معرفی دوربین های مداربسته CCTV

صرف نظر از تکنولوژی هایی که برای طراحی و پیاده سازی یک سیستم حفاظتی سی سی تی وی مورد استفاده قرار می گیرند ، مواردی نیز وجود دارند که باید در تمام نصب ها مورد توجه قرار گیرند . نخست این که ما یلید چه نوع اطلاعاتی را سیستم یا اجزای آن در اختیار شما قرار دهند ؟ سه پاسخ برای این سؤال وجود دارد :

  •       آشکار سازی – که رخداد واقعه ای را در محدودۀ مورد نظر نشان می دهد .
  •       شناسایی – که تعیین می کند دقیقاً چه اتفاقی افتاده است .
  •       تشخیص هویت – تعیین اینکه چه کسی یا کسانی در این کار دخیل هستند .
  •  

پاسخ شما به این سؤالات نوع تجهیزات مورد نیاز شما را برای یک دوربین سی سی تی وی از قبل معین ، تعیین می کند . درضمن ملاحظات اساسی دیگری نیزهستند که طراحی سیستم سی سی تی وی و البته بودجه شما را تحت تأثیر قرار می دهند . این ها عبارتند از :

  • کیفیت تصویر مورد نیاز
  • سایز محدوده به نمایش در آمده
  • نور موجود (ممکن است نیاز به نور اضافی در محل باشد)
  • محیطی که تجهیزات در آن مورد استفاده قرار می گیرند (داخل یا خارج از فضای بسته ، محیط های استاندارد یا با ریسک بالای خرابی تجهیزات)
  • منبع تغزیه

هریک ازاین موارد طراحی سیستم سی سی تی وی شما را تحت تأثیر خود قرار می دهند .

به عنوان مثال اگر نیاز به نمایش دقیقتر صحنه داشته باشید ، به جای دوربین های سیاه و سفید نیازمند استفاده از دوربین رنگی هستید در حالی که ازطرف دیگر ، رزولوشن و دقت بیشتر را می توان با استفاده از یک دوربین نور کم سیاه وسفید یا روز/شب بدست آورد . به عنوان یک قانون کلی ، مانیتورها و دوربین های رنگی را باید درسیستم هایی بکار برد که برای اهداف تشخیص هویت مورد استفاده قرار می گیرند .

اصول اولیه دوربین های سی سی تی وی

تعیین صحیح مشخصات یک دوربین سی سی تی وی به نظر فرآیندی پیچیده است :

فاکتور های زیادی وجود دارند که همه باید در نظر گرفته شوند . امّا از طرف دیگر ، تمام دوربین ها از سه قسمت اصلی تشکیل شده اند :

  •          سنسور تصویر – که نور را به سیگنال های الکتریکی تبدیل می کند .
  •          عدسی – نور بازتابیده از شیء را جمع آوری می کند .
  •          مدارات پردازش تصویر – سیگنال ها را سازمان دهی کرده ، بهینه ساخته و مخابره می کنند .

دوربین های سی سی تی وی در انواع تک رنگ ، رنگی و روز / شب (ترکیبی از سیاه وسفید و رنگی ) وجود دارند . مزایای دوربین های تک رنگ عبارتند از رزولوشن با لاتر ، نور مورد نیاز کمتر ، ودر مجموع هزینه کمتر ، از طرف دیگر دوربین های رنگی در مجموع دارای مشخصات ارائه بهتر تصویر (با نور مناسب ) ، به همراه توانایی های بهبود یافته برای تشخیص هویت وپیگرد هستند . دوربین های روز/شب مزایای هر دو را در بردارند و هر روز هرچه بیشتر به انتخاب مناسب تکنولوژی دوربین برای کاربرد در محیط های درونی یا فضای باز تبدیل می شود .

