Тепловізор і його застосування в системах відеоспостереження

1. фізика тепловидения
2. Звернути увагу
3. Робочий діапазон спектра тепловізорів
4. Звернути увагу
5. Матриці охолоджуються і неохолоджувані
6. Звернути увагу
7. Температурна чутливість тепловізора
8. Звернути увагу
9. Матриці калібровані і некалібровані
10. роздільна здатність матриці
11. Звернути увагу
12. Об'єктиви для тепловізорів
13. Звернути увагу
14. Цільові завдання тепловізорів в відеоспостереження
15. Обмеження застосування тепловізорів в системах безпеки
16. критерій Джонсона
17. Облік впливу погодних умов
18. Інструменти розрахунку
19. Рекомендації з проектування систем відеоспостереження з використанням тепловізорів
20. Що дешевше - один тепловізор, або кілька відеокамер?
21. Висновок
22. звернути Рамус

Інтерес до тепловізійної техніки зростає з кожним днем. Разом з тим, прикладів застосування в реальних системах відеоспостереження не так і багато. Причини: дорожнеча обладнання, брак інформації за правилами проектування систем з тепловізорами, неясна ефективність використання в реальних обставинах.

C одного боку на тему тепловізорів існують ґрунтовні наукові статті з багатоповерховими формулами для розрахунків, і з іншого маркетингові матеріали і таблиці, за якими вибирають обладнання не заглиблюючись в фізику процесу і оцінити потреби.

Ми вирішили заповнити інформаційну прогалину і розповімо, як про теорію, так і практику застосування тепловізорів для охоронного відеоспостереження, і дамо цінні рекомендації фахівцям проектувальникам.

фізика тепловидения

І теплове випромінювання, і видиме світло, є частиною електромагнітного спектра. І в цьому сенсі фізичний принцип роботи тепловізійних камер і відеокамер нічим не відрізняється - випромінювання фіксується чутливими елементами матриці, або болометра, потім перетворюється в електричний сигнал і далі обробляється процесором.

Відеокамера - це пристрій, який формує зображення за допомогою прийому і обробки відбитого від об'єктів світла (електромагнітного випромінювання видимого спектру). Основним елементом відеокамери є світлочутлива матриця або фотоматриця.

Тепловізіонная камера (тепловізор) являє собою пристрій, який формує зображення за допомогою прийому і обробки власного теплового (інфрачервоного) випромінювання об'єктів. Основним елементом тепловізора є детектор теплового випромінювання - болометр.

Для розуміння на скільки відрізняються діапазони довжин хвиль, в яких працюють відеокамера і тепловізор звернемося до спектру електромагнітного випромінювання.

У наведеному спектрі наочно показано, що діапазон видимого спектру випромінювання значно відстає від інфрачервоного діапазону, в якому працює тепловізор. І суттєва особливість тепловізора полягає в тому, що для реєстрації навколишнього світу йому не треба жодних освітлення: якщо звичайна камера приймає відбитий від предметів світло (денний, штучний, інфрачервоний), то тепловізор працює з власним тепловим (інфрачервоним) випромінюванням предметів і бачить їх в повній темряві.

Звернути увагу

Не потрібно плутати здатність відеокамер фіксувати випромінювання в ближньому ІЧ-діапазоні (850-950 нм), з здатність тепловізорів працювати в середнім і далекому ІЧ-діапазонах! Близький ІЧ-діапазон це як і раніше відбите від об'єктів випромінювання, яке посилає на них ІК-прожектор, неважливо, вбудований він в саму камеру або є окремий пристрій (про це ми говорили в відеоролику ). Оскільки потужність джерела підсвічування завжди обмежена, дальність її також буде обмежена, і досить сильно, в порівнянні з дальністю сприйняття матрицею тепловізора власного теплового випромінювання об'єкта.

Робочий діапазон спектра тепловізорів

Інфрачервоний спектр шкали електромагнітних випромінювань розташовується на ділянці довжин хвиль приблизно від 700 нанометрів до 1000 мікрометрів. Залежно від підходів і технічних областей застосування цей діапазон ділять на кілька піддіапазонів, найбільш поширене розподіл відображено на малюнку на початку статті і представлено в таблиці

Назва Довжина хвилі, мкм

Близький інфрачервоний діапазон

0.75-1.4

Короткий інфрачервоний діапазон

1.4-3

Середній інфрачервоний діапазон

3-8

Довгий інфрачервоний діапазон

8-15

Далекий інфрачервоний діапазон

15-1000

Для сфери спостережень більший інтерес представляють два піддіапазони - середній і довгий.

