Скрытые видеокамеры наблюдения
Наиболее надежным способом получения необходимой информации является скрытое телевизионное наблюдение. В качестве скрытых камер наблюдения, в основном, используют бескорпусные и миниатюрные как черно-белые, так и цветные телевизионные камеры. Такие видеокамеры обеспечивают скрытый видеоконтроль служебных помещений, лестничной площадки, входной двери и т. п. и являются абсолютно незаметным, информативным и безопасным способом наблюдения. Эти камеры комплектуются объективом с вынесенным зрачком. Из-за малых размеров входного зрачка объектива маскировка бескорпусных и миниатюрных телевизионных камер может быть самой различной: во входной двери, в панелях переговорного устройства, в щитах пожарной сигнализации, в щитах и приборах освещения и т. д.
Термин «вынесенный входной зрачок» (Pin-Hole) применяют в тех случаях, когда плоскость апертурной диафрагмы совпадает с входным зрачком, находящимся перед передней линзой объектива. В обычных объективах входной зрачок находится внутри объектива.
В случае, когда у объектива вынесен входной зрачок, уменьшение отверстия входного зрачка или расположение его в плоскости каких-либо загораживающих предметов (сеток, щелей, и т. п.) не приводит к уменьшению угла поля зрения объектива, а лишь снижает его светосилу. В зависимости от конструктивных особенностей конкретного объектива вынос зрачка осуществляется на 0, 5—5, 0 мм.
Именно возможность установки на указанном расстоянии перед передней линзой маленьких отверстий, сеток или щелей и обеспечивает настоящую маскировку камеры для проведения скрытого наблюдения.
В качестве примера на рис. 5. 8 изображена черно-белая миниатюрная телевизионная камера JT-241S. Данная камера может работать с различными объективами, которые имеют вынесенный входной зрачок. Технические характеристики объективов с вынесенным зрачком приведены в табл. 5. 3.
Таблица 5. 3. Технические характеристики объективов с вынесенным зрачком
|
Тип объектива
| ivi-3
| ivi-4
|
|
|
|
|
|
|
|
| ivi-73
| ivi-75
| ivi-10
| E.R-11
|
ivi-5
| ivi-6
| ivi-70
| ivi-71
| ivi-713
| ivi-714
| ivi-715
| ivi-72
|
Фокусное расстояние, мм
| 6,6
| 7,7
| 8,5
| 7,7
| 3,6
| 3,(;4
| 4,4
| 3,11
| 3,34
| 4,3
| 6,5
| 5,0
| 19,56
| 1,43
|
Относительное отверстие
| F:2.2
| F:1,9
| F:2,0
| F:3,2
| F:3,0
| F:3,6
| F:4,4
| F:3,9
| F:4,0
| F:3,5
| F:5,0
| F:5,0
| F:2,0
| F:1,8
|
УГОЛ обзора.объестива
по диагонали/горизонтали/вертикали
для камер с различными размерами ПЗС матрицы
| 2/3"
| -
|
| 84/48/68
| 112/60/86
| -
|
| -
| -
|
| -
| -
|
| -
| -
|
1/2"
| 90/46/65
| 70/40/54
| 60/34/46
| 70/43/56
|
|
| -
| -
|
| -
|
|
| -
| -
|
1/3"
| 50/20/39
| 42/24/33
|
|
| 110/60/85
| 110/60/85
| 90/46/65
| -
| 125/70/90
| 86/46/62
| 50/30/39
| 65/39/52
| 16,5/9/12
| -
|
1/4"
| -
| -
| -
| -
| -
| -
| -
| 90/46/65
| 90/46/65
| -
| -
|
| -
| -
|
другие
| -
| -
| -
| -
| -
| -
| -
| -
| -
| -
| -
|
| -
| 110
|
Диаметр входного зрачка (макс), мм
| 3,0
| 4,0
| 4,2
| 2,4
| 1,2
| 1,0
| 1,0
| 0,8
