دوستان محترم هر کسی اطلا عاتی در مورد سیستم های مدار بسته میخواهد تا جای ممکن درخدمت هستم--
Printable View
دوستان محترم هر کسی اطلا عاتی در مورد سیستم های مدار بسته میخواهد تا جای ممکن درخدمت هستم--
جزئيات موجود در يك تصويربه وسيله مشخصه‌اي به نام رزولوشن تعريف مي‌گردد. هرچه فاصله كانوني لنز كوچك‌ترباشد، اويه ديد گسترده‌تر مي‌شود. در اغلب لنز‌ها، فاصله كانوني بزرگتر از 90 درجهباعث نمايش تصاوير به صورت خميده و منحني شكل شده و تصاوير مذكور در لبه‌ها فشردهمي‌گردند. لنز‌هاي تصحيح شده، اعوجاج مذكور را ندارند بنابراين وضوح تصاوير در لبه‌هايتصوير نيز حفظ مي‌شود.
تعدد تعاريف
رزولوشن داراي تعاريفبسياري مي‌باشد. و هيچ تعريف واحدی را نمی‌توان براي همه موقعيت‌ها به کار برد. دراينجا تنها تعاريف مربوط به صنايع نظارت تصويري، ارائه شده است.
تعريف 1: رزولوشن بهتعداد خط بر حسب TVL يا پيكسلي كه حس‌گر تصوير براي دريافت به كار مي‌برد، گفته مي‌شود.هرچه تعداد خطوط بيشتر باشد، امكان ضبط جزیيات بيشتر وجود خواهد داشت. براي دوربين‌هايآنالوگ، اين يك تعريف معمول و رايج مي‌باشد. تعداد خطوط TVL در يكتصوير مي‌تواند 320،480 و 570 و ... باشد.
تعریف 2: رزولوشن می‌تواندبه عنوان تعداد کل پیکسل‌ها بیان شود. با استفاده از دوربین‌های مگاپیکسلی، به طورکلی رزولوشن عبارتست از حاصل گرد شدۀ تقسیم تعداد کل پیکسل‌ها بر يك ميليون بر حسبمگا پيكسل. جدول 1 نمونه‌اي از رزولوشن دوربین‌های مگاپیکسلی معمولی را نشان می‌دهد.
جدول 1:
جدول 1: تعداد پیکسل‌هابرای فرمت‌های مختلف دوربین مگاپیکسلی
*دو نوع تعریف برایويديوي HD وجود دارد. دو برابر بودن رزولوشن در دوربین‌های HD 1080در مقایسه با دوربین HD 720، به معنی دو برابربودن جزئیات و یا زاويه ديد تصاویر گرفته شده توسط آنها می‌باشد.
تعریف 3: رزولوشن می‌تواندسطح جزئیاتی باشد که یک تصویر قادر به ایجاد و یا ضبط و ذخیره آن می‌باشد. رزولوشندر حس‌گر تصاویر، بعنوان تعداد جفت خط‌ها به ازای هر میلی‌متر (LPM) می‌باشد که به طور معمولتوسط طراحان لنز‌ها و مهندسین اپتيك به کار می‌رود.
هر چقدر تعداد کل پیکسل‌هادر یک سنسور تصویری افزایش یابد، اندازه پیکسل‌ها کوچک‌تر می‌شود و برای
دستیابی به بهترین فوكاس، به لنز‌هایی با کیفیت بیشتر، نیازخواهد بود. لنز‌های دارای کیفیت بالاتر ، درزمرۀ دوربین‌های مگاپیکسلی یا چند مگاپیکسلی قرار می‌گیرند و این موضوع به اینمعنی است که تصویر در محدوده رزولوشنی که دوربین برای آن طراحی شده است، به شارپ وواضح است.
تعریف 4: رزولوشن می‌تواندبه وسیله تعداد پیکسل‌های موجود در هر فوت یا متر روي سطح جسم ، مشخص شود. ایننگاشت ابعاد سنسور تصویر بر روی جسم، برای محاسبه اینکه چه سطحی از جزئیات درتصویر دیده می‌شود، بهترین روش محسوب می‌شود.
اساسا، این به معني حاصلتقسیم زاويه دید افقی دوربین ((HFOV بر تعداد پیکسل‌های افقیمي باشد. با این روش، تعداد پیکسل‌ها به ازای هر فوت بدست می‌آید؛ که می‌تواند بهکیفیت تصویر نيز وابسته باشد.
