Zorné pole a technické parametre kamier CCTV typu dome

Optika kamery dome: puzdro, kupola, IR cut

Každá kamera dome je obrazový reťazec z piatich prvkov: kupola, filter IR cut, zostava objektívu, obrazový senzor a prstenec IR LED. Kupola je jediný prvok jedinečný pre tvar dome a je hlavným zdrojom zhoršenia FOV, ak je zle špecifikovaná alebo udržiavaná. Štandardné kupoly sú z akrylu (PMMA) alebo polykarbonátu (PC) s hrúbkou 2-3 mm. Akryl ponúka lepšiu optickú čírosť (priepustnosť svetla ~92 %) a odolnosť proti poškriabaniu; polykarbonát vymieňa niekoľko percent priepustnosti za oveľa vyššiu odolnosť proti nárazu a je povinný pre vandalproof kupoly s krytím IK10.

Číre vs tónované (dymové) kupoly. Číre kupoly zachovávajú plnú priepustnosť svetla a IR, čo dáva najlepší výkon pri slabom svetle a pri nočnom videní. Tónované kupoly, zvyčajne nazývané "dymové" alebo "black bubble", vizuálne skrývajú smer záberu, ale uberajú 30-50 % viditeľného svetla a 10-20 % IR. Tónovaná kupola môže znížiť efektívny dosah IR kamery z 30 m na 18-20 m. Tónované používajte len tam, kde je skrytý smer záberu cennejší než nočný výkon (luxusný maloobchod, hotelové haly); nikdy na obvodoch ani v scénach so slabým svetlom.

Skreslenie v rohoch. Kupola je guľový výsek. Keď sa kamera nakláňa k okraju kupoly, prechádza zorná priamka akrylom pod šikmým uhlom, láme dráhu svetla a zavádza 1-3 % súdkovitého skreslenia a miernu farebnú vadu v rohoch snímky. Pri miernom náklone (pod 30° od zvislice) je to neviditeľné, ale pri náklone nad 60° je výrazné a okraj obrazu môže stratiť 5-8 % efektívneho rozlíšenia. Výrobcovia objektívov väčšinu tohto korigujú výpočtovými profilmi, ale efekt je pri širokouhlých modeloch skutočný.

Odraz IR a problém špinavej kupoly. Prstenec IR LED je vnútri kupoly, hneď mimo tubusu objektívu. Ak sa na povrchu kupoly nahromadí prach, odtlačky prstov alebo škrabance, odráža sa IR svetlo od týchto nedokonalostí späť do objektívu a vytvára žiariacu bielu škvrnu v strede nočného obrazu. Je to najčastejšia príčina sťažností "v noci slepá" pri inštaláciách kamier dome. Vyčistenie kupoly mikrovláknovou utierkou obnoví výkon; hlboko poškriabané kupoly treba vymeniť. Drahšie kamery dome (Axis Q35, Hikvision DarkFighter, Dahua Lite AI) používajú medzi tubusom objektívu a kupolou penové tesnenie proti svetlu, ktoré tento vnútorný odraz blokuje: hľadajte v katalógovom liste "IR baffle" alebo "light isolation".

Vandalproof vs bežné puzdrá. Bežná vnútorná dome zvyčajne používa akryl 1.5-2 mm a plastový základný prstenec (IK04-IK06). Vandalproof dome používa polykarbonát 3-4 mm, hliníkový odliatok ako základňu, bezpečnostné skrutky a je testovaná na IK10 (náraz 50 J). Vandalproof puzdro váži 600-1200 g oproti 200-400 g pri vnútornom, čo záleží pri inštaláciách do podhľadových dosiek, kde je nad 700 g nutná výstuž zadnej krabice.

FOV dome podľa ohniskovej vzdialenosti: tabuľka 2.8 / 4 / 6 / 8 / 12 mm

Horizontálne zorné pole kamery dome závisí od dvoch hodnôt: ohniskovej vzdialenosti a uhlopriečky senzora. Vzorec je HFOV = 2 · arctan(šírka_senzora / (2 · ohnisková_vzdialenosť)). Tabuľka nižšie uvádza horizontálne a vertikálne FOV pre päť najbežnejších ohniskových vzdialeností na troch moderných veľkostiach senzorov. Čísla sú typické špecifikácie výrobcov zaokrúhlené na najbližší stupeň; jednotlivé modely sa líšia o ±2°.

Všimnite si, že prechod zo senzora 1/3" na 1/2" pri rovnakej ohniskovej vzdialenosti rozšíri HFOV zhruba o 25 %. Preto kvalitnejšie kamery dome so senzormi 1/1.8" uvádzajú citeľne širšie uhly než lacné jednotky s 1/3", aj keď obe špecifikujú objektív 2.8 mm. Pre presné čísla pre jednotlivé modely preveďte svoje hodnoty kalkulačkou FOV alebo výberom objektívu.

