راهنمای برد دوربین مداربسته؛ انواع چیپست پردازش تصویر دوربین

هنگام خرید دوربین مداربسته با اصطلاحات تخصصی متعددی از سوی فروشندگان این حوزه مواجه می‌شوید. شناخت مفهوم این اصطلاحات می‌تواند تا حد زیادی فرآیند جستجو و انتخاب یک دوربین مداربسته مناسب را آسان گرداند. مضاف بر اینکه وجود هرکدام از این عناوین و قابلیت‌ها بر قیمت نهایی دوربین مداربسته تأثیرگذار خواهد بود.

دوربین های مداربسته، همانند سایر فناوری‌ها از گذشته تا حال دستخوش تغییرات بسیاری شده و قابلیت‌های پیشرفته و به‌روزی در خود جای داده است. در این مقاله تلاش خواهد شد یکی از مهمترین مباحث در دوربین های مداربسته، یعنی تکنولوژی‌های ضبط و  پردازش تصویر به صورت جامع مورد بررسی قرار گیرد.

در ادامه شما ابتدا با انواع سنسور تصویر در دوربین مداربسته آشنا خواهید شد و سپس انواع تکنولوژی‌های ضبط و نیز پردازش تصویر را از نظر خواهید گذراند.

انواع سنسورهای تصویر در دوربین مداربسته

کیفیت خروجی تصاویر دوربین های مداربسته ارتباط مستقیمی به کیفیت ساخت سنسورهای تصویر به کار رفته در آنها دارد. بعنوان نمونه شما به راحتی قادر خواهید بود تفاوت کیفیت خروجی تصاویر یک دوربین مداربسته یک مگاپیکسلی AHD  را با سایر سنسورها مشاهده نمایید.

در حال حاضر سه نوع سنسور دوربین مداربسته در بازار بیشتر یافت می‌شوند که به ترتیب کیفیت و قیمت از کم به زیاد عبارتند از سنسورهای OmniVision ،  سنسورهای Aptina و سنسورهای Sony.

سنسورهای OmniVision

این سنسور تولید شرکت OMNIVISION می‌باشد که سنسورهایی با شماره‌های مختلف عرضه کرده است.

سنسورهای OV 9712 و OV9714 با نسبت تصویر 1/4″ اینچی و کیفیت تصویر 720P که تصویری یک مگاپیکسلی ارائه می‌دهد.

سنسور OV 2710 با نسبت تصویر 1/2.7” اینچی و کیفیت تصویر 1080P که تصویری دو مگاپیکسلی در خروجی خود دارد.

سنسور OV 4689 با نسبت تصویر 1/3” اینچی و کیفیت تصویر 1080P که تصویری چهار مگاپیکسلی را بعنوان خروجی ارائه می‌دهد.

سنسورهای Aptina

سنسور  Aptina AR0130با نسبت تصویر  1/3”اینچی و کیفیت تصویر 720P که تصویری 1.3 مگاپیکسلی دارد.

سنسور  Aptina AR0140با نسبت تصویر 1.4” ینچی و کیفیت تصویر 720P .

سنسور  Aptina AR0141با نسبت تصویر  1/4”اینچی و کیفیت تصویر 720P که تصویری 1 مگاپیکسلی دارد.

سنسور  Aptina AR0237با نسبت تصویر  1/3”اینچی و کیفیت تصویر 1080P .

سنسور  Aptina AR0230با نسبت تصویر  1/2.7”اینچی و کیفیت تصویر 1080P .

سنسور  Aptina AR0331با نسبت تصویر  1/3”اینچی و کیفیت تصویر 1080P .

سنسورهای Sony

سنسور  Sony IMX238با نسبت تصویر  1/3”اینچی و کیفیت تصویر 720P .

سنسور  Sony IMX225با نسبت تصویر 1/3” ینچی و کیفیت تصویر 720P .

سنسور  Sony IM222با نسبت تصویر  1/2.8”اینچی و کیفیت تصویر 1080P .

