Видеонаблюдение в условиях низкой освещенности

Видеокамеры для ночного видеонабдюдения

Современные технологии видеонаблюдения в темноте



Видеонаблюдение в условиях низкой освещенности: что изменилось?

Джефф Уитни


Уитни Джефф
вице-президент по маркетингу компании Arecont Vision Costar

Как правило, раньше при слабом освещении камеры позволяли получать монохромное или черно-белое видео с использованием внешней белой или инфракрасной подсветки. 

В результате получались лишь плоские видеоизображения, а объем доступных визуальных данных был сильно ограничен. В съемки для одной и той же камеры в любое время суток, некоторые поставщики предлагали камеры, оснащенные двумя типами сенсоров – сенсорами широкого динамического диапазона для высококонтрастной дневной съемки и сенсорами для черно-белой съемки в ночное время; переход между этими двумя типами сенсоров осуществлялся при заданном пороге освещенности. Хотя эти технологии по-прежнему используются, более современные методы съемки в условиях малой освещенности развиваются стремительными темпами.

Даг Грей


Грей Даг
менеджер по маркетингу компании Hikvision USA

Разумеется, низкая эффективность видеокамер при слабом освещении всегда составляла серьезную проблему для интеграторов. К счастью, в последние годы мы наблюдаем бурное развитие технологий, предназначенных для съемки в условиях малой освещенности. В частности, прошлый год ознаменовался значительными успехами в этой области. Например, теперь камеры могут получать цветные изображения в условиях низкой освещенности – это новый полезный инструмент для сотрудников охранных служб.

Высокоэффективные технологии для съемки в условиях низкой освещенности теперь доступны в широком ценовом диапазоне для заказчиков, представляющих как крупный, так и малый бизнес/


Изменение роли внешней подсветки

Стив Бардет


Бардет Стив
Axis Communications

Теперь пользователи видеокамер, предназначенных для работы в условиях малой освещенности не нуждаются в дополнительной инфракрасной или светодиодной подсветке, чтобы получать изображения, не уступающие по качеству дневным или даже превосходящие их по яркости. В результате технологии внешней подсветки фактически стали достоянием прошлого. 

Несомненно, бывают ситуации или сценарии использования, когда важно наличие инфракрасной или белой/цветной светодиодной подсветки, однако им все чаще отводится роль запасных вариантов при получении изображения конкретного объекта, а не основной функции. На протяжении долгого времени пользователям требовались камеры со светодиодной подсветкой, поскольку в противном случае видимость была значительно ниже. Думаю, скоро необходимость в светодиодах отпадет совсем или сохранится лишь для условий полной темноты с нулевой освещенностью.

Джереми Кимбер


Кимбер Джереми
директор глобального подразделения коммерческих видеосистем компании Honeywell Commercial Security

Достижения технологий видеосъемки при слабом освещении привели к значительному росту чувствительности современных IP-камер, позволяющих получать цветные изображения при уровне освещенности всего в 0,1 люкс. Раньше в таких условиях можно было получать только монохромные изображения с помощью ИК-сенсоров.


Улучшения в работе сенсоров

Джефф Уитни


Уитни Джефф
вице-президент по маркетингу компании Arecont Vision Costar

«Развитие технологий детектирования привело к существенным изменениям. Видеокамеры с разрешением 4K становятся все более популярными, наряду с этим растет доля камер с одним сенсором с разрешением от 5 до 12 мегапикселей. Сенсоры этих камер имеют большее количество пикселей и обладают повышенной чувствительностью по сравнению со своими предшественниками. Они способны самостоятельно обеспечивать максимальное качество изображения в любое время суток.

Стив Бардет


Бардет Стив
Axis Communications

В прежние времена ПЗС-сенсорам не было равных. Но КМОП-матрицы открывают более заманчивые перспективы, позволяя извлечь больше информации из цифрового пространства.


Слабое освещение и видеоаналитика

Пол Гармс


Гармс Пол
Bosch Security and Safety Systems

Точность анализа видео зависит от количества полученных изображений. Например, чтобы система видеоаналитики могла выявить возможные нарушения периметра в темных участках, необходимо достаточно высокое качество изображений, позволяющее точно установить факт, что человек перелезает через забор, или пристутствие посторонних лиц вблизи периметра.

