eneo aktuality
Široké dynamické rozhranie (WDR) a jeho úloha vo svete CCTV technológií

Široké dynamické rozhranie (WDR) a jeho úloha vo svete CCTV technológií

 

Ako vlastne pristupovať ku kamerám so  širokým dynamickým rozhraním? Aké sú výhody, ktoré prinášajú pre video dohľadové riešenia? V tomto článku sa sústredíme na túto problematiku a pokúsime sa tak uľahčiť integrátorom a inštalatérom  orientáciu v rozbúrených vodách CCTV technológií.

Nepríjemné tiene, odrazy a priame slnečné žiarenie, ktoré odelo snímaný obraz do tmy alebo do nedetekovateľnej krajiny plnej drahokamov. Presne tieto negatívne efekty boli vždy achillovou pätou analógových a digitálnych kamier video dohľadového sveta. Zavedenie megapixelových kamier s vysokým rozlíšením nieslo prísľub lepšieho a kvalitnejšieho obrazu video dohľadového systému. Preto sa čoraz častejšie stávali voľbou koncových užívateľov. Ale mnoho užívateľov zostalo sklamaných alebo povedané menej invazívne, nepríjemne prekvapených, po inštalácii systému a jeho následnom spustení. Ich podanie obrazu pri dynamických svetelných podmienkach nebolo o moc lepšie, ako pri štandardných analógových alebo IP kamerách. Vchod do budovy bol vďaka silnému svetlu preexponovaný a zničili akúkoľvek možnosť identifikácie osoby, ktorá práve vošla. Tiene v tomto zábere eliminovali možnosť vidieť interakciu medzi recepčným a zákazníkom. Všetky peniaze investované do kamier s vysokým rozlíšením sa zdali byť vyhodené. Tento článok by mal byť preto sprievodcom pre integrátorov a montážne firmy, ako sa vyhnúť týmto problémom a zároveň ich oboznámiť s problematikou širokého dynamického rozhrania a s výhodami, ktoré prináša pre video dohľadové riešenia.

Nebolo by pekné, keby kamera osadená pri vchode zobrazila osoby prichádzajúce cez sklenené dvere a zároveň by umožňovala sledovať autá a objekty za nimi, aj napriek odrazom slnečného žiarenia do kamery? Banky by boli veľmi vďačné, keby kamera osadená pri bankomate kompenzovala tiene a slnečné svetlo a umožňovala tak jednoznačnú identifikáciu detailov tváre. Pri aplikáciách v maloobchodoch by sa už nestávalo, že  odrazy a slnečné žiarenie z výkladov by spôsobovali, že kamera  nevykreslí objekty v popredí atď.

 

Problém zadefinovaný a vyriešený

Pri tradičných CCD kamerách majú všetky pixle v poli rovnakú rýchlosť uzávierky. Snímajú obraz ako celok. Konvenčné spracovanie obrazu – uzávierka, kontrast, farba atď. – sú spriemerované pre celý obraz.  Nedochádza tu k individuálnemu spracovaniu na úrovni jednotlivých pixelov. Preexponovanie a podexponovanie je po nasnímaní spracované na obmedzenom základe. Pri dynamických svetelných podmienkach bude výsledný obraz zobrazovať normálnu expozíciu spolu s presvetlenými zónami, tieňmi alebo ich kombináciu. Užívateľ bude vidieť preexponované zóny vo svetlých oblastiach a podexponované zóny v tmavých oblastiach obrazu.

 

porovnanie normálneho obrazu a obrazu s WDR

 

Plne digitalizovaná technológia môže poskytovať široké dynamické rozhranie (WDR), kde sa každý jeden z tisícov pixlov správa ako individuálna kamera s vlastným nastavením. Široké dynamické rozhranie je pomer medzi  najjasnejším pixelom, ktorý môže byť zachytený snímacím systémom a najtmavším pixelom, ktorý môže byť nasnímaný. Špeciálne pri kamerách s vysokým rozlíšením potrebujú užívatelia WDR, ktoré sa pohybuje na úrovni 90~100dB a vyššie. Katalyzátorom pre WDR je začlenenie ADC (analog-to-digital) konvertora v rámci každého pixela snímacieho senzora. ADC prekladá svetelný signál do digitálnej hodnoty bezprostredne po nasnímaní, čím sa minimalizuje degradácia signálu (prekrývanie pixelov - „ghosting“) v poli a umožňuje taktiež väčšiu redukciu šumu. Akonáhle sú dáta v digitálnej forme, dôjde k použitiu rôznych techník spracovania digitálneho signálu za účelom optimálnej reprodukcie obrazu.

