Меню

Почему инфракрасный свет виден через камеру



5 основных причин почему нужна инфракрасная подсветка в видеонаблюдении

5 основных причин почему нужна инфракрасная подсветка в видеонаблюдении

Чувствительность видеокамер год от года становится всё более высокой. Так даже камеры, имеющие среднюю цену, давно выпускаются с чувствительностью 0.1 Лк и ниже. Чтобы было понятно, такая такая чувствительность дает камерам возможность получать четкое изображение при освещении равному лунному свету при полнолунии.

Более дорогие камеры имеют светочувствительность 0.01 — 0.001 Лк. Такие камеры могут выдавать картинку даже при очень слабом освещении. Есть камеры с еще более низкими показателями светочувствительности, которые могут снимать практически в полной темноте.

Поэтому у многих возникает вопрос, зачем тогда нужна инфракрасная подсветка для съемок в ночное время? На этот вопрос мы постараемся ответить в этой статье.

Причина первая

Как известно, количество и качество света определяют четкость видеоизображения. При этом очень важно, насколько равномерно свет распределён в кадре. Если объект плохо освещён, недостаточно света или он распределён неравномерно, качество видео будет не идеальным, даже если использовать сверхсовременные видеокамеры с высокой чувствительностью. Изображение все равно будет совершенно не соответствовать требуемым параметрам качества.

А вот использование в ночное время на искусственно освещённых площадках инфракрасной подсветки позволит добиться лучшего результата, чем без нее. ИК-подсветка позволяет выровнять экспозицию кадра и подсветить тени, создаваемые источниками света. В результате изображение становится более четким, а детали можно хорошо различить.

Как известно светочувствительным элементом видеокамеры является матрица. При хорошей освещенности изображение получается четки и наоборот. Так работает матрица. Но что делать, если если света очень мало или много?

Да, современные камеры имеют чувствительность 0.1 Люкс и менее, тем не менее, изображение от такой камеры может оказаться практически бесполезным.

В идеале, видеокамера должна передавать все возможные градации яркости в зоне обзора вне зависимости от времени суток. Проблема состоит в том, что каждая камера имеет ограниченный динамический диапазон. Но даже если используются камеры с расширенным динамическим диапазоном, его не хватает, чтобы четко передать детали изображения как тени, так и на солнечном свету.

Обычно камеры со стандартными установками показывают лишь средний диапазон тонов. Конечно можно сместить его, чтобы рассмотреть плохо освещенные детали в тени, но одновременно с этим светлые участки станут сплошным белым пятном. Или наоборот. Рассмотреть объекты в тени и на свету одновременно не возможно.

Вот тут и дает преимущество инфракрасная подсветка, подсвечивающая тени, подстраивая изображение под динамический диапазон камеры. При этом подбор источника инфракрасного освещения должен быть тщательным. Чем больше диапазон яркости необходимо компенсировать, тем более мощную и равномерную подсветку необходимо обеспечить.

Причина вторая

При инфракрасном освещении длина волны излучения находится в интервале от 700 до 1100 нм. Человеческий глаз не видит в этом диапазоне длин волн. Зато матрицы современных камер видеонаблюдения обладают чувствительностью в этом спектре. Что и используется в видеонаблюдении.

При этом важно то, что такая подсветка не нарушает внешнее освещение объектов, что в условиях современных городов очень важно. Инфракрасная подсветка совершенно не влияет на архитектурную подсветку зданий, ландшафтное освещение, подсветку туристических достопримечательностей, светящихся рекламные панелей и т.д. Все эти светящиеся объекты, увы не дают нужного освещения для видеонаблюдения, тем более если свет часто пульсирует, меняет цвета. При таком освещении зоны обзора видеокамер приводит к тому, что видеоизображения недоэкспонированы, имеют множество теней и слишком ярки в определенных местах. Инфракрасная подсветка нивелирует все эти отрицательные световые эффекты, выдавая качественную картинку.