Викликано це наступними обставинами. Будь-який об'єкт з температурою вище -273 ° C випускає електромагнітне випромінювання. Чим вище температура, тим менше довжина хвилі. Для предметів, близьких до температури навколишнього середовища довжини хвиль в максимумах теплового випромінювання припадають на середній і, більшою мірою, на довгий діапазон. Наприклад, тіло людини при нормальній температурі має найбільшу енергію випромінювання на частоті близько 10 мкм.

Тіло людини при нормальній температурі має найбільшу енергію випромінювання на частоті близько 10 мкм.

Ще один параметр, що впливає на діапазон роботи тепловізора - так звані вікна прозорості атмосфери. Це ті ділянки інфрачервоного спектра, на довжинах хвиль яких теплове випромінювання поглинається в меншій мірі. Для складу земної атмосфери їх два - 3-5 мкм і 8-12 мкм (вказані наближені значення). Відповідно, тепловізійні камери, в основному, мають матриці, чутливі в даних діапазонах.

Звернути увагу

Для охоронного відеоспостереження цікавіший другий діапазон, внаслідок того, що на шкалі найбільш актуальних температур, від -50 ° C до + 50 ° C, теплове випромінювання об'єктів, в тому числі і людини, в основному відповідає довжинах хвиль 8-12 мкм.

Матриці охолоджуються і неохолоджувані

Тепловізійні камери розрізняються видами виконання і конструктивом. Одне з серйозних розділень - охлаждаемая, або Неохолоджуваний фотопріёмная матриця.

В охолоджуваних тепловізорах матриця поміщена в герметичний вакуумний корпус з кріогенної установкою. Чутливість таких матриць дуже висока, аж до реєстрації одиничних фотонів, і якби вони не охолоджувалися, то власне випромінювання матриці і компонентів тепловізора забивало б корисний сигнал. У зв'язку з цим стосовно до сфери охоронного спостереження охолоджувані тепловізори дозволяють виявляти людини на відстанях до декількох кілометрів. Найчастіше вони застосовуються для спостереження за протяжними стратегічними територіями, наприклад, акваторіями портів і т.п.

Недоліком тепловізорів з охолоджуваними матрицями є обмежений ресурс роботи, необхідність обслуговування і висока вартість. Тепловізори на основі охолоджуваних болометрів широко застосовуються в наукових дослідженнях, наприклад, астрономії.

Тепловізійні камери, виконані на основі неохолоджуваних матриць, відрізняються більш компактними розмірами, що не перевищують габарити звичайної вуличної IP-камери в захисному кожусі, і значно меншою вартістю: сотні тисяч рублів проти сотень тисяч доларів у охолоджуваних. Неохолоджуваний матриця має меншою чутливістю, в порівнянні з охолоджувальної.

Звернути увагу

У відеоспостереження більш затребуваним є застосування тепловізорів з неохолоджуваними матрицями, тому що їх технічних характеристик цілком достатньо для вирішення більшості відповідних завдань охоронного спостереження, а компактність і менша вартість стають вирішальним фактором.

Температурна чутливість тепловізора

Найчастіше під чутливістю тепловізора мається на увазі параметр, який носить назву NETD (еквівалентна шуму різниця температур), або, якщо спрощено, крок відмінності фіксується температури об'єкта від температури фону. Вимірюється вона в міллікельвінах (мк). У сучасних тепловізорів, навіть з неохолоджуваними матрицями, дана величина дорівнює сотих часток градуса.

Оскільки градус Кельвіна як одиниця виміру фактично дорівнює градусу Цельсія, але з іншим початком шкали, значення параметра NETD, скажімо, в 50 мк означатиме, що роздільна температурна здатність тепловізора дорівнює 0,05 ° C. Таким чином, при відміну температури рухомій цілі від температури фону на п'ять сотих градуса, тепловізор забезпечить можливість визначити ці відмінності і зафіксувати мету.

