Почему камера видит инфракрасный свет

Изначально фото-сенсор чувствителен практически ко всему световому диапазону.
Но ИК и УФ небезосновательно считаются паразитными.
УФ обычно обрезается в камерах оптикой объектива, а для противодействия ИК ставится специальный фильтр.

5 основных причин почему нужна инфракрасная подсветка в видеонаблюдении

Чувствительность видеокамер год от года становится всё более высокой. Так даже камеры, имеющие среднюю цену, давно выпускаются с чувствительностью 0.1 Лк и ниже. Чтобы было понятно, такая такая чувствительность дает камерам возможность получать четкое изображение при освещении равному лунному свету при полнолунии.

Более дорогие камеры имеют светочувствительность 0.01 — 0.001 Лк. Такие камеры могут выдавать картинку даже при очень слабом освещении. Есть камеры с еще более низкими показателями светочувствительности, которые могут снимать практически в полной темноте.

Поэтому у многих возникает вопрос, зачем тогда нужна инфракрасная подсветка для съемок в ночное время? На этот вопрос мы постараемся ответить в этой статье.

Причина первая

Как известно, количество и качество света определяют четкость видеоизображения. При этом очень важно, насколько равномерно свет распределён в кадре. Если объект плохо освещён, недостаточно света или он распределён неравномерно, качество видео будет не идеальным, даже если использовать сверхсовременные видеокамеры с высокой чувствительностью. Изображение все равно будет совершенно не соответствовать требуемым параметрам качества.

А вот использование в ночное время на искусственно освещённых площадках инфракрасной подсветки позволит добиться лучшего результата, чем без нее. ИК-подсветка позволяет выровнять экспозицию кадра и подсветить тени, создаваемые источниками света. В результате изображение становится более четким, а детали можно хорошо различить.

Как известно светочувствительным элементом видеокамеры является матрица. При хорошей освещенности изображение получается четки и наоборот. Так работает матрица. Но что делать, если если света очень мало или много?

Да, современные камеры имеют чувствительность 0.1 Люкс и менее, тем не менее, изображение от такой камеры может оказаться практически бесполезным.

В идеале, видеокамера должна передавать все возможные градации яркости в зоне обзора вне зависимости от времени суток. Проблема состоит в том, что каждая камера имеет ограниченный динамический диапазон. Но даже если используются камеры с расширенным динамическим диапазоном, его не хватает, чтобы четко передать детали изображения как тени, так и на солнечном свету.

Обычно камеры со стандартными установками показывают лишь средний диапазон тонов. Конечно можно сместить его, чтобы рассмотреть плохо освещенные детали в тени, но одновременно с этим светлые участки станут сплошным белым пятном. Или наоборот. Рассмотреть объекты в тени и на свету одновременно не возможно.

Вот тут и дает преимущество инфракрасная подсветка, подсвечивающая тени, подстраивая изображение под динамический диапазон камеры. При этом подбор источника инфракрасного освещения должен быть тщательным. Чем больше диапазон яркости необходимо компенсировать, тем более мощную и равномерную подсветку необходимо обеспечить.

Причина вторая

При инфракрасном освещении длина волны излучения находится в интервале от 700 до 1100 нм. Человеческий глаз не видит в этом диапазоне длин волн. Зато матрицы современных камер видеонаблюдения обладают чувствительностью в этом спектре. Что и используется в видеонаблюдении.

При этом важно то, что такая подсветка не нарушает внешнее освещение объектов, что в условиях современных городов очень важно. Инфракрасная подсветка совершенно не влияет на архитектурную подсветку зданий, ландшафтное освещение, подсветку туристических достопримечательностей, светящихся рекламные панелей и т.д. Все эти светящиеся объекты, увы не дают нужного освещения для видеонаблюдения, тем более если свет часто пульсирует, меняет цвета. При таком освещении зоны обзора видеокамер приводит к тому, что видеоизображения недоэкспонированы, имеют множество теней и слишком ярки в определенных местах. Инфракрасная подсветка нивелирует все эти отрицательные световые эффекты, выдавая качественную картинку.

Причина третья

Сегодня все больше в видеонаблюдении получает применение видеоаналитика, использующая различные алгоритмы вычислительных процессов для получения аналитических данных. Но при этом, как и любые алгоритмы обработки информации, алгоритмы видеоаналитики нуждаются в надежных данных. Без четкого видеоизображения видеоаналитика теряет всякий смысл.