Pevná dome vs varifokálna vs motorizovaná PTZ dome

Kamery dome sa delia do troch optických rodín, každá s iným modelom ovládania FOV a inou cenou.

Dome s pevným objektívom (60-180 €). Ohnisková vzdialenosť je v továrni pevne spojená so zostavou objektívu. Typické pevné dĺžky sú 2.8 mm a 4 mm. Výhody: najnižšia cena, najmenšie puzdro, najnižšia spotreba (3-5 W), najlepšia optická ostrosť za cenu. Nevýhody: žiadne nastavenie na mieste; ak sa scéna zmení, kamera sa vymení. Pevné kupoly použite pre opakovateľné nasadenia, kde jedna scéna zodpovedá jednému modelu: hotelové chodby, bloky učební, maloobchodné uličky rovnakej šírky.

Motorizované varifokálne dome (150-450 €). Objektív má motorický zoom a zaostrenie, typicky 2.8-12 mm. Inštalatér alebo operátor nastavuje ohniskovú vzdialenosť na diaľku cez webové rozhranie kamery. Výhody: jeden model pokrýva každú scénu od miestností 25 m² po chodby 80 m, žiadne návštevy so schodíkmi kvôli premiereniu, podporuje autofokus pri pohybe. Nevýhody: o 30-50 % vyššia cena, o niečo väčšie puzdro, mechanizmus mechanického zoomu môže po 5-7 rokoch zlyhať. Je to východisková voľba pre serióznu inštaláciu a jediná rozumná voľba, keď scény nie sú vo fáze návrhu ešte dokončené.

PTZ dome (800-3000 € a viac). Kupoly pan-tilt-zoom kombinujú varifokálny objektív (typicky 4.8-120 mm alebo väčšie pomery zoomu) s motorickým otáčaním (360° plynulo) a náklonom (90-180°). Kupola je väčšia (priemer 140-260 mm), aby uvoľnila rotujúci optický blok. Výhody: jedna kamera pokryje to, čo by inak vyžadovalo 6-12 pevných kamier, presety a okruhy umožňujú plánované pokrytie viacerých zón, optický zoom dodá detail úrovne identifikácie na 50-200 m. Nevýhody: v každom okamihu je pokrytá iba jedna zóna; PTZ nenahrádza pevné pokrytie tej istej oblasti, len ho dopĺňa. Pozrite úplné porovnanie dome vs bullet vs PTZ.

Veľkosti senzorov (1/2.8", 1/2.5", 1/1.8") a vplyv na FOV

Veľkosť senzora je druhá premenná určujúca zorné pole pri danej ohniskovej vzdialenosti. Označovanie (1/3", 1/2.8", 1/2.7", 1/2.5", 1/2", 1/1.8") je pozostatok z vidikonových trubíc a nezodpovedá fyzickej uhlopriečke senzora v palcoch. Skutočné rozmery uhlopriečok:

Väčší senzor = širšie FOV pri rovnakej ohniskovej vzdialenosti. Objektív 2.8 mm na senzore 1/3" dáva ~96° HFOV; rovnaká ohnisková vzdialenosť na senzore 1/1.8" dáva ~126° HFOV. Väčší senzor má aj väčšie fotodiódy (typicky 2.4 µm vs 1.4 µm), ktoré na pixel nazbierajú viac svetla a poskytujú o 1-2 EV lepšiu citlivosť pri slabom svetle. Preto dome 4 MP s 1/1.8" predčí dome 8 MP s 1/2.8" v slabo osvetlených scénach napriek nižšiemu nominálnemu rozlíšeniu.

Katalógové listy uvádzajú veľkosť senzora na prvom riadku. Ak je dome uvedená ako "4 MP" bez veľkosti senzora, predpokladajte 1/3": lacnú jednotku. Prémiové dome 4 MP sú vždy 1/1.8" alebo 1/2".

Úrovne rozlíšenia: 2 MP, 4 MP, 5 MP, 8 MP: hustota pixelov na meter

Hustota pixelov na meter (PPM) je jediná užitočná metrika rozlíšenia pre dohľad. Vyjadruje, koľko vodorovných pixelov pokrýva jeden meter scény na danej vzdialenosti. EN 62676-4 stanovuje prahy: 25 PPM pre detekciu, 62 PPM pre pozorovanie, 125 PPM pre rozpoznanie, 250 PPM pre identifikáciu. Tabuľka nižšie ukazuje PPM na 5 m, 10 m a 20 m pre dome 2.8 mm v štyroch úrovniach rozlíšenia, s HFOV 108° (senzor 1/2.7").