تعریف مذکور، در ادامهاین مقاله به طور مفصل توضیح داده خواهد شد.
ملزومات رزولوشن
هنوز یک استاندارد صنعتیبرای سطوح دقیقی که در هر کاربرد نظارت ویدیویی مورد نیاز است، وجود ندارد. وجودپیکسل‌های بیشتر در تصویر مورد نظر، باعث رزولوشن بالاتر و همچنین تشخیص و تعیینهویت موثرتري خواهد شد. با این وجود جزئیات بیشتر نیازمند دوربین‌هایی با رزولوشنبالاتر یا تعداد دوربین‌های بیشتری می‌باشند و بنابراین پهنای باند و حافظه بیشترینیز برای ذخیره سازی مورد نیاز خواهد بود. البته در این مورد باید بین بودجه درنظر گرفته شده برای پروژه و سطح جزئیات، تعادل وجود داشته باشد.
در جدول 2، یک تصویر باسطوح مختلفی از وضوح تصویر (رزولوشن) نشان داده شده است که شامل «جزئیات بیشتر»برای شناسایی واضح‌تر با مشخصات 60Pix/ft و«ردیابی اجسام متحرک» برای زاويه ديد بيشتري در 10 Pix/ft می‌باشد.هر تصویر دارای تعداد پیکسل‌های یکسانی است، اما هر چقدر زاويه ديد افزایش یابد،تعداد پیکسل‌ها به ازای هر فوت در تصویر، کاهش می‌یابد.
به علت اینکه در یک تصویردر مقایسه با دیگری، پیکسل‌های بیشتری وجود ندارد، بنابراین اثري در مقدار اطلاعاتمنتقل شده روی شبکه، به وجود نمی‌آورد و انتقال تصویری با وضوح بالاتر یا زاويهديد وسیع تر نيز، هیچ افتي در کارایی شبکه ایجاد نمی‌کند.
جدول:
جدول 2: هر چه وسعت دیدافزایش می‌یابد، تعداد پیکسل‌های موجود در هر فوت کاهش خواهد یافت، اما از آنجا كههر تصویري دارای تعداد پیکسل‌هاي یکسان و مشابهي می‌باشد از این رو مقدار بارترافيكي یکسانی به شبکه اعمال خواهد شد.
زاويه ديد با زاویه‌ايگسترده
یکی دیگر از مزایایرزولوشن بالا در دوربین‌های مگاپیکسلی در مقایسه با دوربین‌های آنالوگ، تواناییپوشش یک محیط وسیع‌تر و گسترده‌تری با رزولوشن یکسان و یا بهتر می‌باشد. در يكدوربين مگاپيكسلي از آنجا كه پیکسل‌هايی که در سراسر زاويه ديد گسترده شده اند،بیشتر است امکان افزایش زاويه ديد، بدون کاهش رزولوشن نیز وجود دارد.
جدول 3، زاويه ديد دوربین‌هایمختلف با رزولوشن مشابه یکدیگر، در فاصله 32 فوتی از سوژه را مقایسه می‌کند. هرچقدر رزولوشن دوربین (تعداد کل پیکسل‌ها) افزایش می‌یابد، زاويه ديد با وجود ثابتبودن رزولوشن (تعداد پیکسل در هر فوت) ، افزایش خواهد یافت. به طور واضح تعدادپیکسل‌های بیشتر در یک دوربین، زاويه ديد وسیع‌تری را در یک رزولوشن ثابت ایجاد می‌کند.این افزایش زاويه ديد نیز در شکل 1 مشاهده می‌شود.
زير نويس تصوير:
جدول 3: درشرایط رزولوشنثابت، عرض تصویر با تعداد کل پیکسل‌های موجود، افزایش می‌یابد.
*برای زاويه ديد یکسان،لنز‌های تصحيح شده (تصویر پایین را مشاهده نمایید) و لنز‌های دارای اعوجاج، فاصلهکانونی متفاوتی دارند. یک لنز منحنی شکل 180 درجه ممکن است دارای یک فاصله کانونی2.2 میلی‌متری باشد زیرا این لنز دارای بیش از 80% اعوجاج بوده در صورتی که یک لنزتصحيح شده می‌تواند دارای فاصله کانونی 1.3 میلی‌متر باشد و تنها زاويه ديد 125درجه را داشته باشد.