Инфракрасная подсветка позволяет использовать видеоаналитику в темное время суток. С ее помощью можно получить четкое изображение, а значит и качественные видеоданные для проведения аналитических действий. Такие функции, как: датчик движения, распознавание лиц, автомобильных номеров, эмоций людей и т.д. требуют качественного видео.

Причина четвертая

Важным фактором при построении современных систем цифрового видеонаблюдения является правильное построение сети передачи данных. Особенно важными параметрами, влияющими на характеристики будущей системы, являются полоса пропускания сети и размеры дискового хранилища для видеоархива. Практически в любой системе видеонаблюдения данные параметры недостаточны для получения четкого видеоизображения и записи его на носители информации.

ИК-подсветки позволяет снизить трафик в сетях передачи данных цифрового видеонаблюдения. Вызвано это тем, что размер кадра увеличивается при повышении уровня шума видеоизображения при плохом освещении.

При плохой картинке требуется примерно на 20% большей полосы пропускания сети и на столько же больше места на жестком диске, чем при работе с равномерно освещенной картинкой.

Причина в том, что при некачественном изображении помехи воспринимаются кодером, как движение. При этом шум часто становится причиной ложных срабатываний детекторов движения, хотя качество записи по тревожным событиям должно быть максимально четким. В результате, записывается гораздо больший объем бесполезной информации, вызванный некачественным изображением.

Причина пятая

С появлением мегапиксельных камер возросла их разрешающая способность и стало более широким поле зрения. При этом геометрические размеры элемента изображения — пикселя — стали меньше, что ухудшило чувствительность такой матрицы по сравнению с матрицей стандартного разрешения. Применение инфракрасной подсветки при использовании мегапиксельных камер необходимо для получения четкой картинки с большим числом пикселей.

Подводя итог всему вышесказанному отметим, что инфракрасная подсветка для нужд видеонаблюдения облегчают решение сложных технических задач построения IP систем. Она позволяет снизить трафик в сетях передачи данных, уменьшить объём видеоархива, улучшить работу видеоаналитики, снизить вероятность ложных тревог, ну и самое главное улучшить качество видеоизображения в ночное время.

Ну и в заключение приведем таблицу освещенности разных объектов. Но сначала несколько предваряющих ее слов.

Чувствительность камеры говорит о минимальном уровне освещенности объекта, при котором камера способна видеть. В характеристиках камер всегда указывается МИНИМАЛЬНЫЙ уровень освещенности, при котором камера еще видит. Уровень освещенности указывается в Люксах (лк). Чем больше лк, тем ярче освещен объект.

Пример. Чувствительность камеры 0,01 лк. Это означает что:

• при освещенности 0,01 лк и более камера видит;
• при освещенности меньше 0,01 лк камера слепнет.

Примерные уровни освещенности:

При выборе камеры следует обратить внимание на уровень освещенности объекта. Например, если камера будет установлена на улице, и планируется, чтобы она видела при плохом освещении ночью (1..0,01 лк), то следует выбрать камеру с чувствительностью 0,01 лк.

В этом материале собраны самые интересные хитрости, благодаря которым вы сможете реализовать скрытый потенциал камеры на смартфоне.

Суперзум, или как заснять лунные кратеры

Да-да, именно суперзум на смартфоне. Не только зеркалки с длинным объективом и мыльницы с ультразумом способны снимать объекты, находящиеся на дальних расстояниях. Если у вас есть бинокль, а еще лучше, телескоп, поднесите глазок камеры к линзе окуляра, отрегулируйте положение оборудования для достижения максимальной резкости изображения, и приступайте к съемке фото или видео.

Конечно, лучше использовать широкоугольную оптику: тогда и угол обозрения будет больше, и рамки вокруг линз не будут видны через объектив. Если используете телескоп на штативе, было бы неплохо зафиксировать и смартфон для удобства.

Луна, снятая на Samsung S4 через обычный советский бинокль

Макрообъектив с помощью лупы

Чтобы сделать детализированное макрофото, необязательно иметь дорогостоящее оборудование. Любым доступным способ крепим обычную лупу на корпус смартфона в радиусе объектива, и приспособление для макросъемки готово. Чем больше кратность линзы лупы, тем сильнее приближение, и тем выше детализация полученного изображения.

