что значит фокусное расстояние в камере видеонаблюдения

Если вокруг бродят странные личности. Базовые советы по выбору камеры для видеонаблюдения

Многие давно привыкли к автомобильным видеорегистраторам — с их помощью можно снимать всякие классные дорожные приколы и присылать нам в телеграм-бот. Заодно в случае чего будет возможность доказать свою правоту в спорной дорожной ситуации. С домашним видеонаблюдением дело обстоит несколько иначе: собственное есть не у многих, чаще достаточно общего, которое установлено на входе в подъезд, в вестибюле и лифте.

Сейчас, когда вокруг постоянно происходят странные вещи, видеонаблюдение может пригодиться. Давайте коротко разберемся, на что стоит обращать внимание при выборе камер. В вопросе нам помог Михаил, руководитель компании «ДМД-Системс», которая размещается в Каталоге Onliner.

Решите, для чего нужна система видеонаблюдения

Две основные функции видеонаблюдения — это охрана и контроль, считает наш собеседник: охрана — дома, квартиры, гаража, предприятия и так далее, контроль — за персоналом в офисе, работающими на производстве, передвижением людей в магазинах и так далее.

Человек должен понимать свои цели и решить для себя, что он хочет видеть.

— Один говорит, что хочет видеть общую картину: например, залез кто на грядки или сосед выдернул огурец-помидор. Либо он хочет видеть на каком-то конкретном расстоянии лицо человека, номера машин, решает, нужна ли ночная съемка.

Объектив

Есть три типа объективов: монофокальные, вариофокальные ручные и вариофокальные моторизованные.

Монофокальные — примерно как в телефонах: камера видит одну картинку, можно использовать цифровой зум, у них фиксированное фокусное расстояние и угол обзора. Вариофокальные ручные позволяют изменять параметры на этапе установки и настройки (ближайшая аналогия — зеркальный фотоаппарат). В моторизованных можно менять настройки на лету удаленно с участием «оператора» — пользователя. Такие могут приближать или отдалять картинку без потери качества.

Угол обзора по горизонтали

«Широкие» объективы имеет смысл использовать в маленьком помещении или на небольшом участке, где нужно охватить его полностью, а ставить несколько камер нецелесообразно. На дальней дистанции такие камеры обычно не дают хорошей картинки. Это как дверной глазок, в котором ничего не разглядеть, но можно оценить обстановку и узнать родственника, курьера или притаившихся по бокам от двери неизвестных (и не пустить их всех). На расстоянии метров в пять качество изображения у камер с широкоугольными объективами значительно снижается.

Но есть камеры с объективами fisheye, которые сохраняют качество на удалении за счет иных алгоритмов съемки и обработки данных. Такие камеры могут выводить из 180-градусного видео четыре отдельные «нормальные» картинки. В дешевых камерах такая технология не предусмотрена, лучше ориентироваться на 90—120 градусов обзора максимум.

Разрешение камеры

Рекомендуемый минимум — 2 Мп. Чем выше разрешение, тем лучше будет качество цифрового зума (объективно это можно прочувствовать при более 5 Мп, многое зависит от разрешения и размера монитора, куда выводится картинка). Оптический зум — другая история, с его помощью можно регулировать фокус и зум объектива без потери качества картинки.

Разрешение 4K — у 8-мегапиксельных камер. Минус в том, что такие устройства потребуют накопителей большого объема для хранения данных, а если используется устаревший кодек (H.264), пиши пропало. А так как сейчас с жесткими дисками тяжело, приходится обрезать эти видео, сжимать, уменьшать количество кадров — качество теряется.

Также стоит обращать внимание на камеры с матрицей Sony Starvis. Они дороже, но лучше снимают в неидеальных условиях, меньше «шумят».

Кодек

Здесь кратко: из популярных — H.265 и H.265+. Это позволит сохранить качество и сократить объем видео.

Фокусное расстояние

На одной и той же матрице может стоять объектив на 2,8 мм и 50—60 мм. Чем выше цифра для этой характеристики, тем эффективнее камера обрабатывает дальнюю дистанцию, говорит наш собеседник. К примеру, на 2-мегапиксельной камере номера будут читаться с расстояния метров 15, на 8-мегапиксельной — метров с 40 (в идеальных условиях).

