مفاهیم دوربین های مداربسته IP

      مفاهیم دوربین های مداربستهIP  (بخش Front-End)

      دوربین‌های مداربسته پروتکل اینترنت(Internet Protocol) که به آن‌ها دوربین‌های مداربستهIP یا دوربین‌های مداربسته تحت شبکه نیز گفته می‌شود، نظارت تصویری دیجیتال را با ارسال و دریافت تصاویر ویدئویی از طریق اینترنت یا شبکه محلی(LAN) فراهم می‌کنند. همانطور که از نام آنها پیداست، دوربین های مداربسته IP از طریق WiFi یا کابل Power over Ethernet (PoE) به یک شبکه متصل می شوند. آنها اغلب به همراه ضبط کننده های ویدئویی دستگاه NVR مورد استفاده قرار می گیرند.

      دوربین های مداربسته IP را به سه قسمت اصلی تقسیم می کنیم:

      1-فیزیک نور(Optical Technology)

      2-پردازش تصویر(Embedded System Development)

      3-پروتکل های شبکه و مباحث مربوط به IT(Network Protol & IT base networking)

      که در این مقاله بیشتر به مباحث در ارتباط با Front-End که شامل فیزیک نور و پردازش تصویر را خواهیم پرداخت و مباحث مربوط به پروتکل شبکه که مربوط به قسمت های Back-End است را در مقالات آتی مورد تحلیل و بررسی قرار می دهیم، با ما همراه باشید.

      بیش تر مطالعه کنید: چگونه یک دوربین مداربسته مناسب را انتخاب کنیم؟


      آنچه در ادامه این مقاله آموزشی مطالعه می کنید:

      انواع لنزهای Iris در دوربین های مداربسته IP

      ویژگی های F-stop

      فاصله ی کانونی(Focal Length)

      عمق میدان(DOF)

      لنز در مقابل سنسور تصویر

      فناوری ها

      کنترل پهنای باند در نقاط مختلف


      انواع لنزهای Iris در دوربین های مداربسته IP

      دوربین مداربسته، خرید دوربین مداربسته

      1-عنبیه ثابت(Fixed Iris): همانند عنبیه چشم که مردمک چشم را کنترل می کند، در دوربین های مداربسته وظیفه ی کنترل دهانه ی ورودی نور را برعهده دارند و برای محیط های داخلی(indoor) مناسب تر هستند زیرا که میزان نور ورودی تقریبا ثابت می باشد.

      2-عنبیه تنظیم دستی(Manual Iris): این مدل ها تقاضای کمتری دارند، بیشترین کاربرد آن در محیط های داخلی(indoor) می باشد. اما درمحیط های بیرونی(outdoor) نیز استفاده می شوند از آنجایی که تغییر دامنه تغییرات نور در این محیط بیشتر است.

      3-عنبیه تنظیم خودکار(Auto-Iris): با عملکرد خوب خود می تواند میزان نور را کنترل کند و برای محیط های داخلی و بیرونی کاربرد دارد.

       در دو مدل DC-Iris و Video Iris وجود دارند با استفاده از Steper Motor میزان نور را با عملکرد خوبی کنترل می کند و برای هردو محیط Outdoor و Indoor کاربرد دارند.

      4-عنبیه درایو ویدئویی(Video Drive Iris): این ها روی خودشان بدون آنکه فرمانی را از دوربین(Command Camera) دریافت کنند کنترل نور ورودی را انجام می دهند و از آنجایی که قیمت بالاتر و کاربرد کمتری دارند در بازار زیاد یافت نمیشوند.

      5-عنبیه P(P-Iris): در محیط هایی که چالش نوری زیادی دارند و دقت و کیفیت بالایی ملاک باشد از انواع P-Iris در لنز دوربین که گرانترند و محصول حرفه ای تری به حساب میاد استفاده می شوند.

      ویژگی F-stop(Apenture Range)

      این فاکتور که با یک عدد در کنار حرف F نمایش داده می شود به نوعی بیانگر قطر دهانه ی ورودی نور در دوربین های مداربسته است و حداکثر نوری را که می تواند از محیط دریافت کند 20 درصد بوده و در کنار حرف F نمایش داده شود.

