Зрително поле и технически характеристики на куполни CCTV камери

Оптика на dome камерата: корпус, купол, IR cut

Всяка dome камера е образна верига от пет елемента: куполът, IR-cut филтърът, обективният възел, сензорът за изображение и пръстенът от IR светодиоди. Куполът е единственият елемент, характерен за формата dome, и е основният източник на влошаване на FOV, ако е зададен или поддържан неправилно. Стандартните куполи са от акрил (PMMA) или поликарбонат (PC) с дебелина 2-3 mm. Акрилът предлага по-добра оптична яснота (пропускане на светлина ~92%) и устойчивост на драскотини; поликарбонатът разменя няколко процента пропускане за далеч по-висока устойчивост на удар и е задължителен за антивандални куполи с клас IK10.

Прозрачни срещу тонирани (опушени) куполи. Прозрачните куполи запазват пълното пропускане на светлина и IR, което дава най-добра работа при слабо осветление и нощно виждане. Тонираните куполи, обикновено наричани "опушени" или "black bubble", скриват визуално посоката на насочване, но намаляват видимата светлина с 30-50% и IR с 10-20%. Тониран купол може да свали ефективния обхват на IR на камерата от 30 m на 18-20 m. Използвайте тонирани само там, където скритата посока на насочване е по-ценна от нощната работа (луксозна търговия на дребно, хотелски фоайета); никога по периметри или сцени със слабо осветление.

Изкривяване в ъглите. Куполът е сферичен сегмент. Когато камерата се накланя към ръба на купола, зрителната линия минава през акрила под наклонен ъгъл, пречупва пътя на светлината и внася 1-3% бъчвовидно изкривяване плюс лека хроматична аберация в ъглите на кадъра. Това е невидимо при малки ъгли на наклон (под 30° от вертикалата), но става изразено над 60° наклон, където краят на изображението може да загуби 5-8% от ефективната резолюция. Производителите на обективи коригират голяма част от това с изчислителни профили, но ефектът е реален при широкоъгълните модели.

Отражение на IR и проблемът с мръсния купол. Пръстенът от IR светодиоди е вътре в купола, точно извън тубуса на обектива. Ако повърхността на купола натрупа прах, отпечатъци или драскотини, IR светлината се отразява от тези несъвършенства обратно в обектива и произвежда светещо бяло петно в центъра на нощното изображение. Това е най-честата причина за оплаквания "слепа нощем" при dome инсталации. Почистването на купола с кърпа от микрофибър възстановява работата; дълбоко надраскани куполи трябва да се сменят. По-висок клас куполи (Axis Q35, Hikvision DarkFighter, Dahua Lite AI) използват пенеста светлинна гарнитура между тубуса на обектива и купола, за да блокират това вътрешно отражение: потърсете в спецификацията "IR baffle" или "light isolation".

Антивандални срещу обикновени корпуси. Обикновен вътрешен dome обикновено използва акрил 1.5-2 mm и пластмасов основен пръстен (IK04-IK06). Антивандален dome използва поликарбонат 3-4 mm, основа от леен алуминий, винтове срещу саботаж и е тестван до IK10 (удар 50 J). Антивандалният корпус тежи 600-1200 g срещу 200-400 g за вътрешния, което е важно при инсталации в тавански плочи, където над 700 g е необходимо укрепване на задната кутия.

FOV на dome по фокусно разстояние: таблица 2.8 / 4 / 6 / 8 / 12 mm

Хоризонталното зрително поле на dome зависи от две стойности: фокусно разстояние и диагонал на сензора. Формулата е HFOV = 2 · arctan(ширина_на_сензора / (2 · фокусно_разстояние)). Таблицата по-долу дава хоризонтален и вертикален FOV за петте най-често срещани фокусни разстояния при три съвременни размера на сензора. Числата са типични спецификации на производителите, закръглени до най-близкия градус; отделните модели се различават с ±2°.

Забележете, че преминаването от сензор 1/3" към 1/2" при същото фокусно разстояние разширява HFOV с около 25%. Затова по-висок клас куполи със сензори 1/1.8" обявяват осезаемо по-широки ъгли от евтините 1/3" устройства, дори когато и двете задават обектив 2.8 mm. За точни числа по модели прекарайте стойностите си през калкулатора за FOV или селектора на обективи.