Причина третья

Сегодня все больше в видеонаблюдении получает применение видеоаналитика, использующая различные алгоритмы вычислительных процессов для получения аналитических данных. Но при этом, как и любые алгоритмы обработки информации, алгоритмы видеоаналитики нуждаются в надежных данных. Без четкого видеоизображения видеоаналитика теряет всякий смысл.

Читайте также:  Акула света вирус сборник

Инфракрасная подсветка позволяет использовать видеоаналитику в темное время суток. С ее помощью можно получить четкое изображение, а значит и качественные видеоданные для проведения аналитических действий. Такие функции, как: датчик движения, распознавание лиц, автомобильных номеров, эмоций людей и т.д. требуют качественного видео.

Причина четвертая

Важным фактором при построении современных систем цифрового видеонаблюдения является правильное построение сети передачи данных. Особенно важными параметрами, влияющими на характеристики будущей системы, являются полоса пропускания сети и размеры дискового хранилища для видеоархива. Практически в любой системе видеонаблюдения данные параметры недостаточны для получения четкого видеоизображения и записи его на носители информации.

ИК-подсветки позволяет снизить трафик в сетях передачи данных цифрового видеонаблюдения. Вызвано это тем, что размер кадра увеличивается при повышении уровня шума видеоизображения при плохом освещении.

При плохой картинке требуется примерно на 20% большей полосы пропускания сети и на столько же больше места на жестком диске, чем при работе с равномерно освещенной картинкой.

Причина в том, что при некачественном изображении помехи воспринимаются кодером, как движение. При этом шум часто становится причиной ложных срабатываний детекторов движения, хотя качество записи по тревожным событиям должно быть максимально четким. В результате, записывается гораздо больший объем бесполезной информации, вызванный некачественным изображением.

Причина пятая

С появлением мегапиксельных камер возросла их разрешающая способность и стало более широким поле зрения. При этом геометрические размеры элемента изображения — пикселя — стали меньше, что ухудшило чувствительность такой матрицы по сравнению с матрицей стандартного разрешения. Применение инфракрасной подсветки при использовании мегапиксельных камер необходимо для получения четкой картинки с большим числом пикселей.

Подводя итог всему вышесказанному отметим, что инфракрасная подсветка для нужд видеонаблюдения облегчают решение сложных технических задач построения IP систем. Она позволяет снизить трафик в сетях передачи данных, уменьшить объём видеоархива, улучшить работу видеоаналитики, снизить вероятность ложных тревог, ну и самое главное улучшить качество видеоизображения в ночное время.

Ну и в заключение приведем таблицу освещенности разных объектов. Но сначала несколько предваряющих ее слов.

Чувствительность камеры говорит о минимальном уровне освещенности объекта, при котором камера способна видеть. В характеристиках камер всегда указывается МИНИМАЛЬНЫЙ уровень освещенности, при котором камера еще видит. Уровень освещенности указывается в Люксах (лк). Чем больше лк, тем ярче освещен объект.

Пример. Чувствительность камеры 0,01 лк. Это означает что:

  • при освещенности 0,01 лк и более камера видит;
  • при освещенности меньше 0,01 лк камера слепнет.

Примерные уровни освещенности:

Дневное, естественное освещение на улице в солнечную погоду 100000:5000 лк
Дневное, естественное освещение на улице в облачную погоду порядка 5000 лк
Магазины, супермаркеты порядка 1500:750 лк
Офис или магазин 50-500 лк
Холлы гостиниц 100:200 лк
Стоянки автотранспорта, товарные склады 75:30 лк
Сумерки и хорошо освещенная автомагистраль ночью 10,00 лк
Места зрителей в театре 3:5 лк
Больница в ночное время, глубокие сумерки 1 лк
Ночное естественное освещение на улице при полнолунии 0,3:0,1 лк
лунная ночь (1/4 Луны) 0,05 лк
безлунная ночь 0,01 лк
Ночное естественное освещение на улице при свете звезд 0,003:0,1 лк

При выборе камеры следует обратить внимание на уровень освещенности объекта. Например, если камера будет установлена на улице, и планируется, чтобы она видела при плохом освещении ночью (1..0,01 лк), то следует выбрать камеру с чувствительностью 0,01 лк.

