Pole widzenia i dane techniczne kopułkowych kamer CCTV

Optyka kamer kopułkowych: obudowa, kopuła, filtr odcinający IR

Każda kamera kopułkowa to stos obrazowania z pięciu elementów: kopuły, filtra odcinającego IR, zespołu obiektywu, sensora obrazu i pierścienia diod IR. Kopuła to jedyny element właściwy formie kopułki i główne źródło pogorszenia FOV, jeśli jest źle określona lub utrzymywana. Standardowe kopuły to akryl (PMMA) lub poliwęglan (PC) o grubości 2-3 mm. Akryl daje lepszą przejrzystość optyczną (transmisja światła ~92%) i odporność na zarysowania; poliwęglan poświęca kilka procent transmisji na rzecz znacznie większej odporności na uderzenia i jest obowiązkowy w kopułkach IK10 odpornych na wandalizm.

Kopuły przezroczyste kontra ciemne (przydymione). Przezroczyste kopuły zachowują pełną przepuszczalność światła i IR, dając najlepszą pracę w słabym świetle i widzenie nocne. Ciemne kopuły, zwykle zwane kopułkami „smoked” lub „black bubble”, ukrywają wizualnie kierunek skierowania, ale odcinają 30-50% światła widzialnego i 10-20% IR. Ciemna kopuła może obniżyć efektywny zasięg IR kamery z 30 m do 18-20 m. Stosuj ciemne tylko tam, gdzie ukryty kierunek jest cenniejszy niż praca nocna (luksusowy handel, hole hotelowe), nigdy na obwodzie ani w scenach o słabym świetle.

Zniekształcenie w narożnikach. Kopuła to wycinek kuli. Gdy kamera pochyla się ku krawędzi kopuły, linia widzenia przechodzi przez akryl pod kątem skośnym, załamując bieg światła i wprowadzając 1-3% zniekształcenia beczkowatego oraz niewielką aberrację chromatyczną w narożnikach kadru. Przy łagodnych kątach pochylenia (poniżej 30° od pionu) jest to niewidoczne, ale staje się wyraźne powyżej 60° pochylenia, gdzie krawędź obrazu może tracić 5-8% efektywnej rozdzielczości. Producenci obiektywów korygują większość tego profilami obliczeniowymi, ale efekt jest realny w modelach szerokokątnych.

Odbicie IR i problem brudnej kopuły. Pierścień diod IR znajduje się wewnątrz kopuły, tuż za tubusem obiektywu. Jeśli powierzchnia kopuły gromadzi kurz, odciski palców lub rysy, światło IR odbija się od tych niedoskonałości z powrotem do obiektywu, tworząc świecącą białą plamę pośrodku obrazu nocnego. To najczęstsza przyczyna skarg na „ślepotę nocą” w instalacjach kopułkowych. Czyszczenie kopuły ściereczką z mikrofibry przywraca działanie; głęboko porysowane kopuły trzeba wymienić. Wyższej klasy kopułki (Axis Q35, Hikvision DarkFighter, Dahua Lite AI) stosują uszczelkę z pianki między tubusem obiektywu a kopułą, by blokować to wewnętrzne odbicie; szukaj w karcie katalogowej „IR baffle” lub „light isolation”.

Obudowy odporne i nieodporne na wandalizm. Wewnętrzna kopułka bez ochrony przeciwwandalowej zwykle ma akryl 1,5-2 mm i plastikowy pierścień podstawy (IK04-IK06). Kopułka odporna na wandalizm ma poliwęglan 3-4 mm, odlewaną aluminiową podstawę, śruby zabezpieczone przed manipulacją i jest testowana do IK10 (50 J energii uderzenia). Obudowa antywandalowa waży 600-1200 g wobec 200-400 g dla wewnętrznej, co ma znaczenie przy montażu w płytach sufitowych, gdzie powyżej 700 g wymagane jest wzmocnienie z tyłu.