      دوربین مداربسته، خرید دوربین مداربسته، قیمت دوربین مداربسته

       به عنوان مثال: F-0.9، F1.0، F1.2، F1.4، هرچه مقدار عددی پایین تر باشد بهتر است. (به عنوان مثال F1.2 در حدود 15 درصد از نور محیط را دریافت می کند) و قیمت بالاتری را دارا خواهد بود و همینطور هرچه عدد بالاتر دهانه نیز بازتر است.

      فاصله ی کانونی(Focal Length)

      لنز همان چیزی است که ظاهر نهایی را به تصویر شما میدهد. اگرچه دوربین دارای سنسور، موتور فوکوس خودکار و سایر اجزای حیاتی اینگونه است، اما در واقع نقش نسبتاً حداقلی را در ظاهر عکس شما دارد.  نوری(اپتیکی) که شما استفاده می کنید بر نما(Perspective)، میدان دید(Field Of View) و عمق میدان(Depth Of Field=DOF) عکس تاثیرگذار خواهد بود. هر سه مورد به فاصله کانونی لنز،  مقدار کمی در حد میلی متر روی لوله لنز کاهش می یابد.. گفتنی است اندازه لنزها برحسب واحدmm بیان می شود با فاصله ی جسم نسبت مستقیم و با زاویه دید نسبت عکس دارد.

      دوربین مداربسته-خرید دوربین مداربسته

      عمق میدان(Depth of Field=DOF)

      عمق میدان(DOF) یکی از مفاهیم منحصر به فرد در حوزه ی عکاسی و حوزه های مرتبط باتصویر است. اما یک متخصص تازه کار حتی ممکن است با این مفهوم آشنا نباشد. هر متخصص در این حوزه با درک و کنترل ویژگی DOF می تواند در سطح پیشرفته ای کار خود را انجام دهد. ممکن است خیلی از اشخاص گمان کنند که کنترل DOF تنها تنظیم دیافراگم است. اما فاکتورهای دیگر نیز به روش های گوناگون روی DOF تاثیرگذار است.

      DOF چیست؟

      محدوده ای با روشنایی قابل قبول در عکس که هنگام فوکوس کردن ظاهر می شود، DOF نامیده می شود. محدوده ای در هر عکس وجود دارد که در هنگام فوکوس ظاهر می شود این محدوده عکس به عکس متفاوت است. در برخی عکس ها، محدوده های کوچک تری از فوکوس وجود دارد که DOF سطحی نامیده می شود. در مقابل محدوده های بزرگ تری که وجود دارند DOF عمیق نامیده می شود.

      دوربین مداربسته، خرید دوربین مداربسته

      کنترل DOF به سه عامل مهم بستگی دارد:

      1-دیافراگم(Apenture)

      2-فاصله ی سوژه از دوربین(Distance from the subject to the camera)

      3-فاصله ی کانونی لنزها(the focal length of lens)

      سنسور های تصویری(Image Sensors)

      Image Sensor در دو دسته ی کلی تقسیم می شود:

      الف)CCD(Charge Cpopled Device)

      1-مدار براساس خازن

      2-سطح شارژ و دشارژ خازن

      3-کیفیت تصویر بالاتر

      4-خط تولید کمی دارد و قیمت تمام شده در مقایسه با CMOS بالاتر است.

      5-مصرف انرژی بیشتر به خاطر خازن ها

      6- نویز پایین تری دارد

      ب) CMOS(Complementary Metal Oxide Semiconductor)

      1-مدار براساس ترانزیستور

      2-حساسیت کمتر

      3-مصرف برق کمتر

      4-با مصرف انرژی پایین تر قیمت پایین تری دارد.

      5-تولید ساده تر

      *فقط Image Sensor در CCD قیمت را تا 2-3 برابر افزایش می دهد.

      لنز در مقابل سنسور تصویر

      اندازه سنسور تصویر معمولاً بر حسب "اینچ" به کار می رود، اما در واقع ارتباطی  به این ندارد و به ایام "لوله تصویر" برمی گردد. بدون یک درس تاریخی بزرگ، حسگری که در یک لوله تصویر با یوغ 1 اینچی قرار می‌گیرد، فرمت تصویر 1 اینچی در نظر گرفته می‌شود. امروزه، ما هنوز از این اصطلاحات استفاده می کنیم و اندازه های رایج را همانطور که در تصویر بالا مشاهده می کنید،" 3/1،" 3/2 ،" 1/2می بینیم.