Стив Бардет


Бардет Стив
Axis Communications

Из плохих ингредиентов можно приготовить только плохую пищу, но если вы располагаете ингредиентами высокого качества, из них можно готовить блюда по самым лучшим рецептам. Развитие технологий детектирования позволяет нам получать нужную информацию и повышает достоверность данных. Точность информации, в конечном счете, приводит к росту качества жизни. Все начинается с информации, которую мы получаем.


Появление устройств с фоновой подсветкой привело к повышению чувствительности камер. Все больше поставщиков камер видеонаблюдения применяют новые типы сенсоров, которые могут способствовать дальнейшим усовершенствованиям, в том числе и для видеокамер, функционирующих круглосуточно. Вместо дорогостоящих тепловизионных камер с ограниченной областью применения, все больше поставщиков используют тепловизионные модули, RGB-сенсоры цвета и другие чувствительные элементы в сочетании с традиционными датчиками. Эти разработки позволят увеличить объем видеоинформации и прочих данных при сохранении ценовой доступности.

Мощность обработки данных

Наряду с увеличением чувствительности сенсоров значительную роль в повышении качества анализа изображений при слабой освещенности играет производительность микропроцессоров, в которых применяются все более сложные алгоритмы обработки видео.

Бардет Стив
Axis Communications

Камера способна гораздо эффективнее обрабатывать полученную информацию и получать более достоверные данные. При высоких уровнях помех использовать некоторые из этих инноваций невозможно – это приведет лишь к усилению помех. Но если начать с подавления помех, можно добиться куда более существенных результатов. Это похоже на кумулятивный эффект, поскольку уверенность пользователя в остальных пикселях также повышается. Способность воспроизводить изображения в высоком цветовом разрешении при слабой освещенности стала движущей силой непрерывной эволюции видеокамер, работающих в условиях низкого уровня освещения.

Если мне непонятно, какому именно из сотни пикселей я могу доверять, это сильно усложняет дело. Но если я могу доверять 80 или 90 процентам пикселей, передо мной открываются гораздо более широкие возможности, поскольку теперь в моем распоряжении есть огромный запас.

Тепловая визуализация


Хотя качество видеосъемки в условиях низкой освещенности в целом продолжает расти, в некоторых случаях тепловизионные камеры могут оказаться более полезными для интеграторов и их клиентов. Безусловным преимуществом является то, что технология тепловой визуализации, которая ранее рассматривалась как дорогостоящее предложение, становится все более доступной в качестве альтернативы для условий очень низкой освещенности или полной темноты. Поэтому в некоторых областях тепловизоры часто служат дополнением к видеокамерам для низкого уровня освещенности.

Джереми Кимбер


Кимбер Джереми
директор глобального подразделения коммерческих видеосистем компании Honeywell Commercial Security

Рыночная конкурентоспособность технологий тепловой визуализации повышается за счет их гибкости в условиях нулевой или сильно изменчивой освещенности. Несмотря на то, что тепловизоры обладают широкими возможностями детекции на больших расстояниях, следует учитывать, что они не способны предоставлять данные о цвете и прочую информацию, необходимую для распознавания.

Тони Димидс

СЮДА

Для полного контроля обстановки рекомендуется использовать сочетание тепловой визуализации и видеокамер для низкого уровня освещенности. Тепловизионные камеры в сочетании с видеоаналитикой особенно эффективны при выявлении злоумышленников, пытающихся скрыться в темноте, а видеокамеры для применения в условиях низкой освещенности позволяют определить те или иные характеристики объекта, например, цвет волос и одежды. Каждая из технологий имеет свои преимущества, поэтому наиболее совершенные решения основаны на комбинировании тепловизоров и видеокамер, что позволяет охватывать все пограничные случаи.


Цвет в темноте

Технологии получения цветных изображений при низкой освещенности доступны на рынке уже в течение нескольких лет. Этот период ознаменовался внушительным ростом объема видеоданных, которые можно извлечь из картинки, включая и такую важную деталь, как цвета объектов.