С увеличением параметра фокусного расстояния «дальнобойность» растет, а угол обзора снижается. Поэтому, например, для наблюдения в непосредственной близости от камеры выбирают 2,8 мм, в 3 метрах — 3,6 мм, в 5 — 6 мм, в 15 — 12 мм и так далее. Еще раз отметим: чем дальше «светит» камера, тем у́же угол ее обзора (можно спрятаться в слепой зоне под камерой).

ИК-подсветка

Часто пишут: дальность 20—30 метров. Часто на таком расстоянии ночью вы сможете увидеть силуэт или движение. Даже на расстоянии в 5—10 метров черты лица разглядеть получится не всегда. Коротко: большие значения дальности ИК-подсветки не означают, что на таком расстоянии вы сможете рассмотреть какие-либо детали.

Здесь вопрос касается скорее матрицы, поясняет Михаил. Если реализована технология WDR (расширение динамического диапазона), он, кроме прочего, уберет засвет от ИК-подсветки и в целом сделает картинку более четкой при изменяющихся условиях. Так это работает, например, при считывании автомобильных номеров ночью. То же касается технологий DNR и BLC, которые борются с шумами и засветами соответственно. Необходимость их наличия диктуется условиями съемки (например, в коридоре, где источник света всегда позади камеры, в BLC может не понадобиться, а при наличии постоянного источника яркого света не нужен дополнительный «шумодав»).

Многие зарекомендовавшие себя бренды выпускают несколько линеек продуктов: с дешевой матрицей, которая будет «засвечивать», и с более дорогой — с фильтрами и дополнительными «улучшайзерами». Днем картинка будет практически идентичной и там, и там — когда условия для съемки идеальны (при одинаковой разрешающей способности). «Но как только стемнеет, они будут абсолютно разными. Грубо говоря, камеры за 100 рублей и за 160 снимают по-разному», — добавляет специалист.

К примеру, суббренд у Dahua — EZ-IP, у Hikvision — HiWatch, у Optimus — EL. Они будут намного дешевле, но с «урезанным» результатом при тех же характеристиках (условно говоря, подсветка 40 метров, 2 Мп и так далее). Причина, кроме прочего, кроется в применении других сенсоров, оптики и процессоров обработки данных.

Источник

Фокусное расстояние камеры видеонаблюдения

Фокусное расстояние камеры видеонаблюдения — это параметр объектива видеокамеры, который мы берем за основу при расчете зоны видеонаблюдения. От его величины и физического размера матрицы зависит угол обзора объектива. Проведя не сложные геометрические расчеты можно довольно точно определить зону, которая будет попадать в кадр камеры видеонаблюдения.

Для ведения видеонаблюдения на обширном участке используются камеры с широким углом обзора, а при просмотре объектов «зажатых», типа длинный коридор с узким.

Параметры, влияющие на угол обзора

Как уже писалось выше, три параметра видеокамеры взаимозависимы, это:

Чем больше фокусное расстояние объектива, тем меньше угол обзора. Следовательно, можно наблюдать за объектами, которые находятся на относительно большом удалении от камер видеонаблюдения. И наоборот, чем меньше фокусное расстояние, тем больше угол обзора. Соответственно в кадр камеры попадает больше объектов.

Угол обзора, также зависит от размера чувствительного элемента –матрицы. Чем больше размер матрицы, тем меньше угол обзора камеры и наоборот.

Расчет фокусного расстояния объектива видеокамеры

Расчет фокусного расстояния камеры видеонаблюдения необходим для правильного подбора видеокамеры. Конечно, производители указывают в технических характеристиках нам физический размер матрицы, фокусное расстояние и иногда угол обзора. Но для общего понимания, посмотрим, что влияет на выбор фокусного расстояния, это:

Итак, имея заданные технические характеристики камеры, можно рассчитать фокусное расстояние объектива камеры видеонаблюдения по следующим формулам:

F= h*S/Н или F= v*S/V,

где h – размер матрицы по горизонту;

S – расстояние до объекта видеонаблюдения;

H – горизонтальный размер объекта;

v – размер матрицы по вертикали;

V – вертикальный размер объекта.