سنسور های تصویر

قلب دوربین های جدید سی سی تی وی سنسورCCD(Charge Coupled Device) است . یک CCD از یک آرایه تخت از دیودهای نوری (حساس به نور) کوچک تشکیل شده است که نور را به سیگنال الکتریکی تبدیل می کنند . هر دیود متناسب با میزان نوری که دریافت می کند ولتاژایجاد می نماید . عدم وجود نور منجر به ایجاد ولتاژ صفر یا همان رنگ سیاه می شود . بیشترین میزان نور ، بیشترین میزان ولتاژ یا همان سفید را ایجاد می کند . دربین این دو سطح ، سایه های مختلف خاکستری قرار دارند . درمورد دوربین رنگی ، یک سیگنال رنگ تاب (Chrominance) ، به سیگنال روشنایی افزوده شده تا اطلاعات مربوط به رنگ را با خود حمل کند

دوربین ، سیگنال الکتریکی را پردازش کرده و آن را به یک سیگنال ویدئویی خروجی تبدیل می کند .

 سپس این سیگنال خروجی ضبط شده یا برروی یک مونیتور به نمایش در می آید . گستره سطوح نوری که یک CCD می تواند از عهدۀ آن برآید نسبتاً محدود است ، بنابراین نوری که CCD  دریافت می کند باید ازقبل به سطوح مشخصی محدود شده باشد .

سیگنال ویدئویی

تمام تصاویر متحرک ویدئویی درحقیقت از تصاویر ثابت یا همان فریم ها تشکیل شده اند . هر فریم از دوفیلد تشکیل شده است . یکی از آنها زمانی ساخته می شود که CCD محیط اطراف را دقیقاً ½ ۲۶۲ مرتبه پویش کند . نتیجه این پویش برروی مونیتور شما مجدداً ساخته می شود . پویش دوم شامل ½ ۲۶۲  خط است که دقیقاً نیم خط پایین تر از خط قبلی قرارگرفته و درترکیب با پویش اوّل تصویری شامل ۵۲۵ خط را شکل می دهد . زمانی که این دو به طور مناسبی همزمان شوند وبا نسبت ۲:۱  در هم پیچیده شوند ، یک تک فریم کامل ویدئویی ساکن شکل می گیرد .

دوربین های سی سی تی وی برای همزمان کردن فرآیند ایجاد ویدئوی متحرک از ولتاژAC استفاده می کنند . درکشورهایی مثل ایالات متحده که از جریان متناوب با فرکانس ۶۰ هرتز استفاده می شود ، هرثانیه از ویدئو دارای ۶۰ فیلد است که ۳۰ فریم را ایجاد می کند . در اروپا و دیگر نواحی که از فرکانس ۵۰ هرتز استفاده می شود ، در هر ثانیه ۵۰ فیلد و درنتیجه ۲۵ فریم ایجاد می شود ازنظر چشم انسان این فریم های ویدئویی به صورت تصاویر متحرک دیده می شوند .

کل ولتاژ تولید شده ، از پایین ترین نقطه پالس همگام (Sync) تا بالاترین نقطه آن یعنی سطح سفید ، برابر یک ولت است و بنابراین ولتاژ پیک تا پیک آن ۱ ولت است . بخش مربوط به روشنایی سیگنال از ۰٫۳ ولت تا ۱ ولت است و بنابراین ماکزیمم آن ۰٫۷ ولت است . این یک سیگنال ویدئویی مرکب نامیده می شود زیرا اطلاعات مربوط به همزمانی و ویدئو در یک سیگنال گرد آمده اند .

سایز فرمت CCD

دوربین های اولیه سی سی تی وی دارای یک تیوپ دایره ای به عنوان سنسور بودند . سایز فرمت برابرقطر این تیوپ است که به نوعی قطر تصویر را تعیین می کند . اگر چه امروزه سنسور های CCDچیپ های سیلیکنی تخت ومستطیلی هستند اما هنوز هم از همان روش اندازه گیری استفاده می شود .

