Видеонаблюдение в ночное время

Для достижения максимальной эффективности системы видеонаблюдения в условиях недостаточной освещенности необходимо применение камер ночного видеонаблюдения, которые обладают рядом характерных параметров. Основополагающей особенностью, объединяющей все подобные камеры, является наличие ИК подсветки, без которой сегодня невозможно даже и представить видеонаблюдение в ночных условиях. Есть определенные моменты, которые необходимо знать, чтобы не остаться разочарованным покупкой подобной камеры, о них мы сейчас и поговорим.

Содержание:

Характеристики камер ночного видеонаблюдения

Хорошая камера для ночного видеонаблюдения должна обладать рядом соответствующих характеристик:

Наличие мощной ИК подсветки, желательно адаптивной;
Возможность перехода из цветного режима в черно-белый;
Высокая светочувствительность сенсора;
Наличие ICR фильтра;
Всепогодный корпус.

Подсветка. Первый пункт является обязательным при необходимости ночной съемки. Следует обращать внимание на заявленные производителем параметры подсветки:

Угол подсветки;
Дальность действия;
Исполнение.

Угол подсветки в идеале должен совпадать с углом обзора объектива камеры, в противном случае на изображении можно получить яркое пятно засветки посередине кадра и темные участки по краям.

Действие ИК подсветки: вверху стоп кадры с выключенной ИК подсветкой, внизу — ИК подсветка включена

Дальность ИК подсветки определяется ее мощностью, и чем больше данный параметр, тем больше мощности потребуется для ее питания. К примеру, для того, чтобы обеспечить расстояние, превышающее 10 метров, диоды подсветки должны иметь суммарную мощность 5-10 Вт, при этом токопотребление может возрасти до 1 ампера и более. Из-за повышенного потребления энергии диоды ИК подсветки «нехило» нагреваются при работе, поэтому при их расположении в корпусе камеры потребуется применение радиаторов охлаждения, так что рациональность применения мощной внутрикорпусной подсветки можно поставить под сомнение.

Также стоит заметить, что расположение ИК подсветки внутри корпуса при наличии в камере защитного стекла приводит к частичному отражению от него ИК лучей, что приводит к фоновой засветке объектива.

Разумным выходом из вышеописанных ситуаций будет использование независимых ИК прожекторов, или камер, имеющих подобные прожекторы снаружи корпуса.

День/ночь. Возможность автоматического перехода из цветного режима в черно-белый и обратно также является обязательным пунктом при выборе камеры ночного видеонаблюдения, т. к. в условиях темного времени суток камера лучше всего снимает именно в монохроме. Наличие цветного режима позволяет эффективно использовать ее для сбора максимального количества информации об объекте при нормальном дневном освещении. Сейчас большинство камер оснащаются данным режимом день/ночь, но если эта функция в камере отсутствует, то и приобретать ее не стоит – в темное время суток в цветном режиме качество изображения будет не удовлетворительным.

ICR фильтр. ICR фильтр представляет собой сдвигаемый механический ИК фильтр, расположенный перед матрицей камеры. Если человеческий глаз не в состоянии заметить свет ИК подсветки, то сенсор камеры отлично его видит, и если в ночное время в монохромном режиме качество картинки остается достаточно хорошим, то днем ИК излучение оказывает на него существенное влияние. Ухудшение качества проявляется в искажении цветопередачи, контраста, и размытии изображения. Обусловлено это тем, что днем помимо спектра ИК подсветки на матрицу камеры попадает и естественный свет, которые воспринимаются объективом камеры не одинаково вследствие различия диапазонов длин волн этих двух типов освещения. Чтобы отсечь ИК лучи в дневное время суток в камеру устанавливают ИК фильтр, который закрывает матрицу от инфракрасных лучей днем, и сдвигается в сторону при помощи механического привода с наступлением темноты.

Корпус. Если камеру видеонаблюдения планируется установить снаружи, то стоит приобретать устройства со специальным защитным корпусом, способным выдерживать высокие и низкие температуры, а также противостоять неблагоприятным факторам окружающей среды – пыли и влаге. Обычно уличные камеры оснащаются антивандальным герметичным термокожухом, способным обеспечивать работу устройства в диапазоне температур от -40 до +50 °C, с классом защиты IP66 – пыле-, влагоустойчивый. В некоторых случаях корпус может быть оснащен системой подогрева.

