چگونه بر چالش های روشنایی تصویر غلبه کنیم؟

چگونه بر چالش های روشنایی تصویر غلبه کنیم؟

اگر از تولید کنندگان، فروشندگان یا حتی مصرف کنندگان محصولات امنیتی بپرسید که چه عاملی روی دوربین های HD و IP های مگاپیکسل و کیفیت تصاویری که می گیرند تاثیر می گذارند مطمئنا یکی از اولین و مهم ترین عواملی که نام می برند نور است. از قدیم، عموما به دلیل قوانین فیزیک، روشنایی حوزه ای بوده که شاهد چالش های زیادی بوده است.
هر پیکسلی که بخشی از عکس را تشکیل می دهدقسمتی از نور محل را ثبت می کند. ترکیب نور جمع شده توسط تمامی پیکسل ها کیفیت تصویر و ویدئو در هر منطقه را مشخص می کند. با نور ناکافی یا کم نتیجه کار تصاویری با کیفیت پایین است، البته اگر بتوان تصویری ثبت کرد!
تولید کنندگان دوربین های IP این چالش ها را شناسایی کردند و به سختی کار کردند تا بتوانند عملکرد دوربین هایشان را در شرایط نور کم و ناکافی بهبود دهند. همانند بسیاری دیگر از مشکلات مرتبط با تصویر برداری، چالش ها و مشکلات مرتبط با روشنایی نیز با استفاده از تکنولوژی های بر پایه نرم افزار حل می شود تا بتواند نور موجود را بیشتر کند یا به دوربین ها این امکان را بدهد تا در شرایط نور کم، تصویری با کیفیت قابل قبول ثبت کنند.
برای بیشتر قسمت ها، شرایط نور کم می تواند توسط تعدادی از این تکنولوژی ها حل شود مانند دوربین ها با قابلیت عملکرد در روز/شب. با ترکیب تعدادی از این تکنولوژی ها می توان تصاویر با کیفیت بالاتری نیز ثبت کرد. به همین دلیل است که تجهیزات تصویر برداری نوین امروز از الگوریتم های پیشرفته برای تغییر سیگنال های ویدئویی به منظور افزایش نور موجود استفاده می کنند.
شاید معروف ترین الگوریتم ها در این میان الگوریتم فشرده سازی H.264 باشد که به عنوان یک استاندارد برای کاهش سایز فایل به منظور به دست آوردن پهنای باند و ذخیره سازی بهسنه تر به کار می رود. فشرده سازی H.264 و امروزه H.265، به دوربین ها اجازه می دهد تا تصاویر را تنها زمانی که حرکتی در فریم ها به وجود آمد ارسال کند. اما در شرایط با نور کم، تصویر ویدئویی ممکن است تار شود و/یا نویز داشته باشد که هر دوی اینها حرکت تلقی می شود. این امر منجر به ایجاد ویدئو های با حجم بیشتر می شود. با ادغام کاهش نویز دیجیتال (DNR) و/یا تحلیل ویدئویی، کیفیت تصویر افزایش می یابد و حجم فایل نیز کاهش می یابد، اما این کار تنها به طور مقطعی مشکل را حل می کند.
کنتراست نوری زیاد در یک میدان دید واحد، مانند ماشینی که با چراغ روشن در محوطه پارکینگ در حال تردد است، چالش های کاملا متفاوتی را پیش روی ما قرار می دهد. دوربین های معمولی میزان نور موجود در صحنه را تنظیم می کنند و بدین ترتیب تصویری با کیفیت پایین ارائه می دهند. از سوی دیگر، تکنولوژی گستره دینامیکی وسیع (WDR) که بر حسب دسی بل اندازه گیری می شود، برای غلبه بر این مشکل و چالش خاص استفاده شده است. به این شکل که نور های کم و زیاد را به طور جداگانه پردازش می کند تا تصویر با کیفیت بالا به دست ما بدهد، اما این روش هم برای ثبت تصویر واضح از سوژه های در فاصله دور یا اشیای در حال حرکت مشکل و محدودیت دارد.

