Рабочая программа науки утверждена постановлением Совета Ферганского филиала Ташкентского университета информационных технологий имени Мухаммада ал-Хоразмий от 30 августа 2022 года №1

2 – Практическая занятия

Тема: Предварительная обработка изображений в прикладном ТВ (2-часть)
Теоритическая часть
Каждая IP-камера создана для видеонаблюдения, тем не менее решает разные задачи. Важно понимать, в каких условиях какую информацию в каком качестве будет передавать IP-камера. В этой статье мы не рассматриваем мультисенсорные, поворотные и панорамные IP-камеры, но большинство сказанного относится и к ним.
Параметры выбора IP-камеры:

• 
  Выбор объектива IP-камеры
  
• 
  Выбор матрицы IP-камеры
  
• 
  Выбор разрешения IP-камеры
  
• 
  Уличные IP-камеры
  
• 
  ИК-фильтр
  
• 
  Подсветка
  
• 
  Аудио
  
• 
  Форм-фактор
  
• 
  Функции борьбы с засветкой
  
• 
  Компрессия
  
• 
  Скорость трансляции
  
• 
  Встроенная аналитика
  
• 
  Дополнительный функционал
  

Выбор объектива IP-камеры
Один из важнейших параметров при выборе IP-камеры — угловое поле объектива, основа определения количества камер и мест их монтажа. Это видимая объективом область, охват. Углы обзора — горизонтальный, вертикальный, диагональный — напрямую связаны с фокусным расстоянием.
Чем меньше фокусное расстояние, тем больше охват и тем меньше дальность.
Фокусное расстояние бывает постоянным и переменным, объективы с переменным фокусным расстоянием — моторизованными и управляемыми вручную. Объектив с «ручным» переменным фокусным расстоянием серьезно облегчает инсталляцию, а само расстояние таково, что не существует у фиксированных объективов, например 13.5 мм.
Моторизованный объектив — для постоянного мониторинга с необходимостью часто масштабировать изображение.
Таблица зависимости дальности и ширины охвата от фокусного расстояния
Для круглосуточного видеонаблюдения с ИК-подсветкой как дополнительным источником света понадобится IP-камера, укомплектованная объективом с ИК-коррекцией. Видимый свет фокусируется в одной точке, а лучи инфракрасного диапазона — в другой. Если фокус не смещать, картинка будет размытой, мутной — расфокусированной. ИК-коррекция в объективе как раз смещение фокуса. В документах ИК-коррекция далеко не всегда указана, хотя присутствует — уточняйте у продавца этот момент.
Выбор матрицы IP-камеры
Матрица получает изображение с объектива и преобразует его в цифровой поток. Качество картинки зависит от чувствительности матрицы. Чувствительность указывают в люксах (лк). Люкс — производное одного люмена (измеритель светового потока) на один квадратный метр. Параметр показывает минимальное количество света, необходимое для формирования изображения — 0.1 ~ 0.9 лк, 0.01 ~ 0.09 лк, 0.001 ~ 0.009 лк. Чем больше нулей после точки, тем чувствительнее матрица, тем качественнее картинка, тем дольше IP-камера не переходит в черно-белый режим. Матрица с чувствительностью 0.001 ~ 0.005 лк выдает более качественное изображение и способна формировать цветное видео при свете уличных фонарей — если этому не мешает апертура объектива.
Апертура — относительное отверстие, пропускающее свет. Чем меньше цифра, тем больше света поступит на матрицу. Светосила объектива с апертурой F/1.2 выше, чем с F/2.0 — отверстие больше, света проходит больше. Мало пользы от чувствительности 0.001 лк, если этот свет есть в области наблюдения, но не пройдет к матрице.
Для IP-камеры, поставляемой без объектива, принято указывать чувствительность для оптики с F/1.2. Некоторые производители хитрят и указывают для F/1.2, когда камера укомплектована объективом с F/2.0. Фактическая чувствительность будет ниже указанной. Кроме того, производители по-разному ее измеряют — в разных условиях, с другим объективом. Как же выбрать IP-камеру с хорошей чувствительностью?
Обратите внимание на размер матрицы. Чем крупнее сенсор, тем по факту выше чувствительность (1/4 меньше 1/2.8). Тем ниже шум: на маленькой матрице меньше межпиксельные изолирующие элементы, из-за чего повышается нагрев, ухудшающий соотношение сигнал/шум.
Слишком больших матриц не бывает: единственное ограничение — цена.
К сожалению, нет универсального рецепта по выбору чувствительности. Помогает опыт, но, если его нет, лучше обратиться к специалистам, в идеале — к производителю.
Выбор разрешения IP-камеры
Неоправданно высокое разрешение модно, но зачастую нерентабельно: платить придется не только за саму IP-камеру, но и за высокую пропускную способность сети, процессорную мощность видеорегистратора, терабайты жестких дисков, амортизацию оборудования. К тому же, чем выше разрешение, тем ниже чувствительность матрицы — простая арифметика: больше пикселей, но света столько же, на каждый пиксель меньше света.
Выбирайте разрешение в зависимости от задач и условий съемки. Если не нужна большая детализация, подойдет 2 Мп — разрешение, достаточное для решения большинства задач.
В некоторых случаях не нужно и двух мегапикселей. Примеры:
На входе в офис установлена IP-камера высокого разрешения. Она фиксирует всех входящих. В коридоре уже зафиксированные объекты передвигаются — важно их перемещение, а детализация уже не нужна. Достаточно IP-камеры с разрешением 1 Мп. Тоже касается и внутренних помещений.
На входе в квартиру или дом установлена IP-камера с разрешением 2 Мп, чтобы заснять визитеров, но в самом помещении высокое разрешение понадобится только, если нужно знать, читает ребенок беллетристику или учебник. В остальных случаях и так известно, кто передвигается, — котик или няня. 1 Мп достаточно.
Высокое разрешение нужно:
на больших открытых пространствах площадей, залов, стадионов, вокзалов, аэропортов — для съемки на дальних расстояниях с последующим приближением фрагментов;
при необходимости часто масштабировать картинку — приближать определенные области;
для четкого различения деталей, например достоинства и номера купюры, автомобильного номера на большом расстоянии, etc.
В недорогой камере высокое разрешение сыграет роль медвежьей услуги — дешевый процессор не в состоянии обработать столько пикселей, размер пикселя маленькой матрицы ничтожен и потому ему достается минимум света, и картинка получается смазанной — при прочих равных ее качество гораздо хуже, чем качество картинки с разрешением 2 Мп.
В общем случае для обнаружения объекта нужно 20 пикселей на метр, для распознавания (человек, автомобиль) — 200 пикселей на метр, для идентификации (распознавание лиц) — 950 пикселей на метр. Даже если метраж большой, зачастую лучше поставить две камеры с разрешением 2 Мп, чем одну 5 Мп.