Источник

OnePlus 8 Pro: Что видит ИК-Камера в смартфоне?

Мы привыкли ко всяким диким режимам в камерах смартфонов, особенно китайских, и обычно этим никто не пользуется.

Вот и тут в новом OnePlus 8 Pro вроде обычный комплект фильтров камера: матовый, яркий, Ч/Б. Так, а это что? И это не просто покрашенные фотошопные фотки, мы проверили. Новый OnePlus может снимать сквозь предметы, видеть их изнутри и может быть даже через одежду! Что это за магия такая и как работает? Давайте разбираться.

Читайте также:  Москвич 412 реле дальнего света

Начнем с того, что это не первая камера в устройстве, которая может видеть сквозь вещи и в том числе людей голышом. Была и другая, с которой связан огромный скандал!

Но нам интереснее понять, как это работает в OnePlus. Для этого нужно разобраться в том, как работают наши с вами глаза и чем они отличаются от объективов и матриц фотоаппаратов.

Как же это работает?

Как мы уже объясняли в одном из прошлых роликов, где мы рассказывали о ИК-камере в Pixel 4, человеческий глаз видит только привычные цвета радуги. При этом с разных сторон этого спектра расположены невидимые глазу инфракрасный и ультрафиолетовый спектры.

В переводе в нанометры мы видим длины волн примерно в этом диапазоне — от 380 до 740 нм.

В общем, вы поняли — видимый диапазон очень мал, и есть много того, чего мы не видим, но видят сенсоры камер.

И это проблема для привычных нам камер: они видят слишком много! Как следствие, появляются ненужные артефакты, а электроника путается в правильном выставлении фокуса.

Поэтому придумали специальные фильтры отсекающие инфракрасное излучение. И по сути производители фототехники соревнуются между собой — как правильнее отрезать побольше всего лишнего и добиться лучшей картинки. Есть хорошие и плохие примеры.

Но некоторые делают наоборот и специально фиксируют инфракрасное излучение, пропуская через уже другие фильтры, чтобы заснять невидимое — и есть такой вид искусства!

ИК-фотография

Сама по себе ИК фотография не является чем-то новым и революционным. Она основана на том, что съемка ведется в инфракрасном диапазоне, то есть в области примерно от 740 до 820 нм. И это меняет взгляд на мир. Художественная задача: посмотреть на действительность в невидимом простому глазу свете. Понять и увидеть самый близкий, соседний параллельный мир. Небо черное, деревья белые, люди полупрозрачные.

Что сделал OnePlus

В модели OnePlus 8 Pro стоят четыре сенсора — основной 48 МП, ширик на 48, зум и последний, четвертый сенсор — это пятимегапиксельный сенсор, про который почти что нет никакой информации. Он используется для портретов, для измерения глубины сцены. Но кроме этого он называется фотохромным и по задумке самих OnePlus должен позволять создавать очень необычные фотографии, как раз в стиле “Инфракрасной фотографии”.

По факту к названию “фотохромный” этот сенсор не имеет отношения, ведь фотохромным объективом называют оптику, которая меняет свой цвет под воздействием ультрафиолетового излучения. Например очки, которые сами темнеют на солнце.

Но есть и интересный факт. Название режима можно рассмотреть как ссылку на процесс создания цветных изображений на основе раскрашенных фотонегативов путём прямого переноса на литографические печатные формы, берущий свое начало еще в девятнадцатом веке.

И мы получили возможность делать на смартфон новый тип фотографий. Круто, хоть разрешение всего 5 мегапикселей, но все равно здорово — новый простор для творчества!

Например, можете заценить серию фотографий под названием GadgetPORN в моём Instagram.

Но кто-то найдет этому более прикладное применение.