Фиксиран dome срещу варифокален срещу моторизиран PTZ dome

Dome камерите се делят на три оптични семейства, всяко с различен модел за контрол на FOV и различна цена.

Dome с фиксиран обектив (60-180 €). Фокусното разстояние е залепено в обективния възел във фабриката. Типичните фиксирани дължини са 2.8 mm и 4 mm. Предимства: най-ниска цена, най-малък корпус, най-ниска консумация (3-5 W), най-добра оптична острота за цената. Недостатъци: няма настройка на място; ако сцената се промени, камерата се сменя. Използвайте фиксирани куполи за повтарящи се внедрявания, където една сцена е равна на един модел: хотелски коридори, блокове с класни стаи, търговски пътеки с еднаква ширина.

Моторизирани варифокални dome (150-450 €). Обективът има моторизиран зуум и фокус, обикновено 2.8-12 mm. Монтажникът или операторът задава фокусното разстояние отдалечено през уеб интерфейса на камерата. Предимства: един модел покрива всяка сцена от стаи с 25 m² до коридори с 80 m, нула посещения със стълба за пренасочване, поддържа автофокус при движение. Недостатъци: с 30-50% по-висока цена, малко по-голям корпус, механичният механизъм за зуум може да откаже след 5-7 години. Това е изборът по подразбиране за сериозни инсталации и единственият разумен избор, когато сцените още не са окончателни на етапа на проектиране.

PTZ dome (800-3000 € или повече). Pan-tilt-zoom куполите комбинират варифокален обектив (обикновено 4.8-120 mm или по-големи съотношения на зуум) с моторизирано въртене (360° непрекъснато) и наклон (90-180°). Куполът е по-голям (диаметър 140-260 mm), за да освободи въртящия се оптичен блок. Предимства: една камера покрива онова, което иначе би изисквало 6-12 фиксирани камери, пресетите и обиколките позволяват планирано покритие на няколко зони, оптичният зуум дава детайл на ниво идентификация на 50-200 m. Недостатъци: във всеки момент е покрита само една зона; PTZ не замества фиксираното покритие на същата област, а само го допълва. Вижте пълното сравнение dome срещу bullet срещу PTZ.

Размери на сензорите (1/2.8", 1/2.5", 1/1.8") и влияние върху FOV

Размерът на сензора е втората променлива, която определя зрителното поле при дадено фокусно разстояние. Конвенцията за именуване (1/3", 1/2.8", 1/2.7", 1/2.5", 1/2", 1/1.8") е наследство от видиконовите тръби и не съответства на физическия диагонал на сензора в инчове. Действителните размери на диагоналите:

По-голям сензор = по-широк FOV при същото фокусно разстояние. Обектив 2.8 mm върху сензор 1/3" дава ~96° HFOV; същото фокусно разстояние върху сензор 1/1.8" дава ~126° HFOV. По-големият сензор има и по-големи фотодиоди (обикновено 2.4 µm срещу 1.4 µm), които събират повече светлина на пиксел и дават с 1-2 EV по-добра чувствителност при слабо осветление. Затова 4 MP dome с 1/1.8" превъзхожда 8 MP dome с 1/2.8" в слабо осветени сцени въпреки по-ниската номинална резолюция.

Спецификациите посочват размера на сензора на първия ред. Ако dome е описан като "4 MP" без размер на сензора, предполагайте 1/3": евтино устройство. Премиум 4 MP dome винаги са 1/1.8" или 1/2".

Нива на резолюция: 2 MP, 4 MP, 5 MP, 8 MP: плътност на пикселите на метър

Плътността на пикселите на метър (PPM) е единствената полезна метрика за резолюция при наблюдение. Тя изразява колко хоризонтални пиксела покриват един метър от сцената на дадено разстояние. EN 62676-4 определя прагове: 25 PPM за откриване, 62 PPM за наблюдение, 125 PPM за разпознаване, 250 PPM за идентификация. Таблицата по-долу показва PPM на 5 m, 10 m и 20 m за dome 2.8 mm при четири нива на резолюция, с HFOV 108° (сензор 1/2.7").