       توجه: اندازه تصویر در اینچ به میلی متر محاسبه نمی شود و بالعکس! فقط نامگذاری است.

      با این حال، آنچه مهم است این است که به مورب در حسگر تصویر داده شده که "دایره تصویر" است نگاه کنید. فرمت 3/1 اینچی بالا دارای قطر 6 میلی متر است.

      اندازه لنز باید مساوی یا بزرگتر از اندازه سنسور باشد(سایز دایره ای که سنسور را می پوشاند) یا به سادگی کل تصویر را دریافت نخواهید کرد.

      اما متاسفانه برخی سازندگان برای کاهش قیمت دوربین مداربسته لنز رو از Image Sensor کوچک تر در نظر می گیرند.

      بیش تر مطالعه کنید: انواع نمایشگر در دوربین های مداربسته

      حداقل روشنایی(Min illumination)

      پارامتر حداقل روشنایی مربوط به لنز دوربین های مدار بسته است. یک فاکتور مهم برای اندازه گیری نظارت تصویری در دوربین های مداربسته است که بیان کننده ی حساسیت محیطی است. روشنایی عموما برحسب لوکس بیان می شود بنابراین 0lux یعنی دوربین در عدم حضور نور نیز تصویر برداری را انجام می دهد. در اکثر دوربین های مداربسته نظارت تصویری حداقل روشنایی مورد نیاز بینlux 0 تا 0.1lux است. علاوه بر فاصله و وضوح حداقل روشنایی مناسب برای محیط نیز یک عامل مهم است.

      به عنوان مثال:

      Color: 0.9lux(50IRE F1.2/30shutter/AGC ON-OFF)

      در دوحالت رنگی و سیاه سفید است و در حالت رنگی اهمیت بیشتر می شود. اگر نور 0.9 برسد کیفیت50IRE(کیفیت عددی بین 0 تا 100 بیان می شود) را میتواند در دسترس قرار بگیرد.

      فناوری دید در شب(Infra-RED)

      آیا تا به حال تلاش کردید در تاریکی از دوربین های مداربسته برای تصویر برداری استفاده کنید؟ نبود نور تصویربرداری را به شدت مشکل و گاهی غیرممکن می نماید. این مخصوصا صادق است برای سیستم های نظارت تصویری که تلاش می کنند افراد مداخله گر را در شب تشخیص و شناسایی نمایند جای است که تصویربرداری بحرانی و حساس است.

      با این وجود تکنولوژی های بسیاری وجود دارد مانند دوربین های تصویر بردار حرارتی را که نظارت تصویری در شب را ممکن می سازند این تجهیزات بوسیله ی شناسایی گرمایی کار می کنند و همچنین برای تائید حضور افراد است تا فراهم کردن جزئیات تصویر. بنابراین اینجا جایی است که تکنولوژی مادون قرمز(IR=Infrared Radiation) وارد بازی می شود. تا برای اپراتورها جزئیات تصاویر را در تاریکی بازیابی کنند، دوربین های بصری تنها گزینه هستند به معنای ایجاد نور مصنوعی در صحنه است. می توان با استفاده از نور IR-LED برای تولید تصاویر واضح تر در تاریکی استفاده کرد که میتوان آن را به عنوان یک دستگاه مستقل یا یکپارچه در دستگاه به سیستم اضافه نمود. تصمیم مستقل استفاده از آن بستگی به اهداف نظارت تصویری دارد. گزینه های در دسترس متفاوتی برای ملزومات مختلفی وجود دارد. برای مثال: احتیاط می تواند در نظارت ترافیک شبانه مهم باشه، جایی که نور می تواند حواس راننده را بیش از حد چرت کند. بااین حال روشنایی مستقل نتایج بهتری را در مواقعی که ملاحظات لازم نیست ارائه می کند. گفتنی است غالبا با 850nm مورد استفاده قرار می گیرد و گاها 950nm نیز به کار برده می شود.