FOV kopułki według ogniskowej: tabela 2,8 / 4 / 6 / 8 / 12 mm

Poziome pole widzenia kopułki zależy od dwóch wartości: ogniskowej i przekątnej sensora. Wzór to HFOV = 2 · arctan(szerokość_sensora / (2 · ogniskowa)). Poniższa tabela podaje poziome i pionowe FOV dla pięciu najpopularniejszych ogniskowych na trzech nowoczesnych rozmiarach sensora. Liczby to typowe dane producentów zaokrąglone do pełnego stopnia; poszczególne modele odbiegają o ±2°.

Zwróć uwagę, że przejście z sensora 1/3" na 1/2" przy tej samej ogniskowej poszerza HFOV o mniej więcej 25%. Dlatego kopułki wyższej klasy z sensorami 1/1.8" podają wyraźnie szersze kąty niż budżetowe 1/3", nawet gdy oba mają obiektyw 2,8 mm. Dokładne liczby dla danego modelu przelicz w kalkulatorze FOV lub selektorze obiektywów.

Kopułka stała kontra zmiennoogniskowa kontra motoryzowana PTZ

Kamery kopułkowe dzielą się na trzy rodziny optyczne, każda z innym modelem kontroli FOV i innym przedziałem cenowym.

Kopułki ze stałym obiektywem (60-180 €). Ogniskowa jest zespolona z zespołem obiektywu w fabryce. Typowe stałe ogniskowe to 2,8 mm i 4 mm. Zalety: najniższy koszt, najmniejsza obudowa, najmniejszy pobór mocy (3-5 W), najlepsza ostrość optyczna za tę cenę. Wady: brak regulacji na miejscu; jeśli scena się zmieni, wymieniasz kamerę. Używaj kopułek stałych w powtarzalnych wdrożeniach, gdzie jedna scena to jeden model: korytarze hotelowe, bloki klas, alejki sklepowe o równej szerokości.

Motoryzowane kopułki zmiennoogniskowe (150-450 €). Obiektyw ma zoom i ostrość z napędem, zwykle 2,8-12 mm. Instalator lub operator ustawia ogniskową zdalnie z interfejsu WWW kamery. Zalety: jeden model obejmuje każdą scenę od pomieszczeń 25 m² po korytarze 80 m, zero powrotów z drabiną do ponownego ustawienia, obsługa autofokusa po ruchu. Wady: o 30-50% wyższy koszt, nieco większa obudowa, mechanizm zoomu może zawieść po 5-7 latach. To domyślny wybór przy poważnych instalacjach i jedyny rozsądny, gdy sceny nie są jeszcze ostateczne na etapie projektu.

Kopułki PTZ (800-3000+ €). Kopułki pan-tilt-zoom łączą obiektyw zmiennoogniskowy (zwykle 4,8-120 mm lub większe krotności zoomu) z napędzanym obrotem (360° ciągły) i pochyleniem (90-180°). Kopuła jest większa (średnica 140-260 mm), by zmieścić obracający się blok optyczny. Zalety: jedna kamera obejmuje to, co inaczej wymagałoby 6-12 kamer stałych, presety i trasy pozwalają na harmonogramowe pokrycie wielu stref, zoom optyczny daje szczegół na poziomie identyfikacji na 50-200 m. Wady: w danej chwili obejmowana jest tylko jedna strefa; PTZ nie zastępuje stałego pokrycia tego samego obszaru, a tylko je uzupełnia. Zobacz pełne porównanie kopułki, kamery tubowej i PTZ.