Размеры сторон матрицы камеры видеонаблюдения приведены в таблице:

Пример расчета фокусного расстояния и выбор камеры

Необходимо наблюдать за въездом и проходом через ворота на территорию предприятия;

Задача наблюдения: обнаружение машин и людей при въезде входе на территорию предприятия;

Ширина прохода и ворот 6 метров;

Расстояние от камеры до прохода 7 метров;

Камера Proto AHD-1W-EH10F(?)IR, после буквы F должно указываться фокусное расстояние. Его мы рассчитаем по вышеприведенной формуле:

где 3,2 размер матрицы по вертикали, т.к. в камере Proto AHD-1W-EH10F(?)IR установлена матрица размером 1/4”. Так как объективы на видеокамере выполнены с фиксированными фокусными расстояниями, то выбираем ближайший меньший т.к. если выбрать ближайший больший, то часть объекта не будет попадать в кадр камеры.

Выполним ещё одну проверку камеры на пригодность. Зона контроля имеет ширину 6 метров, задача стоит обнаружение. При обнаружении человека необходимо, чтобы на один метр контроля приходилось 20-30 пиксел разрешения камеры. При несложных расчетах видно, что камере Proto AHD-1W-EH10F36IR по силам не только обнаружение, но и распознавание человека на объекте, не говоря уже о машинах. На самом деле ещё необходимо вычислить фокусное расстояние по вертикали, а также высоту и угол установки видеокамеры, но мы эти расчеты намеренно упускаем, т.к. мы не ставим перед собой задачу полного расчета, мы хотели показать на данном примере только методику расчета фокусного расстояния и выбора камеры по этому расчету.

Для расчетов основных параметров камер видеонаблюдения можно использовать бесплатный калькулятор, с помощью которого можно не только получить численные значения показателей, но и визуально определить, как будет выглядеть группа силуэтов людей в кадре. Скачать калькулятор можно здесь.

Часто возникают ситуации, когда нет возможности четко определить зону контроля видеокамерой, или возникает необходимость менять размер этой зоны, но с небольшой периодичностью. Бывает и так, что человек хочет на месте более точно определить зону контроля. В этих случаях поможет камера с вариофокальным объективом, на которых можно менять без особых проблем фокусное расстояние вручную. Если же у вас возникает потребность приблизить или отдалить объект оперативно, то можно использовать камеру с моторизированным объективом. Существуют камеры, позволяющие не только оперативно менять фокусное расстояние (приближать, отдалять объект), но и изменять ракурс видеонаблюдения в пределах 360 градусов по горизонтали и 180 градусов по вертикали. Такие камеры называются Speed doome, о них вы можете почитать в статье «Скоростные купольные камеры»

Есть камеры с коридорным режимом видеонаблюдения. Такая камера устанавливается вертикально, а изображение поворачивается на 90 градусов. Таким образом, на мониторе отображается картинка не горизонтально, а вертикально. При этом отражается больше «полезной» информации, чем это было бы при нормальном расположении камеры.

Источник

Подбираем фокусное расстояние объектива

Хотите, чтобы система видеонаблюдения выполняла свои функции на все сто? Для этого необходимо правильно рассчитать фокусное расстояние.

Очень часто в попытке сэкономить люди самостоятельно подбирают видеокамеры, после чего сильно разочаровываются в работе построенной системы наблюдения. Причин тому может быть множество: неверная схема размещения камер, не тот тип объектива, неправильно подобранные углы обзора. Как бы там ни было, клиент получает не то, чего ожидал. Чтобы вы не попали в подобную ситуацию, рекомендуем ознакомиться с изложенным ниже материалом.

Камера — не глаз

Несмотря на все достижения технического прогресса, даже самой лучшей камере наблюдения всё ещё очень далеко до человеческого глаза. Сколь высоким бы ни было разрешение сенсора, ни одна компактная камера не может тягаться с глазом по части динамического диапазона, различимости деталей и скорости фокусировки на отдельном объекте. Мы можем смотреть вдаль вплоть до самого горизонта и в следующую секунду рассматривать линии на собственной руке. Мы можем наблюдать за объектом, находящимся справа, затем молниеносно перевести взгляд на другой объект, находящийся на 130° левее. Камера же вынуждена смотреть прямо и всегда на то расстояние и под таким углом, на которое ей позволяет фокусное расстояние объектива. Многие специалисты в сфере видеонаблюдения считают этот параметр чуть ли не более значимым, чем разрешение сенсора, ведь от него напрямую зависит, опознаем ли мы лицо злоумышленника или нет.