شکل 1: زاويه ديد باافزایش رزولوشن دوربین (تعداد کل پیکسل‌ها) افزایش می‌یابد، بدون اینکه هیچگونهتغییری در رزولوشن (تعداد پیکسل‌ها به ازای هر فوت) ایجاد شود. تصاویر 3 و 5مگاپیکسلی به صورت عمودی بریده شده‌اند؛ مثلا برای حذف بخش‌هایی از زمین و آسمانکه در تصویر جالب نیست. از این ویژگی استفاده می‌شود و این حذف شدن، تعداد کلپیکسل‌ها را کاهش می‌دهد اما بر رزولوشن پیکسل‌ها به ازای هر فوت تاثیری ندارد.
لنز تصحيح شده در مقایسهبا لنز وايد چشم ماهي (fisheye)
اغلب لنز‌های وايد دارایاعوجاج (که به عنوان اعوجاج منحنی شکل نیز شناخته می‌شوند) می‌باشند که باعث می‌گرددتصویر به صورت منحنی به نظر آید و وسط تصویر ضخیم‌تر (متورم) شود. لنز‌های تصحيحشده، خطوطی که در دنیای واقعی صاف و مستقیم به نظر می‌رسند را در حس‌گر تصویری نیزبه صورت مستقیم و صاف حفظ می‌کنند، این مساله دارای مزیت افزایش رزولوشن در لبه‌هایتصوير می‌شود. به عنوان مثال، هنگامی که یک جسم در لبه‌های تصویر قرار داشته باشد،تعداد پیکسل بیشتری را به خود اختصاص می‌دهد. در صورتی که لنز‌هایی با اعوجاجمنحنی شکل، باعث می‌شوند که تصویر در لبه‌ها فشرده شده و رزولوشن کاهش یابد. بااستفاده از لنز‌های وايد معمولی، اطلاعات ارزشمند موجود در لنز به طور بالقوه حذفمی‌شوند و هیچ نرم‌افزار یا برنامه‌های اصلاح کننده انحراف‌ها یا دیگر تجهیزات،نمی‌توانند اطلاعات حذف شده از تصویر را دوباره بازیابی و یا بازسازی نمایند.برنامه‌های اصلاح‌کننده انحراف، تصویری ایجاد می‌کنند که شبیه تصاویری است که ازلنز‌های تصحيح شده گرفته می‌شود، اما دارای رزولوشن پایین‌تری می‌باشند. بااستفاده از لنز‌های تصحيح شده، تصویر با تعداد بیشتری پیکسل در لبه‌ها گسترده می‌شود،و احتمال آشکارسازی و تشخیص هویت را افزایش می‌دهد.
اجسام هم سطح
با استفاده از لنز‌هایتصحيح شده، اجسام هم سطح(اجسامي كه در يك سطح قرار دارند) موجود در یک سطح عمودینسبت به دوربین، دارای رزولوشن یکسانی در مرکز و لبه‌ها می‌باشند، حتي اگر اجسامموجود در لبه‌ها از دوربین بسیار دورتر باشند. این مساله درشکل 2 و 3 دیده می‌شود.
شکل 2: اجسام موجود درسطحی عمود بر دوربین دارای رزولوشن یکسان در مرکز و لبه‌های تصویر می‌باشند.
شکل 3: نقاط موجود درتصویر در بلوك هاي 10 ×10 ft قرارداده شده‌اند. و در 20 فوتی دوربینی با لنز با زاويه ديد 120 درجه، زاويه ديد افقی(HFOV) 60 فوت است. اجسامموجود درلبه‌های تصویر دو برابر دورتر از دوربین هستند؛ اما مانند آن اجسامی که درمرکز تصویر وجود دارند و در سطحی مشابه قرار گرفته‌اند، بسیار واضح دیده می‌شوند.
این خاصیت خطی، باعثایجاد اثری به نام کشیده شدن 3D (سه بعدی) می‌گردد، کهبه نظر کشیده شده می‌آیند، زیرا این اجسام با پرسپكتيو روی سطحی تخت تصوير شده‌اند.با استفاده از لنز‌های تصحيح شده، هرچه زاويه ديد وسیع‌تر شود، این تاثیر بیشترقابل توجه می‌باشد. اگرچه اغلب افراد به دیدن این اثر عادت ندارند، اما این موضوعدارای مزیت افزایش رزولوشن (پیکسل‌های موجود در هر فوت) برای اجسام موجود در لبه‌هایتصویر در مقایسه با لنز‌های دارای اعوجاج می‌باشد. برای لنز‌های دارای اعوجاج،اجسام موجود در لبه‌های تصویر از اجسامی که در مر کز قرار دارند، کوچک‌تر خواهندبود و آنها به صورت منحنی خم شده‌اي به سمت مرکز نمایش داده می‌شوند.