Rozmiary sensora (1/2.8", 1/2.5", 1/1.8") i wpływ na FOV

Rozmiar sensora to druga zmienna decydująca o polu widzenia przy danej ogniskowej. Konwencja nazewnicza (1/3", 1/2.8", 1/2.7", 1/2.5", 1/2", 1/1.8") to spuścizna po lampach vidicon i nie równa się fizycznej przekątnej sensora w calach. Rzeczywiste przekątne:

Większy sensor = szersze FOV przy tej samej ogniskowej. Obiektyw 2,8 mm na sensorze 1/3" daje ~96° HFOV; ta sama ogniskowa na sensorze 1/1.8" daje ~126° HFOV. Większy sensor ma też większe fotodiody (zwykle 2,4 µm wobec 1,4 µm), które zbierają więcej światła na piksel i dają o 1-2 EV lepszą czułość w słabym świetle. Dlatego kopułka 4 MP 1/1.8" przewyższy kopułkę 8 MP 1/2.8" w ciemnych scenach mimo niższej nominalnej rozdzielczości.

Karty katalogowe podają rozmiar sensora w pierwszej linii. Jeśli kopułka jest opisana jako „4 MP” bez rozmiaru sensora, załóż 1/3", czyli urządzenie budżetowe. Kopułki 4 MP klasy premium mają zawsze 1/1.8" lub 1/2".

Poziomy rozdzielczości: 2 MP, 4 MP, 5 MP, 8 MP, gęstość pikseli na metr

Gęstość pikseli na metr (PPM) to jedyna użyteczna miara rozdzielczości w monitoringu. Wyraża, ile poziomych pikseli przypada na jeden metr sceny z danej odległości. EN 62676-4 ustala progi: 25 PPM do wykrywania, 62 PPM do obserwacji, 125 PPM do rozpoznania, 250 PPM do identyfikacji. Poniższa tabela pokazuje PPM na 5 m, 10 m i 20 m dla kopułki 2,8 mm w czterech poziomach rozdzielczości, przy HFOV 108° (sensor 1/2.7").

Jak czytać tabelę: kopułka 4 MP z obiektywem 2,8 mm daje szczegół na poziomie rozpoznania (125+ PPM) tylko do ~7,5 m. Dalej masz materiał na poziomie obserwacji, bez twarzy możliwych do zidentyfikowania. Aby wydłużyć odległość identyfikacji, podnieś rozdzielczość (przejdź na 8 MP) albo zawęź obiektyw (przejdź na kopułkę 4 mm lub 6 mm). Szersze omówienie tego kompromisu znajdziesz w megapiksele kontra odległość.

Odległości DORI typowych modeli kopułek

Odległości DORI (Detection, Observation, Recognition, Identification) publikowane przez producentów opierają się na definicjach gęstości pikseli z EN 62676-4. Poniżej oficjalne wartości DORI trzech głównych producentów, każda dla typowego modelu kopułki 4 MP.

Traktuj je jako punkty odniesienia w projekcie, a nie bezwzględne obietnice: rzeczywiste DORI zależy od poziomu światła, kontrastu, rozmycia ruchu i kompresji kodeka. Dla własnej kombinacji modelu i sceny kalkulator DORI wylicza cztery odległości dla dowolnej pary obiektyw-rozdzielczość, a omówienie DORI wyjaśnia, jak wyprowadzono progi.

Odporność na wandalizm IK10, IP66/IP67, temperatura pracy

Klasy środowiskowe decydują, czy kopułka przetrwa tam, gdzie ją montujesz. Są trzy osobne parametry do przeczytania: IK (uderzenia), IP (pył/woda) i temperatura pracy.

Klasy IK (IEC 62262) mierzą energię uderzenia w dżulach. IK08 = 5 J (1,7 kg z 30 cm); IK10 = 20 J standardowo lub 50 J wzmocnione (5 kg z 40 cm, co odpowiada mocnemu uderzeniu kijem bejsbolowym). Określ IK10 dla: szkół, więzień, transportu publicznego, stadionów, elewacji zewnętrznych na parterze i wszędzie tam, gdzie kamera jest w zasięgu osoby stojącej na podłodze. Biura wewnątrz i sufity powyżej 3,5 m mogą mieć IK08 lub obudowy wewnętrzne bez klasyfikacji.