Ako čítať tabuľku: dome 4 MP s 2.8 mm poskytuje detail úrovne rozpoznania (125+ PPM) iba do ~7.5 m. Ďalej máte zábery úrovne pozorovania, nie identifikovateľné podľa tváre. Ak chcete predĺžiť identifikačnú vzdialenosť, zvýšte rozlíšenie (prejdite na 8 MP) alebo zúžte objektív (prejdite na dome 4 mm alebo 6 mm). Podrobnosti k tomuto kompromisu nájdete v megapixely vs vzdialenosť.

Vzdialenosti DORI pre typické modely dome

Vzdialenosti DORI (Detection, Observation, Recognition, Identification) zverejňované výrobcami vychádzajú z definícií hustoty pixelov EN 62676-4. Nižšie sú oficiálne hodnoty DORI od troch veľkých výrobcov, každá pre typický model dome 4 MP.

Berte ich ako návrhové opory, nie ako absolútne sľuby: skutočné DORI závisí od úrovne osvetlenia, kontrastu, rozmazania pohybom a kompresie kodeku. Pre vašu kombináciu modelu a scény vydá kalkulačka DORI štyri vzdialenosti pre akúkoľvek dvojicu objektív-rozlíšenie a podrobný rozbor DORI vysvetľuje, ako boli prahy odvodené.

Odolnosť voči vandalom IK10, IP66/IP67, prevádzková teplota

Odolnostné triedy určujú, či dome prežije tam, kde ju namontujete. Čítajú sa tri samostatné normy: IK (náraz), IP (prach/voda) a prevádzková teplota.

Triedy IK (IEC 62262) merajú energiu nárazu v jouloch. IK08 = 5 J (1.7 kg z 30 cm); IK10 = 20 J štandardne alebo 50 J zosilnene (5 kg zo 40 cm, čo zodpovedá silnému úderu baseballovou pálkou). IK10 uvádzajte pre: školy, väznice, verejnú dopravu, štadióny, exteriéry v prízemí a všade, kde je kamera dosiahnuteľná osobou stojacou na podlahe. Vnútorné kancelárie a stropy nad 3.5 m môžu používať IK08 alebo vnútorné puzdrá bez klasifikácie.

Triedy IP (IEC 60529) majú dve číslice: prvá pre pevné častice, druhá pre kvapaliny. IP66 = prachotesné + silné vodné prúdy (tryska 12.5 mm, 100 kPa, vzdialenosť 3 m, žiadne škodlivé vniknutie). IP67 = prachotesné + dočasné ponorenie do hĺbky 1 m na 30 minút. IP66 postačuje pre 95 % vonkajších scenárov vrátane hnaného dažďa a oplachu. IP67 je potrebné len tam, kde je možná stojatá voda alebo záplava (vstupy do pivníc, steny dokov, spracovanie potravín). IP68 (trvalé ponorenie) je vzácne a mimo bazénov či námorných aplikácií zbytočné.

Prevádzková teplota. Štandardné kupoly pracujú od -10°C do +50°C. Kupoly pre chladné prostredia ( -40°C až +60°C) majú vnútorné vykurovanie, ktoré odoberá 4-8 W, keď je aktívne, a vyžadujú PoE+ (30 W) alebo pomocných 12 VDC. Pri inštaláciách v severnej Európe, Kanade alebo alpských oblastiach uvádzajte variant -40°C: kupola štandardnej dome môže praskať pri -25°C a jej filter IR-cut s LCD uzávierkou spoľahlivo neprepína pod -15°C.

Kombinovaná vonkajšia špecifikácia. Bezpečný základ pre vonkajšie kupoly vo verejnom priestore je: IP66 + IK10 + -30°C až +60°C + PoE 802.3af (alebo PoE+, ak je vybavená vykurovaním). Overte všetky tri v katalógovom liste; dodávatelia niekedy splnia dva z troch a tretí ticho vynechajú.

Výšky montáže: strop vs stena vs záves

Výška montáže mení pokrytú plochu aj hustotu pixelov v cieľovej rovine. Berte tieto referenčné výšky ako východiskové body návrhu.

Vnútorný strop, zapustená dome. 2.4-3.0 m. Pod 2.4 m je dome vystavená vandalizmu aj vo vnútri; nad 3.0 m prekročí dome 2.8 mm dosah identifikácie na obvode svojho FOV. Pre snímanie tvárí pri vstupoch nastavte dome na 2.7 m a 0.5-1.5 m za dvere, naklonenú o 10° nadol.

Vnútorná stena, dome na konzole. 3.0-4.0 m, s náklonom 15-25° nadol. Montáž na stenu je správna voľba, keď je montáž na strop nepraktická (podhľady bez prístupu do dutiny, vzduchotechnika v ceste) alebo keď chcete smerový pohľad namiesto pohľadu 360° nadol. Dome na stene v 3.5 m s objektívom 4 mm a náklonom 20° pokryje zónu 6 m širokú × 12 m dlhú s detailom úrovne rozpoznania.

