ویژگی های صحنه

کیفیت تصویر ویدئویی وابسته به ویژگی های صحنه از قبیل ۱- سطح روشنایی صحنه، ۲- میزان اختلاف روشنایی اجسام داخل صحنه با پس زمینه، ۳- وجود یا عدم وجود تداخل یا پوشیدگی اجسام داخل صحنه با پس زمینه، ۴- متحرک یا ثابت بودن اجسام درون صحنه. این عوامل توانایی سیستم ویدئوی حفاظتی در رهگیری، جهت یابی، شناسایی یا تشخیص اجسام و افراد داخل صحنه را تعیین می کنند. همان طور که بعداً در مورد آن توضیح خواهیم داد، شدت روشنایی ایجاد شده توسط نور خورشید، نور ماه یا منابع مصنوعی و میزان تمایز موجود میان صحنه و پس زمینه آن نقش مهمی در انتخاب لنز و تجهیزات مکمل دارند.

ابعاد هدف تحت رد یابی

توانایی ناظر در پیدا کردن اجسام علاوه بر شدت روشنایی و تمایز بین اجسام درون صحنه و پس زمینه،تحت تاثیر ابعاد اجسام داخل میدان دید دوربین قرار می گیرد. تجهیزات ویدئویی در سیستم ویدئویی با توجه به کاربرد سیستم تعیین می شوند. به عنوان مثال ۱-پیدا کردن هدف یا تحرک در صحنه، ۲- تعیین جهت هدف، ۳- تشخیص نوع هدف در صحنه(هدف بزرگسال است یا کودک، خودروی سواری است یا کامیون؟) ۴ – شناسایی هدف ( هویت شخص، نوع کامیون یا خودرو دقیقاً چیست؟).

ایجاد چنین ویژگی های وابسته به وضوح تصویر، میزان ایجاد تمایز بین هدف و صحنه و نرخ سیگنال به نویز (S/N) و استاندارد تصاویر ویدئویی سیستم ویدئویی (SECAM&PAL,NTSC) است. در صحنه های معمولی به طور متوسط در هر ۰.۱ درجه از میدان دید می توان یک هدف را تشخیص داد. در شکل و جدول زیر به طور خلاصه تعداد خطوط لازم برای پیدا کردن، جهت یابی، تشخیص یا شناسایی هدف در یک تصویر تلویزیونی نشان داده شده است. در شرایط نورکم، تمایز ناچیز هدف و صحنه، حرکت سریع دوربین یا هدف و پس زمینه پیچیده تعداد خطوط تلویزیونی باید زیاد شود.

ابعاد مختلف هدف و اطلاعات قابل استخراج از آنها

خط تلویزیون - ویژگی های محل تصویر برداری دوربین مدار بسته

خطوط تلویزیونی و اطلاعات قابل استخراج از آنها

اطلاعاتحداقل تعداد خطوط تلویزیونی
رهگیری۱±۰.۲۵
جهت یابی۱.۴±۰.۳۵
تشخیص۴±۰.۸
شناسایی۶.۴±۱.۵

 

بازتاب پذیری

بازتاب پذیری اجسام به شدت تحت تاثیر مواد تشکیل دهنده و ویژگی های سطحی آن قرار دارد. در جدول زیر نمونه هایی از بازتاب پذیری اجسام و مواد قابل مشاهده توسط دوربین های حفاظتی گردآوری شده اند.