| 0,8
| 1,2
| 1,2
| 1,0
| 9,5
| 0,8
|
Расстояние между входным зрачком и первой линзой объектива, мм
| 0,8
| 6,5
| 0,8
| 0,8
| 0,25
| 0,55
| 1,21
| 0,7
| 0,5
| 1,5
| 2,5
| 0,1
| 12,0
| 0,1
|
Задний фокальный отрезок, мм
| 5,7
| 5,54
| 5,05
| 5,28
| 2,57
| 2,08
| 2,62
| 2,52
| 2,08
| 2,08
| 2,84
| 2,0
| 18,83
| 1,09
|
Длина оптической системы, мм
| 14,8
| 13,74
| 16,05
| 18,88
| 7,98
| 10,63
| 19,76
| 1028
| 10,0
| 10,05
| 15,03
| -
| 52,43
| 2,94
|
ЧКХ на пространственной частоте 100 лин/мм (в центре)
| 0,12
| 0,11
| 0,05
| 0,1
| 0,5
| 0,5
| 0,7
| 0,69
| 0,69
| 0,58
| 0,62
| 0,4
| 0,76
| 0,05
|
Резьбовое соединение
| М12х0,5
| М12х0,5
| М12х0,5
| М12х0,5
| М7х0,5
| М8х0,5
| М12х0,5
| М8х0,5
| М12х0,5
| М7х0,5
| М7х0,75
| М12х0,5
| М12х0,5
| 0 4мм
|
Вес, г
| 3,9
| 4,8
| 5,7
| 6,4
| 1,7
| 2,6
| 4,1
| 3,8
| 2,1
| 2,2
| 2,5
| 2,1
| 24,2
| 0,9
Таблица 5.4. Бескорпусныс и миниатюрные черно-белые ПЗС-видеокамеры
|
PM200-L37
| Computar (Япония)
| 1/3
| 380
| 0,3
| 3,8
| F:4,5
| 61 «Игольное ушко»
| 32' 32' 18
| 9
| 196 ,
|
PM200-L38
| Computar (Япония)
| 1/3
| 380
| 0,3
| 3,8
| F:2,0
| 63
| 32' 32' 18
| 9
| 16.3
|
PMH-200L-38
| Computar (Япония)
| 1/3
| 580
| 0,6
| 3,8
| F:2,0
| 63
| 32'32' 23
| 9
| 280
|
SM-58
| Тек pa (Россия)
| 1/3
| 380
| 0,2
| 3,6
| F:1,4
| 50
| 37' 37' 27
| 12
Рис. 5. 8. Миниатюрная телевизионная камера JT-241S
Миниатюрная телевизионная камера JT-241S со сменными объективами обеспечивает:
> наблюдение через входное отверстие диаметром 0, 3 —1, 2 мм с углом поля зрения до 110°;
> высокую чувствительность (0, 04 лк), позволяющую в темноте при инфракрасной подсветке видеть намного лучше, чем человеческий глаз;
> установку на любые элементы интерьера благодаря малым габаритным размерам телекамеры (39х39х20 мм);
> передачу телевизионного изображения по проводам, по оптико-волоконным жгутам и по радиоканалу (до 500 м при установке передатчика телевизионных сигналов);
> непрерывное скрытое наблюдение до 30 часов при установке автономного источника питания (аккумулятора);
> высокое качество изображения с разрешением 400 твл.
Миниатюрные телевизионные камеры по внешнему виду очень похожи друг на друга, поэтому кратко рассмотрим только их технические характеристики. Однако прежде отметим некоторую особенность их применения. Необходимо иметь в виду, что некоторые материалы, применяемые для маскировки объективов, типа "темное стекло", пропускают только небольшую часть видимого спектра и могут успешно работать при солнечном освещении, при освещении прожектором или обычными лампами накаливания. Но применение указанных материалов маскировки становится невозможным при освещении объекта более широкополосным источником света, например люминесцентными или галлогеновыми лампами.
Более подробно остановимся на технических характеристиках некоторых моделей телевизионных камер отечественного и зарубежного производства. В табл. 5. 4 приведены характеристики бескорпусных и миниатюрных черно-белых ТВ камер на основе матрицы ПЗС.