Однак, варто взяти до уваги, що величина NETD буває неоднакова в різних ділянках температурного діапазону. Так, якщо для конкретної моделі вказана величина 50 мк, то вона може бути вірна, наприклад, лише для температур від 0 ° C до 30 ° C, для решти діапазону NETD буде гірше. Виробники не завжди вказують ці дані.

Звернути увагу

Як така чутливість не несе в собі корисної інформації для проектування систем відеоспостереження, через те, що можуть бути вирішені завдання пов'язані з роботою детектора, для якого контраст в 0,05 ° C занадто мала величина. Для детектора важлива сукупність змін - контраст + рух об'єкта.

Завдання, які вирішуються ми розберемо докладно в цій статті, але перш варто вказати ще про два моменти: калібровані і некалібровані матриці і об'єктиви для тепловізорів.

Матриці калібровані і некалібровані

Існують тепловізійні камери, які не просто фіксують різницю температур об'єктів, але здатні визначати точну температуру. Матриці таких камер відкалібровані по деякому температурному стандарту і дозволяють проводити вимірювання навіть в окремій точці спостережуваного об'єкта.

Тепловізори з каліброваними матрицями дозволяють фіксувати абсолютні значення температури спостережуваних об'єктів і сигналізувати про тривоги при її зниженні або підвищенні поза заданого діапазону (перегрів, або неприпустиме охолодження).

Застосування таких тепловізорів поширене в сферах, де є потреба у температурний контроль, наприклад, за станом промислового обладнання.

У системах відеоспостереження калібровані тепловізори використовуються не часто. Основне застосування - контроль технологічного обладнання та оповіщення оператора про перегревах або переохолодженнях. Відомі спроби використання каліброваного тепловізора для виявлення осіб з підвищеною температурою на міжнародних пунктах пропуску в період епідемій. На скільки вони успішні судити складно, проте повсюдного впровадження дані системи не знайшли.

Основне завдання вирішується будь-якою системою відеоспостереження - запобігання проникненню, фіксація фактів проникнення і реагування на вторгнення. У зв'язку з цим розглядати застосування каліброваних тепловізорів в цій статті ми не станемо. Залишимо цей момент для майбутніх матеріалах про технологічний відеоспостереження.

роздільна здатність матриці

У системах безпеки ми звикли оперувати значеннями дозволу матриць в кілька мегапікселів. У тепловізорах типове дозвіл - 320х240, а дозвіл передових матриць становить 1280х1024. Здається, що цього недостатньо. Але для яких завдань? Про це ми поговоримо далі в статті.

Тепловізійні матриці не володіють високою роздільною здатністю. причиною цього є як технологічні обмеження і відповідно висока вартість виготовлення, так і відсутність потреби в надвисокому дозволі.

Звернути увагу

Для тепловізійного спостереження не потрібно високий дозвіл зображення. Значення 320х240 є типовими, а передові зразки мають роздільну здатність 1280х1024. Цих значень досить для більшості завдань.

Об'єктиви для тепловізорів

Відрізнити тепловізор від звичайної камери за зовнішнім виглядом практично неможливо. Тепловізори випускаються в тих же форм-факторах. Однак є ознака, за якою обізнана людина завжди відрізнить тепловізор - об'єктив.

Об'єктив звичайної камери випускається з прозорого для світла матеріалу - скла або пластику. У діапазонах, в яких працює тепловізор, скло і пластик не пропускають теплове випромінювання об'єктів. Для виготовлення об'єктивів тепловізійних камер використовується германій, який має прозорість для діапазону 1,8-23 мкм. Відповідно, він відмінно підходить для потрібного нам діапазону 8-12 мкм.

Об'єктиви для тепловізорів з германію не пропускають видиме світло і тому тепловізори можна легко візуально відрізняють від камер відеоспостереження на вигляд об'єктива.

Об'єктиви для тепловізорів завжди фіксовані і дуже дорогі, з цієї причини до їх вибору слід підходити уважно і обгрунтовано. Це питання ми розглянемо нижче, в розділі про критерії Джонсона.

Звернути увагу

Більшість тепловізійних камер для систем відеоспостереження є закінчені вироби з вбудованим об'єктивом. Це зручно і для проектувальника - він вибирає з переліку потрібну йому пристрій, і для інсталятора - не потрібно збирати і налаштовувати камеру перед її установкою.