      فناوری WDR(Wide Dynamic Range)

      این فناوری تاثیر زیادی در کیفیت تصویر دارند و بین بخش جلویی(Front-End) کهOP(Optical Technology) و بخش انتهایی(Back-End)که NOC، CPU، SOC، ISP یا DSP نیز نامیده می شوند.

      صورت های مختلف بیان WDR:

      WDR OFF,WDR 100db, WDR 120db, WDR 140db, WDR 160db

      WDR واقعی(True WDR)

      Image Sensor باید مخصوص WDR باشد، جالب است بدانید که 80 درصد قیمت WDR مربوط به Image Sensor است، در دو حالت 2-F(frame)  و 4-F(frame) موجود هستند.

      *Exposure Time چیست؟

      نوردهی یا اکسپوژر در تصویربرداری چیست؟ اساس ثبت عکس، تابیده شدن نور روی فیلم (دوربین های آنالوگ) و یا سنسور(دوربین های دیجیتال) هست. که در واقع نور با عبور از لنز به فیلم یا سنسور برخورد میکنه و تصویر رو ثبت می کند.

      فناوری DWDR

      با تنظیم پارامتر gamma value نقاط تاریک تر بهتر دیده می شود و همینطور فناوری می تواند بسته به نیاز تنظیم وضوح را برای تصاویری که شامل بخش های بیرونی-دورنی هستند بطوری انجام داد که قسمت های بیرونی یا دورنی قابل تشخیص باشد.

      فناوری BLC

       این فناوری مربوط به 12-16 سال پیش است و قدیمی به حساب می آید در اوایل به اشتباه WDR نامیده می شوند و تصویر رو با تنظیم Exposure Level نورانی تر می کند. توجه شود که عملیات حذفی رو در پس زمینه و تصویر انجام نمیدهد بلکه صرفا جبرانسازی را انجام میدهد تا تصویر با کیفیت بهتری را ارائه نماید.

      فناوری HLC

      بیشترین کاربرد را در دوربین های مداربسته پلاک خوان دارند، به این صورت که بخش هایی که نیاز به تنظیم دارد مثل قسمت جلویی یا عقبی خودرو با کار روی Exposure Level حالت تو چشم بودن نور چراغ تا حدی رفع و پلاک را خوانا و قابل رویت می نماید.

      فناوری AWB

      کوتاه شده ی Automatic White Balance است که بخش مهمی به حساب می آید و در صورتیکه دوربین های مداربسته IP فاقد این فناوری باشد در شراط نور زیاد تصویر به قرمزی متمایل می شود و اگر نور کم باشد به رنگ آبی نزدیک می شود.

      کاهنده ی نویز(Noise Reduction)

      در تاریکی و نور کم می تواند تصویر واضحی را فراهم می کند. و در دو گروه 2DNR(X-Y) که در  3DNR(X-Y-Z) حرکت نیز اضافه شده است.

      فناوری Smart IR

      همه ی IR ها هوشمند هستند وسخت میشه دوربینی رو پیدا کرد که هوشمند نباشد دوربین های قدیمی نمی توانستند Exposure دینامیکی نور را کنترل کنند که با این فناوری جبران شده است.

      فناوری استارلایت(Starlight)

      در ابتدا شرکت سونی محصولاتی رو تولید کرد که با قابلیت Starlight معرفی شدند(که بیشتر متمرکز به Image Sensor) هستندو به نام Savis II معروف شدند. هدف از این تکنولوژی این است که در نور کم تصاویر رنگی را بتوانیم داشته باشیم.

      و دارای سه آیتم، سنسور پردازش تصویر مخصوص سونی Starvis(حساسیت بیشتر به نور)، لنزهای پیشرفته، الگوریتم کاهش نویز(ISP) می باشند تا در کنار هم بتوانند به تصاویر رنگی در شب دست پیدا کنیم، نرم افزار های مربوط به استارلایت و کیفیت تصویر غالبا لایسنس دار هستند به همین دلیل نرم افزارهای سطح حرفه ای را در اینترنت نمی شود پیدا کرد زیرا که کاربرد امنیتی دارد وقیمت های بسیار بالایی دارند.

