نورپردازی در سیستم نظارت تصویری

نور چیست ؟

نور در واقع پایه و اساس سیستم نظارت تصویری است. این انعکاس نور از سطح اجسام و اشیا است که ما را قادر به تصویر برداری از محیط اطرافمان میکند. عملکرد یک دوربین نه تنها به لنز، سنسور و پردازنده آن بلکه به میزان ، کیفیت و پراکندگی نور محیط بستگی دارد.

نور گونه ای از انرژی است در قالب تابش الکترومغناطیس. طول موج (یا فرکانس) آن رنگ و نوع نور را مشخص میکند. تنها طیف بسیار کوچکی از کل طیف نور( از 400 نانو متر تا 700 نانو متر) با چشم انسان قابل رویت میباشد.

400 نانو متر : نور نزدیک به بنفش

700 نانومتر : نور نزدیک به قرمز

دوربین  در مقایسه با چشم انسان ها طیف گسترده تری را درک میکنند (میبینند). دوربین های طیف نزدیک به مادون قرمز یعنی طیف 715 تا 950 نانومتر را نیز میبینند.

رفتار نور به جنس و سطح جسمی که به آن برخورد میکند بستگی دارد. ممکن است بازتاب پیدا کند ، جذب گردد و یا پخش گردد و یا در اکثر موارد ترکیبی از انعکاس،جذب و پخش را داشته باشد. هر چه سطحی که نور به آن برخورد میکند روشن تر باشد ، میزان بیشتری از نور انعکاس پیدا میکند. یک سطح سیاه تقریبا تمامی نور مرئی را جذب میکند. نور سفید شامل ترکیب کل طیف نور مرئی میباشد. نکته مهم در این است که نور مادون قرمز دقیقا همانند نور مرئی انعکاس پیدا نمیکند. انعکاس نور مادون قرمز به طبیعت و جنس ماده ای که به آن برخورد میکند بستگی دارد.

رنگ چیست ؟

برگ یک درخت سبز دیده میشود چون از کل طیف نور سفید تابیده شده بر آن ، تنها نور سبز را منعکس میکند. اما اگر نور قرمز را بر سطح برگ بتابانید، برگ به رنگ سیاه دیده خواهد شد. زیرا نور تابانده شده شامل نور سبز نیست !

همین موضوع در سیستم یک دوربین نیز اتفاق میافتد. نور موجود در محیط (برای مثل نور زرد رنگ چراغ های روشنایی خیابان) بر عملکرد دوربین در تشخیص رنگ ها اثر دارد. برای تولید رنگ های واقعی باید لامپ های نور سفید تامین روشنایی را بر عهده بگیرند.

نورهایی با طول موج پایین تر از طیف مرئی (ماورا بنفش)  باعث آفتاب سوختگی است و برای سیستم یک دوربین نیز مضر میباشد.

به نورهایی با طول موج بالاتر از نور مرئی ، مادون قرمز گفته میشود.

تصویر رنگی و یا سیاه و سفید ؟

اولین پرسش هنگام طراحی نور سیستم نظارت تصویری به ویژه در شب این است که تصاویر رنگی باشد یا سیاه و سفید. هنگام گزینش تصویر رنگی میبایست دقت کرد که رنگ های تولید شده اشتباه نباشند. برای تولید رنگ های صحیح باید از نورپردازهای به اصطلاح color-corrected استفاده کرد. نور زرد تابیده شده از چراغ های سدیمی خیابان و یا حتی نور  سفید نادرست میتواند منجر به تولید رنگ های نادرست شود. به عبارتی میتوان گفت دوربین درست به خوبی نور تامین شده برای آن است.

از تابشگر های مادون قرمز میتوان برای مواقعی که نور سفید در شب جلب توجه زیادی میکند یا اماکنی که نباید دوربین ها به راحتی دیده شوند استفاده کرد.

شایان ذکر است که نور مادون قرمز به نسبت نور سفید  (دو تابشگر با توان خروجی مساوی) مسافت بیشتری را روشن میکند.

انواع منبع نور :

لامپ های رشته ای (شامل هالوژن ها) :

این نوع لامپ ها اتلاف بسیار بالا و بازده بسیار کمی دارند. هنگام روشن بودن گرمای زیادی از خود متصاعد میکنند و امروز مورد استفاده چشمگیری ندارند.