Цільові завдання тепловізорів в відеоспостереження

Познайомившись з усіма особливостями тепловізорів та фізичними принципами тепловізійного спостереження можна перейти до опису завдань, які вирішуються з використанням даного обладнання в системах безпеки.

Принцип отримання зображення тепловізійної камерою визначає специфіку її використання в сфері безпеки. Виділимо основні завдання, для яких має сенс використовувати камери даного типу:

• виявлення у відсутності якого б то не було освітлення
  будь-тепловізор, незалежно від конструктивних особливостей, може виявляти об'єкти в абсолютній темряві. Це дозволяє забезпечити як приховане спостереження за об'єктами, так і економити на додатковому освітленні на периметрі. Зробимо важливе застереження: фіксація об'єктів в темряві можлива, якщо температура предмета відрізняється від температури фону, на якому знаходиться предмет. До цій обставині ми ще повернемося;

• контроль за великими просторами на далеких підступах до об'єкта
  для фіксування руху об'єкта, припустимо, людину, досить отримання контрастного зображення розміром всього в декілька пікселів, теоретично відстань детектування може бути дуже великим, до декількох кілометрів. Ця особливість дозволяє забезпечити якісне виявлення цілей на далеких підступах до об'єкта захисту, в т.ч. на великих просторах: акваторія, відкрите поле, гори і т.п .;

• робота в складних метеоумовах
  тепловізор «бачить» крізь туман, сніг і дощ. Дальність виявлення цілей в цьому випадку падає, іноді в кілька разів, але це не йде ні в яке порівняння з тим, що звичайна камера практично повністю перестає бачити навіть в умовах легкого туману;

• протидія саботажу
  уявімо собі ситуацію, що зловмисники хочуть позбавити «очей» охорону об'єкта і направили пучок яскравого світла в звичайну камеру. Камера буде засвічена, охоронець звичайно це помітить, але що відбуватиметься в спостережуваної області зрозуміти буде неможливо - скільки зловмисників, як вони озброєні, що вони роблять. Така ситуація з тепловізором не відбудеться - засліпити його неможливо.

Тепловізор - унікальне рішення, яке не має альтернатив

Головна перевага застосування тепловізора можна сформулювати наступним чином: виявлення об'єктів на великій відстані в темряві в відсутності джерел штучного освітлення, в т.ч. в складних метеоумовах.

Замінити тепловізор в певного роду завданнях може хіба що радіолокатор. І такі проекти теж є. Однак проблема радіолокатора в тому, що він не може забезпечити прийнятне візуальне уявлення об'єкта.

Зображення, що отримується з тепловізора хоч і віддалено, але все-таки схоже на те, що ми отримуємо зі звичайною камери.

Завдання, які тепловізором завдання здаються фантастичними! Це саме те, що потрібно в системах безпеки. Висока вартість тепловізора може з лишком окупитися за рахунок економії на кількості встановленого обладнання, роботах по установці, електроживленні освітлювачів. Це може спонукати проектувальника системи відеоспостереження до того, щоб замінити звичайні камери на периметрі тепловізорами.

У зв'язку з цим важливо сказати про обмеження застосування тепловізора тепловізійних камер.

Обмеження застосування тепловізорів в системах безпеки

Виходячи з фізичних принципів роботи тепловізора можна сформулювати теоретичні обмеження його застосування: неможливість ідентифікації цілі (в звичному для стандартних завдань розумінні), нездатність сприймати теплове випромінювання крізь перешкоди, «розчинення» об'єктів в тлі з температурою близької до температури об'єкта. Але це в теорії.

Інженерний відділ компанії Відеомакс вирішив не обмежуватися теорією і перевірити роботу тепловізора на практиці. Ми провели ряд тестів для з'ясування специфіки роботи і застосування тепловізійної камери в реальних умовах. За результатами тестування було виявлено кілька важливих обставин, якими ми хочемо поділитися з читачами.