CCD های بزرگتر نوربیشتری را جمع آوری می کنند و بنابراین نسبت به CCD های کوچکتر حساسیت بیشتری دارند . قیمت دوربین

متناسب با سایز سنسور افزایش می یابد .

بنابراین در انتخاب سایز سنسور هم بودجه و هم کارکرد باید درنظر گرفته شود .

لطفاً توجّه داشته باشید که سایز سنسورهایی که درشکل نشان داده شده اند ، باید متناسب با عدسی انتخابی باشند چرا که عدسی ها نیز برای سایزهای مشخص سنسور طراحی شده اند .

عدسی

عدسی ها چشمان یک سیستم سی سی تی وی محسوب می شوند . وجود آنها برای ساخت توابع مختلف ویدئویی ضروری است . عدسی ها دو کار اساسی انجام می دهند : نخست اینکه صحنه ای که برروی مونیتور به تصویر کشیده خواهد شد را تعیین می کنند ؛ که این تابعی از فاصله کانونی است . دوم اینکه مقدار نور وارد شده به سنسور را کنترل می کنند ؛ که این عملکرد آیریس چشم است  فاصله کانونی می تواند ثابت یا متغیر (مثل لنز زوم) باشد . آیریس را می توان از طریق دوربین به صورت دستی یا اتوماتیک کنترل کرد.

انواع مختلف عدسی ها

چگونه می توان در شرایط مشخص بهترین عدسی را انتخاب کرد ؟ عدسی ها دارای مشخصات متعددی هستند که همگی باید متناسب با نیاز شما باشند .

عدسی های با فاصلۀ کانونی ثابت

این نوع عدسی ها ساده ترین نوع عدسی هستند و در نتیجه از انواع دیگر ارزان قیمت تر هستند . میزان فاصلۀ کانونی که باید از پیش تعیین شود نیاز به محاسبات دقیقی دارد تا بتوان عدسی را انتخاب کرد که بیشترین سازگاری را برای محل مورد نظر داشته باشد .

این محاسبات براساس سایز دلخواه میدان نمایش وهمین طور فاصلۀ آن از دوربین ، انجام می گیرد . درحالت معمولی عدسی ها یا برای داشتن جزئیّات بیشتر ، دارای میدان دید باریک ۳۰ درجه و یا میدان دید ۶۰ درجه هستند .

عدسی های با فاصلۀ کانونی متغیر

این عدسی ها انعطاف پذیری بیشتری را فراهم می کنند و به شما امکان می دهند تا میدان دید را به صورت دستی تعیین کنید . اگرچه اندکی گران قیمت تر هستند ولی متداول ترند چرا که می توانید تنظیمات دقیق تری را درصحنه داشته باشید . آنها همچنین فرآیند تعیین مشخصات را ساده تر می سازند چرا که داشتن میدان دید متغیر درعدسی به این معنی است که از تنها یک عدسی می توان برای تمام دوربین های موجود در سیستم استفاده کرد .

عدسی های اصلاح شده مادون قرمز

چشم انسان تنها قادر است بخش مرئی طیف نور را ببیند . آن سوی نور مرئی بخشی از طیف قرار دارد که مادون قرمز را دربرمی گیرد . نور IR بردقت تولید مجدد رنگ ها اثر منفی می گذارد . به همین دلیل در تمام دوربین های رنگی از یک فیلتر قطع IR استفاده می شود تابه کلی یا تا حدی مانع از رسیدن نور مادون قرمز به سنسور شود . این یعنی در دوربین های استاندارد رنگی دیگر نیازی به عدسی اصلاح شده مادون قرمز نیست .

