Камера ночного видения работает в условиях низкой освещенности, собирая имеющийся свет, усиливая полезные сигналы в изображениях и подавляя шумы, а также управляя экспозицией, контрастностью и инфракрасной подсветкой. В случае недостаточного видимого света инфракрасная камера ночного видения использует ИК-излучение для освещения сцены. Изображения записываются без необходимости в обычном цветном освещении. Повышенная чувствительность сенсора — это еще не все. Апертура объектива, выдержка, дальность ИК-подсветки, обработка изображения, расстояние до цели, погодные условия и угол установки — все это влияет на видимость в ночное время.

При настройке освещения для склада, промышленного парка, отеля или любого внешнего периметра необходимо найти баланс между задачей получения яркого изображения и сохранением ключевой информации о движущихся объектах. Это включает направление и тип транспортных средств, цвет одежды людей, активность на входах и местоположение перемещенных объектов.

Что происходит внутри камеры ночного видения?

Камера для съемки при слабом освещении преобразует входящий свет в электрический сигнал с помощью своего сенсора изображения. Днем сенсор получает достаточно видимого света для формирования детального цветного изображения. Ночью количество фотонов, достигающих сенсора, уменьшается, поэтому камера должна выполнить несколько настроек.

Основные этапы включают:

1. Объектив собирает доступный свет.

2. Сенсор изображения преобразует свет в электронные сигналы.

3. Камера регулирует экспозицию в зависимости от яркости сцены.

4. Цифровая обработка уменьшает шум и улучшает контрастность.

5. Инфракрасная подсветка активируется, когда видимого света слишком мало.

6. Камера отправляет обработанное видео на NVR или платформу мониторинга.

Большая апертура позволяет большему количеству света достигать сенсора, но может уменьшить глубину резкости и увеличить стоимость объектива. Более длинная выдержка может сделать изображение ярче, но движущиеся люди или транспортные средства могут выглядеть размытыми. Более высокий цифровой коэффициент усиления делает темные области ярче, но также может усиливать шум.

Таким образом, ночная съемка — это баланс между яркостью, резкостью, контролем движения и шумом.

Как инфракрасное ночное видение создает изображение

Инфракрасная камера ночного видения использует ИК-светодиоды или другой источник инфракрасного света для освещения контролируемой зоны. Инфракрасный свет находится за пределами видимого спектра, поэтому он может поддерживать наблюдение, не создавая такой же видимой яркости, как белая лампа.

ИК-фильтр камеры обычно меняется в зависимости от условий освещения. Днем фильтр помогает поддерживать точную цветопередачу. Ночью камера может убрать или настроить фильтр, чтобы сенсор мог принимать инфракрасные волны.

Полученное изображение обычно монохромное, поскольку камера измеряет отраженную инфракрасную энергию, а не разделяет видимый красный, зеленый и синий свет.

Метод съемки при слабом освещении

Основной источник изображения

Типичный результат

Основное ограничение

Повышенная чувствительность сенсора

Доступный окружающий свет

Цветное или почти цветное изображение

Производительность падает в очень темных областях

Более длинная выдержка

Больше накопленного света с течением времени

Более яркие статические сцены

Размытие при движении

Цифровое усиление

Усиление электронного сигнала

Более яркое изображение

Более заметный шум

Инфракрасная подсветка

Отраженная ИК-энергия

Обычно монохромное изображение

Ограниченная цветовая информация

Дополнительный белый свет

Видимый искусственный свет

Цветное изображение

Блики, помехи и потребность в дополнительном освещении

Расширенная обработка изображений

Улучшенное использование данных сенсора

Лучший баланс контрастности и детализации

Невозможно восстановить информацию, которая не была захвачена

Лучший метод зависит от сцены. Для удаленного двора может потребоваться контролируемая ИК-подсветка, в то время как для входа в отель может быть полезно видимое освещение и цветное изображение.

Как съемка при слабом освещении справляется с шумом и движением

Съемка при слабом освещении становится сложной, так как сенсор получает более слабый сигнал. Когда камера увеличивает усиление, случайные вариации сигнала становятся более заметными в виде зернистости или цветового шума.

Шумоподавление может сделать изображение более чистым, но чрезмерная обработка может удалить мелкие детали. Текстура одежды человека, небольшой объект или край транспортного средства могут стать размытыми, если камера слишком агрессивно сглаживает изображение.