Якщо коротко підсумувати результати дослідження, то перш за все, ми переконалися, що існують ситуації, в яких застосування тепловізорів має деякі обмеження:

• неможливість ідентифікації та розпізнавання
  неможливість розпізнавання та ідентифікації спостережуваних об'єктів в тому розумінні, яке справедливо для звичайних камер світлового діапазону. Зображення теплового випромінювання, наприклад, людини, не дозволяє його ідентифікувати, і навіть зафіксувати будь-які прикмети корисні для проведення розслідування і пошуку зловмисника;

• об'єкт може «розчинитися» в тлі
  денний спостереження тепловізором може не дати настільки ефективний результат, як спостереження вночі. Особливо в спекотний сонячний день, коли спостережуваний предмет може зрівнятися по температурі з фоном і практично «розчинитися» в ньому;

• об'єкт может сховатіся за перепони
  людина, що сховався за непроникною перепоною, скажімо, листом фанери, в разі вирівнювання температур перепони і навколишнього фону, наприклад, поверхні землі або кущів, може бути не виявлений тепловізором. Правда, це стосується вже досить великих відстаней, в нашому експерименті - 100 метрів;

• тепловізори не бачать крізь скло і воду
  цікаве і ефектне спостереження, проте здається, що на практиці це малоймовірно. У реальних ситуаціях на периметрі навряд чи хтось буде переміщатися, сховавшись за склом або шматком оргскла.

З повними результатами дослідження можна ознайомитися за засланні . Як проходило дослідження в нашому відеоролику:

Які головні висновки можна зробити із зазначених обмежень? Перш за все, потрібно розуміти, що в певних ситуаціях, тепловізор може не спрацювати і пропустити мета, причому на досить близьких до нього відстанях - таких, на яких звичайна камера вже відмінно бачить і детектирует об'єкт.

Це особливо важливо для об'єктів, де проникнення зловмисника може принести значний збиток, де зловмисник цілком має на меті сховатися від тепловізора. І тут виникає дисонанс - з одного боку саме для категорійних і особливо охоронюваних об'єктів тепловізори найчастіше і застосовуються, з іншого - саме на такі об'єкти проникнення здійснюється підготовленим зловмисником, які знають фізичні принципи роботи тепловізора.

Рятує в цій ситуації лише те, що найбільш небезпечна ситуація для тепловидения - яскравий сонячний день, коли проникнення за статистикою найменш ймовірно. Але тим не менше і замовнику, і проектувальнику, потрібно знати про зазначені обмеження і враховувати при формуванні тактики охорони.

Розглядаючи тему тепловидения неможливо не згадати про таке поняття як Критерій Джонсона. І тут є, про що поміркувати перш ніж переходити до рекомендацій з проектування.

критерій Джонсона

Уважний читач помітить, що коли ми говоримо про роботу тепловізора, то в основному застосовуємо термін «виявлення». А як бути з розпізнаванням і ідентифікацією? Наскільки добре тепловизионная камера справляється з цими завданнями?

Перш за все, варто нагадати, що вкладається в поняття виявлення, розпізнавання та ідентифікації, коли мова йде про спостереження в звичайних умовах, тобто, у видимому світловому спектрі. Це питання розглядається нами в окремому матеріалі , Тут сформулюємо коротко:

• Виявлення - визначення типу об'єкта (людина, автомобіль)

• Розпізнавання - визначення прийме об'єкта (молодий чоловік в зеленій куртці)

• Ідентифікація - встановлення особи конкретної людини (Іван Іванович)

Подивившись на стандартну картинку, одержувану з тепловізійної камери, ми побачимо, що людина на ній виглядає вельми специфічно.

Зображенням людини в тепловізійної камері є відображенням інтенсивності теплового випромінювання (температури) різних ділянок тіла і одягу. Виявити прикмети об'єкта спостереження за таким зображенню практично неможливо.

Розпізнати і, тим більше, ідентифікувати його за таким зображенню буде досить важко. І якщо з виявленням все начебто зрозуміло, то з якими ж критеріями підходити до завдань розпізнавання та ідентифікації?

Слід сказати, що стосовно звичайного спостереження можливість вирішення завдань розпізнавання та ідентифікації має абсолютно певний чисельне вираження, представлене в такий параметр, як щільність пікселів на метр.

З огляду на особливості зображення, одержуваного тепловізором, був розроблений спосіб наближеною оцінки можливості вирішення вищенаведених завдань для тепловізійних камер. Він отримав назву «критерій Джонсона», по імені винахідника методу. Метод був розроблений експериментальним шляхом і залежить від відповідність розмірів об'єкта в одиницях просторового дозволу картинки і ймовірності вирішення завдань по розрізненню об'єктів. Спочатку для критерію Джонсона розмір об'єкта прив'язувався до штриховий світі (періоду, що складається з темної і світлої ліній). Оскільки для відеоспостереження за одиницю відліку зручніше брати елемент цифрового зображення, тобто піксель, в оцінці за критерієм Джонсона найчастіше застосовується саме він.