Подробнее о критериях выбора камеры видеонаблюдения вы можете почитать в этой статье, где мы разобрали основные моменты, которые необходимо знать, прежде чем купить любую камеру для видеонаблюдения.

Три особенности камер видеонаблюдения для ночного видения

У камер ночного видеонаблюдения есть свои особенности, которые характерны только для данного типа устройств. Данные особенности можно отнести также и к недостаткам ночных камер, выделим их в количестве 3 пунктов:

Высокая чувствительность к наличию мелких частиц в воздухе – пыли, дождя, снега;
Пульсация изображения при работе с нестабильными источниками энергии;
Ограниченные ресурсы диодов ИК подсветки.

Как будет выглядеть изображение с ночной камеры со включенной ИК подсветкой в снегопад

Снег, капли дождя, или пыль, попадая в поле зрения объектива камеры ночью, имеют свойство отражать от себя свет ИК подсветки (вы когда-нибудь пробовали фотографировать в небольшой снегопад со вспышкой в сумерках?), и тем самым в значительной степени препятствуют восприятию изображения. При этом что-то различить на экране монитора становится практически невозможно. Бывает такое только в сильную метель или проливной дождь, но, к сожалению, другие варианты камер ночного видеонаблюдения без ИК подсветки имеют астрономическую стоимость, и используются для решения достаточно специфичных задач.
Пульсация изображения может возникать преимущественно из-за разницы между скоростью записи камеры (частотой к/с), и частотой пульсации подсветки.
Срок службы диодов ИК подсветки в камерах видеонаблюдения ограничен, и находится в диапазоне от 20 000 до 50 000 часов. Таким образом, при среднем времени работы подсветки 12 ч. в сутки, ограничение срока службы составляет от 5 до 10 лет, после чего светодиоды необходимо будет заменить, либо использовать альтернативные источники подсветки – ИК прожекторы, иначе камера будет уже непригодна для ночной съемки.

Данные недостатки характерны только для подобного типа устройств, но, как видите, с ними вполне можно смириться – срок службы диодов вполне себе неплохой, да и метель с дождем бывают не так уж и часто, поэтому в отсутствие альтернатив камеры ночного видеонаблюдения с ИК подсветкой являются очень хорошим решением проблемы ночной съемки.

Актуальные модели

Камера с диодами ИК подсветки IVUE NW451-PT.

9 000 — 10 000 р.

Сегодня ИК подсветкой оснащается подавляющее большинство камер видеонаблюдения. В качестве примера приведем 2х мегапиксельную уличную IP камеру IVUE NW451-PT с дистанцией подсветки 30-40 метров. Что важно, диоды хоть и расположены под защитным стеклом камеры, но изолированы от объектива, поэтому его фоновой засветки не будет. Камера может работать в диапазоне температур от -30 до +55°C. ИК подсветка автоматически включается с наступлением темноты, при этом устройство способно снимать при минимальном уровне освещенности 0 люкс, т. е. в полной темноте. Имеется встроенный ICR фильтр, положение которого регулируется автоматически при смене режимов день/ночь. Питание IP камеры может осуществляться по Ethernet кабелю. Также в камере имеется функция WDR (широкий динамический диапазон), что позволяет избежать засветок и затемненных мест в кадре при неравномерном освещении. Стоит данное устройство около 9-10 т. р.

Камеры с вынесенными мощными ИК прожекторами сейчас найти довольно сложно – большинство моделей снято с производства. Подобные камеры имеют вынесенную ИК подсветку по бокам корпуса и обладают практически ничем не отличающимися характеристиками от камер с обычной ИК подсветкой, за исключением ее увеличенной мощности.