 

Každý pixel je upravený, aby spracoval svoje unikátne svetelné podmienky

Pretože každý pixel má svoj vlastný ADC konvertor, každá  generovaná informácia ja nezávisle zachytená a spracovaná. Čas uzávierky každého pixla je nastavený, aby spracoval unikátne svetelné podmienky v mieste lokalizácie pixela v poli snímača. To znamená, že zariadenie má v podstate stovky tisíc individuálnych kamier a každá z nich sa snaží o produkciu toho najlepšieho obrazu. Zvyšuje expozíciu v tmavých oblastiach a znižuje expozíciu vo svetlých oblastiach. Každý pixel je spracovaný, zatiaľ čo dochádza k zachyteniu obrazu viac násobným vzorkovaním za sekundu. Keď je jednotlivý pixel preexponovaný, dôjde k jeho uzavretiu a prestane zachytávať svetlo, zatiaľ čo pixle, ktoré snímajú tmavé, potencionálne podexponované oblasti obrazu, budú naďalej zhromažďovať svetlo. Tieto snímky budú potom skombinované za účelom vytvorenia vysoko kvalitného obrazu. Vo výsledku budú inak stratené detaily viditeľné s väčšou jasnosťou a farebným nádychom bez ohľadu na svetelné podmienky.

 

 Porovnanie obrazu z normálnej bezpečnostnej kamery a kamery s WDR

 

Tradičné kamery proti WDR kamerám

Prečo tradičné CCD kamery nie sú schopné kvalitne snímať v prostredí s dynamicky sa meniacim osvetlením? Napríklad preto, že generalizujú nastavenie pixelov, a tak nemôžu snímať „skutočnú“ farbu. Nemôžu poskytovať nezarušený obraz bez vertikálneho rozmazania, bloomingu a „oslepenia“ kamery.  Preto obraz z tradičných kamier, ktorý sa používa ako dôkazový materiál, môže byť nevhodný a môže spôsobovať problémy pred súdom.

Pomocou riešenia so širokým dynamickým rozhraním získava užívateľ simultánne relevantné farebné podanie, farbu pleti a presné črty tváre v najtmavších a najsvetlejších oblastí snímanej scény. Užívatelia môžu jednoducho detekovať vek a farbu podozrivej osoby, rýchlo určiť či sa zamestnanec ulakomil na euro z kasy alebo pozorovať inú podvodnú činnosť nezávisle na okolitých svetelných podmienkach. Úplne digitalizované riešenie čiastočne eliminuje šum, ktorý degraduje obraz  a taktiež presvetlenie, takže obraz je stále čistý. Plne digitalizované riešenia taktiež maximalizujú úložný priestor, čo je taktiež jedna zo zásadných otázok pri migrácii z analógového na digitálny systém (čím viac pixelov, tým viac potrebného úložiska). Majte na pamäti, že „šum“ nielen degraduje kvalitu obrazu, ale taktiež zvyšuje zaplňovanie úložiska. Bez digitálnej WDR kamery môže vzorkovanie a konverzia šumu často zvýšiť zahltenie úložného priestoru digitálneho video rekordéra dokonca až trojnásobne.

 

Video ukážka fungovania funkcie WDR

 

Pavol Kollárik
Plettac Systems

2015-07-09 Okom odborníka
Continue shopping Compare

has been added to your wishlist.

Continue shopping My wishlists
Content

Hľadáte špeciálne kamerové systémy?

Navštívte našu stránku www.plettac.sk. Nájdete tu kamery do vysokých teplôt, radiačného a výbušného prostredia, s vysokou odolnosťou voči EMC, riešenia pre armádu, dopravu, energetiku a ďalší priemysel.

Plettac Systems - kamery pre špeciálne systémy
Content

Termovízne systémy!

Vytvorili sme unikátne termovízne systémy založené na kombinácii termovíznych kamier a inteligentného softvéru. Čo všetko naše systémy dokážu a kde sa dajú použiť, sa dozviete na www.thermalcam.eu.

Thermalcam - termovízne systémy