Крім того, з урахуванням специфіки візуального сприйняття тепловізійної картинки, тріада стандартних завдань розрізнення об'єктів набуває іншого вигляду. Фактично завдання для спостереження тепловізором зміщуються на один щабель щодо завдань для видимого діапазону.

Завдання Спостереження в видимому діапазоні Спостереження теплового випромінювання

Виявлення

Визначення типу об'єкта (людина, автомобіль)

Виявлення об'єкта (факт поява об'єкта в кадрі)

розпізнавання

Визначення прийме об'єкта (приблизний стать і вік людини, як одягнений)

Визначення типу об'єкта (людина, автомобіль)

ідентифікація

Визначення унікальності об'єкта (конкретна особистість)

Визначення прийме об'єкта (стать людини, тип автомобіля)

Типові значення критерію Джонсона для стандартних завдань, що вирішуються за ймовірністю 50% в хороших метеоумовах, з урахуванням специфіки для тепловізійного зображення:

Завдання вирішується при спостереженні теплового випромінювання на основі критерію Джонсона Кількість пікселів по найменшого розміру проекції об'єкта

Виявлення

2

розпізнавання

6

ідентифікація

12

Отримується при цьому зображення:

Саме ці значення найчастіше наводять як інструкції для визначення дальності роботи тепловізора. При цьому зауважимо, що вказані значення розраховувалися для вирішення відповідних завдань з ймовірністю 50% в нормальних погодних умовах.

Для інших ймовірностей застосовуються коефіцієнти перерахунку.

Імовірність,% 100 95 80 50 30 10 2

коефіцієнт

3

2

1,5

1

0,75

0,5

0,25

Таким чином, якщо ми хочемо, наприклад, виявити за допомогою тепловізора людини з імовірністю 95%, необхідно, щоб в кадрі його розмір по ширині, тобто, в горизонтальній площині, був не менше чотирьох пікселів (2 * 2, де перший множник - критерій Джонсона для виявлення, другий - коефіцієнт для ймовірності 95%). При цьому ми не зрозуміємо, що це людина, а тільки лише зафіксуємо факт появи об'єкта в кадрі.

Як ми бачимо, критерій Джонсона - імовірнісний показник, але він може дати хоча б приблизний прогноз ефективності роботи тепловізійної камери для вирішення конкретного завдання в заздалегідь відомих умовах.

Ще одна важлива особливість, яку не враховує критерій Джонсона - вплив погодних умов. Як вже було зазначено в статті, несприятливі погодні умови знижують можливість "бачити" об'єкти тепловізором. Зниження дальності виявлення (по-іншому - зниження контрасту об'єкта) може бути до 2-3 разів. Це означає, що для забезпечення роботи тепловізора в широкому діапазоні кліматичних умов значення розміру об'єкта в пікселях слід перерахувати помноживши, наприклад, на 2,5.

Облік впливу погодних умов

Пропонований нами облік впливу погодних умов у вигляді коефіцієнта перерахунку не має наукового або методологічного емпіричного обґрунтування. Вказані значення є результатом досвіду впровадження тепловізорів нашими партнерами і аналізу масиву інформації в інтернеті. Очевидно, що несприятливі погодні умови впливають на рішення задач тепловізорами, і якщо цього не враховувати, то захищеність об'єкта в сильний сніг, дощ, туман, знижується. Тому наша думка - якщо стоїть завдання забезпечити роботу системи у всьому діапазоні погодних умов експлуатації, то певну поправку вносити потрібно обов'язково. Яке це буде значення - вирішувати вам. Свої рекомендації ми привели.

Як приклад наведемо таблицю для стандартних завдань відповідно до класифікації Джонсона з урахуванням ймовірності 95% і для роботи в широкому діапазоні кліматичних умов (сніг, дощ, туман):

Завдання Кількість пікселів по найменшого розміру проекції об'єкта

Виявлення

10

розпізнавання

30

ідентифікація

60

Інструменти розрахунку

Зазначені в таблицях дані про кількість пікселів по найменшого розміру проекції об'єкта використовуються для вибору об'єктива і визначення дальності роботи тепловізора відповідно до завданням і з урахуванням ймовірності її рішення в заданих метеорологічних умовах. Розрахувати дальність дії тепловізора в цих умовах можна згадавши шкільний курс математики, або скористатися готовими таблицями від виробників тепловізорів.