Как се чете таблицата: 4 MP dome с 2.8 mm дава детайл на ниво разпознаване (125+ PPM) само до ~7.5 m. Отвъд това имате записи на ниво наблюдение, които не позволяват идентифициране по лице. За да удължите разстоянието за идентификация, повишете резолюцията (преминете към 8 MP) или стеснете обектива (преминете към dome с 4 mm или 6 mm). За по-подробен разбор на този компромис прочетете мегапиксели срещу разстояние.

DORI разстояния за типични dome модели

DORI разстоянията (Detection, Observation, Recognition, Identification), публикувани от производителите, следват определенията за плътност на пикселите по EN 62676-4. По-долу са официални DORI числа от трима големи производители, всяко за типичен 4 MP dome модел.

Използвайте ги като проектни опори, а не като абсолютни обещания: действителното DORI зависи от нивото на светлина, контраста, размазването от движение и компресията на кодека. За вашата комбинация от модел и сцена калкулаторът за DORI дава четирите разстояния за всяка двойка обектив-резолюция, а подробният разбор на DORI обяснява как са изведени праговете.

Антивандален клас IK10, IP66/IP67, работна температура

Екологичните класове определят дали dome оцелява там, където я монтирате. Има три отделни стандарта за четене: IK (удар), IP (прах/вода) и работна температура.

Класовете IK (IEC 62262) измерват енергията на удара в джаули. IK08 = 5 J (1.7 kg от 30 cm); IK10 = 20 J стандартно или 50 J усилено (5 kg от 40 cm, еквивалентно на силен удар с бейзболна бухалка). Задавайте IK10 за: училища, затвори, обществен транспорт, стадиони, външни зони на партера и навсякъде, където камерата е достъпна за човек, стоящ на пода. Вътрешни офиси и тавани над 3.5 m могат да използват IK08 или вътрешни корпуси без клас.

Класовете IP (IEC 60529) са с две цифри: първата за твърди частици, втората за течности. IP66 = прахонепроницаемо + мощни водни струи (дюза 12.5 mm, 100 kPa, разстояние 3 m, без вредно проникване). IP67 = прахонепроницаемо + временно потапяне на дълбочина 1 m за 30 минути. IP66 е достатъчен за 95% от външните сценарии, включително дъжд с вятър и измиване. IP67 е нужен само там, където е възможна стояща вода или наводнение (входове на мазета, стени на докове, хранително-вкусова промишленост). IP68 (непрекъснато потапяне) е рядък и ненужен извън басейни или морски приложения.

Работна температура. Стандартните куполи работят от -10°C до +50°C. Куполите за студена среда ( -40°C до +60°C) включват вътрешен нагревател, който консумира 4-8 W, когато е активен, и изискват PoE+ (30 W) или помощно 12 VDC. За инсталации в Северна Европа, Канада или алпийски региони задавайте варианта -40°C: куполът на стандартен dome може да се напука при -25°C, а филтърът му IR-cut с LCD затвор не превключва надеждно под -15°C.

Комбинирана външна спецификация. Безопасна база за външни куполи в обществена среда е: IP66 + IK10 + -30°C до +60°C + PoE 802.3af (или PoE+, ако е оборудван с нагревател). Проверете и трите в спецификацията; доставчиците понякога изпълняват две от три и мълчаливо пропускат третото.

Височини на монтаж: таван срещу стена срещу висящ

Височината на монтаж променя както покритата площ, така и плътността на пикселите в равнината на целта. Използвайте тези референтни височини като отправна точка при проектиране.

Вътрешен таван, вграден dome. 2.4-3.0 m. Под 2.4 m dome е изложен на вандализъм дори вътре; над 3.0 m dome с 2.8 mm ще надхвърли обхвата за идентификация по периметъра на своя FOV. За заснемане на лица при входове задайте dome на 2.7 m и 0.5-1.5 m зад вратата, наклонен 10° надолу.