Гармс Пол
Bosch Security and Safety Systems

Современные видеокамеры, работающие в условиях низкой освещенности, способны получать полноцветные изображения в темноте – при освещенности до 0,0069 люкс. В условиях низкой освещенности цветные изображения очень важны, поскольку они расширяют возможности идентификации, позволяя, например, определить цвет автомобиля или предмета одежды.


С недавних пор функция определения цвета в ночное время приобрела важную роль в мультисенсорных камерах, лучшие модели которых оснащаются встроенной ИК-подсветкой. Как и при применении в дневное время, использование нескольких сенсоров позволяет сократить количество камер и масштабы необходимой инфраструктуры. Возможность постоянного видеонаблюдения за территорией и использования камеры в ночное время очень важна для многих закзчиков.

Широкий динамический диапазон

Оптимальная эффективность в условиях низкой освещенности достигается благодаря сочетанию крупного сенсора, объектива с большой светосилой и подходящей подсветки (в том числе инфракрасной). Кроме того, видеокамеры должны обладать встроенными функциями для повышения эффективности, например, широким динамическим диапазоном (WDR) для сочетаний освещенных и затемненных участков. Особого внимания требуют объективы таких камер. Светосила объектива должна соответствовать мощности камеры, чтобы сенсор получал как можно больше света и изображения были четкими. 

Несмотря на полезность, функция WDR не обязательно является оптимальным выбором в любой ситуации, и ее использование не гарантирует решения всех проблем с освещенностью. 

В условиях низкой освещенности внутри помещения камеры без WDR часто позволяют получать изображения более высокого качества. Большинство функций WDR хорошо работают при наличии очень ярких участков изображения, обусловленных наружным освещением.  Поэтому не следует ожидать от данного типа камер такой же эффективности при ярком искусственном освещении.




Важность испытаний

Как и в случае большинства специальных систем, правило номер один при работе в условиях низкой освещенности – проверка всех параметров, а не только заявленных в техническом паспорте изготовителя.

Еще одна причина для проведения испытаний – проверка стабильности разрешения камеры при низкой освещенности или в темноте. Демонстрационные испытания камер необходимо проводить как в дневное, так и в ночное время.

Помимо тестирования возможностей камеры при слабой освещенности интеграторы систем безопасности должны обратить внимание на различные технологии и системы, с которыми предполагается интегрировать новую камеру.

Пол Гармс


Гармс Пол
Bosch Security and Safety Systems

Об эффективности камеры нельзя судить по информации из технического паспорта. Чрезвычайно важно проводить испытания камер на месте установки или в ситуациях с аналогичными уровнями и характеристиками освещенности, чтобы определить реальную эффективность оборудования.

Дженнифер Хакенбург

Все знают, что лучше один раз увидеть, чем сто раз услышать, но в условиях низкой освещенности именно видимое изображение часто бывает нечетким. Не существует единого решения для всех проблем, возникающих при съемке в условиях низкой освещенности, поэтому пользователи обязательно должны проверять функционирование оборудования в рабочей обстановке.

Камера может производить фантастическое впечатление во время дневной демонстрации, но разочаровать при более слабом освещении. В условиях плохой освещенности скорость цифрового потока увеличивается из-за помех изображения, что приводит к повышению нагрузки на сеть и снижению качества картинки. Кроме того, при более низком освещении снижается частота кадров и увеличивается время экспозиции.

Тони Димидс


Димидс Тони
ДОЛЖНОСТЬ

Некоторые производители применяют старый прием, снижая разрешение своих камер при работе в ночное время. При меньшем разрешении увеличивается размер каждого пикселя, благодаря чему в камеру попадает больше света. Это дает положительный эффект, но только если конечному пользователю не нужны четкие изображения, которые можно предъявить в качестве доказательства. Я рекомендую выбирать камеру, которая будет эффективно работать при слабом освещении и поддерживать заявленное разрешение. 

Сравнение камер различных производителей в реальных условиях позволяет не только обеспечить высокое качество работы в условиях низкой освещенности, но и упростить интеграцию с ПО для управления видеоданными, а также облегчить процесс установки и эксплуатации. Видеокамера должна соответствовать требованиям протокола ONVIF и хорошо работать с выбранным ПО для обработки видеоданных; на будущее полезно также обеспечить совместимость с резервным пакетом ПО. Если камера эффективно работает только с одним пакетом программного обеспечения, это ограничивает возможности выбора и, в конечном счете, тормозит развитие проекта.