Для ілюстрації застосування даного методу наведемо таблицю дальності виявлення для моделі тепловізора Axis Q1932-E.

Дані наведені для стандартних значень критерію Джонсона для ймовірності виконання завдання 50% і нормальних погодних умовах. Зазначені значення дальності потрібно зменшувати кратно для коригування щодо ймовірності виконання завдання і погіршення погодних умов.

Приклад: необхідно фіксувати факт припинення кордонів об'єкта людиною на прямій ділянці периметра на відстані 300 метрів з імовірністю 95% в будь-яких погодних умовах.

Для вирішення завдання досить виявлення. Імовірність 95% вимагає зменшити максимальну відстань в 2 рази. Складні погодні умови - 2,5 рази (за нашими рекомендаціями). В цілому це 5 разів. По таблиці видно, що для виявлення людини єдино можливим рішенням буде використання об'єктива 60 мм, тому що 1800м / 5 = 360м, що дає нам перекриття необхідних 300 м.

Усі значимі моменти роботи і застосування тепловізійних камер ми розглянули, тепер підіб'ємо підсумок і сформулюємо рекомендації для проектувальників.

Рекомендації з проектування систем відеоспостереження з використанням тепловізорів

Найбільша кількість питань при проектуванні систем відеоспостереження з використанням тепловізорів виникає на етапі розробки проектного рішення і визначення тактики охорони об'єкта. З цієї причини основні рекомендації присвячені саме цьому.

1. Точно формулюйте завдання
   Вкрай важливо разом із замовником сформулювати завдання, яке потрібно вирішити. Що це буде - виявлення мети, розпізнавання або ідентифікація. Враховуйте, що ці формулювання для тепловізора мають інший зміст.

2. Використовуйте коригування для критерію Джонсона
   Обговоріть з замовником ймовірність виконання завдання і можливість роботи в складних метеоумовах. Для особливо важливих об'єктів можливо доведеться встановити в рази більше пристроїв, ніж передбачалося.

3. Використовуйте тепловізор за призначенням
   Не варто використовувати тепловізор тільки як засіб економії на освітленні. Його основне призначення - спостереження за відкритими просторами вночі без освітлення, де ймовірність появи помилкової цілі мінімальна. Швидше за все оператор не буде дивитися на зображення, що отримується з тепловізора (це просто неприємно), тому основне завдання тепловізора - надати дані для роботи детектора руху. Якщо в поле зору постійно будуть з'являтися об'єкти, які не становлять загрозу, то увагу оператора буде притуплятися і безпеку об'єкта знижуватися. До того ж, тепловизионное зображення не дозволяє якісно ідентифікувати об'єкт і визначити ступінь загрози. Наприклад, неможливо визначити - до об'єкта наближається грибник, або диверсант.
   У зв'язку з цим, основне призначення тепловізора - охорона далеких підходів до об'єкта в малонаселених місцевостях і місцевостях зі складним рельєфом, охорона берегових зон, акваторій, контроль заборонених зон. Першочергова задача тепловізора - забезпечити спрацьовування детектора руху.

4. Пам'ятайте про обмеження роботи тепловізора
   Тепловізор ефективний для цілей, які не мають наміру сховатися, і не настільки ефективний для замаскованих об'єктів. Тепловізор не ефективний в яскравий сонячний день. Тепловізор не зможе надати достовірні дані про прикмети об'єкта для його розшуку і ефективного розслідування.
   

5. Поєднання тепловізорів і звичайних камер дає найкращий результат
   Найкращий результат з точки зору захисту об'єкта дає поєднання тепловізійних камер і звичайних. В цьому випадку тепловізори забезпечують виявлення об'єктів на далеких підступах і його ведення, а звичайні камери дають можливість оператору розпізнати об'єкт на ближніх рубежах і класифікувати його за ступенем загрози. У яскравий сонячний день звичайні камери дозволяють виявляти об'єкт на відстанях порівнянних з дальностями роботи тепловізорів і замінюють їх, коли об'єкт спостереження «зливається» з температурою фону.