Таблица 5. 5. Бескорпусные и миниатюрные цветные ТВ камеры
|
Наименование изделия
| ХС-41
| WAT-205A
| WAT-207A
| DC-2000P
|
Фирма-изготовитель (страна)
| Computer (Япония)
| Watec (Япония)
| Watec (Япония)
| Polesta (Южная Корея)
|
Формат матрицы ПЗС, дюйм
| 1/2
| 1/4
| 1/4
| 1/3
|
Разрешение по горизонтали. твл
| 320
| 320
| 320
| 420
|
Минимальная освещенность, лк
| 10
| 8
| Нет данных
| 1
|
Фокусное расстояние объектива, мм
| 4
| 3, 8
| 3, 8
| Нет данных
|
Относительное отверстие объектива
| F: 2, 0
| F: 2, 0
| F: 2, 0
| Эл. затвор 1/50-1/100000
|
Угол обзора объектива (по горизонтали), град
| 51
| 51
| 51
| Нет данных
|
Габаритные размеры, мм
| 55х60х30
| 23, 3х22, 3х57, 5
| 45, 5х47х29, 5
| 40х28+ 45х45
|
Напряжение питания, В
| 12
| 6
| 6
| 12
|
Примерная стоимость, USD
| 520
| 570
| 541
| 320
Бескорпусные и миниатюрные цветные ТВ камеры на основе матрицы ПЗС на отечественном рынке представлены сравнительно небольшим ассортиментом. Отличительными особенностями цветных ТВ камер являются сравнительно большие габариты и высокая стоимость. В табл. 5. 4 приведены основные технические характеристики бескопусных и миниатюрных цветных ТВ камер.
Телевизионные дверные глазки
Дверной видеоглазок — это специальная миниатюрная телевизионная камера черно-белого изображения, предназначенная для дистанционного наблюдения за обстановкой перед входной дверью квартиры, офиса, дачи по экрану телевизора или видеомонитора. По внешнему виду с наружной стороны двери он ничем не отличается от обычного дверного глазка. Устанавливается видеоглазок на входные двери толщиной от 30 мм до 70 мм. Схема наблюдения может быть организована двумя способами:
> передача сигналов изображения (рис. 5. 5) происходит по радиоканалу в дециметровом (ДМВ) диапазоне волн на частотах 38—42 ТВ каналов, для преобразования видеосигнала в радиочастотный ТВ сигнал применяется передатчик телевизионных сигналов;
> передача сигналов изображения по кабелю на НЧ вход телевизора или
монитора (рис. 5. 6).
Телевизионные дверные глазки имеют различную конструкцию и предназначены для установки на дверях различного типа. Размещение видеоглазка на металлической двери производится аналогично установке обычного дверного глазка (рис. 5. 7, а).
Рис. 5. 5. Передача изображения по радиоканалу
Рис. 5. 6. Передача изображения по проводам
Пример монтажа видеоглазка на деревянной или сложной двери показан на рис. 5. 7, б.
Кроме видеоглазка можно установить скрытую видеокамеру. На металлической или деревянной двери скрытая телевизионная видеокамера устанавливается так, как показано на рис. 5. 7, в.
В некоторых дверных видеоглазках, например "Циклоп-2" (WAT-660), используется электронный затвор, позволяющий получать высококачественное изображение быстро перемещающихся объектов, а видеоглазок VG-3 предназначен для непосредственного подключения к передатчику телевизионных сигналов, в отличие от других, соединение которых с монитором или телевизором осуществляется посредством телевизионного кабеля.
Технические характеристики видеоглазков приведены в табл. 5. 2.
Таблица 5.2. Технические характеристики дверных видеоглазков
|
Наименование изделия
| «Циклоп-1» (СА-Н32С)
| «Циклоп-2» (WAT-660)
Рис. 5.7. Монтаж видеоглазка (а, 6) и скрытой телевизионной камеры (в)
ТЕЛЕВИЗИОННЫЕ СИСТЕМЫ НАБЛЮДЕНИЯ
ГЛАВА 5 ТЕЛЕВИЗИОННЫЕ СИСТЕМЫ НАБЛЮДЕНИЯ
5. 1. Телевизионные дверные глазки.