اما دوربین های تک رنگی و روز / شب می توانند از مزایای این عدسی بهره ببرند . ادوات CCD درون دوربین حفاظتی می تواند نور IR را آشکار کرده و از آن برای کمک به روشن کردن ناحیه مورد نمایش استفاده کند. درحقیقت استفاده از عدسی های معمولی در دوربین های تک رنگی یا روز/ شب معمولاً منجر به ایجاد تصویر تار یا در بدترین حالت غیر متمرکز می گردد . این به این دلیل است که طول موج نور مادون قرمز با نور مرئی تفاوت دارد . بنابراین نقطه فوکوس نور مادون قرمز نسبت به نور مرئی در مکان دیگری قرار می گیرد .

درنتیجه با استفاده از عدسی های معمولی و تنظیم فوکوس درنور روز ، تصویر شب هنگام ، زمانی که از روشنایی مادون قرمز استفاده می شود ، از فوکوس خارج شده و محو می شود و برعکس . می توان این مشکل را با استفاده از عدسی های اصلاح مادون قرمز برطرف کرد که هر دو نور مرئی و مادون قرمز را در یک صفحه عمودی فوکوس می کند .

عدسی های اصلاح شده مادون قرمز تنها برای استفاده به همراه روشنایی مادون قرمز در شب هنگام نیستند . بسیاری از منابع نوری حاوی بخشی از طیف نوری مادون قرمز هستند . بنابراین استفاده از عدسی های اصلاح شده مادون قرمز در یک دوربین تک رنگی یا روز/ شب تصاویر تیزتری را ایجاد می کنند چرا که تمام نور متمرکز می شود .

عدسی های دارای زوم موتوری

عدسی های زوم پیچیده ترین نوع عدسی هستند و بیشترین عملکرد را نیز ارائه می کنند . این نوع عدسی ها را می توان از راه دور کنترل کرد و به این ترتیب امکان تغییر فاصلۀ کانونی و حفظ فوکوس حتی حین تعقیب تصویر نیز به وجود می آید . یعنی از تنها یک عدسی می توان برای نمایش محدوده گسترده ای استفاده کرد – تا ورود فرد غیر مجاز شناسایی شود که درنتیجه آن می توان برای مشاهده جزئیّات چهره برروی آن زوم کرد . معمولاً چنین عدسی هایی از زوم ، فوکوس و آیریس خودکار موتوری استفاده

 می کنند تا بیشترین کارایی را فراهم کنند .

اندازۀ عدسی

دسته بندی دیگری نیز برای عدسی ها وجود دارد که به سایز آنها مربوط می شود . اندازۀ عدسی (۱/۲اینچ ، ۱/۳ اینچ ، ۱/۴اینچ و…) عبارت است ازنسبت قطر آن به کل تصویر به نمایش درآمده . با اینکه اغلب از نظر اقتصادی بهتر است اندازۀ عدسی را مطابق با سایز حسگر دوربین انتخاب کنیم ، ولی این امکان نیز وجود دارد که بتوان ازعدسی بزرگتری برروی دوربینی (تصویر سازی) با سایز کوچکتر استفاده کرد چرا که تنها کافی است تصویرحداقل به بزرگی حسگر باشد .

استفاده از یک عدسی بزرگتردربیشتر مواقع می تواند مفید فایده باشد چرا که عمق میدان بزرگتری فراهم می شود . به علاوه استفاده از عدسی بزرگتر به این معنی است که محدوده تصویر کاملاً از بخش مرکزی ومسطح تر عدسی گرفته شده که باعث اعوجاج بسیار کمتر گوشه ها وامکان فوکوس بهتر می شود .

نصب عدسی ها

در عدسی های سی سی تی وی از هر نوع نصب “C” یا “CS” استفاده می شود که مشخص کنندۀ نوع دندانه وابعاد آن است . تفاوت بین این دو نوع در فاصلۀ موجود از پشت محل نصب تا سطح حسگر است . به این فاصله «طول پشت فلنج» گفته می شود . در عدسی های CS این فاصله کوتاهتر است که باعث استفاده کمتر ازالمان های شیشه ای شده که منجر به طرح فشرده تری برای عدسی می شود .