Индивидуальная настройка


Бардет Стив
Axis Communications

Быстрое и непрерывное развитие технологий съемки в условиях низкой освещенности наводит на мысль о легкости приобретения и установки идеально работающей камеры. Уверен, что в большинстве ситуаций новые камеры действительно работают надежно и оправдывают ожидания. Но всегда есть вероятность столкнуться с теми или иными проблемами. Среди таких проблем – полное отсутствие освещения или перепады в динамике освещенности (например, перекрывание ИК-подсветки и света уличных фонарей), которые могут затруднять поступление света на сенсор. 

Важно понимать, что настройки камеры, ПО и алгоритмов не являются статичными. При необходимости пользователь может скорректировать эти настройки в соответствии с ситуацией».


Съемка при слабом освещении и искусственный интеллект

Может показаться, что искусственный интеллект (ИИ) проник почти во все сферы жизни, в большинстве случаев это действительно так. Сегодня ИИ уже используется для оптимизации видеоаналитики, а завтра он может сыграть ключевую роль в развитии технологий видеосъемки в условиях низкой освещенности.

В будущем можно ожидать, что использование встроенных или внешних инструментов ИИ позволит значительно усовершенствовать процесс съемки при слабом освещении и повысить качество обработки полученного и записанного видео. Это особенно важно при оценке качества видеокамер, поскольку разные производители предлагают разные уровни индивидуальной настройки.

Дженнифер Хакенбург

Во многих высококлассных видеокамерах установлены продвинутые оптические системы и современные сенсоры, способные обеспечить высочайший уровень светочувствительности. Но главное отличие между оборудованием различных производителей заключается в возможности последующей модификации и тонкой настройки.

Стив Бардет


Бардет Стив
Axis Communications

Интеграторы должны уделять особое внимание возможностям индивидуальной настройки оборудования вне зависимости от его качества, а также их соответствию условиям места эксплуатации. Не следует ожидать, что видеокамера обязательно начнет работать идеально сразу после установки. Качество оборудования может быть превосходным, но если оно не удовлетворяет вас, не нужно опускать руки и списывать все на дефекты сборки. У вас есть возможность настроить видеокамеру так, что она будет работать феноменально именно в вашей ситуации.


Обзор камер, предназначенных для видеонаблюдения в условиях низкой освещенности

Купольные видеокамеры BOSCH FLEXIDOME IP STARLIGHT 8000i с фиксированным фокусным расстоянием

Bosch_ObzorNO_6-2019_01.gif
Купольные камеры серии FLEXIDOME IP starlight 8000i гарантируют высочайший уровень детализации изображения и позволяют получать качественное цветное видео даже в сложных условиях недостаточной освещенности. Это стало возможным благодаря разрешению камер до 4K Ultra HD, технологии Starlight и расширенному динамическому диапазону до 134 дБ. Кроме этого, камеры позволяют получать изображения быстродвижущихся объектов с частотой до 60 кадров в секунду.

Минимальная нагрузка на сеть обеспечивается использованием видеокодеков H.265, H.264 и «умному» кодированию Intelligent Streaming, которое в сочетании с функцией интеллектуального шумоподавления Intelligent Dynamic Noise Reduction (IDNR) и H.265 снижают битрейт до 80%.

Встроенная в камеру видеоаналитика Bosch Intelligent Video Analytics с функцией Camera Trainer – это следующий шаг в развитии систем видеонаблюдения, который позволяет использовать машинное обучение для еще более точной и эффективной работы камер. Благодаря Camera Trainer можно научить камеры обнаруживать наиболее важные для пользователей объекты и ситуации.

Камеры FLEXIDOME IP starlight 8000i обеспечивают высочайший уровень удобства за счет функции удаленного ввода в эксплуатацию. Используя камеру совместно с приложением Project Assistant, функция PTRZ для настройки позволяет настраивать необходимую сцену, не прикасаясь к камере или объективу.