5. 2. Скрытые видеокамеры наблюдения.
5. 3. Телевизионные видеокамеры наблюдения.
Нет необходимости напоминать об огромной важности использования видеотехники для обеспечения безопасности различных объектов. В настоящее время на российском рынке предлагается огромный выбор разнообразных видеоустройств для самых различных применений. Зачастую потребителю сложно разобраться, какими должны быть конфигурация охранной видеосистемы наблюдения, ее состав и характеристики используемого в ней оборудования. Поэтому будет не лишним уделить немного внимания и времени для ознакомления с принципами работы и построения видеосистем, а также усвоить терминологию, используемую для описания их характеристик.
Основным компонентом систем телевизионного наблюдения является видеокамера, предназначенная для преобразования оптического изображения в электрический телевизионный сигнал, пригодный для передачи и воспроизведения. Одним из основных элементов видеокамеры является датчик изображения, т. е. устройство преобразования спроецированного объективом оптического изображения наблюдаемого объекта в электрический сигнал (рис. 5. 1). Как правило, в качестве такого датчика используются передающие телевизионные трубки и твердотельные преобразователи свет-сигнал.
Рис. 5. 1. Преобразование оптического изображения в электрический сигнал
Передающая телевизионная трубка — это электронно-лучевой прибор. В зависимости от конструкции эти приборы называют видиконами, глетиконами (плюмбиконами), ньювиконами и т. п. Основными элементами передающей телевизионной трубки являются мишень и электронный прожектор. Последний предназначен для формирования узкого электронного пучка, падающего перпендикулярно мишени. Мишень, состоящая из сигнальной пластины и полупроводникового фотопроводящего слоя, нанесена на внутреннюю поверхность передней стенки баллона передающей трубки. Особенность фотослоя мишени заключается в том, что она обладает внутренним фотоэффектом — под действием подающего на мишень света изменяется электропроводность фотослоя. Благодаря этому, на мишени создается и хранится потенциальный рельеф, соответствующий входному оптическому сигналу.
Электрический сигнал снимается с сигнальной пластины, представляющей собой довольно тонкий слой двуокиси олова или индия.
Все известные передающие телевизионные трубки объединяет наличие фотопроводящей мишени, малые габариты и масса, небольшое число регулировок, достаточно высокая чувствительность и разрешающая способность. Разрешающая способность оценивается по наименьшему расстоянию между двумя точками, при котором их изображения еще не сливаются. Это расстояние выражается в линейных или угловых мерах. Величина, обратная этому расстоянию, служит количественной мерой разрешающей способности оптических приборов.
В последнее время все большее применение находят твердотельные преобразователи свет-сигнал. Это фоточувствительные приборы с зарядовой связью (ПЗС). Практически все современные телевизионные малогабаритные камеры наблюдения строятся на основе матричных ПЗС. Поверхность матрицы ПЗС состоит из множества светочувствительных ячеек — пикселов (обычно от 270 000 до 440 000). Чем большее количество пикселов размещается на матрице ПЗС, тем выше качество и четкость получаемого изображения. Как правило, разрешающая способность по горизонтали таких камер составляет 330—600 твл (телевизионных линий). Этот
Рис. 5. 2. Зависимость угла обзора от формата матрицы ПЗС
Рис. 5. 3. Размеры матриц ПЗС различных форматов
параметр приводится в паспортных данных на камеру. Разрешение по вертикали всех камер одинаково, ибо ограничено стандартом на количество строк разложения — 625 строк.
Размер матрицы ПЗС определяется ее форматом. Формат — это диагональный размер видикона, формирующего изображение, эквивалентное изображению, формируемому матрицей ПЗС. Формат измеряется в дюймах и принимает значения 1/2", 1/3", 1/4" и т. п. Формат матрицы определяет угол обзора телевизионной камеры (рис. 5. 2)
С одинаковыми объективами телевизионная камера на основе матрицы формата 1/2" имеет больший угол обзора, чем камера с матрицей формата 1/3".
Чем меньше формат матрицы ПЗС, тем миниатюрнее камера. Соотношение размера матрицы ПЗС и ее размеров в миллиметрах показано на рис. 5. 3.