از آن جایی که عملکرد دوربین تحت تاثیر میزان نور باز تابش شده از صحنه قرار دارد تشخیص این موضوع که اجسام درون صحنه میزان قابل توجهی از نور را بازتابش می کنند، اهمیت زیادی دارد زیرا موادی که توانایی بازتابش بالایی دارند تصاویر شفاف تری را ایجاد می کنند. برای تشخیص یک جسم در میان اجسام دیگر، اجسام باید از نظر باز تابش نور، رنگ و شکل نسبت به هم تفاوت داشته باشند. بنابراین اگر یک جعبه ی قرمز رنگ در جلوی دیوار سبز رنگی قرار داده شود و هر دوی آنها باز تابش نور و شکل یکسانی داشته باشند، در صورت استفاده از دوربین سیاه – سفید به علت یکسان بودن باز تاب پذیری دیوار سبز رنگ و جعبه ی قرمز، تشخیص دادن جعبه از دیوار امکان پذیر نخواهد بود. این مثال مزیت استفاده از دوربین های رنگی و بازتاب پذیری آنها نسبت به دوربین های سیاه – سفید را نشان می دهد. با استفاده از مزیت تشخیص رنگ در دوربین های رنگی در شرایطی که بازتاب پذیری جعبه ی قرمز و دیوار سبز یکسان باشد، دوربین رنگی می تواند تفاوت بین رنگ های قرمز و سبز را تشخیص دهد. تشخیص ویژگی های صحنه به واسطه ی وجود اختلاف میان طیف های رنگی در صحنه ی رنگی نسبت به سطوح خاکستری (Gray Level) در صحنه ی سیاه – سفید آسان تر است. به همین دلیل اندازه ی هدف در تشخیص آن در صحنه های رنگی نسبت به صحنه های سیاه – سفید کمتر است.

باز تاب پذیری مواد معمولی

مادهبازتاب پذیری (%)
برف۸۵-۹۵
آسفالت۵
گچ (سفید)۹۰
شن
۶۰-۴۰
درخت۲۰
چمن۴۰
لباس۱۵-۳۰
بتون - تازه
۴۰
بتون - قدیمی۲۵
پنجره تمیز
۷۰
صورت انسان۱۵-۲۵
چوب۱۰-۲۰
دیوار رنگ شده (سفید)۷۵-۹۲
آجر قرمز۲۵-۳۵
پارکینگ و خودرو۴۰
ساختمان آلومینیومی۶۵-۷۰

 

تاثیر حرکت هدف در صحنه

تشخیص هدف متحرک در تصاویر ویدئویی آسان تر است ولی تعیین هویت آن توسط دوربین نسبت به نمونه ی بی تحرک بسیار مشکل تر است. به عنوان مثال، وضوح تصاویر صحنه های ساکت فیلم برداری شده توسط دوربین های سطح روشنایی پایین مناسب است، اما زمانی که از اهداف متحرک فیلم برداری شود تصاویر گرفته شده مبهم و تیره می شوند. این مسئله ناشی از پدیده ای به نام تاخیر (Lag) یا لکه (Smear) است. حسگرهای حالت جامد (ICCD,CMOS,CCD) در زمان فیلم برداری صحنه های متحرک یا ساکن در سطوح نور معمولی تحت تاثیر پدیده لکه یا تاخیر قرار نمی گیرند و به همین دلیل تصاویری با کیفیت تولید می کنند و برخی از حسگر های بهبود دهنده ی تصویر زمانی که حرکت صحنه سریع می شود یا زمانی که نور درخشنده ای در میدان دید لنز قرار دارد پدیده ی لکه را حذف می کنند.

نرخ پیمایش عادی دوربین (۳۰ فریم در ثانیه) در زمان حرکت خیلی سریع هدف باعث مات شدگی تصویر آن می شود. این مسئله شبیه حالتی است که سرعت شاتر دوربین نسبت به سرعت حرکت هدف خیلی کم باشد. تا زمانی که از نرخ پیمایش تلویزیون (۳۰ فریم در ثانیه) استاندارد NTSC ( کمیته ی ملی سیستم های تلویزیونی ) استفاده شود، پدیده ی مات شدگی ادامه پیدا می کند اما با استفاده از دوربین CCD با شاتر سریع می توان تصاویر لحظه ای دوربین را بدون مات شدگی فیلم برداری کرد.

دمای صحنه

دمای صحنه هیچ تاثیری روی عملکرد حسگر های CCD،CMOS یا ICCD ندارد. این حسگرها به تغییرات دمایی صحنه هیچ واکنشی نشان نمی دهند. در طرف دیگر دوربین های فیلم برداری مادون قرمز قرار دارند که به تغییرات دمایی یا اختلاف دمای صحنه حساس هستند. دوربین های حرارتی نسبت به طیف نور قابل دید و طیف نوری نزدیک به مادون قرمز (مثل آنچه که توسط LEDهایی مادون قرمز ساطع می شوند) واکنش نشان نمی دهند.

حساسیت نوری دوربین های مادون قرمز به این صورت تعریف می شود: کوچکترین تغییرات دمایی صحنه که توسط دوربین قابل تشخیص باشد.