Для настройки функции видеоаналитики достаточно задать высоту установки камеры, функция видеоаналитики сама откалибруется на основе информации, полученной от встроенного в камеру гиродатчика. Камеры FLEXIDOME IP starlight 8000i, безусловно, относятся к интеллектуальной технике, но при этом удивительно устойчивы к различным условиям эксплуатации. Пыле- и водонепроницаемость класса IP66, антивандальная конструкция категории IK10+, антикоррозийное двухслойное покрытие и рабочая температура в диапазоне от -50 до +60 °С делают эти камеры идеальными для использования в самых сложных условиях.


2Мп купольная сетевая видеокамера DAHUA IPC-HDBW3241R-ZS с вариофокальным объективом

Dahua_ObzorNO_6-2019_01.gif
Реализованная в камере технология Starlight позволяет получать качественное цветное видеоизображение в условиях минимальной освещенности. Для получения четкого детализированного изображения контрастных сцен используется технология расширения динамического диапазона (WDR). Камера IPC-HDBW3241R-ZS обеспечивает высокое качество картинки в условиях высокой яркости и задней засветки или яркой и темной областей с сильным источником света.

2 Мп, КМОП матрица 1/2.8”, высокая чувствительность, высокое разрешение. Поддержка кодека H.265, высокая степень сжатия, низкий битрейт. Встроенная светодиодная ИК-подсветка, максимальная дальность ИК-подсветки – 40 м. ROI, SMART H.264+/ H.265+, подходит для сетей с низкой пропускной способностью и для уменьшения размера архива. Коридорный режим, аппаратный WDR, 3D DNR, HLC, BLC, водяные знаки. 12В постоянного тока/PoE (802.3af).

Благодаря усовершенствованному алгоритму глубокого обучения, сетевая камера серии Lite AI от Dahua поддерживает такие функции, как защита периметра и интеллектуальный детектор движения. Данные функции позволяют распознавать типы объектов в поле зрения и реагировать только на избранные, уменьшая тем самым количество ложных тревог. Функция защиты периметра инициирует тревогу при пересечении виртуальной линии или входе/выходе из виртуальной зоны, обозначенных пользователем в поле зрения камеры. При этом реагирует только на целевой объект: человек и/или транспортное средство.

Класс защиты камеры от внешних воздействий: IP67, IK10. Кроме того, гарантируется устойчивая работа при разбросе питающих напряжений до 30% от номинала.


IP-камера Smartec STC-IPM5692

Smartec_ObzorNO_6-2019_01.gif
5 Мп IP-камера построена на высокочувствительной матрице Sony Starvis™ IMX178 с увеличенными физическими размерами 1/1.8 дюйма. За счет этого достигается трехкратное увеличение чувствительности по отношению к стандартным 2-3-мегапиксельным IP-камерам, построенным на матрицах размера 1/2.8”. Камера STC-IPM5692 способна транслировать видео с максимальным фреймрейтом 30 к/с при разрешении 5 Мп.

Наличие моторизованного объектива 3.6~11 мм c автодиафрагмой P-Iris позволяет настроить фокусное расстояние и фокусировку наиболее точным образом при удаленном доступе на камеру (без необходимости физического доступа к камере). При активации функции широкого динамического диапазона DOL (Digital Overlap) WDR IP-камера задействует несколько разных экспозиций для каждой из строк КМОП-матрицы для формирования итогового видеопотока со сбалансированным по яркости видео при контрастном освещении на объекте. В условиях отсутствия освещения активируется работа 16 встроенных ИК-светодиодов, что обеспечивает дальность ИК-подсветки свыше 15 метров.

Функция Video Boost позволяет задавать битрейт и фреймрейт для нормального состояния и для состояния тревоги. Технология SmartStream дает возможность динамически изменять область интереса ROI и GOP-структуру видеопотока. Это позволяет существенно экономить дисковое пространство при записи видео.

Камера способна работать в различных климатических условиях при температурах от -40 до +60 °С. Металлический кожух со степенью защиты IP66 оснащен обогревателем и вентилятором, включение которых контролируется специальным процессором.