Stopnie IP (IEC 60529) to dwie cyfry: pierwsza dla ciał stałych, druga dla cieczy. IP66 = pyłoszczelność + silne strugi wody (dysza 12,5 mm, 100 kPa, odległość 3 m, brak szkodliwego wnikania). IP67 = pyłoszczelność + czasowe zanurzenie na głębokość 1 m przez 30 minut. IP66 wystarcza w 95% scenariuszy zewnętrznych, wliczając deszcz zacinający i mycie strumieniem. IP67 jest potrzebne tylko tam, gdzie możliwa jest stojąca woda lub zalanie (wejścia do piwnic, ściany ramp, przetwórstwo spożywcze). IP68 (ciągłe zanurzenie) jest rzadkie i zbędne poza basenami lub zastosowaniami morskimi.

Temperatura pracy. Standardowe kopułki pracują od -10°C do +50°C. Kopułki do zimnych środowisk (-40°C do +60°C) mają wewnętrzną grzałkę pobierającą 4-8 W w działaniu i wymagają PoE+ (30 W) albo dodatkowego 12 VDC. Przy instalacjach w północnej Europie, Kanadzie lub w regionach alpejskich określ wariant -40°C: kopuła standardowej kopułki może pęknąć przy -25°C, a jej filtr odcinający IR z migawką LCD przestaje niezawodnie przełączać poniżej -15°C.

Łączna specyfikacja zewnętrzna. Bezpieczna baza dla kopułek zewnętrznych w przestrzeni publicznej to: IP66 + IK10 + -30°C do +60°C + PoE 802.3af (lub PoE+, jeśli z grzałką). Zweryfikuj wszystkie trzy w karcie katalogowej; producenci czasem spełniają dwa z trzech i po cichu pomijają trzeci.

Wysokości montażu: sufit, ściana, wieszak

Wysokość montażu zmienia zarówno obejmowany obszar, jak i gęstość pikseli na płaszczyźnie celu. Użyj tych wysokości odniesienia jako punktów wyjścia w projekcie.

Wewnątrz, sufit, kopułka wpuszczana. 2,4-3,0 m. Poniżej 2,4 m kopułka jest narażona na wandalizm nawet wewnątrz; powyżej 3,0 m kopułka 2,8 mm przekroczy zasięg identyfikacji na obrzeżu swojego FOV. Do rejestracji twarzy przy wejściach ustaw kopułkę na 2,7 m i 0,5-1,5 m od drzwi w głąb, pochyloną o 10° w dół.

Wewnątrz, montaż ścienny, kopułka na wsporniku. 3,0-4,0 m, z pochyleniem 15-25° w dół. Montaż ścienny to dobry wybór, gdy montaż sufitowy jest niepraktyczny (sufity podwieszane bez dostępu do przestrzeni nad nimi, kanały w drodze) lub gdy chcesz widoku kierunkowego zamiast 360° w dół. Kopułka ścienna na 3,5 m z obiektywem 4 mm i pochyleniem 20° obejmuje strefę 6 m szerokości × 12 m długości ze szczegółem na poziomie rozpoznania.

Na zewnątrz, montaż ścienny, okap lub deska czołowa. 3,5-4,5 m. Montuj pod okapem, by osłonić kopułę przed bezpośrednim deszczem i słońcem, co ogranicza odblaski i wydłuża żywotność kopuły. Pochyl 20-30° w dół dla typowego widoku podjazdu lub podwórza.

Na zewnątrz, montaż wiszący, słup lub belka. 4-8 m, a 6 m to złoty środek dla parkingów i placów przed wejściem. Powyżej 8 m kopułka 2,8 mm przy gruncie spada poniżej 125 PPM (rozpoznanie), nawet z sensorem 4 MP: przejdź na obiektyw 6 mm lub 8 mm i zaakceptuj węższe FOV albo przejdź na sensor 8 MP. Przy bardzo wysokich słupach (10-12 m) wiszące kopułki PTZ są bardziej opłacalne niż cztery lub pięć kopułek stałych.