سنسور  Sony IMX322با نسبت تصویر  1/2.9”اینچی و کیفیت تصویر 1080P .

سنسور  Sony IM323با نسبت تصویر  1/2.9”اینچی و کیفیت تصویر 1080P .

سنسور  Sony IMX291با نسبت تصویر  1/2.8”اینچی و کیفیت تصویر 1080P .

سنسور  Sony IM178با نسبت تصویر  1/2.8”اینچی و کیفیت تصویر 1080P .

انواع تکنولوژی‌های ضبط تصویر در دوربین مداربسته

آنالوگ

دوربین های مداربسته آنالوگ اولین و پرکاربردترین نوع از سیستم‌های حفاظتی هستند و کاربران تجاری و مسکونی را پوشش می‌دهند. اطلاعات در این مدل دوربین‌ها توسط امواج آنالوگ صورت می گیرد، بنابراین لازم است دستگاه ضبط آن هم قابلیت دریافت امواج آنالوگ را داشته باشد.

ضبط تصویر VCR

این مدل که اولین نوع  از دستگاه‌های ضبط دوربین های آنالوگ می‌باشد با ظهور دستگاه‌های پیشرفته‌تر به تاریخ پیوسته است و هم‌اکنون اثری از آن در بازار امروزی نیست. به طور خلاصه تفاوت این مدل با مدل‌های بعدی آن است که دستگاه VCR هم ضبط و هم پردازش تصاویر را به صورت آنالوگ انجام می‌دهد، در صورتیکه مدل‌های پیشرفته‌تر مرحله پردازش را به صورت دیجیتال انجام می‌دهند.

ضبط تصویر DVR و XDVR

با پیشرفت نسخه‌های پیشین و افزایش قابلیت‌های دوربین‌های آنالوگ، ضبط تصویر به صورت DVR و پس از آن  به صورت XDVR ارتقاء پیدا کرد. از آنجاییکه این نوع دستگاه‌ها می توانند امواج آنالوگ را به امواج دیجیتال تبدیل کنند، درنتیجه پس از پردازش تصاویر شاهد کیفیت بالاتر ویدئوهای ذخیره شده خواهیم بود. دستگاه‌های DVR بسته به تعداد کانال، قادر به نصب یک تا ۱۶ دوربین بر روی خود می‌باشند.

شبکه

همانطورکه پیشتر بیان شد،  دستگاه‌های DVR بیشتر در سیستم‌های نظارتی آنالوگ یا CCTV استفاده و کاربرد دارند. اما چنانچه دوربین‌های شما تحت شبکه (IP & WiFi) باشد، تهیه دستگاهی همچون NVR  ضروری به‌نظر می‌رسد.

ضبط تصویر NVR

ضبط و ذخیر ه و پردازش تصاویر در دستگاه‌های NVR به صورت دیجیتال صورت می‌گیرد. علی‌رغم تکنولوژی پیشرفته‌تر این دستگاه، ولی کار با آن بسیار آسان و بدون پیچیدگی است. ذکر این نکته مفید خواهد بود که دستگاه NVR تا ۳۲ کانال را پشتیبانی می‌کند. بعبارتی از ۱ تا ۳۲ دوربین تحت شبکه را می‌توان نصب کرد.

اینترنت و کلود

در دنیای امروز، اینترنت گوی سرعت در پیشرفت را از سایر تکنولوژی‌ها ربوده است. لذا همگام با این پیشرفت سیستم ‌های امنیتی نیز با بروزرسانی به کاربران خود این قابلیت را داده‌اند تا بتوانند تصاویر دوربین های مداربسته خود را تحت شبکه ضبط و ذخیره نمایند. این فرآیند را هم می‌توان به کمک سرور شبکه یا فضاهای ابری (cloud) انجام داد.