Для увеличения угла обзора матрицы малого формата должны иметь объектив с малым фокусным расстоянием. При этом качество телевизионного изображения будет определяться светосилой объектива, т. е. количеством света, которое будет проходить через него и попадать на преобразователь свет-сигнал. Чем выше светосила объектива, тем меньше нужно времени для освещения матрицы ПЗС до получения изображения необходимого качества. Светосила объектива зависит от двух величин: диаметра входного зрачка D и фокусного расстояния f. Отношение диаметра входного зрачка объектива к фокусному расстоянию называется относительным отверстием F и записывается, например, в виде F: 1, 6 или F: 1/б. Светосила объектива тем выше, чем больше диаметр его входного зрачка и меньше фокусное расстояние.
Следующий важный параметр ТВ камеры — ее чувствительность. Производители по-разному трактуют это понятие. Одни под чувствительностью понимают минимальную освещенность объекта, при которой еще можно различить черно-белые переходы на изображении, другие — минимальную освещенность на матрице ПЗС. С технической точки зрения более правильно было бы указывать освещенность на матрице ПЗС, т. к. в этом случае не нужно оговаривать характеристики используемого объектива. Но пользователю при установке камеры удобнее работать с освещенностью объекта, которую он заранее знает. Поэтому в паспортных данных ТВ камер обычно указывают минимальную освещенность объекта, например 0, 1 лк (люкс).
Спектральная чувствительность черно-белых ТВ камер перекрывает и инфракрасную область спектра. Это позволяет использовать их в условиях плохой освещенности, применяя специальные ИК осветители.
Электронный затвор является неотъемлемой частью ТВ камеры на основе матрицы ПЗС. Точнее, когда говорят о той или иной скорости электронного затвора, подразумевают соответствующий режим работы матрицы ПЗС камеры. Скорость электронного затвора является одной из основных характеристик видеокамеры и определяет качество воспроизведения быстро перемещающихся объектов. В современных камерах используют затворы со скоростью срабатывания от 1/50 до 1/10000 с.
В настоящее время быстрыми темпами развиваются методы цифровой обработки видеосигнала. В таких системах аналоговый сигнал, снимаемый с матрицы ПЗС, проходит через аналого-цифровой преобразователь, размещенный внутри ТВ камеры. Затем сигнал разделяется на яркостную и цветовую компоненты, обрабатывается микропроцессором и поступает на цифровой монитор. Это позволяет существенно улучшить разрешение и качество изображения.
Телевизионные системы наблюдения можно рассматривать как надежный охранный комплекс вашего офиса, учреждения, квартиры.
Системы скрытного охранного телевизионного наблюдения имеют четыре основных направления применения (рис. 5. 4):
> переговорная панель домофона со скрытой телевизионной камерой наблюдения;
> телевизионный дверной глазок;
> скрытая миниатюрная телевизионная камера наблюдения;
> вынесенная телевизионная камера наблюдения.
Скрытые телевизионные камеры и телевизионный дверной глазок (снаружи выглядит, как обычный дверной глазок) монтируются в дверь или переговорную
Рис. 5. 4. Применение телекамер в составе охранной системы
панель домофона. Эти системы телевизионного наблюдения с целью повышения качества наблюдаемых объектов имеют небольшое фокусное расстояние и угол обзора объектива до 160°. Для идентификации объектов в темное время суток совместно с телекамерами используются устройства инфракрасной подсветки (длина волны 870 нм). В табл. 5. 1 приведены устройства инфракрасной подсветки, получившие широкое применение в системах телевизионного наблюдения.