Після того, як визначені всі цілі і методи захисту об'єкта, серед яких знайшлося місце для тепловізора, необхідно визначити місця установки тепловізорів, вибрати кути огляду, і розрахувати дальність дії. Як було сказано вище, розрахунки проводяться на підставі критерію Джонсона з відповідними поправками на ймовірність виконання завдання і метеоумови. Коли необхідні значення щільності пікселів визначені, проводиться оптичний розрахунок. У тепловізорах часто виникає спокуса використання довго фокусних об'єктивів, адже відстані виявлення можуть бути до декількох кілометрів.

І тут ми не втомлюємося повторювати, що об'єктив з великою фокусною відстанню сильно скорочує кут огляду і збільшує мертву зону перед камерою. Це завжди слід мати на увазі при визначенні місця та напрямку установки тепловізора.

Для фахівців проектувальників ми провели вебінар на тему проектування систем відеоспостереження з використанням тепловізійних камер:

Що дешевше - один тепловізор, або кілька відеокамер?

Відразу обмовимося, що питання поза контекстом завдання абсолютно некоректне. Тепловізор, як було сказано раніше, вирішує інші завдання, і порівнювати його безпосередньо зі звичайною камерою невірно. Однак саме в такому формулюванні питання звучить досить часто, тому сформулюємо завдання максимально однаково для тепловізора і камер.

Завдання: Потрібно забезпечити виявлення об'єктів на прямій ділянці периметра в 500 метрів в умовах відсутності зовнішніх джерел освітлення в нормальних погодних умовах з ймовірністю рішення задачі 50%.

Рішення з використанням тепловізора:

Два тепловізора AXIS Q1932-E 19 mm, два комутатора TFortis PSW-2G, супутнє обладнання, матеріали та роботи.

Вартість рішення: 1 143 696 р. ( докладний кошторис )

Рішення з використанням відеокамер і ІК підсвічування:

Вісім камер AXIS P1365-E Mk II, вісім прожекторів AXIS T90B20 IR-LED, три комутатора TFortis PSW-2G, супутнє обладнання, матеріали та роботи.

Вартість рішення: 1 161 539 р. ( докладний кошторис )

З розрахунків видно, що вартість виконання завдання захисту і виявлення цілей на периметрі з використанням тепловізорів та камер можна порівняти. Рішення на тепловізорах навіть трохи дешевше. Чи означає це, що тепер варто повсюдно переходити на тепловізори? Звичайно, ні. Завдання, які вирішуються тепловізорами і камерами значно відрізняються, і приймати рішення про тактику охорони об'єкта випливає з контексту загроз.

Висновок

Тепловізор - унікальне і не має аналогів пристрій, що дозволяє вирішувати складні завдання охорони периметра і відкритих просторів в системах безпеки. Застосування тепловізорів з високою вірогідністю забезпечує фіксацію цілей на далеких підступах до об'єкта, на периметрі, в заборонених зонах, у відсутності будь-якого природного або штучного освітлення. Поєднання тепловізорів і стандартних камер робить візуальне спостереження і фіксацію цілей можливим в широкому діапазоні умов експлуатації, в т.ч. в складних метеоумовах.

Активному поширенню тепловізорів в системах безпеки сприяє постійне зниження вартості, пов'язане з розвитком технологій і здешевлення виробництва. Застосування тепловізорів стало можливим і економічно виправданим на великій кількості об'єктів. І не тільки стратегічних або категорійних, а цілком пересічних комерційних і приватних.

У цих умовах важливо розуміти не тільки переваги, а й обмеження використання тепловізійних камер. Замовник і проектувальник повинні добре розуміти всі особливості технології тепловізійного спостереження і прийняти обґрунтоване рішення. Ми впевнені, що дана стаття дає відповіді на більшість типових питань проектувальників систем відеоспостереження.

звернути Рамус

Якщо у вас залишилися питання і потрібна допомога в проектуванні систем відеоспостереження з використанням тепловізорів, ви можете звернутися за консультацією до відділу підтримки проектувальників компанії Відеомакс по телефону 8 800 302-55-46, або надіславши листа на email: [email protected] . Всі консультації безкоштовні Вимоги!

Якщо проект вже готовий ви можете надіслати його на аудит заповнивши спеціальну форму в особістом кабінеті . Необхідно ввійти.