингу компании Bosch Security and Safety Systems (Фэйрпорт, штат Нью-Йорк). – В условиях низкой освещенности цветные изображения очень важны, поскольку они расширяют возможности идентификации, позволяя, например, определить цвет автомобиля или предмета одежды». Джефф Уитни из Arecont Vision Costar рассказывает, что с недавних пор функция определения цвета в ночное время приобрела важную роль в мультисенсорных камерах, лучшие модели которых оснащаются встроенной ИК-подсветкой. «Как и при применении в дневное время, использование нескольких сенсоров позволяет сократить количество камер и масштабы необходимой инфраструктуры. Возможность постоянного видеонаблюдения за территорией и использования камеры в ночное время очень важна для многих клиентов», – говорит он. Широкий динамический диапазон Оптимальная эффективность в условиях низкой освещенности достигается благодаря сочетанию крупного сенсора, объектива с большой светосилой и подходящей подсветки (в том числе инфракрасной). Кроме того, видеокамеры должны обладать встроенными функциями для повышения эффективности, например, широким динамическим диапазоном (WDR) для сочетаний освещенных и затемненных участков, – утверждает Дженнифер Хакенбург из Dahua Technology USA. Особого внимания требуют объективы таких камер. «Светосила объектива должна соответствовать мощности камеры, чтобы сенсор получал как можно больше света и изображения были четкими», – говорит она. Несмотря на полезность, функция WDR не обязательно является оптимальным выбором в любой ситуации, и ее использование не гарантирует решения всех проблем с освещенностью. «В условиях низкой освещенности внутри помещения камеры без WDR часто позволяют получать изображения более высокого качества. Большинство функций WDR хорошо работают при наличии очень ярких участков изображения, обусловленных наружным освещением, – отмечает Дженнифер Хакенбург. – Поэтому не следует ожидать от данного типа камер такой же эффективности при ярком искусственном освещении». Важность испытаний Как и в случае большинства специальных систем, правило номер один при работе в условиях низкой освещенности – проверка всех параметров, а не только заявленных в техническом паспорте изготовителя. «Об эффективности камеры нельзя судить по информации из технического паспорта. Чрезвычайно важно проводить испытания камер на месте установки или в ситуациях с аналогичными уровнями и характеристиками освещенности, чтобы определить реальную эффективность оборудования, – поясняет Пол Гармс. «Все знают, что лучше один раз увидеть, чем сто раз услышать, но в условиях низкой освещенности именно видимое изображение часто бывает нечетким, – говорит Дженнифер Хакенбург. – Не существует единого решения для всех проблем, возникающих при съемке в условиях низкой освещенности, поэтому пользователи обязательно должны проверять функционирование оборудования в рабочей обстановке». Демонстрационные испытания камер необходимо проводить как в дневное, так и в ночное время. «Камера может производить фантастическое впечатление во время дневной демонстрации, но разочаровать при более слабом освещении, – отмечает Дженнифер Хакенбург. – В условиях плохой освещенности скорость цифрового потока увеличивается из-за помех изображения, что приводит к повышению нагрузки на сеть и снижению качества картинки. Кроме того, при более низком освещении снижается частота кадров и увеличивается время экспозиции». Еще одна причина для проведения испытаний – проверка стабильности разрешения камеры при низкой освещенности или в темноте. «Некоторые производители применяют старый прием, снижая разрешение своих камер при работе в ночное время. При меньшем разрешении увеличивается размер каждого пикселя, благодаря чему в камеру попадает больше света. Это дает положительный эффект, но только если конечному пользователю не нужны четкие изображения, которые можно предъявить в качестве доказательства, – считает Тони Димидс, менеджер по продажам периферийных устройств компании FLIR Systems (Уилсонвилл, штат Орегон). – Я рекомендую выбирать камеру, которая будет эффективно работать при слабом освещении и поддерживать заявленное разрешение». Помимо тестирования