      فناوری فول-کالر(Full-Color)

      فناوری برای ایجاد تجریه بصری بهتر است در شرایط نوری بسیار کم تصاویر شفاف و واضحی را فراهم می کند با این فناوری جزئیات تصویر سوژه در مکان های شلوغ مانند پارک ها، خیابان ها به ماموران در فرآیند رسیدگی به تخلفات کمک زیادی می کند. و حال دوربین های مداربسته فول-کالر تمام رنگی با بهره گیری از هوش مصنوعی تشخیص سوژه را دقیق تر و استخراج ویژگی های آن بهتر انجام می دهند.

      فناوری فول-کالر که پس از فناوری استارلایت مطرح شد در چهار گروه تقسیم می شوند:

      تکنولوژی وایت لایت(White Light Technology)

      وارم لایت(Warm Light)

      استروب لایت(Strobe Light)

      فول کالر در تب(Full Color at night)

      زوم و فوکوس موتوری(Motorized Zoom and Focus)

      لنزهای موتوری قابلیت های زیادی را به دوربین های مداربسته اضافه می کند، زوم و فوکوس موتوری به کاربران این امکان رو می دهد عملیات زوم و فوکوس رو از راه دور بدون اینکه مستقیما نیاز به کنترل دستی داشته باشد انجام دهد.

      یک فیلتر برش IR تعبیه شده در لنز امکان تعویض روز/شب را در لنز به جای ماژول برش IR جداگانه در دوربین فراهم می کند. این لنزها تنظمیات دقیق فوکوس مخصوصا برای MP های بالاتر را نیز انجام می دهند. از دیگر ویژگی ها نیز به زوم و فوکوس موتوری می توان به موارد زیر اشاره کرد.

      -نصب آسان

      -چرخش ویدئو(Corridor Format)

      90 درجه، 180 درجه، 270 درجه

      -ثبت تصویر Mega Pixel/Mega System/Giga-Pixel  Trend

      -تاریخچه ی کیفیت تصاویر

      OCIF/CIF/VGA/1.3MP/2MP/5MP/8MP/12MP/20MP/40MP/80MP

      دوربین های مداربسته 40 و 80 مگاپیکسل ها در حد مفهوم هستند مگر دوربین های خاص آمریکایی میتوان اشاره کرد که این ها قیمت های میلیون دلاری هم می توانند داشته باشند. بخاطر وجود پیکسل های بسیار زیاد جهت مدیریت استاندارد های فشرده سازی مطرح شدند. مدیریت این پیکسل ها و تصاویر دریافتی از دوربین ها حجم بسیار زیادی خواهد داشت که نیاز به فشرده سازی خواهد داشت و بدون فشرده سازی مدیریت این دیتا ها ممکن نخواهد بود.

      تاریخچه ی بهره ی کدگذاری

      پیشرفت تکنولوژی های فشرده سازی تصاویر باعث افزایش پهنای باند در سیستم می شود. برای اولین بار در جهان، شرکت شارپ تکنولوژی 8K زمان واقعی VVC کدگذاری سازگار بوسیله کدگذاری ویدئویی سازگارVVC=Versatile Video Coding  به اصلاح کدگذاری ویدئویی  استاندارد. کدگذاری استاندارد ویدئویی باعث فشرده سازی، ذخیره سازی و ارسال ویدئوها به سادگی با کمترین افت کیفیت انجام می شود. برای همگام شدن با پیشرفت های رسانه های ویدئویی، استاندارد های ویدئویی متنوعی در طول سال ها توسعه داده شده اند، برای مثال MPEG-2 برای DVD ها و پخش های دیجیتال، AVC برای Blu-ray و HEVC برای 4K Ultra HD Blu-ray می باشد. آخرین استاندارد نیز مربوط به VVC است که کمک های قابل توجهی جهت توسعه از جانب شرکت شارپ دریافت کرده است و میتواند داده ها را تا نصف سایز HEVC فشرده نماید، بنابراین راه را برای کیفیت های ویدئویی بالاتر در کاربردهای مانند داده های فشرده 8K و 360 درجه. شرکت شارپ و دیگر شرکت ها در حال توسعه ی محصولاتی هستند که فناوری VVC به کار رفته باشد.