Таблица 5. 1. Устройства инфракрасной подсветки
|
Модель
| Фирма (страна)
| Сектор подсветки, град.
| Дальность подсветки, м
| Питание, В/А
| Примерная цена, USD
|
ФОТ-1
| Текра (Россия)
| 120
| 4
| 12 /0, 4
| 30
|
IR-20F
| Computar (Япония)
| 27
| 12
| 12 /1, 7
| 240
|
IR-50F
| Computar (Япония)
| 27
| 30
| 12/4, 2
| 310
|
IR-75F
| Computar (Япония)
| 25
| 40
| 12/6, 25
| 390
|
IR-150F
| Computar (Япония)
| 25
| 80
| 12/10
| 662
Телевизионные видеокамеры наблюдения
Обеспечить безопасность в современных условиях немыслимо без широкого использования технических средств. Однако сориентироваться в нынешнем изобилии различных телевизионных камер наблюдения очень сложно (рис. 5. 11). Телевизионные камеры наблюдения предназначены для видеоконтроля входных дверей, ворот, периметров и других объектов. Поэтому устанавливают их, как правило, на улице. В связи с этим к телевизионным камерам наблюдения предъявляются определенные требования по их конструктивному исполнению.
Телевизионная камера должна иметь законченную конструкцию для установки на внешних объектах при непосредственном контакте с окружающей средой без дополнительных защитных приспособлений. Корпус (гермобокс) телевизионной камеры наблюдения должен обеспечивать надежное функционирование оптики и электроники, особенно в плохих погодных условиях (дождь, снег и т. п.). Электронная схема термостабилизации должна обеспечивать постоянную температуру внутри термобокса (порядка+ 20°С) не зависимо от температуры наружного воздуха, а система обогрева стекла должна исключать его обмерзание в зимнее время. Телевизионная камера наблюдения должна обладать высокой чувствительностью, обеспечивать надежную идентификацию объектов при любых условиях освещенности и круглосуточный визуальный контроль охраняемого пространства. Помимо этого, потребляемый ток камеры от источника питания не должен превышать десяток-сотен миллиампер.
Кронштейны крепления и поворотные устройства телевизионных камер должны обладать повышенной механической прочностью и обеспечивать максимальную зону обзора.
Телевизионная камера наблюдения должна быть адаптирована к сложным российским климатическим условиям — диапазон рабочих температур должен быть от -40°С до+ 50°С.
Учитывая широкий спектр различных моделей ТВ ПЗС-видеокамер наблюдения на российском рынке, в качестве примера приведем технические характеристики только одного изделия каждой фирмы. Это позволит сориентироваться среди многообразия продукции ведущих фирм мира, занимающих главенствующее положение в данной области.
В табл. 5. 6 приведены основные технические характеристики отечественных и зарубежных черно-белых телевизионных видеокамер с электронным затвором.
В табл. 5. 7 приведены основные технические характеристики цветных телевизионных видеокамер с электронным затвором.
Рис. 5. 11. Телевизионные камеры наблюдения
Таблица 5. 6. Черно-белые телевизионные видеокамеры
Таблица 5. 7. Цветные телевизионные ПЗС-видеокамеры
|
Наименование изделия
| СС-312
| CD-08
| JAI-2080
| NCD-5130
| VTC-1400
| WAT-202B
| WV-CP210
|
Фирма- изготовитель (страна)
| Polestar (Южная Корея)
| Computar (Япония)
| Jai (Япония)
| Vista (Япония)
| Santec (Германия-Тайвань)
| Watec (Япония)
| Panasonic (Япония)
|
Формат матрицы ПЗС, дюйм
| 1, 3
| 1/3
| 1/3
| 1/3
| 1/3
| 1/3
| 1/3
|
Разрешение по горизонтали, твл
| 350
| 430
| 450
| 470
| 330
| 420
| 330
|
Минимальная освещенность, лк
| 2
| 1
| 3
| 2, 2
| 2
| 3
| 1, 5
|
Фокусное расстояние объектива, м
| -
| 6, 5 - 52
| 6-90
| -
| -
| -
| -
|
Относительное отверстие объектива
| -
| F: 1, 8
| -
| -
| F: 1, 4
| F: 1, 2
| F: 1, 2
|
Габаритные размеры, мм
| -
| 45х74х48
| -
| -
| 65х55х142
| 44х44х53
| 67х65х118
|
Напряжение питания, В
| + 12
| + 12
| + 12
| 220 (+ 12)
| + 12
| + 12
| 220
|
Примерная стоимость, USD
| 380
| 1020
| 1780
| 687
| 440
| 715
| 580
