نحوه عملکرد دوربین مداربسته – مقایسه لنز دوربین مداربسته با چشم انسان

عملکرد لنز دوربین

همان طور که در شکل ۲-۶ نشان داده شده است لنز و چشم شباهت بسیار زیادی به یکدیگر دارند . در شکل ۲-۴ نحوه عملکرد دوربین و چگونگی تشکیل تصویر روی حسگر دوربین نشان داده شده است .

در این شکل بخشی از نور تابانیده شده از منبع روشنایی به سمت دوربین باز تابش می یابد و لنز که در مسیر این پرتوهای نوری قرار دارد آنها را قطع می کند و مشابه چشم انسان نور بازتابیده شده از صحنه را جمع آوری و روی حسگر دوربین متمرکز می کند .

طبق یک قاعده ی کلی هر چقدر قطر لنز بزرگ تر باشد نور بیشتری را جمع آوری می کند و تصویر تولیدی توسط آن روشن تر می شود و در نهایت کیفیت تصویری نهایی افزایش می یابد .

این قاعده نشان می دهد که لنزهایی با قطرهای بزرگ تر نسبت به لنزهایی با قطر کوچکتر بهتر – و البته به مراتب گران تر هستند و عملکرد نوری بالاتری دارند .

در شرایطی که نور محیط مناسب باشد (روشنایی مناسب داخل ساختمان ، هوای آفتابی در محیط باز) نیازی به استفاده از لنزهای بزرگ نیست و با وجود نور کافی حتی با استفاده از لنزهای قطر کوچک هم می توان تصویر تولیدی روشن تر داشت

از لنزهای فاصله ی کانونی ثابت  ( Fixed – Focal – Length – FFL)  در بیشتر کاربری های ویدئویی استفاده می شود . میدان دید لنز FFL مثل لنز چشم ثابت است و نمی تواند تصویر را بزرگنمایی کند .

لنزهای متنوعی با فاصله های کانون مختلفی در بازار وجود دارند که میدان دید مختلفی تولید می کنند . قدرت بزرگنمایی و میدان دید لنزهای زاویه باز ( Wide – Angle )، زاویه متوسط ( Medium – Angle ) و زاویه باریک (دورنگار Telephoto) متفاوت است .

با استفاده از لنزهای بزرگ نما و فاصله ی کانونی متغیر می توان میدان های دید و فاصله کانونی های متنوعی ایجاد کرد .

دوربین

شکل ۲-۶ مقایسه ی چشم انسان و لنز دوربین

اکثر لنزها مثل چشم انسان یک دریچه دیافراگم (Iris Diaphragm) دارند و با تنظیم آن میزان نوری دریافتی لنز و حسگر را تنظیم می کنند . انتخاب دریچه دیافراگم ثابت یا خودکار بستگی به کاربری دارد .

در دوربین هایی که لنز آنها دریچه دیافراگم خودکار دارد این دریچه در زمان شدت روشنایی زیاد مثل چشم به طور خودکار تنگ می شود و در نور خیلی کم باز می شود . با این تغییرات در تمامی شرایط بهترین روشنایی روی حسگر متمرکز می شود .

در شکل ۲-۷ نمونه هایی از لنزهای موجود در بازار که برای کاربردهای متفاوتی طراحی شده اند از قبیل FFL ، فاصله ی کانونی متغیر ، بزرگنما ، لنزهای سوزنی و کَتدیو اُپتریک (Catadioptric) – لنزی که از ترکیب عناصر آینه ای و شیشه اُپتیکی ساخته شده است نشان داده شده اند .

دوربین مداربسته

شکل ۲-۷ نمونه هایی از لنزهای ویدئویی

عملکرد دوربین

پرتوهای نوری منعکس شده از صحنه توسط لنز روی حسگر دوربین متمرکز می شود . حسگر دوربین شبیه به شبکیه چشم یا فیلم عکاسی عمل می کند و با کمک تجهیزات الکترونیکی داخل دوربین پرتوهای نوری را به سیگنال الکتریکی متغیر در زمان متناظر و مناسب برای انتقال به نمایشگر تبدیل می کند .

این سیگنال با تغییر شدت روشنایی تغییر می کند . وظیفه ی بخش های الکترونیکی درون دوربین همگام سازی پالس ها به گونه ای است که بعد سیگنال ویدئویی متغیر در زمان روی نمایشگر یا دستگاه ضبط کننده قابل نمایش باشد و یا بتوان یک نسخه ی کاغذی از آن را چاپ کرد .

بخش های تشکیل دهنده ی یک دوربین آنالوگ در شکل ۲-۸ نشان داده شده است .

دوربین

شکل ۲-۸ نمای داخلی دوربین حفاظتی آنالوگ

اگر چه دوربین های موجود در بازار با توجه به مشخصات و قابلیت های که دارند از نظر اندازه و شکل با یکدیگر فرق دارند اما همه ی آنها باید بتوانند صحنه را در مدت زمان تعیین شده و با تمام جزئیات موجود در آن پیمایش (Scan) کند . البته دوربین های بهبوددهنده ی تصویر (Image Intensifier-I.I) ) از این قاعده مستثنا هستند .

اغلب در اکثر کاربری ها از دوربین های CCD حالت جامد ، CMOS رنگی و دوربین های سیاه – سفید استفاده می شود و در مکان هایی با روشنایی محیطی کم از دوربین های CCD حساس مجهز به نورافکن مادون قرمز استفاده می شود .