      فناوری رمزگشا زمان واقعی 4K توسعه یافته توسط شرکت شارپ، اولین نرم افزاری در جهان است که قادر به رمزگشایی ویدئوهای 8K رمزگذاری شده توسط VVC در زمان واقعی است. ترکیب رمزگشای VVC با نرم افزار بازپخش ویدئو و دستگاه های تحلیلی، کاربران علاوه بر این می توانند محتوای 8K فشرده شده با VVC3 را حتی اگر تجهیزات آنها قابلیت رمزگشایی ویدیوی VVC موجود را نداشته باشد نمایش، تجزیه و تحلیل نمایند. رمزگشایی پرسرعت اختصاصی شارپ داده‌ها را در زمان واقعی پردازش می‌کند و پخش روان ویدیوها را با وضوح تا 8K انجام می‌دهند. شارپ در راستای تحقق اکوسیستم 8K + 5G خود، در زمینه‌های مختلف برای ارائه راه‌حل‌هایی در زمینه‌هایی مانند تجهیزات رمزگشایی ویدیو، ارزیابی و تجزیه و تحلیل کدک، فروش نرم‌افزار و توسعه مشترک با شرکا جهت ارائه VVC به بازار کار کرده است.

      ویزگی های اساسی

      1-تشخیص بی وقفه رمزگشایی ویدئوهای 8K رمزگذاری شده با VVC

      2-رمزگشایی ویدئوها را با استفاده از نرم افزار قادر می سازد.

      3-پردازش بی وقفه ویدئوهای 8K را براساس اولویت های شارپ با پردازش سرعت بالا را فراهم می آورد.

      الگوریتم های فشرده سازی

      -پهنای باند متغیر(VBR)

      -پهنای باند ثابت(CBR)

      -پهنای باند مشخص(CVBR)

      ایراد: وقتی حرکتی اتفاق بیفتند کیفیت میاد پایین

      آنالیزهای هوشمند(Smart Analytics)

      آیتم ها:

      نقطه ی ورود به ناحیه

      نقطه ی خروج

      حرکت سریع

      پارکینگ

      گم شدن Object  

      شمارش افراد

      تجمع افراد

      صدای نامتعارف

      همه کارها برای آن است که پیکسل خوبی داشته باشیم، بحث کیفیت تصویر بالاست.

      کنترل پهنای باند در نقاط خاصROI(Region Of Interest)

      منطقه ی بخشی از دید دوربین مداربسته که برجسته شده و در استریم جداگانه ای از دوربین پخش می شود. معمولا یک مشخصه ی مگاپیکسلی بالاتر در دوربین های مداربسته IP است.

      دوربین مداربسته، خرید دوربین مداربسته

      این فناوری از تعریف و رزولوشن مگاپیکسلی دوربین های IP استفاده می کند و به دوربین مداربسته IP این امکان رو می دهد تا بخشی از نمای تصویر که  به‌صورت دیجیتالی زوم شده در یک استریم تصویر جداگانه پخش شود و در عین حال نمای کلی تصویر دوربین مداربسته را حفظ کند. این مشخصه برای برجسته تر کردن محدوده هایی مانند: درها یا مناطق دسترسی که همچنان نیز به یک تصویر نمای کلی نیاز است بسیار کارآمد است. هنگام استفاده از ROI در ارتباط با سیستم ضبط IP، به یک کانال اضافی برای نمایش و ضبط استریم ROI نیاز دارید. عملکرد آن به این صورت است :نقاطی که حرکت در آن اتفاق می افتد را Enhance می کند و کیفیت بقیه نقاط تصویر و پهنای باند مورد نیاز در حدود 4mbps است.


      آنچه در مقالات دیگر مطالعه می کنید:

      21 مشخصه مهم در مورد دوربین های مداربسته

      دوربین های مداربسته پلاک خوان

      اجزاء دوربین های مداربسته

      PoE چیست؟

      مقاله ی داهوا HD-CVI TEN

      استاندارد ONVIF چیست؟

      امنیت سایبری

       

      مدیر ۱۴۰۱/۰۲/۱۲

      عنوان جزئیات خبر

      توسط ادمین تاریخ

      Text

      نظرات

      پیام خود را بگذارید

      گفتگوی آنلاین
      شروع گفتگو
      خب ما در خدمتیم، چه سوالی دارید؟
      به زودی ارتباط برقرار خواهد شد لطفا شکیبا باشید