Съемка «почти под водой»

Наверняка вы не единожды видели эффектные снимки, сделанные на фотокамеру, наполовину погруженную в воду. Если ваш смартфон не обладает водонепроницаемыми свойствами, похожего эффекта можно добиться, поместив мобильное устройство камерой вниз в стакан, или любую другую прозрачную, не пропускающую влагу емкость. Остается дело за малым — аккуратно и частично погрузить емкость со смартфоном в водоем, и нажать кнопку спуска затвора.

Смотрим на инфракрасное излучение

Не будем вдаваться в технические подробности, просто констатируем факт: инфракрасный свет, невидимый для человеческого глаза, можно разглядеть на дисплее смартфона при помощи камеры. Наведите объектив на пульт, где расположен ИК-диод, и нажимайте на его кнопки. Маленькая светящаяся точка и является ИК-излучением.

Съемка при помощи клавиши громкости

Знаете ли вы, что в подавляющем количестве смартфонов есть возможность сделать снимок при помощи нажатия на клавишу регулировки громкости? Попробуйте сами, нажимать на сенсорную «кнопку затвора» вовсе не обязательно. Если не получилось, зайдите в настройки, возможно, эту функцию нужно активировать. Особенно удобно пользоваться аппаратной клавишей при съемке селфи.

Оцифровка пленочных фото

Если у вас есть старые пленки, и вам любопытно просмотреть их содержимое, для этого достаточно в настройках камеры выбрать цветовой эффект «Негатив», и сфотографировать кадр на пленке. Для этой же цели можно использовать специальное приложение, Helmut, например. Этот способ не заменят профессиональной оцифровки, однако, в ознакомительных целях вполне сгодится.

Панорамные хитрости

Любителям панорамных снимков точно понравятся эти трюки. Сделать несколько виртуальных «клонов» самого себя на снимке, без применения графических редакторов — проще простого. Панорамы на мобильных устройствах создаются при помощи автоматического склеивания последовательных кадров. Достаточно перемещаться после каждого кадра на новое местоположение, оббегая оператора за спиной, в противоположном направлении от движущегося объектива. Передвигать камеру необходимо достаточно медленно, чтобы человек успел занять место очередного «клона».

Интересного эффекта можно добиться во время быстрого движения. Находясь в поезде или автомобиле, активируйте панорамную съемку. Таким образом можно значительно увеличить фотографируемую область.

Эффект желе

В смартфонах используются разные типы матриц: CCD, либо CMOS. В матрице CMOS есть такая особенность — во время съемки при резких и быстрых движениях снимаемого объекта изображение может искажаться, получается так называемый «эффект желе». Это довольно неприятное явление, однако, энтузиасты воспринимают такой эффект, как особую фишку. В этом видеоролике наглядно демонстрируется разница между CMOS и CCD матрицами. Гитарные струны создают вибрации, хотя по факту это всего лишь иллюзия. Если в вашем смартфоне установлена CMOS матрица, вы сможете добиться похожего эффекта, или поэкспериментировать с чем-то другим.

Измерение пульса

Для того, чтобы измерить частоту пульса, необходимо установить и открыть специальное приложение (Cardiograph и ему подобные), которое запустит камеру. Далее, необходимо приложить палец к объективу, и направить к достаточно сильному источнику света (например, к лампе, или воспользоваться встроенной вспышкой).

Наверняка, читателю кажется, что это фантастика, или просто бесполезная штука, придуманная забавы ради. Но это не так. При соблюдении всех условий камера улавливает колебания в виде изменения цвета кожи за счет пульсации крови, а приложение выдает пусть и не идеальный, но близкий к точной цифре результат.

Демонстрация работы сканера сердечных сокращений

Узнайте, что находится перед вами

Увидели картину, но не можете вспомнить, какому художнику принадлежит авторство? В этом может помочь приложение Google Goggles, которое умеет осуществлять визуальный поиск. Зайдите в приложение, сфотографируйте произведение искусства. Приложение распознает объект с помощью поисковика, который покопается в своей базе, и выдаст вам результат на дисплее смартфона. А еще программа умеет распознавать штрих- и QR-коды, упаковки из-под товаров, достопримечательности, и даже текст на нескольких языках! Правда, эта «хитрость» больше относится к заслугам программного обеспечения, но все происходит при непосредственном участии камеры. Пока что такая возможность несет в себе скорее развлекательный характер, потому что распознается далеко не все, и не всегда с первого раза. Тем не менее, программа «обучается», в ее базу добавляются новые объекты, и алгоритмы распознавания постепенно дорабатываются и улучшаются. Возможно, в будущем это приложение поможет пришельцам освоиться на нашей планете.