Влияние фокусного расстояния на угол обзора

Угол обзора видеокамеры определяется фокусным расстоянием её объектива: чем это расстояние больше, тем меньше угол. Широкий угол зрения позволяет вам держать в кадре большую площадь, но не даёт нужной детализации. В то же время узкий угол даёт прекрасную детализацию обозреваемого сектора, но вместе с тем сужает поле зрения — вы видите меньше. Широкий угол отлично подходит для наблюдения за обширной территорией, например, за участком возле контрольно-пропускного пункта или за стоянкой авто.

Узконаправленный объектив хорошо себя проявляет, когда важно наблюдать один объект с максимально возможной детализацией: это может быть касса супермаркета или рабочее место офисного сотрудника. К слову, достаточно часто покупатели совершают ошибку, полагая, что недостаток детализации при широком угле обзора удастся компенсировать высокой разрешающей способностью. К сожалению, это невозможно: аберрации оптической системы просто не дадут донести до матрицы свет без искажений. Судите сами:

В Сети содержится масса таблиц и формул, помогающих рассчитать фокусное расстояние объектива. Однако все они носят лишь приблизительный характер, а зачастую и вовсе могут ввести в заблуждение неискушённого клиента. Как правило, подобные формулы заимствованы из устаревших справочников и ГОСТов, составленных для аналоговых камер с весьма посредственной матрицей. Чтобы по-настоящему оценить возможности оборудования и понять, с какого расстояния та или иная камера сможет распознать лицо человека или номерной знак авто, нужно посмотреть отснятое ею видео.

Предлагаем вам ознакомиться с нашим роликом, в котором наглядно показана способность камер распознавать лица и номера машин в зависимости от формата (HD или Full HD) и фокусного расстояния объектива. Нами были протестированы объективы 3,6 мм, как наиболее универсальные, а также чуть более узкоспециализированные 6 мм.

Мы настоятельно рекомендуем нашим покупателям опираться на личный визуальный опыт при выборе фокусного расстояния объектива. Слишком уж много факторов, влияющих на качество изображения: начиная от разрешения и чувствительности матрицы и заканчивая банальным качеством оптики. Если же у вас нет возможности протестировать оборудование в магазине или нет времени искать ролик, демонстрирующий способности камеры к распознаванию номерных знаков и лиц, можете воспользоваться изложенным ниже советом.

СОВЕТ:
Чтобы узнать расстояние, с которого можно будет распознать лицо человека и номерной знак авто:

Разумеется, такой расчёт носит лишь приблизительный характер. Для получения более точных данных о фокусном расстоянии рекомендуем полагаться на личный опыт или же воспользоваться математической формулой, которую мы приведём позже.

Как вы уже поняли, при выборе фокусного расстояния крайне важно найти оптимальный баланс между детальностью изображения и полем зрения. Следует также иметь в виду, что все короткофокусники (2,8 мм и меньше) грешат оптическим искажением по краям кадра, из-за чего возникает ощущение, будто смотришь в дверной глазок. Чтобы избежать этого, стоит остановить свой выбор на объективах с бóльшим фокусным расстоянием. Наиболее универсальными в данном отношении являются объективы 3.6 мм. Они дают достаточно широкий угол обзора и вместе с тем не нарушают симметрию кадра. Вместе с тем не рекомендуем зацикливаться на одном типе камер, даже если их угол обзора кажется вам оптимальным. Помните: качественные системы наблюдения всегда основываются на тщательной компоновке нескольких камер с различными углами обзора и типами объективов.

Вычисляем фокусное расстояние под определённую задачу

Чтобы правильно подобрать тип объектива и его фокусное расстояние, нужно обладать следующими данными:

1. Место, где будет смонтирована камера наблюдения.

Для отображения качественной, детализированной картинки камера наблюдения должна правильно подбирать диафрагму, то есть менять диаметр затвора в зависимости от степени освещённости сцены. Все современные уличные видеокамеры способны автоматически регулировать данный параметр, так как освещение постоянно меняется в зависимости от погоды и времени суток. Более того, топовые модели способны производить анализ освещённости на более глубоком уровне. Этому помогает технология WDR (Wide Dynamic Range), способная «вытягивать» картинку даже при ярком фронтальном освещении.

2. Дистанция до объекта и размер охватываемого периметра.