Более профессиональные модели ночных камер видеонаблюдения также широко не представлены, т. к. их применение ограничено специфическими нуждами. Подcветка подобных устройств основана на непрерывно-волновом, электро-оптическом освещении. Такие камеры способны распознавать номера машин и лица людей на расстоянии до 200-400 метров. Большая дальность достигается за счет возможности 120 кратного зуммирования. Примером подобных устройств могут служить камеры марки Vumii, которые служат для выполнения различных профессиональных задач, и стоимость их значительно превышает обычные камеры с ИК подсветкой.

Необходимость ведения мониторинга территории и внутреннего объема охранной зоны в ночное время — всегда существует при организации полнофункциональной системы видеонаблюдения.

Возможность получать четкое изображение в темноте позволяет реализовывать различные схемы с применением программных датчиков движения и систем распознавания образов.

Поэтому такое изделие, как камера ночного видеонаблюдения — показывает постоянно растущую популярность на рынке. Однако характеристики устройств разных производителей — могут сильно отличаться.

Важные особенности камер ночного видеонаблюдения

Для среднестатистического потребителя играют роль все функциональные особенности устройства. На первом плане стоит задача целевого использования.

Для выполнения поставленных задач могут приобретаться камеры ночного видеонаблюдения уличные, помещенные в прочные, защищенные от влаги, пыли, вандалов корпуса.

При ведении наблюдения внутри помещений — требования к конструктивному исполнению устройств снижаются и во главу угла становится внешний вид, удобство монтажа и подключения.

Еще один важный сегмент характеристик, которые всегда оцениваются покупателем — возможности управления, доступа, качество картинки.

В частности, камера видеонаблюдения ночного видения может:

предлагать удаленный доступ путем прямого подключения к устройству по статическому или динамическому адресу;
обеспечивать передачу сигнала по проводной или беспроводной сети;
взаимодействовать с облачными сервисами хранения;
легко интегрироваться в цифровые сети, включая интернет.

Конкретное устройство выбирается по технике подключения, возможностям управления (механический поворот, фокусировка), а также наличию определенных интерфейсов для передачи сигнала.

Остальные характерные особенности камер относятся к специфике устройств, позволяющих вести съемку и мониторинг происходящего в ночное время.

К главным из них относятся:

переключение режимов съемки. Днем камера формирует полноцветное изображение, ночью — черно-белое. В таком режиме чувствительность сенсора повышается на 20-50%;
наличие минимального порога освещенности. От этого параметра зависит не только способность камеры воспринимать световые кванты, но и четкость, глубина и детализация отображения ночной картинки;
присутствие или отсутствие встроенной инфракрасной подсветки;
приведение параметров фокусировки блока ИК диодов и оптической системы камеры.

Правильно выбранное устройство гарантирует получение четкой, равномерной, детализированной картинки. В то же время, неверно оцененная и неправильно скомпонованная с дополнительным оборудованием камера видеонаблюдения ночного видения не способна показать все свои возможности.

Светочувствительность

Производители камер ночного видения указывают в документации чувствительность как минимальный порог освещенности поля зрения устройства.

Ниже определенного показателя — конкретная модель просто отключается или переходит в ждущий режим.

Современные камеры способны работать при очень низкой освещенности, порядка нескольких десятитысячных люмена.

При выборе конкретного устройства стоит обращать внимание не только на цифровое значение чувствительности, но и общий баланс оснащенности камеры.

Создается ситуация, когда:

камеры с высокой чувствительностью сенсора распознает картинку в почти абсолютной темноте. Однако — отличается высоким шумом, отображением мельчайших пылинок и пролетающих объектов (снега, дождя) на изображении при приемлемой освещенности;
оборудованная внешней подсветкой камера (даже с относительно низкой чувствительностью) хорошо работает в паре с ИК прожектором, формирует незамусоренную, четкую картинку. Однако не способна решать свои задачи при отказе вспомогательного устройства.

Две приведенных ситуации объясняют, почему камеры без рекордных показателей чувствительности, но оснащенные встроенной подсветкой — пользуются популярностью. Они способны решать широкий набор задач, однако не показывают приемлемых результатов в специфических условиях применения.

ИК фильтр

Механика, по которой работает камера видеонаблюдения для улицы ночного видения — проста и понятна.