شکل 4 این کشیده شدن سهبعدی (3D) را نشان می‌دهد. طولماشین مشکی نزدیک لبه تصویر، در امتداد یک صفحه تخت پهن شده است، بنابراین اینتصویر به نظر کشیده شده می‌آید. اما عرض دو ماشین، یکسان است زیرا آنها در یک سطحعمودی نسبت به دوربین قرار گرفته‌اند. این نتیجه تنها وقتی که اجسام نسبت بهدوربین در بعد سوم (عمق) دارای طول موازی باشند، بوجود می‌آید، مانند طول ماشین‌ها،که کشیده شدن سه بعدی (3D) نامیده می‌شود.
شکل 4: کشیده شدن سهبعدی. اجسامی که در سطح تصویر در طول خط زاویه قرار گرفته اند، باعث می‌شوند اجسامموجود در لبه تصویر با ابعادی موازی با محور لنز، کشیده شده به نظر آیند.
اجسام موجود در یک قوس(کمان)
با استفاده از یک لنزتصحيح شده، محاسبه رزولوشن یک جسم موجود در قوسی که دوربین در مرکز آن وجود دارد،کمی پیچیده است. همانطور که جسم از مرکز تصویر به سمت لبه‌های یک کمان حرکت می‌کند،فاصله آن جسم تا دوربین تغییری نمی‌کند، ولی رزولوشن آن جسم بطور قابل توجهیافزایش خواهد یافت. این موضوع در شکل‌های 5 و 6 قابل مشاهده می‌باشد.
شکل 5: اجسام موجود در یکدایره، که در فاصله یکسانی از دوربین قرار دارند، هنگامی که از مرکز تصویر به لبه‌هاحرکت کنند، رزولوشن آنها افزایش خواهد یافت.
موضوع نشان داده شده درشکل 6، به طور واضح افزایش رزولوشن، هنگامی که اجسام روی یک کمان با فاصله ثابتیاز دوربین حرکت می‌کنند را نشان می‌دهد. تصویر فردی که در فاصله 11.5 فوتی ازدوربین ایستاده است، هنگامی که به سمت لبه‌های تصویر حرکت می‌کند، بعلت کشیده شدنسه بعدی (3D) از نظر عرض افزایش می‌یابد.آنها در لبه تصویر در مقایسه با مرکز تصویر و یک لنز دارای اعوجاج، بسیارآشکارتر و واضح‌تر شناسایی می‌شوند. لنز‌های دارای اعوجاج هیچ افزایشی در عرض جسمرا نشان نمی‌دهند.
شکل6: همانطور که اجسامدر دایره‌اي که دوربین در مرکز آن قرار دارد، حرکت می‌کنند، اندازه آنها به علتکشیده شدن به صورت سه بعدی افزایش می‌یابد و این امر باعث می‌شود که ضمن حرکت آن‌هابه سمت لبه‌های تصویر، قابلیت شناسایی و تشخیص هویت نیز بیشتر گردد. این زاويه ديد135 درجه تصویر برداری شده است.
کارایی و بازدهی رزولوشندر لنز‌های مبتنی بر تکنولوژی نوری خطی
نمودار‌های زیر رزولوشن وزاويه ديد افقی (HFOV) را به عنوان تابعي ازفاصله دوربین از سوژه برای لنز‌های تصحيح شده ، نشان می‌دهند. به عنوان مثال، اگر20 پیکسل در هر فوت برای کاربردی نظارتی معمولی با دوربین 5 MP، موردنياز باشد. دوربین باید 37 فوت دورتر از جسمی که در مرکز تصویر است، قرار دادهشود. همانطور که در شکل 1 نشان داده شد، اگر جسمی نسبت به دوربین به طور عمودیحرکت کند، رزولوشن همان 20 پیکسل به ازای هر فوت باقی خواهد ماند حتی اگر جسم ازدوربین دور تر شود. رزولوشن لنز‌های غیر خطی وايد، با حرکت جسم در طول این خط کاهشمی‌یابد.