Зная эти параметры, можно вычислить приблизительное фокусное расстояние. Оно рассчитывается по формуле:

f = v • S/V,

где:
f — фокусное расстояние;
v — размер сенсорной матрицы по вертикали;
S — дистанция до наблюдаемого объекта (в метрах);
V — высота объекта (в метрах).

Размер матрицы можно определить, пользуясь данной таблицей:

Приведём пример расчёта.
Предположим, нам нужно вести наблюдение за сегментом здания высотой 18 метров с дистанции 30 метров. Для камеры наблюдения, оснащённой матрицей формата 1/3″, получаем:
f = 3,6 • 30/18 = 6 мм
Следовательно, для наших целей лучше всего подойдёт объектив с фокусным расстоянием 6 миллиметров. Однако следует иметь в виду, что такой расчёт вовсе не гарантирует распознавания лиц и номеров авто. Руководствуясь данной формулой, можно лишь понять, будет ли камера охватывать нужную территорию.;

3. Потребность в изменении угла зрения по мере использования.

Если в процессе наблюдения предстоит менять угол съёмки, следует подыскать камеру с ручным или механическим трансфокатором. В противном случае подойдёт любая камера без такового. Ручной трансфокатор настраивается с помощью отвёртки, механический позволяет регулировать приближение/удаление прямо с пульта.

СОВЕТ:
Всегда подбирайте фокусное расстояние в соответствии с размером наблюдаемого периметра и не пытайтесь заменить две камеры одной. Если перед объективом вдруг окажутся хорошо освещённые предметы или люди, частично перекрывающие обзор, электроника откорректирует экспозицию матрицы в соответствии с общей освещённостью кадра. Это равносильно понижению чувствительности камеры, в связи с чем дальность обнаружения существенно ухудшится.

Типы объективов

В сфере видеонаблюдения широко распространены шесть типов объективов.

Фиксированные

С фиксированными объективами всё предельно просто — они не позволяют менять фокусное расстояние и их конструкция предельно проста. По этой причине они стоят дёшево и пользуются широким спросом. Такие объективы обычно выбирают, когда настраивают систему наблюдения один раз и надолго.

Варифокальные

Варифокал позволяет вручную настраивать фокусное расстояние, в связи с чем имеет более широкую область применения. Варифокальные объективы предпочитают фиксированным, когда есть вероятность перемонтирования камер на другой объект или имеется необходимость настройки углов непосредственно на объекте с целью полного устранения слепых зон.

Трансфокаторы (варифокал с мотором)

Существуют камеры, оснащённые трансфокатором — моторизированным варифокальным объективом, позволяющим менять фокусное расстояние дистанционно. Их главным минусом является высокая цена. Ещё один минус заключается в полном отсутствии или очень плохой работе автофокуса. Как правило, такие камеры используются в сложных системах наблюдения, когда необходимо контролировать большое открытое пространство.

Рыбий глаз

Объективы «рыбий глаз» в какой-то мере уникальны. Они дают возможность вести панорамную съёмку всего помещения, а потом программно разбивать видеопоток на несколько виртуальных камер. Хранить материал можно в изначальном сферическом виде, а при необходимости доставать из архива и отсматривать нужный сектор с цифровым увеличением.

Камера PTZ даёт пользователю полный удалённый контроль над выбором направления съёмки и зумом. Устройство может управляться автоматически (по заранее заданному алгоритму) или вручную. Топовые модели имеют встроенную на уровне прошивки функцию автослежения за движущимся объектом. Если камера засекает изменение пикселей в поле своей видимости, она тут же перемещает видоискатель и фокусируется на этом месте.

SpeedDome

SpeedDome — это очень скоростные поворотные купольные камеры с мощным оптическим зумом (до 35X). Они имеют широкие настройки управления и отлично подходят для наблюдения за большой открытой территорией.

Заключение

Надеемся, наша статья, основанная на опыте применения различных объективов с широким диапазоном фокусных расстояний, будет для вас полезной. Подбирайте правильное оборудование, опираясь на собственный визуальный опыт или же математические расчёты, произведённые специалистами. Только в этом случае система наблюдения будет выполнять свои охранные функции на все сто!

Статья размещена с согласия автора: ООО «СамараКам» Оригинал статьи: www.samaracam.ru

Чтобы комментировать и отвечать на комментарии зарегистрируйтесь или авторизуйтесь на сайте

Источник