TECNOLOGÍAS CÁMARAS ALTA GAMA

(Resaltadas en rojo en cada cámara de alta gama que lo dispone)

Es una de las tecnologías de iluminación infrarroja más potentes de los sistemas de vigilancia. Mejorando la visión nocturna estándar de otras cámaras de seguridad, los ledes IR ULTRA LOW LIGHT o STARLIGHT permiten la iluminación más amplia de la escena de manera que captura imágenes fácilmente reconocibles. Además, evita la sobreexposición de los puntos centrales equilibrando el contraste al tiempo que disminuye las interferencias lumínicas en forma de motas granuladas. Por lo tanto, proporciona imágenes bien iluminadas en total oscuridad hasta una distancia de 20 metros.

Visión general

En muchas aplicaciones prácticas de vigilancia, la intensidad de la iluminación con una escena puede variar en exceso.

Las imágenes tomadas por cámaras estándar siempre parecen tener un primer plano sobreexpuesto o una imagen demasiado oscura a fondo debido a la limitación de la sensibilidad de los sensores de una cámara.

En el transcurso de un día, la situación puede cambiar con diferentes áreas de la escena sobreexpuestas o subexpuestas. Lo que se requiere en este en esta situación es una cámara de amplio rango dinámico (WDR).

Gama dinámica

La luminancia de imagen de un objeto monitoreado depende principalmente de la intensidad de la iluminación que irradia o refleja el objeto capturado por el sensor.

La unidad de medida para la intensidad de la iluminación es la unidad lux. Para un objeto sin fuente de luz que se está monitoreando, la intensidad de la reflexión también se ve afectada por la iluminacióncircundante, la relación de reflexión y otros factores.

En una situación real, la iluminación de diferentes áreas puede diferir mucho incluso en la misma escena de vigilancia. Por ejemplo, en un día soleado y brillante, la iluminación circundante en el área exterior puede alcanzar los 100,000 lux, mientras que la iluminación en el escritorio en el interior es de aproximadamente 1000 lux mientras que el área sombreada debajo del escritorio es tan baja como 10lux. Suponiendo que todas esas áreas tienen una capacidad de reflexión similar, la relación de reflexión del área sombreada interior al área de iluminación normal interior al área exterior es 1: 100: 10,000.

Si queremos preservar al menos 5 escalas grises en el área oscura para distinguir entre objetos con diferente reflectividad, la capacidad requerida para adquirir la información de la imagen de las tres partes mencionadas anteriormente es 10,000 / 0.2 = 50000 veces, correspondiente a un rango dinámico de 16 bits (94db); sin embargo, los sensores de imagen más comunes no pueden alcanzar este valor. El rango dinámico del sensor CMOS común actual es de alrededor de 12 bits, o 72db. Cuando se usa un sensor CMOS en una escena de este tipo, los detalles de la imagen en las áreas brillantes u oscuras se perderán.

Figura 1. La imagen está sobreexpuesta o subexpuesta en una escena de amplio rango dinámico

Imágenes WDR

Se han intentado varios enfoques para extender el rango dinámico del sensor de imagen, y actualmente la Exposición múltiple y la Exposición por píxel se utilizan generalmente para controlar la intensidad de la exposición.

La idea de la exposición múltiple es obtener dos o más exposiciones con diferentes duraciones de tiempo en una escena y acumular suficientes datos para crear una sola imagen. Por otro lado, la exposición por píxel puede obtener el mismo resultado de imagen al establecer diferentes niveles de sensibilidad para los píxeles vecinos en el sensor. En una escena de rango dinámico de 94db como se mencionó anteriormente, la técnica de exposición múltiple utiliza el sensor de imagen de 12 bits (72db) para hacer una primera exposición con el tiempo de exposición de 1/50 s, lo que permite que el sensor de la cámara adquiera suficientes detalles en la oscuridad. área pero la imagen en el área más brillante está sobreexpuesta; entonces el sensor realiza una segunda exposición de 1/800 s para debilitar la intensidad de exposición en el área más brillante a 1/16 mientras la imagen en el área más oscura está subexpuesta. La imagen resultante contiene la imagen posterior superpuesta sobre el original, logrando un rango dinámico de 16 bits (96db) que es 16 veces mayor que la imagen de 12 bits (72db) con la exposición única. La exposición por píxel tiene como objetivo alcanzar la misma imagen resultante mediante el diseño de la sensibilidad de los píxeles de alta sensibilidad a 16 veces la de los píxeles de baja sensibilidad.

RANGO COMPLETO

Figura 2. Extendido el rango dinámico por exposición múltiple

Sin embargo, aunque el rango dinámico de la sensibilidad de la imagen puede aumentarse efectivamente mediante exposición múltiple y exposición por píxel, no son perfectos. El método de exposición múltiple causará algo de efecto fantasma en los bordes del objeto en movimiento debido a las pequeñas diferencias existentes en cada exposición, y la exposición por píxel puede reducir directamente la resolución de la imagen.