Vonkajšia stena, odkvap alebo čelná doska. 3.5-4.5 m. Montujte pod presah odkvapu, aby bola kupola chránená pred priamym dažďom a slnkom, čo znižuje oslnenie a predlžuje životnosť kupoly. Naklaňte 20-30° nadol pre typický pohľad na príjazdovú cestu alebo dvor.

Vonkajší záves, stĺp alebo trám. 4-8 m, pričom 6 m je ideálne pre parkoviská a predpolia. Nad 8 m klesne dome 2.8 mm na úrovni terénu pod 125 PPM (rozpoznanie) aj so senzorom 4 MP: prejdite na objektív 6 mm alebo 8 mm a prijmite užšie FOV, alebo prejdite na senzor 8 MP. Pri veľmi vysokých stĺpoch (10-12 m) sú závesné PTZ dome nákladovo efektívnejšie než štyri alebo päť pevných.

Rozsah náklonu. Každá dome má maximálny náklon, typicky 75-80° od vodorovnej. Tým vzniká slepý kužeľ 10-15° priamo pod jednotkou. Dome vo výške 3 m má slepý kruh s priemerom 0.8-1.0 m na podlahe; v 6 m rastie slepý kruh na 1.6-2.0 m. Naplánujte susedné kamery tak, aby tieto zóny krížovo pokryli; pozrite slepé miesta CCTV.

Časté chyby FOV pri kamerách dome

Päť chýb stojí za väčšinou podvýkonných inštalácií dome. Každú možno opraviť pri návrhu a po inštalácii je drahá na opravu.

Ako dimenzovať dome: praktický príklad

Scenár: predajná plocha 8 m široká × 12 m dlhá so stropom 3.0 m. Klient chce zábery úrovne rozpoznania každého návštevníka a v zadných rohoch príjme úroveň pozorovania. Rozpočet dovoľuje jednu dome.

Krok 1: vyberte pozíciu montáže. Dome umiestnite do stredu, 4 m od vstupných dverí a 4 m od každej bočnej steny. Dome je vo výške 3.0 m a pozerá priamo nadol s pohľadom 360° pri kupole (použijeme prirodzené kruhové FOV dome).

Krok 2: vypočítajte požadované FOV. Uhlopriečna vzdialenosť od dome do najvzdialenejšieho rohu miestnosti je √((8/2)² + (12-4)²) ≈ √(16 + 64) ≈ 8.9 m. Na pokrytie tohto smerom nadol namierenou dome vo výške 3 m potrebujeme HFOV dosť široké, aby premietnutý polomer na podlahe bol aspoň 8.9 m. HFOV ≈ 2 · arctan(8.9 / 3.0) ≈ 144°: príliš široké pre štandardnú dome. Buď dome premiestnite (k zadnej stene a naklonenú dopredu), alebo prijmite dome 2.8 mm pokrývajúcu len prednú 8-10 m na úrovni rozpoznania.

Krok 3: vyberte objektív. Dome 4 MP s objektívom 2.8 mm na senzore 1/2.7" poskytuje ~108° HFOV. Vo výške 3 m to pokrýva kruh s polomerom 3 · tan(54°) ≈ 4.1 m na úrovni podlahy, teda kruh s priemerom 8.2 m. Predná 4 m × 8 m miestnosti je pokrytá dobre; zadná 4 m × 8 m leží tesne mimo polomeru rozpoznania. PPM na 5 m vzdialenosti po zemi je 186 (rozpoznanie+); na 8 m je 116 (tesne pod rozpoznaním).

Krok 4: overte voči požiadavkám klienta. Klient chcel rozpoznanie každého návštevníka. Riešenie s jednou dome dáva rozpoznanie len do 7.5 m. Na splnenie zadania buď pridajte druhú dome vzadu v miestnosti (zrkadlové umiestnenie, 4 m od zadnej steny), alebo prejdite na varifokálnu dome 4 MP s ohniskovou vzdialenosťou 4 mm a presuňte ju na zadnú stenu smerom k vstupu: to dáva HFOV 84° a 200+ PPM po celej dĺžke 12 m.

Krok 5: zopakujte výpočet. Zadajte pôdorys, pozíciu dome a voľbu objektívu do kalkulačky FOV na vizualizáciu pokrytia na 2D pláne; overte PPM na vzdialenosť pomocou kalkulačky DORI; presný model vyberte v katalógu kamier. K pozadiu výpočtu FOV pozrite zorné pole vysvetlené a neznáme pojmy vyhľadajte v slovníku.