Сенсор устройства распознает волну света с длиной, недоступной для восприятия человеческим глазом.

Однако это формирует неприятную особенность таких устройств. В дневном режиме сенсор считывает не только цветовую информацию, но и данные отраженных волн невидимого спектра. Это приводит и избыточности, шумовым искажениям, трудностям восприятия изображения.

Данную проблему устраняет ИК фильтр. Это специальная линза или пластина, нейтрализующая волны невидимого спектра.

В современных камерах реализуется несколько механик:

инфракрасный фильтр надвигается простым двухпозиционным сервоприводом, который активируется, когда уровень освещения превышает некое пороговое значение;
применяется система программной компенсации, которая также активируется по сигналу датчика освещенности.

Наиболее привлекателен с позиции получения качественного изображения первый вариант. Существуют и другие схемы компенсации, которые из-за дороговизны и недоступности комплектующих в розничной продаже не получили широкого распространения.

В частности, управляемые светофильтры, которые меняют проницаемость под действием тока. Или поляризационные пластины, варьирующие характер пропускания света в зависимости от общей освещенности.

Мощная ИК подсветка

ИК подсветка — самая энергоемкая часть, которой оснащается камера видеонаблюдения для улицы ночного видения.

Данная часть аппаратного решения, при относительно небольшой излучаемой мощности в 5-20 Ватт, может увеличить потребляемый устройством ток до 1А и более.

При этом встроенная система должна отвечать ряду требований, чтобы камера формировала хорошую картинку.

В частности, угол обзора камеры должен соответствовать пространству засветки. Иначе — в картинке камеры будет наблюдаться засвеченная область, по границам которой изображение станет темным и неразборчивым.

Стоит понимать, что чем выше угол обзора камеры, тем мощнее должна быть ИК подсветка. Для устройств с аппаратной управляемой фокусировкой такой же системой должна оснащаться и структура инфракрасных диодов. Иначе будет наблюдаться или нерациональное расходование мощности, или ярко выраженные недостатки картинки.

В документации на отдельные устройства приводится показатель дальности инфракрасной подсветки.

Эта цифра означает только то, что устройство способно обеспечить минимальный уровень освещения на конкретном расстоянии.

Но ничего не говорит, ни о охвате засветки, ни о качестве итогового изображения.

Организовать слежение за большой площадью — камера видеонаблюдения ночного видения со встроенной подсветкой просто неспособна. При мониторинге с позиций снижения общего энергопотребления и оптимального решения поставленных задач рационально установить несколько внешних ИК прожекторов, которые будут обеспечивать равномерную засветку территории.

Заключение

Современные готовые решения камер ночного видеонаблюдения позволяют с минимальными вложениями решить большинство стоящих перед своим владельцем задач.

При специфических требованиях и условиях использования, можно подобрать модель, способную показать оптимальные результаты.

А для этого — полезно знать особенности работы и функциональное назначение отдельных частей аппаратного решения камер с ночным режимом съемки.

Видео: Камеры видеонаблюдения с ИК фильтром «день-ночь»,ночной режим работы

Уличные камеры видеонаблюдения с ночным видением считаются наиболее современным решением для использования на круглосуточно охраняемых объектах. В темное время суток диапазон видимости обычных систем видеоконтроля оказывается недостаточно широким. Для таких целей применяются специализированные виды техники, дополненные специальной подсветкой. Когда мы выбираем видеокамеру наружного наблюдения с режимом «день/ночь» и датчиком движения, стоит обязательно уделить внимание не только опциям, но и техническим характеристикам оборудования.

Аналоговые и инфракрасные цифровые камеры с ИК-подсветкой пользуются популярностью чаще всего в профессиональной среде. Именно здесь используются системы, позволяющие даже при отсутствии иных источников освещения обеспечить высокую четкость, детализацию транслируемой картинки.