لامپ های فلور سانت:

این نوع لامپ ها به دلیل اثر ضربانی آن ها (پالس) برای استفاده در سیستم نظارت تصویری توصیه نمیشوند. مصرف این لامپ ها بسیار کم بوده و بیشتر در فضاهای داخلی به کار میروند. علاوه بر اثر ضربانی ، این لامپ ها منبع نور بزرگ و پراکنده ای به حساب می آیند که در نتیجه نور خروجی آنها عملا غیر قابل تمرکز و کنترل میباشد.

لامپ های HID:

این نوع لامپ ها را میتوان لامپ هایی کارآمد ، با طول عمر بالا و بسیار مناسب برای تولید صحیح رنگ ها در دوربین به شمار آورد.

تنها نکته منفی در مورد این ها زمان طولانی برای روشن – خاموش شدنشان است. (حدود 2 الی 3 دقیقه)

لامپ های LED:

استفاده این نوع لامپ ها در سیستم نظارت تصویری به دلیل بازده مناسب ، توان مصرفی کم و ثبات رنگ در طول عمر مفید آنها بسیار رو به گسترش است. این لامپ ها امکان انتشار نور در یک طول موج خاص بدون نیاز به فیلتر را دارند. ضمنا زمان مورد نیاز برای روشن – خاموش شدنشان کوتاه و قابل اغماض میباشد.

الگوی نورافکنی :

برای تامین روشنایی مناسب میبایست زاویه تابش نور متاسب با زاویه دید دوربین باشد. در غیر این صورت 2 حالت زیر پیش می آید.

حالت اول :

زاویه نور پردازی کمتر از زاویه دید دوربین باشد. در این صورت قسمت میانی تصویر بیش از حد سفید میشود و اجسام موجود در کناره های تصویر تاریک تر دیده میشوند.

حالت دوم :

زاویه نور پردازی بیشتر از زاویه دید دوربین باشد. در این صورت عمق تصویر کمتر شده و اجسامی که در فاصله دورتری از دوربین قرار گرفته اند ، به خوبی دیده نمیشوند.

بدیهی است برای دوربین های وریفوکال میبایست از نورپردازنده هایی استفاده کرد که امکان تنظیم زاویه تابش را داشته باشند.

قانون مربع معکوس :

میزان نور دریافت شده در فاصله ای مشخص از منبع نور ، با مربع فاصله تا منبع نور نسبت عکس دارد. نور پس از خروج از منبع آن هم در جهت افقی و هم در جهت عمودی انتشار میابد. این به معنی این است که با افزایش مسافت نور کمتری دریافت میشود اما این رابطه خطی نیست. برای مثال اگر فاصله با منبع نور 2 برابر شود میزان نور دریافتی – طبق قانون مربع معکوس – به ¼ کاهش پیدا میکند. شایان ذکر است این قانون در مورد نور مادون قرمز نیز صدق میکند.

بنابراین اگر در فاصله 10 متری از منبع نوری 100 لوکس نور دریافت میشود ، با افزایش مسافت به 40 متر تنها 6.25 لوکس (معادل یک شانزدهم 100 لوکس ) دریافت میشود.

استفاده از بیش از یک منبع نور :

از قانون مربع معکوس میتوان برای محاسبه تعداد منبع نور (لامپ) مورد نیاز برای تامین روشنایی در مسافتی خاص از دوربین استفاده کرد.

اگر فاصله از یک منبع نور دو برابر شود ، میزان نور دریافت شده به یک چهارم کاهش پیدا میکند. برای جبران این کاهش نور میتوان از 4 منبع نور (لامپ) (با فرض یکسان بودن توان لامپ ها) استفاده کرد. به همین شکل ، اگر فاصله از منبع نور به 3 برابر افزایش پیدا کند میتوان از 9 لامپ جهت جبران مسافت استفاده کرد.

بالعکس با 4 برابر کردن تعداد منابع نور ، مسافت به 2 برابر افزایش میکند. و یا با استفاده از 25 منبع نور ، فاصله به 5 برابر افزایش پیدا میکند.

نکته : برای افزایش مسافت همیشه نیازی به افزایش تعداد منابع نور نیست. در بعضی موارد استفاده از تابشگر هایی به زاویه دید کوچکتر کفایت میکند.