Zakres pochylenia. Każda kopułka ma maksymalne pochylenie, zwykle 75-80° od poziomu. Tworzy to bezpośrednio pod urządzeniem martwy stożek 10-15°. Kopułka na wysokości 3 m ma przy podłodze martwy krąg o średnicy 0,8-1,0 m; na 6 m martwy krąg rośnie do 1,6-2,0 m. Zaplanuj sąsiednie kamery tak, by wzajemnie krzyżowo pokrywały te strefy; zobacz martwe pola CCTV.

Typowe błędy FOV kopułek

Pięć błędów odpowiada za większość kiepsko działających instalacji kopułkowych. Każdy da się naprawić na etapie projektu i jest drogi do naprawy po instalacji.

Jak dobrać kopułkę: przykład obliczeniowy

Scenariusz: hala sprzedaży o szerokości 8 m × długości 12 m i suficie na 3,0 m. Klient chce materiału na poziomie rozpoznania każdego odwiedzającego i godzi się na poziom obserwacji w tylnych narożnikach. Budżet pozwala na jedną kopułkę.

Krok 1: wybierz pozycję montażu. Zamontuj kopułkę centralnie, 4 m od drzwi wejściowych i 4 m od każdej ściany bocznej. Kopułka jest na wysokości 3,0 m, patrzy prosto w dół z widokiem 360° przy kopule (użyjemy naturalnego kolistego FOV kopułki).

Krok 2: oblicz wymagane FOV. Odległość po przekątnej od kopułki do dalekiego narożnika pomieszczenia to √((8/2)² + (12-4)²) ≈ √(16 + 64) ≈ 8,9 m. Aby objąć to kopułką skierowaną w dół na wysokości 3 m, potrzebujemy HFOV na tyle szerokiego, by rzutowany promień przy podłodze wynosił co najmniej 8,9 m. HFOV ≈ 2 · arctan(8,9 / 3,0) ≈ 144°, zbyt szeroko jak na standardową kopułkę. Albo zmień pozycję kopułki (przenieś do tylnej ściany i pochyl do przodu), albo zaakceptuj, że kopułka 2,8 mm obejmie na poziomie rozpoznania tylko przednie 8-10 m.

Krok 3: wybierz obiektyw. Kopułka 4 MP z obiektywem 2,8 mm na sensorze 1/2.7" daje ~108° HFOV. Na wysokości 3 m obejmuje to przy podłodze okrąg o promieniu 3 · tan(54°) ≈ 4,1 m, czyli okrąg o średnicy 8,2 m. Przednie 4 m × 8 m pomieszczenia jest dobrze pokryte; tylne 4 m × 8 m leży tuż poza promieniem rozpoznania. PPM przy 5 m odległości po gruncie wynosi 186 (rozpoznanie+); przy 8 m jest to 116 (tuż poniżej rozpoznania).

Krok 4: zweryfikuj względem wymagań klienta. Klient chciał rozpoznania każdego odwiedzającego. Rozwiązanie z jedną kopułką daje rozpoznanie tylko do 7,5 m. Aby spełnić założenie, dodaj drugą kopułkę z tyłu pomieszczenia (lustrzane ustawienie, 4 m od tylnej ściany) albo przejdź na kopułkę zmiennoogniskową 4 MP z ogniskową 4 mm i przenieś kopułkę na tylną ścianę zwróconą ku wejściu: to daje 84° HFOV i 200+ PPM na całej długości 12 m.

Krok 5: powtórz obliczenia. Wrzuć swój rzut, pozycję kopułki i wybór obiektywu do kalkulatora FOV, by zwizualizować pokrycie na planie 2D; sprawdź PPM w odległości w kalkulatorze DORI; wybierz dokładny model z katalogu kamer. Tło matematyki FOV znajdziesz w polu widzenia wyjaśnionym, a nieznane terminy sprawdź w słowniku.