Движение создает еще одну проблему. Если затвор остается открытым слишком долго, движущаяся цель оставляет размытый след. Увеличение скорости затвора уменьшает размытие, но также уменьшает количество собираемого света. Камера должна выбрать рабочий баланс, основанный на движении, яркости и важности сцены.

Важные проверки в ночное время включают:

· Может ли человек, идущий через кадр, оставаться узнаваемым?

· Не засвечивают ли фары зону входа?

· Сохраняет ли камера детализацию в темных углах?

· Является ли изображение шумным после полуночи, когда окружающий свет падает?

· Создает ли ИК-отражение яркое пятно рядом с объективом?

· Может ли камера поддерживать полезную экспозицию при дожде или тумане?

Камера, которая хорошо работает с неподвижным тестовым объектом, может дать более слабые результаты, когда в сцене присутствует движение.

Роль технологии Wise-ISP

Обработка сигналов изображения определяет, как камера превращает необработанные данные сенсора в просматриваемое изображение. Она управляет экспозицией, светлыми участками, тенями, шумом, резкостью, цветом и другими переменными изображения.

Технология Wise-ISP используется при разработке продуктов Uniview для работы при слабом освещении, чтобы улучшить качество изображения в сложных условиях освещения. Ее роль заключается не в создании света из ничего. Вместо этого обработка изображений помогает камере более эффективно использовать доступную информацию сенсора.

Полезный способ оценки обработки изображений — наблюдение за несколькими конкурирующими условиями одновременно:

· Темный фон с ярким светом у входа

· Движущийся человек, пересекающий затененную область

· Фары транспортных средств, направленные на камеру

· Отражающие полы, стекло или металлические поверхности

· Неравномерное освещение по всей широкой открытой сцене

Результат следует оценивать по практической детализации, а не только по яркости. Очень яркое изображение с пересвеченными участками может предоставить меньше доказательств, чем умеренно яркое изображение с контролируемой экспозицией.

Почему выбор объектива влияет на производительность ночного видения

Объектив определяет, какая часть сцены видна и насколько большой кажется цель на заданном расстоянии. Широкоугольный объектив охватывает большую площадь, но распределяет пиксели по большему фону. Узкоугольный объектив дает более близкий вид на удаленную зону, но может оставить слепые зоны вне угла обзора.

При выборе объектива для ночного времени следует учитывать:

· Расстояние до цели

· Требуемую детализацию для идентификации

· Ширину области

· Высоту установки

· Ожидаемую траекторию движения

· Зону покрытия ИК-луча

· Контровой свет и отражающие поверхности

Дальность инфракрасного излучения также должна соответствовать фокусному расстоянию. Камера может рекламировать большую дальность ИК-подсветки, но это не означает, что она может обеспечить детализацию, пригодную для идентификации, на всем этом расстоянии. Объектив должен обеспечивать достаточную плотность пикселей в месте нахождения цели.

На периметре завода при развертывании системы наружного наблюдения использовалась ИК-подсветка с дальностью 50 м, а технология расширения PoE помогла подключить камеры, установленные на участках с большой протяженностью кабельных трасс. Проекты такого типа по-прежнему требуют раздельной проверки покрытия объектива, передачи по сети, пропускной способности записи и качества ночного изображения.

Пример продукта: PTZ-камера для больших ночных зон

Устройство сочетает в себе 4-мегапиксельную съемку, технологию Wise-ISP, ИК-возможности, PTZ-управление и функции активного сдерживания. Серия Prime PTZ доступна в конфигурациях 2 Мп, 4 Мп и 8 Мп, в зависимости от модели.

PTZ-камера полезна, когда одно устройство должно наблюдать за несколькими зонами, осматривать большой периметр или реагировать на меняющуюся активность. Ее движение позволяет операторам просматривать разные направления, но покрытие PTZ имеет явное ограничение: когда камера поворачивается в одну сторону, она перестает непрерывно наблюдать за другой областью.

По этой причине на крупных объектах PTZ-камеры могут комбинироваться с фиксированными камерами. PTZ-камера обеспечивает гибкую проверку, в то время как фиксированные камеры поддерживают постоянный обзор ворот, зон погрузки, дверей или точек ограниченного доступа.