امروزه در اغلب دوربین ها ازنصب CS استفاده می شود . یک عدسی CS ممکن است تنها برروی دوربینی با فرمت نصب CS  نصب شود . ازعدسی نوع C نیز می توان در دوربین های با فرمت نصب CSاستفاده کرد به شرطی که یک حلقه آداپتور۵ میلی متری افزوده شود .

نوع دندانه و ابعاد آن در هر دو نوع عدسی مشابه هم هستند . بنابراین می توان هردو آنها را بدون ایجاد هیچ گونه تخریبی برروی هر یک از دوربین ها نصب کرد . با این حال روی هم رفته نمی توان از این عدسی ها به جای هم استفاده کرد : ترکیب غلط عدسی ونوع نصب دوربین می تواند فوکوس را در دوربین غیرممکن سازد .

فاصلۀ کانونی

فاصلۀ کانونی  عبارت است از فاصلۀ بین مرکز عدسی تاحسگر تصویر . پرتوها از جانب اشیاء بی نهایت دور ازدرون عدسی عبور کرده و بر روی نقطۀ مشترکی روی محور اپتیکی متمرکز می شوند . نقطه ای که حسگر تصویر دوربین سی سی تی وی  روی آن قرار می گیرد ، کانون نامیده می شود . از نقطه نظر طراحی ، عدسی ها دارای دونقطه اصلی هستند ؛ نقطۀ اصلی اولیه و ثانویه فاصلۀ بین نقطۀ اصلی ثانویه وکانون (حسگر تصویر) تعیین کننده فاصلۀ کانونی عدسی است .

فاصلۀ کانونی با واحد میلی متر اندازه گیری می شود . عدسی ها بر اساس فاصلۀ کانونیشان به نرمال ، دید – وسیع (Wide-angle) وتلهفوتو تقسیم می شوند . به عنوان مثال در یک دوربین با فرمت ۳/۱ اینچ ، یک عدسی ۸ میلی متری از نوع دید وسیع محسوب می شود ، چرا که قادر است میدان دید وسیعی را بگیرد . برعکس ، یک عدسی ۱۲۵ میلی متری برروی همین دوربین در مکان مشابه میدان دید به وضوح باریک تری را خواهد داشت ؛ اگر چه اشیاء به میزان قابل توجّه بزرگ می شوند .

میدان دید

میدان دید نشان دهندۀ میزان بزرگی محدوده ای است که یک دوربین سی سی تی وی قادر به نشان دادن است . میدان دید براساس نوع دوربین و عدسی تعیین می شود . به عنوان مثال یک اتاق ۱۵×۱۵ درشکل زیر به نمایش در آمده است . عدسی ۴ میلی متری (پیکان های سبز) پوشش دید – وسیع بهتری را نسبت به عدسی ۱۲ میلی متری (قرمز) فراهم می کند .

در کاربردهایی که نیاز به دید نزدیک تر است (مثل بالای سر صندوق پول) عدسی های ۸ و ۱۲ میلی متری می توانند انتخاب بهتری باشند . همین دوربین درفاصلۀ ۲۱ فوتی ، با استفاده از عدسی ۸ میلی متری دارای میدان دیدی برابر ۱۰ عمودی در ۱۳ افقی خواهد بود . درفاصلۀ ۲۱ فوتی وبااستفاده از عدسی ۱۲ میلی متری میدان دید درحدود ۶ عمودی در ۹ افقی خواهد بود .

افزایش فاصلۀ کانونی عدسی ، فاصلۀ دیده شده تا محدودۀ نمایش را کاهش می دهد . همچنین محدوده ای را که دوربین قادر به نشان دادن آن است را نیز کاهش می دهد . در شکل زیر نمایش تقریبی میدان دید با عدسی های دارای فواصل کانونی مختلف نشان داده شده است .