Устройство и принцип работы

Камера видеонаблюдения с функцией ночного видения должна иметь в своей конструкции не только стандартный набор комплектующих: линзу, микросхему, датчики, кронштейн. В ней, внутри корпуса или вынесенная наружу, находится инфракрасная подсветка, невидимая человеческому глазу, но прекрасно справляющаяся с организацией видеоконтроля в условиях недостаточной видимости. Обычно в таком исполнении монтируется уличная техника. В некоторых моделях с ночным видением режим «день/ночь» переключается автоматически, но аналоговые камеры практически всегда имеют механический фильтр.

Схема работы оборудования довольно проста. В дневном режиме их матрица может воспринимать обычное ультрафиолетовое излучение. В ночное время пространство в зоне видимости освещается ИК-лучами. При этом сама камера переходит на трансляцию черно-белого изображения. Стандартный диапазон работы источников ночного освещения составляет:

Большинство популярных моделей камер оснащаются именно встроенными светодиодами, расположенными вокруг объектива. Для человеческого глаза излучение с длиной волны свыше 780 нм уже неразличимо, именно поэтому предусмотренная производителями подсветка обычно имеет показатели 850 или 940 нм. В остальном конструкция камер ночного наблюдения мало отличается от устройства их классических аналогов.

Важно учесть, что для оборудования, работающего в условиях полной темноты без различимой глазу подсветки, характерно использование более крупногабаритных корпусов. Еще один важный момент – увеличенное энергопотребление, требующее использования более мощного автономного источника питания или подключения соответствующих трансформаторов. Весомое конструктивное отличие камер ночного наблюдения – наличие встроенного датчика освещенности. Он автоматически определяет момент, когда интенсивность естественного светового потока оказывается недостаточной для поддержания высокого качества съемки. При срабатывании датчика цветное изображение автоматически переходит на эксплуатацию в ч/б режиме.

Технические характеристики

Основная характеристика, которая имеет значение при выборе инфракрасной системы видеонаблюдения – удаленность обнаружения объектов. Она определяет, на каком расстоянии трансляция картинки будет сохранять наиболее высокую четкость. Зависит дальность обнаружения от чувствительности матрицы и мощности излучаемого потока света. Кроме того, к важным моментам относится адаптивность подсветки и ее угол – чем он шире, тем меньше окажутся искажения. В идеале этот параметр должен совпадать с тем, что имеет сама камера.

Мощность и энергопотребление – важные характеристики, которые необходимо учитывать при подключении оборудования. Для обеспечения дальности видимости в диапазоне 10 м требуется подсветка в 5-10 Вт, потребляющая не менее 1 А тока.

Наличие функции «день/ночь» – обязательное условие для камеры с функцией ночного видения, оснащенной объективом для съемки цветного изображения. Автоматический переход позволяет получать оптимальное качество картинки с учетом интенсивности естественного освещения. Высокая детализация изображения получается и при эксплуатации черно-белых аналоговых камер. Актуальная для используемой матрицы чувствительность должна составлять не менее 0,001 люкса. Только так можно получать качественную картинку при ясном ночном небе. Наличие облаков, туман, осадки требуют еще более высокой чувствительности оборудования.

ICR фильтр, управляемый специальным приводным механизмом – еще одна важная опция. Его наличие позволяет отсекать инфракрасный спектр света в дневное время, препятствуя размытию, искажению изображения. В темное время суток фильтр смещается, подсветка осуществляется при помощи ИК-лучей. Корпус оборудования для уличной эксплуатации должен быть влагозащищенным – не ниже IP65, иметь термокожух, защищающий от образования конденсата, перепадов температур.

Все существующие уличные камеры видеонаблюдения, поддерживающие ночной режим работы, можно условно поделить на ряд групп.

По уровню технического оснащения

Модели с датчиком движения позволяют добиваться эффекта энергосбережения, поскольку требуют включения подсветки, только если присутствует в зоне видимости перемещающийся объект. Адаптивность – еще одна полезная функция, позволяющая варьировать интенсивность ИК-излучения по мере приближения человека или животного к камере.

По размещению источника ночного света

Монтаж светодиодов может подразумевать их фиксацию внутри или снаружи корпуса. А также может применяться наружное крепление отдельного источника излучения. Такая ИК-подсветка не имеет ограничения по мощности.

Инфракрасные светодиоды, выведенные в отдельный блок, позволяют исключить засветку изображения.