شکل 7a , 7b: محاسبات رزولوشن وزاويه ديد مبتنی بر لنز‌های Theia
محاسبات مربوط به رزولوشن
با دانستن نوع لنز ودوربين، محاسبه و تخمين رزولوشن توسط معادلات ساده زير، امكان پذير خواهد بود. اگرميدان ديد مشخص نباشد، مي‌توان محاسبات را براي لنز تصحيح شده با استفاده ازمعادله موجود در جدول 4 انجام داد. اگر لنز داراي اعوجاج منحني شكل باشد، بهترينروش، جستجوي HFOV در مشخصات فني آن مي‌باشد.
جدول 4: HFOV لنزتصحيح شده به عنوان تابعي از فاصله كانوني محاسبه مي‌شود. عرض تراشه به دوربينبستگي دارد. اغلب اندازه‌هاي رايج در جدول 8 مشخص شده‌اند.
به محض اينكه ميدان ديدافقي محاسبه و دوربين مربوطه شناخته شود، رزولوشن به سادگي از نسبت پيكسل‌ها به HFOV بدستخواهد آمد.
جدول 5: رزولوشن به ازايپيكسل در هر فوت يا متر به واحد‌هاي مربوط به عرض تصوير وابسته است. تعداد پيكسل‌هايارائه شده در جدول 8 نيز براي اكثر دوربين‌هاي مگاپيكسلي رايج ليست شده‌اند.
فاصله كانوني لنز برايارائه محاسبات رزولو شن
براي يك طراحي با آگاهياز ملزومات رزولوشن، انجام معادلات بالا به صورت برعکس، براي محاسبه فاصله كانونيلنز مورد نياز براي يك دوربين مشخص، امكان‌پذير است. اين معادله در جدول زير نشانداده شده است.
جدول6: فاصله كانوني لنزبراي دوربين مشخص، عرض تراشه و فاصله كانوني بر حسب ميلي‌متر هستند. فاصله دوربينو رزولوشن هر دو بر اساس معیار‌های انگليسي يا بر اساس واحد‌هاي متريك مي‌باشند.
براي اجسامي كه در يك سطحيكسان قراردارند، رزولوشن در لبه‌ها همانند رزولوشن در مركز مي‌باشد. اگرچه براياجسامي در يك كمان، با فاصله مساوي از دوربين، نسبت رزولوشن در لبه‌ها به رزولوشندر مركز به كسينوس ماكزيمم زاويه HFOVوابسته است، اين معادله در جدول 7 نشان داده شده است.
جدول 7: براي جسمي كه برروي يك كمان در اطراف دوربين حركت مي‌كند، رزولوشن در لبه‌ها بيشتر از رزولو شن درمركز است.
متغير‌هاي موجود درمعادلات، نه تنها به انتخاب لنز وابسته‌اند ؛ بلكه به انتخاب دوربين نيز مربوط مي‌باشند.
دوربين‌هايي با رزولوشنمختلف، داراي تراشه‌هايي با اندازه‌هاي متفاوت مي‌باشند، بنابراين ميدانهاي ديدمختلفي براي لنز‌هاي يكسان وجود دارند.
جدول‌هاي زير شاملاطلاعاتي در مورد اغلب دوربين‌هاي مگاپيكسلي رايج و ميدانهاي ديد مرتبط براي دونوع از لنز‌هاي مستقيم خطي Theia مي‌باشند.
جدول 8: اندازه‌هاي رايجتراشه براي دوربين‌هاي مگا پيكسلي و ميدانهاي ديد زاويه اي مربوطه براي دو نوعلنز مستقيم الخط.
به طور كلي، تعاريفبسياري درباره رزولوشن وجود دارد. دو نوع رايج آنها كه در صنايع امنيتي به كار مي‌روندعبارتند از تعداد كل پيكسل‌هاي موجود در يك دوربين و پيكسل‌هاي موجود در يك تصويربه ازاي هر فوت.
با افزايش مجموع پيكسل‌ها،جزئيات موجود در يك تصوير يا ميدان ديد تصوير و يا هر دو افزايش مي‌يابند. لنز‌هايتصحيح شده، در مدل هاي با زاويه ديد وايد، رزولوشن را در لبه‌هاي تصویر افزايش مي‌دهندو امكان آشكارسازي و شناسايي و تشخیص هویت را بهبود مي‌بخشند.