Вътрешна стена, dome на конзола. 3.0-4.0 m, с наклон 15-25° надолу. Монтажът на стена е правилният избор, когато монтажът на таван е непрактичен (окачени тавани без достъп до кухината, въздуховоди на пътя) или когато искате насочен поглед вместо 360° поглед надолу. Dome на стена на 3.5 m с обектив 4 mm и наклон 20° покрива зона 6 m широка × 12 m дълга с детайл на ниво разпознаване.

Външна стена, стреха или челна дъска. 3.5-4.5 m. Монтирайте под стрехата, за да защитите купола от директен дъжд и слънце, което намалява заслепяването и удължава живота на купола. Наклонете 20-30° надолу за типичен изглед към алея или двор.

Външен висящ, стълб или греда. 4-8 m, като 6 m е оптималното за паркинги и предпространства. Над 8 m dome с 2.8 mm на нивото на земята пада под 125 PPM (разпознаване) дори със сензор 4 MP: преминете към обектив 6 mm или 8 mm и приемете по-тесния FOV, или преминете към сензор 8 MP. За много високи стълбове (10-12 m) висящите PTZ dome са по-рентабилни от четири или пет фиксирани.

Обхват на наклона. Всеки dome има максимален наклон, обикновено 75-80° от хоризонталата. Това създава сляп конус от 10-15° точно под устройството. Dome на височина 3 m има сляп кръг с диаметър 0.8-1.0 m на пода; на 6 m слепият кръг расте до 1.6-2.0 m. Планирайте съседни камери да покриват кръстосано тези зони; вижте слепите зони на CCTV.

Чести грешки с FOV при dome

Пет грешки обясняват повечето слабо работещи dome инсталации. Всяка е поправима при проектирането и скъпа за поправяне след инсталацията.

Как да оразмерим dome: решен пример

Сценарий: търговска площ с ширина 8 m × дължина 12 m, с таван 3.0 m. Клиентът иска записи на ниво разпознаване на всеки посетител и приема ниво наблюдение в задните ъгли. Бюджетът позволява един dome.

Стъпка 1: изберете позиция на монтаж. Монтирайте dome в центъра, на 4 m от входната врата и на 4 m от всяка странична стена. Dome е на височина 3.0 m, гледа право надолу с 360° изглед при купола (ще използваме естествения кръгов FOV на dome).

Стъпка 2: изчислете необходимия FOV. Диагоналното разстояние от dome до най-далечния ъгъл на стаята е √((8/2)² + (12-4)²) ≈ √(16 + 64) ≈ 8.9 m. За да покрием това с насочен надолу dome на височина 3 m, ни трябва HFOV, достатъчно широк, че проектираният радиус на пода да е поне 8.9 m. HFOV ≈ 2 · arctan(8.9 / 3.0) ≈ 144°: твърде широк за стандартен dome. Или преместете dome (към задната стена и наклонете напред), или приемете dome с 2.8 mm, покриващ само предните 8-10 m на ниво разпознаване.

Стъпка 3: изберете обектива. 4 MP dome с обектив 2.8 mm върху сензор 1/2.7" дава ~108° HFOV. На височина 3 m това покрива кръг с радиус 3 · tan(54°) ≈ 4.1 m на нивото на пода, т.е. кръг с диаметър 8.2 m. Предните 4 m × 8 m на стаята са покрити добре; задните 4 m × 8 m са точно извън радиуса на разпознаване. PPM на 5 m разстояние по земята е 186 (разпознаване+); на 8 m е 116 (точно под разпознаване).

Стъпка 4: проверете спрямо изискванията на клиента. Клиентът искаше разпознаване на всеки посетител. Решението с един dome дава разпознаване само до 7.5 m. За да отговорите на заданието, или добавете втори dome в задната част на стаята (огледално разположение, на 4 m от задната стена), или преминете към 4 MP варифокален dome с фокусно разстояние 4 mm и преместете dome на задната стена с лице към входа: това дава HFOV 84° и 200+ PPM по цялата дължина от 12 m.

Стъпка 5: повторете изчислението. Въведете плана, позицията на dome и избора на обектив в калкулатора за FOV, за да визуализирате покритието на 2D план; проверете PPM на разстояние с калкулатора за DORI; изберете точния модел от каталога на камерите. За фона на изчислението на FOV вижте зрителното поле, обяснено, а непознатите термини потърсете в речника.