По типу подключения

Выбранная для ночного наблюдения видеокамера может быть аналоговой или цифровой (IP). В первом случае сигнал транслируется в неизменном виде. В цифровых камерах производится преобразование получаемой картинки с ее последующей передачей и повторной раскодировкой. Оптимальным вариантом считается ночное съемочное оборудование, пишущее аналоговый сигнал.

По типу исполнения

Камеры, с которых ведется уличное наблюдение, могут быть купольными, цилиндрическими, поворотными, роботизированными. Обязательно применение защитного кожуха.

По типу установленного излучателя

Выделяют ламповые галогеновые и светодиодные варианты. В среднем срок службы первой группы подсветки составляет не более полугода, но дальность светового потока здесь достигает 100 м. У светодиодных моделей этот показатель существенно меньше – до 30 м, средняя продолжительность эксплуатации достигает 5 лет.

По цветности изображения

Самые простые варианты объективов – монохромные, обеспечивают более высокое разрешение при ведении съемки в темное время суток. Камеры с функцией записи цветного изображения отличаются удобством применения днем. Но при низком уровне освещенности качество изображения существенно ухудшается.

Оптимальным решением станет оборудование с автоматической переменой режимов съемки в цветном и монохромном спектре.

Как выбрать?

При подборе камер с инфракрасной подсветкой для ночной съемки в уличном исполнении стоит обратить внимание на ряд параметров, позволяющих отделить хорошую модель от разрекламированной и не слишком эффективной. Специалисты рекомендуют не только рассматривать автономные приборы с SD-картой, но и уделять внимание классической технике, подключаемой к монитору или регистратору. Перед тем как выбрать конкретную модель, стоит обратить внимание на длину волны. Оптимальная дальность излучения для ИК-подсветки составляет 750-850 нм.

Угол обзора и дальность обнаружения имеют значение, если предстоит выполнять узкоспециальные задачи. Так, повысить диапазон действия подсветки можно, выбрав технику с узконаправленным лучом. Сконцентрированный пучок света не обеспечит широкого обзора, но поможет записать изображение на значительном удалении от снимающей его оптики. Для уличного использования стоит сразу выбирать модели среднего и дальнего действия – от 60 до 300 м.

Тонкости эксплуатации

Среди существующих особенностей использования камер наблюдения, поддерживающих ночной режим съемки, можно выделить ряд нюансов.

Повышенная чувствительность съемки к мелкодисперсной водяной пыли, взвеси, снегу, туману в кадре.
Ухудшение видимости по мере выгорания светодиодов. Их замена производителем обычно не предусматривается. Стандартный срок эксплуатации составляет не более 50 000 часов.
Биение, возникающее при использовании не отличающихся стабильностью источников подачи изображения (связано с несоответствием уровня освещенности, и кадровых частот).
Встроенные светодиоды в корпусе оптики могут давать блики, ухудшая ночную видимость. В этом случае лучше выбирать модели камер с наружным креплением источников ИК-лучей. А также излучение может отражаться от мелькающих в кадре частиц, формируя «слепые» зоны.
Если есть в зоне видимости источники обычного – галогенового или светодиодного – излучения, качество передачи изображения камерами ночного наблюдения в темноте может оказаться существенно ниже ожидаемого.
Нагревание корпуса. Выделяемое вмонтированными светодиодными лампами тепло может негативно отразиться на работе всего оборудования. Если мощность подсветки велика, стоит рассмотреть возможности для выбора моделей с внешними диодами или прожектором, закрепленным отдельно.
При выборе зоны фиксации камеры нужно отдавать предпочтение местам, где отсутствует риск отражения ИК-излучения. К таковым относятся открытые участки, без растительности и строений, загораживающих обзор.

Учитывая все эти факторы, выбирая модели с правильно и удобно расположенной ИК-подсветкой, можно получить полноценно работающую систему видеонаблюдения, одинаково хорошо справляющуюся со своими задачами и днем, и ночью.

В следующем видео вас ждут обзор и сравнение новых AHD камер видеонаблюдения с функцией цветного ночного видения Starlight от CTV.