Получение телевизионного (ТВ) изображения в соответствии с требованиями заказчика при соблюдении требований ГОСТ Р 51558-2000 «Системы охранные телевизионные. Общие технические требования и методы испытаний» является конечной целью при построении систем видеонаблюдения и видеоконтроля. Для этого очень важно правильно определиться с составом оборудования.
Качество изображения системы видеонаблюдения в основном определяется характеристиками элементов, составляющих телевизионный тракт — объектив — ТВ камера — линия передачи. Отметим лишь самые важные, на наш взгляд, моменты, определяющие это качество, а также рассмотрим возможные методы оценки.
Результирующая частотно-контрастная характеристика (ЧКХ) телевизионного тракта является результатом перемножения ЧКХ его составных частей. Поэтому для получения на выходе системы изображения требуемого качества, камера и объектив, входящие в ее состав, должны иметь разрешающую способность с некоторым запасом, а ширина полосы пропускания каждой из составляющих тракта передачи должна обеспечивать его передачу без потерь с минимальными искажениями.
Производители оборудования в целях продвижения своей продукции на рынке завышают ее заявляемые характеристики и умалчивают о недостатках. Перечень приводимых в паспортах характеристик ТВ камер и объективов в основном декларирует возможности, которые в свою очередь могут быть не реализованы.
ООО «Бик-Информ», являясь одним из поставщиков оборудования для систем видеонаблюдения на российском рынке, неоднократно сталкивается с проблемой несоответствия заявляемых характеристик, еще на этапе предварительного тестирования. Практика показала необходимость проведения входного контроля, получаемого от поставщика оборудования, и выходного при сдаче оборудования заказчику по специально разработанной методике, позволяющей не только субъективно оценить качество ТВ изображения, но и получить объективные характеристики качества телевизионного изображения. Специалистами ООО «Бик-Информ» сделана попытка внести некоторую объективность при оценке контраста и четкости видеоизображения, для чего разработана методика, позволяющая перейти от субъективной оценки качества ТВ изображения к его числовым характеристикам, на основании которых можно проводить сравнительный анализ качества объективов, камер, трактов обработки и линий передачи ТВ сигнала, т.е. делать подбор оборудования под поставленные задачи.
Методика предназначена для оценки и сравнения характеристик объективов и ТВ камер, а также может быть применена для оценки и сравнения характеристик трактов обработки и линий передачи ТВ сигнала в системах видео наблюдения (CCTV) по степени вносимых искажений в телевизионное изображение. За основу взят метод субъективной визуальной оценки качества телевизионного изображения по ГОСТ 26320-84, принятый в системах телевидения с применением современных средств вычислительной техники. В качестве наблюдаемого объекта используется стандартная телевизионная испытательная таблица с основными параметрами по ГОСТ 14872-82, специальным образом доработанная для проведения испытаний объективов.
С помощью программного обеспечения компьютера, выполняющего функции осциллографа с блоком выделения строки, определяется контраст полученного изображения штриховых мир для фиксированных значений пространственных частот путем измерения глубины модуляции видеосигнала ТВ камеры. Штриховые миры расположены на испытательной таблице от центра к краю по диагонали. На основании полученных результатов измерений строятся графики зависимости контраста штриховой миры по полю изображения (от центра к краю) для различных значений пространственных частот относительно размаха черно-белого перепада в центре. Испытательный стенд сконструирован для проведения испытаний объективов и ТВ камер и представляет собой трансформированную оптическую скамью.
К преимуществам метода можно отнести: доступность аппаратных средств, простоту процедуры измерений и ее низкую себестоимость, наглядность, возможность моделирования режимов приближенных к реальным условиям. Метод незаменим при проведении сравнительных испытаний и тестов, контроле качества изготовления объективов, а также может применяться для настройки звеньев и трактов ТВ систем видео наблюдения. Он позволяет избежать ошибок при подборе оборудования и найти общий язык с заказчиком по спорным вопросам. При разработке соответствующей методики установка может быть применена для измерений фотометрических характеристик ТВ камер, объективов и систем видео наблюдения в целом.
Кратко остановимся на некоторых моментах, касающихся оценки характеристик и свойств камеры с объективом, которые являются основным звеном системы видеонаблюдения, формирующим изображение и определяющим его качество. Решению задачи выбора, контроля характеристик и различного рода тестам ТВ камер посвящено немало публикаций и статей. Разработано множество методик, позволяющих контролировать и измерять эти характеристики. Однако единого подхода для оценки качества изображения так и не выработано. Обычно качество изображения оценивается субъективно по его контрасту, четкости, а также отсутствию искажений и помех.
Для более выразительной передачи на изображении мелких деталей и градаций яркости применяются апертурная и гамма- коррекции. Апертурная коррекция предназначена для компенсации потери глубины модуляции камеры на высокой пространственной частоте, т.е. выравнивания ее частотно-контрастной характеристики. Гамма — коррекция в камере обычно предназначена для компенсации неравномерной зависимости яркости кинескопа монитора от величины сигнала.
Самой неоднозначной характеристикой ТВ камеры является ее чувствительность, которая в первую очередь зависит от чувствительности используемой ПЗС матрицы. Существуют методы расчета этой величины, но они говорят лишь о потенциальных возможностях и часто не соответствуют результатам практических измерений. Реальная чувствительность ТВ камеры в первую очередь зависит от ее технической реализации — схемотехники, выбора элементной базы и схемы разводки печатной платы, а результаты ее измерений зависят от множества факторов и условий проведения.
На практике чувствительность часто оценивают по минимальной освещенности наблюдаемого объекта, при которой камера создает распознаваемое изображение. Понятия минимальной освещенности и распознаваемого изображения никак не регламентируется и трактуются по-разному.
При сравнении чувствительности нескольких ТВ камер измерение минимальной освещенности необходимо проводить при фиксированном соотношении сигнал-шум видеосигнала, включенной автоматической регулировке усиления (АРУ), в одинаковых условиях освещенности, (с одним источником освещения, объективом и тест-объектом). Сравнение чувствительности ТВ камер рекомендуется проводить путем наблюдения формируемого ими изображения в условиях максимально приближенных к реальным — непосредственно на объекте.
Минимальная освещенность может быть определена для различных значений уровня видеосигнала на выходе ТВ камеры и условий наблюдения. Например, пороговая или предельная чувствительность соответствует уровню видеосигнала соизмеримому с уровнем шума, а контрастная чувствительность ТВ камеры характеризует ее способность различать элементы изображения минимального контраста. При этом распознаваемость телевизионного изображения зависит от уровня собственного шума фотоприемника и усилительного тракта ТВ камеры, условий освещения, яркости фона и размеров различаемой детали.
Цветопередача изображения — отдельная тема, касаться которой в рамках настоящей статьи не представляется возможным.
(АВТОРЫ: Бочаров Б. Г., Потемкин А.В., журнал "Грани Безопасности", №4 (34) 2005)