شکل: یک صحنه با استفاده از تکنولوژی بدون نور

شکل: همان صحنه بدون استفاده از تکنولوژی نور کم

از نور کم به بدون نور

فشرده سازی H.264 و H.265 و WDR،‌تکنولوژی های بر اساس DSP ای هستند که برای ارائه تصویر با کیفیت بالا در محیط های با نور کم به کار می روند، اما نور کم و بدون نور مقوله هایی کاملا از هم مجزا و متفاوت با هم هستند که هر کدام چالش های متعلق و خاص به خودشان را ایجاد می کنند. قابلیت ثبت تصویر قابل استفاده در نواحی ای که اصلا نوری وجود ندارد معمولا به وسیله سخت افزار حل می شود مانند اضافه کردن دوربین های حرارتی یا ترکیبی. هر کدام از این رویکرد ها محدودیت ها و مشخصات خاص خود را دارند مانند هزینه بالا، قابلیت پوشش محدود و….
یک مثال می تواند دوربین های حرارتی باشد. از آنجا که دوربین های حرارتی وابسته به دما هستند تا نور، به همین دلیل می توانند در سخت ترین شرایط نوری و روشنایی (نور زیاد، نور کم و تاریکی مطلق) نیز به کار خود بپردازند. این دوربین ها در بیشتر مواقع تحت تاثیر آب و هوا دیگر شرایط محیطی که دوربین های سنتی را متاثر می کند، نیز قرار نمی گیرند. اگر هدف حفاظت محیطی و محافظت از ساختمان ها باشد دوربین های حرارتی نتایج دلخواه و مورد نظر را می دهند اما این دوربین ها معمولا برای مصارف نظارتی مناسب نیستند.
با آنکه این ویژگی ها دوربین های حرارتی را به گزینه ای جذاب برای کار نظارت بدل می کند، اما به دلیل هزینه بالای استفاده از این دوربین ها کاربران از این وسیله استقبال نمی کنند. اخیرا قیمت این دوربین ها به شدت کاهش یافته است اما هنوز هم در دسترس خیلی ها قرار ندارد و خیلی ها استطاعت پرداخت هزینه های مربوط را ندارند. برخی تولید کنندگان مدل های با قیمت کمتر تولید کرده اند اما این دوربین قابلیت ها و امکانات مدل های گران قیمت تر را معمولا ندارند، همین موضوع آنها را برای تعدادی از مصارف حیاتی و حساس نا مناسب می سازد.
تکنولوژی دیگری که برای غلبه بر چالش های مربوط به روشنایی استفاده می شود تابش فروسرخ است. به طور سنتی، از تابش فروسرخ برای تصویر برداری در محل های کم نور و تاریک استفاده می شد. این روش می تواند راه حل موثری باشد اما محدودیت های مربوط به فاصله و نیاز به منبع توان خارجی برای تامین نور فروسرخ وجود دارد. علاوه بر آن اگر دوربین از لنز فروسرخ استفاده نکند کیفیت عملکرد و همچنین دقتش پایین می آید.
اضافه کردن نور کافی تاکتیک دیگری است که برای تصویر برداری در نور کم استفاده می شود اما مانند روشنایی فروسرخ به شیوه سنتی، قابلیت این روش برای ارسال نور به مناطق وسیع، با صرف نظر کردن از هزینه زیاد آن،‌محدود است،. محدودیت دیگر این است که انواع مختلف روشنایی، مانند فلوئورسنت، لامپ رشته ای و لامپ سدیمی پرقدرت، تاثیرات متفاوتی بر روی تصویر دارند و برای تشخیص اشیا یا افراد در میدان دید مشکل ایجاد می کنند.

ویژگی های ترکیبی

با در نظر گرفتن این واقعیات، رویکرد جدیدی تدوین شد تا نقاط قوت تکنولوژی های موجود برای نور کم را با ترکیب پیشرفت در نرم افزار و مهندسی مکانیک به کار بگیرد. این تاثیر تکنولوژی منجر به ساخت تجهیزات تصویر برداری جدید مانند محصول جدید سامسونگ دوربین عنکبوتی SNP-6320 شد که می تواند تصاویر با کیفیت بالا در فاصله تا 500 فوت را در تاریکی بگیرد.

راز رسیدن به این سطح از عملکرد در تاریکی در ترکیب کردن ویژگی های خاص بر روی دوربین ها نهفته است. این ویژگی ها شامل زوم اپتیکی 32 برابر با کیفیت بالا، پردازش سیگنال پیشرفته (DSP)، نرم افزار ردیابی خودکار و نور فروسرخ قابل تنظیم می باشد. چیزی که این محصول را به راستی یکتا و ویژه می کند قابلیت تنظیم نور IR است که داخل دوربین کار گذاشته است تا موقعیتش در پشت لنز را تغییر دهد. نرم افزار دوربین هنگام حرکت سوژه، حرکات نور فروسرخ را با نسبت زوم دوربین مچ می کند. این دوربین این امکان را می دهد تا نور را به منطقه مورد نظر به منظور دقت بالاتر بتاباند. دوربین های با تابش فروسرخ به تنهایی نمی توانند به این سطح از پوشش دست پیدا کنند.
قابلیت ثبت تصاویر با کیفیت بالا از سوژه های در حال حرکت در فواصل زیاد برای دوربین های HD و مگاپیکسل در تاریکی و نور کم اگر نگوییم کاری غیر ممکن، کاری بسیار سخت است . با ترکیب سطح دوربین، نرم افزار های پیشرفته، مهندسی سخت افزار و مکانیک می توان بر این چالش ها غلبه کرد و نو آوری های جدید به وجود آورد و به این ترتیب می توان محصولاتی قدرتمند تر و موثر تر در حوزه محصولات امنیتی و نظارتی تولید کرد.

نویسنده: Tom Cook، نایب رئیس بخش فروش شرکتSamsung Techwin در آمریکای شمالی

فعالیت گروه حفاظتی ایمن فروش دوربین مداربسته در اصفهان ، فروش دوربین مداربسته به تمام نقاط ایران و همچنین دارای تیم قوی وحرفه ای نصب دوربین مداربسته در اصفهان ، فروش دزدگیر اماکن و دزدگیر اتومبیل می باشد.