Как работает камера в OnePlus

Прежде чем я расскажу о скандале с другой компанией, который также может ждать и OnePlus. Сама компания подробностями не делится, но мы все разобрали по полочкам и пришли к таким выводам.

В четвёртом сенсоре в OnePlus 8 Pro стоит фильтр, который частично отсекает “классический” для человеческого глаза спектр, но при этом позволяет проходить свету в ИК-диапазоне. То есть фактически делает ровно наоборот все то, что делает обычный Infrared Cut-Off Filter при этом оставляя что-то из видимого спектра.

Читайте также:  Свет твоей любви 210

Именно этот фильтр и позволяет камере телефона видеть сквозь объекты. Различные материалы поглощают свет в зависимости от длины волны. Точно также некоторые вещи, которые мы воспринимаем как непрозрачные вообще, например корпус Apple TV, черную краску или тонированное стекло электроплиты!

Точно также человеческое тело прозрачно для рентгеновских длин волн. Если у вас есть достаточное количество инфракрасного света (например, из солнечного света), вы можете видеть сквозь материалы, которые непрозрачны для невооруженного глаза — ведь для инфракрасного света они прозрачны. А внутренности мы видим потому что они сделаны из более плотных материалов — свет от них отражается и попадает в камеру смартфона.

Может быть и обратный эффект обратите внимание на стекла большинства автомобилей они выглядят черными, и не то чтобы тут все тонированные — это означает, что ИК-свет через них не проходит.

Теперь всё внимание на зеленые скамейки и синие бочки. Видимо что-то в зеленой и синей краске может отражать инфракрасный свет, именно поэтому они приобретают такой медный оттенок — скорее всего тут имеет место какая-то софтверная постобработка.

А вот что мы можем увидеть, если посмотрим на лампочку пульта от телевизора или FaceID на айфонах? Мы видим настоящее свечение.

Что же за фильтр стоит? Компания конкретно не указывает, но мы попробовали предположить, что это фильтр на 720 нм. Этому есть подтверждения в форумах и сами снимки похожи с примерами. Мало того — на самом деле и другие камеры смартфонов способны на такой эффект. Вот Apple TV, снятый на сенсор Face ID в iPhone, но за счёт низкого разрешения и отсутствия постобработки творчеством это не назовешь, да и iOS нам этого не позволяет.

Но что же с одеждой спросите вы? Я проверил лично! Работает!

При этом даже в пасмурную погоду мы можем примерно разглядеть то, что находится у людей под футболкой. Однако, судя по всему, это работает только когда одежда очень тонкая и из определенных материалов.

Скандал

И тут мы переходим к тому самому скандалу, о котором я упоминал раньше — он произошел с компанией Sony еще в 1998 году. Тогда японцы выпустили видеокамеру с революционной на тот момент функцией ночной съемки видео. И наштамповали аж 700 тысяч штук! Ожидали успеха!

Но кое-что они не учли. Ноу-хау было в том, что камера использовала чуть более широкий диапазон длин волн и могла снимать в инфракрасном спектре!

Инженеры думали об искусстве ночной съемки, а вот народу было интереснее снимать через одежду. Мечта любого школьника!

Умельцы нашли решение быстро — понадобился специальный фильтр! И синтетические купальники — просто исчезали как по волшебству особенно обильно политые лучами солнца.

В итоге Sony было неловко за такое изобретение, и пришлось извиняться. И OnePlus тоже пришлось комментировать фишки своей камеры — на Weibo. В скором времени они программно отключат этот режим, видимо обновлением, даже извинились. Но наши догадки были верны — они не предусмотрели опцию с одеждой. Также добавили, что фишку вернут после переработки. А умельцы Android уверен вернут и полную версию.

Единственно что ясно, они наступили на те же грабли — рассчитывали, что люди с помощью этого сенсора начнут глубже погружаться в искусство ИК-фотографии, но ожидания как обычно отличаются от реальности.

Спасибо за помощью в создании материала Глебу Янкевичу.

Источник

Adblock
detector