میدان دید را می توان این گونه محاسبه کرد :

F= فاصلۀ کانونی

L= فاصله تا شیء

مثال :

می خواهیم تصویر کاملی از یک فرد قد بلند (۸/۱ متر) را در مونیتور سی سی تی وی ببینید . این فرد در فاصلۀ حدوداً ۶ متری از دوربین ایستاده است . دوربین نیز از یک حسگر CCD  با فرمت ۱/۳ اینچی استفاده می کند .

h=3.6mm

H=1.8m=1800mm

L=6m=6000mm

برای این منظور عدسی ۱۲ میلیمتری بهترین انتخاب است .

آیریس

آیریس ، مقدار نوری را که به حسگر تصویر می رسد ، کنترل می کند . برای داشتن بهترین عملکرد مهم است که نور نه آنچنان کم ونه آنچنان زیاد به صفحۀ حسگر برخورد کند . اگر نور بیش از حد به حسگر برخورد کند تصویر از بین می رود (تصویر کاملاً سفید بوده یا بخش هایی ازتصویر بیش ازحد «داغ» هستند و درسطوح کمرنگ تمام جزئیّات تصویر از دست می رود). بستن آیریس این مشکل را برطرف می کند . ازطرف دیگر رسیدن نور کم به حسگر منجر به ایجاد تصاویر سیاه یا تصاویری می شود که در آنها تنها نقاط بسیار روشن قابل رؤیت هستند . بازکردن آیریس این مشکل را برطرف می کند . آیریس های مختلف می توانند ثابت ، دستی ، ویا خودکار باشند .

آیریس ثابت

دریک عدسی دارای آیریس ثابت امکان تنظیم برای شرایط نوری مختلف وجود ندارد . بنابراین این آیریس دارای کاربرد محدودی است وبرای کاربرد هایی که همواره داشتن جزئیّات ضروری است ، مناسب نمی باشد . آیریس دستی را می توان در زمان نصب تنظیم کرد ، به طوری که امکان داشتن تصویری بهینه در سطح ثابتی از نور فراهم شود .

 آیریس دستی

عدسی های دارای آیریس دستی بهترین گزینه برای کار در فضاهای داخلی وبسته هستند ؛ یعنی جایی که میزان نور ثابت وقابل کنترل است . برای استفاده در فضاهای بیرونی (جایی که بیشترین تغییر درشرایط وجود دارد) یک عدسی اتوماتیک بهترین عملکرد را خواهد داشت چراکه روزنه آیریس به طور خودکار با مانیتور کردن سیگنال های خروجی دوربین تنظیم می شود . آخرین ویژگی که در مورد عدسی ها باید مد نظر قرارگیرد سرعت جمع آوری نور است که ازطریق عدد F-stop بیان می شود . این عدد میزان نور دریافت شده توسط عدسی را درمدّت زمان مشخص نشان می دهد . هرچه این عدد کمتر باشد ، نوربیشتری را می توان انتقال داد

آیریس الکترونیکی

دردوربین هایی با کنترل آیریس خودکار (الکترونیکی) مدارات الکترونیکی به طور مداوم از نور برخورد کننده با حسگر تصویر نمونه برداری می کنند ومتناسب با آن آیریس را باز یا بسته می کند . آیریس خودکار به ویژه در شرایطی ارزشمند است که میزان نور دائماً تغییر می کند ؛ به عنوان مثال فضاهای بیرونی .

دریچۀ دیافراگم

دریچۀ دیافراگم همان روزنۀ آیریس است.میزان بازبودن دریچه با واحد f-stop  بیان می شود . f-stopکوچکتر نشان دهندۀ روزنۀ بازتر است که منجر به عبور میزان بیشتری نور از درون عدسی می شود . به این حالت ، عدسی سریع نیز می گویند . به طور عکس ، یک f-stop بزرگتر به معنی دریچه بسته تر و درنتیجه عبور کمتر نور است .

مطالب مرتبط

نظرات شما

X
قالب فروشگاهی