Скоростная поворотная IP-видеокамера IDIS DC-S6283HRXL

IDIS_ObzorNO_6-2019_01.gif
Скоростная поворотная IP-видеокамера DC-S6283HRXL имеет мощный 36-кратный оптический зум, автофокус, датчик Холла и использует технологию LightMaster для оптимального качества изображения, что позволяет рассмотреть мельчайшие детали объектов, находящихся в сотнях метров от самой видеокамеры.

Основным преимуществом камер с технологией IDIS LightMaster является сверхвысокая светочувствительность, позволяющая получать цветное, насыщенное и высококонтрастное изображение, в том числе в условиях недостаточного освещения. Даже в темное время суток PTZ камера IDIS будет обеспечивать эффективный мониторинг объектов при работе встроенной ИК-подсветки дальностью до 500 метров.

Модель обладает рядом важных преимуществ, среди которых автотрекинг, True-WDR 120 дБ, наличие встроенного обогревателя, антивандальное исполнение, двунаправленное аудио, а также наличие 8-ми тревожных входов и 2-х тревожных выходов.

Видеоаналитика на камере IDIS позволяет автоматически отслеживать различные тревожные события, такие как работа по движению, по тревоге, вмешательство в работу и т.д. При необходимости для каждого типа тревог можно назначить соответствующие реакции (уведомления), например, оповещение на удаленное ПО, по e-mail (с прикрепленной картинкой), push-уведомления, активация видеозаписи и т.д.


И другие камеры для наблюдения в условиях низкой освещенности

Сетевая камера AXIS P1375-E Network Camera

Axis_ObzorNO_6-2019_01.gif
Сетевая камера AXIS P1375-E сконструирована в расчете на надежную работу в суровых климатических условиях и при неблагоприятных воздействиях. Она способна выдержать экстремальные температуры от -40 до +60 °C. Корпус в исполнении IP66, IP67, NEMA 4X и IK10 защищает камеру от коррозии, проникновения воды и пыли.

Камера AXIS P1375-E позволяет получать видео исключительного качества в разрешении HDTV 1080p с кадровой частотой до 60 кадр/с. Функция электронной стабилизации изображения, коррекция бочкообразных искажений и противотуманный фильтр обеспечивают высокую четкость и резкость изображений даже при съемке в условиях тумана или дыма.

Технологии Axis Lightfinder 2.0 и Axis Forensic WDR гарантируют получение полноцветного видео высокого разрешения с минимальным размытием движущихся объектов даже при съемке практически в полной темноте. Axis Lightfinder отфильтровывает шумы, благодаря чему темные участки сцены становятся видимыми и передаются во всех деталях при очень слабом освещении, повышается информативность изображений движущихся объектов и людей.

Профессиональная IP-камера APIX Box/S2 SFP Expert (EVIDENCE)

Evidence_ObzorNO_6-2019_01.gif
По совокупности используемых технических решений видеокамера APIX Box/S2 SFP Expert по праву считается одной из лучших моделей в линейке EVIDENCE.

В первую очередь камера обладает наивысшей светочувствительностью, обеспечивающей превосходное изображение при работе в условиях крайне низкой освещенности. Это достигается за счет использования лучшей матрицы, мощного микропроцессора и ряда уникальных аппаратных и программных модулей, разработанных EVIDENCE. Матрица Sony IMX385 (тип 1\2” с диагональю 8,58 мм) вмещает 2,13 млн пикселей размером 3,75мкм. Сочетание таких крупных пикселей с технологиями Sony Exmor позволяет добиться высочайших показателей светочувствительности — 2350 mV при F5.6 и выдержке 1/30 сек.

Особенностью камеры является также наличие комбинированного сетевого порта для подключения витой пары или оптоволоконной линии связи.


Резюме

Технологии съемки в условиях низкой освещенности прошли большой путь развития всего за несколько лет. В ближайшие месяцы и годы поставщики смогут предложить еще более эффективные решения на основе новейших разработок.  Теперь обычные и мультисенсорные камеры используют усовершенствованные технологии съемки при слабой освещенности, а возможность цветной съемки в ночное время значительно увеличивает объем полезной информации. В будущем можно ожидать появления еще более совершенных систем, разработка которых станет результатом непрерывной модернизации сенсоров и алгоритмов обработки, а в скором времени – и технологий искусственного интеллекта.
222222

Материалы по теме

Новости

Статьи

Обзоры