Серия SFW также поддерживает настраиваемые звуковые и визуальные сигналы тревоги. Варианты защиты для наружной установки включают IP67 и IK10, а для соответствующих конфигураций доступен стандарт NEMA 4X. Итоговая спецификация должна соответствовать условиям установки и подтвержденной конфигурации продукта.

Проблемы при установке, снижающие качество ночного изображения

Отражение ИК-излучения от близлежащих поверхностей

Стены, стекло, металлические панели и влажный асфальт могут отражать инфракрасный свет обратно в объектив. Центр изображения может стать переэкспонированным, в то время как окружающая область останется темной.

Отодвиньте камеру от отражающей поверхности, измените угол или отрегулируйте направление ИК-излучения перед увеличением усиления. Больше освещения не всегда решает проблему.

Фары и сильная контровая засветка

Камера, установленная прямо напротив въезда для транспортных средств, может каждую ночь сталкиваться со светом фар. Без надлежащего контроля экспозиции фары могут скрыть кузов автомобиля и человека, стоящего рядом.

Протестируйте камеру с реальными транспортными средствами под разными углами подъезда. Дневной тест не может выявить этот режим отказа.

Туман, дождь и пыль

Капли воды и частицы в воздухе рассеивают инфракрасный свет. Это может создать яркую дымку и снизить контрастность. Камеру следует протестировать в типичных погодных условиях объекта, особенно если контролируемая зона находится рядом с дорогами, строительными площадками или открытыми складскими дворами.

Недостаточная емкость записи

Более высокое разрешение и длительный срок хранения увеличивают требования к хранилищу. Полный проект должен соответствовать разрешению камеры, частоте кадров, кодеку, записи по движению и емкости NVR. Системы Uniview NVR могут быть выбраны как часть архитектуры записи, но расчеты хранилища все равно должны выполняться для фактического количества камер и периода хранения.

Как протестировать камеру ночного видения перед развертыванием

Практический ночной тест должен охватывать весь период работы, а не только первый час после заката.

Проверьте камеру в следующих условиях:

· Ранний вечер со смешанным дневным и искусственным светом

· Поздняя ночь, когда окружающий свет минимален

· Подъезд и отъезд транспортных средств

· Обычная скорость ходьбы

· Различные расстояния до цели

· Влажная или отражающая поверхность земли

· Предполагаемый режим записи NVR

· Удаленный просмотр через выбранную платформу управления

Записывайте как живое изображение, так и сохраненное воспроизведение. Сжатие, сетевые ограничения или настройки NVR могут изменить конечный записанный результат.

Линейка сетевых камер Uniview включает варианты камер для различных условий мониторинга. Uniview поставляет IP-камеры, NVR и интегрированные системы для заводов, складов, отелей, торговых центров и промышленных парков. Экосистема продуктов и решений позволяет проектным группам комбинировать фиксированные камеры, PTZ-камеры, хранилища и инструменты управления в соответствии с условиями объекта.

Камера ночного видения работает хорошо, когда ее сенсор, объектив, освещение, обработка, положение установки и система записи спроектированы вместе. Инфракрасная технология поддерживает мониторинг в темноте, а обработка изображений при слабом освещении помогает сохранить полезные детали при неравномерном освещении. Окончательное решение должно приниматься на основе ночного тестирования на реальном объекте, а не на основе дневных изображений или одной спецификации яркости.

Часто задаваемые вопросы

Нужен ли камере ночного видения какой-либо свет для работы?

Инфракрасная камера ночного видения может работать в очень темных условиях, поскольку она использует инфракрасное освещение. Полноцветной камере для работы при слабом освещении обычно требуется некоторое количество видимого света для сохранения цветовой информации. Необходимый уровень освещенности зависит от сенсора, объектива, системы обработки и выбранного режима работы.

Почему камера ночного видения показывает размытое изображение ночью?

Размытие обычно возникает из-за медленной выдержки, движущихся целей, неправильной фокусировки, вибрации, недостаточного освещения или чрезмерного шумоподавления. Проверяйте работу при движении на фактическом расстоянии мониторинга, а не оценивайте изображение по неподвижному объекту.

Как далеко может видеть инфракрасная камера ночного видения?

Полезное расстояние зависит от мощности ИК-излучения, фокусного расстояния объектива, отражательной способности цели, погоды, угла установки и требуемого уровня детализации. Расстояние обнаружения, расстояние распознавания и расстояние идентификации — это не одно и то же. Тест на объекте должен подтвердить результат в предполагаемой целевой позиции.