در مکان هایی که روشنایی محیطی خیلی کم است و یا استفاده از نورافکن مجاز نباشد (مثل پناهگاه ها از دوربین های گران قیمت و پیچیده ی CCD تقویت شده و مخصوص سطح روشنایی پایین ( Low – Level – Light – LLL )  معروف به ICCD استفاده می شود .

در شکل ۲-۹ شمای داخلی دوربین آنالوگ مجهز به DSP و دوربین دیجیتال با تمامی امکانات آن برای تبادل اطلاعات از طریق شبکه های رایانه ای نشان داده شده اند .

انواع دوربین

شکل ۲-۹ نمای داخلی دوربین حفاظتی آنالوگ دارای DSP و نمای کامل از دوربین دیجیتال

در شکل ۲-۱۰ نمونه هایی از دوربین های سیاه سفید ، CCD حالت جامد رنگی ، دوربین های CMOS دوربین مینیاتوری ، دوربین مینیاتوری کنترل شونده از راه دور و دوربین حرارتی نشان داده شده است .

دوربین های مختلف

شکل ۲-۱۰ نمونه هایی از دوربین های ویدئویی

انتقال سیگنال ویدئویی و فرامین کنترلی

هم زمان با تولید سیگنال ویدئویی از صحنه ، سیگنال از طریق بسترهای انتقالی نظیر: کابل کو آکسیال ، زوج سیم به هم تابیده ، WAN  ، LAN  ، اینترانت ، اینترنت ، فیبر نوری و فن آوری های بی سیم ، به مرکز کنترل انتقال داده می شود . انتخاب بستر انتقال وابسته به عواملی نظیر فاصله بین دوربین و مرکز کنترل ، شرایط محیطی و نقشه ی فضای تحت حفاظت است .

اگر فاصله ی مرکز کنترل و دوربین کم (۳ الی ۱۵۰ متر) باشد از کابل کوآکسیال ، زوج تابیده شده و فیبر نوری یا مخابرات بی سیم استفاده می شود اما برای فواصل طولانی تر (۱۵۰ تا چند صد متر) یا مناطقی که اختلال های الکتریکی وجود دارد ، استفاده از فیبر نوری و زوج تابیده شده توصیه می شود .

برای فاصله های خیلی طولانی ، محیط های خشن (مناطقی که در آنجا طوفان هایی با رعدوبرق زیاد اتفاق می افتد) و یا بین دو ساختمان مجزا که سیستم هم پتانسیل سازی بین آنها وجود ندارد ، استفاده از فیبر نوری توصیه می شود .

علاوه بر این در مناطقی که بین مرکز کنترل و دوربین مسیر سرراستی وجود نداشته باشد ، استفاده از سیستم های بی سیم نظیر RF و میکروویو روش مناسبی است .

تنها راه حل برای انتقال ویدئو به فواصلی بیش از چند کیلومتر یا از شهری به شهر دیگر استفاده از دوربین های دیجیتال یا دوربین های شبکه است .

با استفاده از این دوربین ها ویدئو فشرده سازی می شود و روی بستر اینترنت و WWW انتقال داده می شود ، البته ویدئویی که در این سیستم های اینترنتی در سمت گیرنده دریافت می شود ، پخش زنده ( Real – time ) نیست اما در بعضی مواقع (سرعت بالای اینترنت) نزدیک به حالت پخش زنده می شوند .

نمایش تصاویر ویدئویی به وسیله ی نمایشگر

سیگنال ویدئویی دریافتی در مرکز کنترل به وسیله ی نمایشگر معمولی ( CRT)، LCD یا پلاسما به تصاویر قابل مشاهده تبدیل می شود . در نمایشگرها از مدارهای الکترونیکی مشابهی دوربین ها استفاده می شود ، اما عملکردشان معکوس است .

صحنه نهایی با پیمایش پرتوی الکترونی CRT در نمایشگر ویدئویی تولید می شود . پرتوي الكتروني ، فسفر روی لوله ی اشعه کاتد را فعال می کند و به موجب آن روی صفحه نمایش تصویر اصلی ایجاد می شود . در LCD تصویر ویدئویی نقطه به نقطه روی صفحه ی LCD یا پلاسما نمایش داده می شود .

ضبط تصاویر ویدئویی

برای چند دهه در سیستم های ویدئوی حفاظتی دستگاه VCR ابزار مطمئنی برای ضبط تصاویر ویدئویی سیاه سفید و رنگی بود ، اما در اواسط دهه ۹۰ و با پیشرفت فن آوری های دیسک سخت رایانه و الکترونیک دیجیتال ، DVRها جایگزین آنها شدند .

با تولید دیسک های حافظه ی ظرفیت بالا (چندصد گیگابایت) و استفاده از آنها در DVR ضبط طولانی مدت ویدئو امکان پذیر شد . مهمترین مزیت DVR نسبت به VCR اطمینان بالا از عملکرد دیسک سخت نسبت به نوارهای مغناطیسی است .

قابلیت جستجوی سریع (بازیابی تصاویر) در هر کجای دیسک و از بین نرفتن کیفیت تصاویر پس از چندبار نسخه برداری از آنها از جمله مزیت های DVR نسبت به VCR هستند .

دوره های آموزش دوربین مداربسته به صورت کاملا عملی و ویژه بازار کار در کلاس های مجهز مجموعه آموزشی پایتخت فناوری برگزار می گردد.

دیدگاهتان را بنویسید

نشانی ایمیل شما منتشر نخواهد شد. بخش‌های موردنیاز علامت‌گذاری شده‌اند *