نکته : جهت تامین روشنایی مورد نیاز برای جسمی خاص در محلی خاص میتوان در نزدیکی آن جسم از یک لامپ استفاده کرد و لزومی به قرارگیری منبع نور دقیقا در کنار دوربین نیست.

اندازه گیری نور :

واحد اندازه گیری نور سفید در سیستم SI لوکس میباشد ، که البته سحطی که نور بر آن تابیده میشود نیز در نظر گرفته شده است. یک لوکس معادل یک لومن(Lumen) بر متر مربع است.

واحد اندازه گیری دیگری که به صورت متداول استفاده میشود Foot Candle است. حدودا 10 لوکس معادل یک Foot Candle میباشد.

میزان نور محیط را میتوان توسط دستگاهی به نام Light Meter اندازه گیری کرد. به صورت کلی محیط های مختلف را از لحاظ میزان نور موجود به گروه های مندرج در شکل زیر طبقه بندی میکنیم.

انتقال :

بازده یک لنز با ضریب انتقال آن سنجیده میشود. قسمتی از نور تابیده شده به لنز به دلیل جنس ، ضخامت و پوشش سطحی آن از بین میرود. این کاهش نور در فاکتور F-Stop گنجانده نشده است. به این معنی که دو لنز از دو جنس متفاوت با F-Stop یکسان میتواندد ضریب انتقال متفاوتی داشته باشند.

نکته : ضریب انتقال یک لنز میتواند برای نور هایی با طول موج مختلف متفاوت باشد. برای مثال ممکن است یک لنز 95 درصد نور معمولی را از خود عبور دهد اما 80 درصد نور مادون قرمز را از خور عبور دهد اما لنز دیگری 95 درصد نور معمولی و 50 درصد نور مادون قرمز را از خود عبور دهد. ضمنا عملکرد کلی لنزهای ساخته شده از شیشه به نسبت لنز های ساخته شده از پلاستیک بهتر میباشد.

لنز های اصلاح شده :

الف – IR Corrected Lens

این لنز ها طراحی شده اند تا مشکل فوکوس متفاوت بین روز و شب را از بین ببرند. اختلاف فوکوس در شب و روز به این دلیل است نور روز و شب با یکدیگر در طول موج اختلاف دارند. لنز نیز نورهایی با طول موج متفاوت را در نقاطی متفاوت متمرکز میکند. لنزهای IR Corrected از شیشه هایی با جنس خاص و پوششی متفاوت ساخته شده اند تا از بروز مشکل فوکوس متفاوت در روز و شب جلوگیری کنند.

الف – Color Corrected Lens

منابع نور ، از جمله خورشید ، طیف وسیعی از طول موج ها را تولید میکنند. نور سفید مجموعه ای از نورهایی است که توسط چشم دیده میشوند. بنابراین لنز ها میبایست کنترل کنند که چه نوری را به سنسور میرسانند. لنز های Color Corrected تنها نورهای طیف مرئی را از خود عبور میدهند و تمامی آن ها در یک نقطه متمرکز میکنند. در نتیجه تصویری شفاف با رنگ های صحیح به وجود می آید.

در اغلب موارد نباید لنز های Color Corrected را با نور مادون قرمز به کار برد اما استثناهایی نیز وجود دارد.

[rockthemes_promotion_box background_color=”#2b9cff” font_color=”#FFFFFF”]

فراگستر آنلاين گسترده ترين کانال خبري و آموزشي در زمينه سامانه هاي حفاظت الکترونيک (نظارت تصويري و کنترل دسترسي)

rockthemes_shortcode_start[rockthemes_button icon_align=”left” icon_title=”عضويت در کانال” button_size=”” button_color=”caution” button_shadow=”no” button_shape=”” extra_class=”” button_link_target=”” button_align=”center” link_url=”http://telegram.me/faragostaronline” link_id=”false” bg_color_default=”#FFFFFF” bg_color_hover=”#FFFFFF” text_color_default=”#FFFFFF” text_color_hover=”#FFFFFF” border_color=”#FFFFFF” button_bg_border=”use_bg_color_use_border” border_color_hover=”#FFFFFF” attr_title=”” link_is_tax=”false” tax_name=”custom-link” icon_class=”icomoon icomoon-icon-bullhorn” icon_url=””]عضويت در کانال[/rockthemes_button]rockthemes_shortcode_end[/rockthemes_promotion_box]