возможностей камеры при слабой освещенности интеграторы систем безопасности должны обратить внимание на различные технологии и системы, с которыми предполагается интегрировать новую камеру. «Сравнение камер различных производителей в реальных условиях позволяет не только обеспечить высокое качество работы в условиях низкой освещенности, но и упростить интеграцию с ПО для управления видеоданными, а также облегчить процесс установки и эксплуатации, – говорит Тони Димидс. – Видеокамера должна соответствовать требованиям протокола ONVIF и хорошо работать с выбранным ПО для обработки видеоданных; на будущее полезно также обеспечить совместимость с резервным пакетом ПО. Если камера эффективно работает только с одним пакетом программного обеспечения, это ограничивает возможности выбора и, в конечном счете, тормозит развитие проекта». Индивидуальная настройка Быстрое и непрерывное развитие технологий съемки в условиях низкой освещенности наводит на мысль о легкости приобретения и установки идеально работающей камеры, – считает Стив Бардет. «Уверен, что в большинстве ситуаций новые камеры действительно работают надежно и оправдывают ожидания. Но всегда есть вероятность столкнуться с теми или иными проблемами», – предупреждает он. Среди таких проблем – полное отсутствие освещения или перепады в динамике освещенности (например, перекрывание ИК-подсветки и света уличных фонарей), которые могут затруднять поступление света на сенсор. «Важно понимать, что настройки камеры, ПО и алгоритмов не являются статичными, – продолжает Стив Бардет. – При необходимости пользователь может скорректировать эти настройки в соответствии с ситуацией». Съемка при слабом освещении и искусственный интеллект Может показаться, что искусственный интеллект (ИИ) проник почти во все сферы жизни, в большинстве случаев это действительно так. Сегодня ИИ уже используется для оптимизации видеоаналитики, а завтра он может сыграть ключевую роль в развитии технологий видеосъемки в условиях низкой освещенности. «В будущем можно ожидать, что использование встроенных или внешних инструментов ИИ позволит значительно усовершенствовать процесс съемки при слабом освещении и повысить качество обработки полученного и записанного видео», – говорит Джефф Уитни (Arecont Vision Costar). Это особенно важно при оценке качества видеокамер, поскольку разные производители предлагают разные уровни индивидуальной настройки. «Во многих высококлассных видеокамерах установлены продвинутые оптические системы и современные сенсоры, способные обеспечить высочайший уровень светочувствительности, – говорит Дженнифер Хакенбург. – Но главное отличие между оборудованием различных производителей заключается в возможности последующей модификации и тонкой настройки». Стив Бардет считает, что интеграторы должны уделять особое внимание возможностям индивидуальной настройки оборудования вне зависимости от его качества, а также их соответствию условиям места эксплуатации. «Не следует ожидать, что видеокамера обязательно начнет работать идеально сразу после установки. Качество оборудования может быть превосходным, но если оно не удовлетворяет вас, не нужно опускать руки и списывать все на дефекты сборки. У вас есть возможность настроить видеокамеру так, что она будет работать феноменально именно в вашей ситуации», – говорит Стив Бардет. Взгляд в будущее Технологии съемки в условиях низкой освещенности прошли большой путь развития всего за несколько лет. В ближайшие месяцы и годы поставщики смогут предложить еще более эффективные решения на основе новейших разработок. «Теперь обычные и мультисенсорные камеры используют усовершенствованные технологии съемки при слабой освещенности, а возможность цветной съемки в ночное время значительно увеличивает объем полезной информации, – говорит Джефф Уитни. – В будущем можно ожидать появления еще более совершенных систем, разработка которых станет результатом непрерывной модернизации сенсоров и алгоритмов обработки, а в скором времени – и технологий искусственного интеллекта» Источник: www.sdmmag.com
Внимание! Копирование материалов, размещенных на данном сайте допускается только со ссылкой на ресурс http://www.tzmagazine.ru