Mapeo de tonos

Como los dispositivos de visualización, como monitores LCD, computadoras y proyectores, todos tienen un rango dinámico limitado que es inadecuado para reproducir el rango completo de intensidades de luz presentes en escenas naturales, el mapeo de tonos se puede aplicar para representar todo el rango dinámico mientras se conserva el color realista. y contraste.

El mapeo de tonos se puede dividir principalmente en dos tipos principales: mapeo de tonos global y local. El método de mapeo global de tonos es similar a la curva Gamma en fotografía ya que cada píxel en la imagen se mapea de la misma manera al referirse a una tabla de búsqueda no lineal. Cuando la tasa de curva disminuye en la tabla Gamma que se usa con frecuencia para el mapeo dinámico, el rango de salida se reducirá si los datos de entrada son grandes.

Figura 3. Mapeo global de tonos

La técnica de mapeo de tonos global es simple y rápida ya que cada píxel en la imagen con el mismo brillo se mapeará de la misma manera, sin embargo, puede causar un contraste insuficiente o una pérdida de contraste en áreas más brillantes, etc.

El mapeo de tonos local puede cambiar el brillo en cada píxel según las características extraídas de los parámetros circundantes de la imagen. Los píxeles ubicados en diferentes partes de la imagen se asignan a diferentes resultados a pesar de que tienen el mismo brillo, y dicho método puede proporcionar un contraste nítido y más detalles en la imagen resultante.

Amplio rango digital dinámico (WDR)

De acuerdo con la información de fondo anterior, la técnica de rango dinámico amplio debe contener al menos dos etapas: imágenes de rango dinámico amplio y mapeo de tonos. Para las cámaras, la aplicación real de imágenes de amplio rango dinámico debe ser compatible con el sensor de imagen profesional. Actualmente, se adopta otra técnica, que generalmente se conoce como rango dinámico amplio digital (WDR digital), utilizando mapeo de tonos local en lugar de imágenes dinámicas amplias para proporcionar la mejora de la imagen.

La función WDR digital realmente no puede extender el rango dinámico de la cámara, sino que simplemente mejora los detalles en las áreas más oscuras o más brillantes de la imagen mediante el mapeo de tonos local y optimizando el contraste visible.

Técnica Hikvision/Safire/TVT  WDR

Basado en los principios del mapeo de tonos local, la técnica Hikvision/Safire/TVT  WDR se presenta principalmente en el mapeo de tonos adaptable a la luminancia (LATM) y la mejora de contraste de variante espacial (SVCE).

La técnica LATM es un enfoque de mapeo de tonos global que puede reasignar el brillo de los píxeles de acuerdo con el brillo y el contraste de la escena circundante, con el objetivo de mejorar el brillo en áreas más oscuras y simultáneamente restringir la sobreexposición en áreas más brillantes. Con la curva mapeada LATM, los valores WDR originales se pueden volver a mapear para comprimir el rango dinámico, y las áreas más oscuras de la imagen se pueden iluminar efectivamente ajustando la distribución en escala de grises.

Figure 4. Mapeo LATM

Al simular las características locales del sistema de visión humana, la técnica SVCE puede mejorar el contraste local de la imagen y reproducir los detalles de la imagen en la función de compresión de rango dinámico (DRC), haciendo que los detalles de la imagen sean más realistas y transparentes con un mejor contraste.

Figura 5. Efecto de simulación de la técnica Hikvision/Safire/TVT  WDR

La tecnología WDR de Hikvision/Safire aprovecha al máximo el rango dinámico completo del sensor y es compatible con la amplia gama completa de bits de datos de salida del sensor, desde 12 hasta 20 bits. Cuando el sensor emite datos de bits altos, el algoritmo WDR tiene un mejor efecto DRC y puede reasignar los datos de bits altos a datos estándar de 12 bits y generar imágenes dinámicas amplias y vívidas. Debido a que el sistema de visión de un ser humano es más sensible a las áreas oscuras, cuando el sensor emite datos de ancho de bits estándar, WDR simula las características de un ojo humano y aprovecha al máximo el rango dinámico de los datos para garantizar un efecto dinámico amplio óptimo.

Figura 6. Efecto de simulación de la técnica Hikvision/Safire/TVT  WDR

La tecnología WDR de Hikvision/Safire/TVT se aplica automáticamente, al igual que el ojo humano puede compensar las escenas siempre cambiantes. Con otras cámaras WDR, la función WDR, que está encendida o apagada, a menudo produce colores no naturales y otros problemas, especialmente por la noche. Con el WDR automático de Hikvision/Safire, se evitan estos problemas, con el rango dinámico resultante, tal como lo ve un humano.