کارت SD

از قابلیت‌های جدید و جذاب دوربین‌های مدرابسته امروزی، قابلیت نصب کارتSD است که به کاربر این امکان را می‌دهد به مدت محدودی تصاویر را بر روی دوربین های خود ذخیره نمایند.

انواع تکنولوژی‌های پردازش تصویر در دوربین مداربسته

هرکدام از فناوری‌هایی که در زمینه‌ی پردازش تصویر بوجود آمده و درحال توسعه هستند، بر روی موضوع و کارکرد خاصی تمرکز دارند. برخی پردازش‌ها تنها بر روی کیفیت خروجی تصاویر قابلیت‌هایی را ارائه می‌دهند، برخی دیگر قابلیت‌های هوشمند از جمله تشخیص چهره را به دوربین‌ها می‌افزایند و برخی نیز نحوه‌ی پردازش تصاویر را در شرایط محیطی مختلف تنظیم می نمایند.

در ادامه شما را با سه نوع تکنولوژی پردازش تصویر پرکاربرد آشنا می‌سازیم.

پردازش تصویر VCA

VCA مخفف (Video Content Analytics) و به معنی آنالیز محتوای ویدئویی است که به منظور ثبت وقایع توانایی تجزیه و تحلیل خودکار تصاویر را دارد. هرچند پردازش تصویر VCA به نوبه‌ی خود تکنولوژی مدرن و جدیدی است، با این حال ارائه‌ی قابلیت‌های مختلف بر روی آن باعث شده است امروزه انواع مختلفی از آن ابداع شود. عمده‌ی کاربرد VCA نیز در زمینه‌ی سیستم‌های مداربسته است. دوربین های مجهز به این تکنولوژی، در دسته‌ی دوربین‌های هوشمند (smart) قرار می‌گیرند.

دوربین مداربسته با فناوری VCA می‌تواند اشخاص یا سوژه‌ها را دوره‌های زمانی معین و با ویژگی‌های مشابه تشخیص داده و اپراتور تنها با یک کلیک ساده موضوعات را ردیابی کند.

فناوری پردازش VCA کاربرد و قابلیت‌های بسیاری دارد از جمله قابلیت تشخیص حرکت (Motion Detection)، قابلیت شمارش افراد (People counting)، تشخیص نفوذ (Intrusion Detection)،  نقشه گرمایی (Heat Map)، تعقیب هوشمند (Smart Tracking)، تشخیص عبور از خط (Line Crossing) و تشخیص پلاک خودرو،  دوربین‌های مداربسته هایک ویژن در برخی مدل‌های خود از چنین فناوری ای بهره برده است.

پردازش تصویر DSP

Digital Signal Processing یا  به اختصار DSP سینگنال‌های آنالوگ دوربین را دریافت و با تبدیل به سینگنال‌های دیجیتال عملیات پردازش را انجام داده و سپس دوباره به سیگنال‌های آنالوگ مبدل کرده و خروجی را آماده ذخیره و دریافت می‌سازد.

DSP دارای دو مدل استاندارد و مدل پیشرفته می‌باشد. نوع اول تصاویر باکیفیت و پایدارتری نسبت به مدل‌های آنالوگ ارائه می دهد و نوع دوم قابلیت تنظیم BLC، تشخیص حرکت و پارامترهای دیگر را دارد.

پردازش تصویر EIS

بسته به نوع دوربین ها و نحوه‌ی نصب و راه‌اندازی آنها شرابط محیطی،  طبیعی و جوی اثرات مختلفی بر نحوه‌ی رکورد یا ضبط تصاویر دارند. بعنوان مثال خیابان‌های پررفت و آمد و باد و باران و لرزش‌ها ممکن است کیفیت ضبط تصاویر و پردازش آنها را کاهش دهد. بویژه اگر تصاویر دوربین در حالت زوم قرارگرفته باشد تاری و نویز تصاویر بیشتر خواهد شد. مسائل و مشکلاتی از این قبیل انگیزه‌ای شد برای تولیدکنندگان و طراحان دوربین‌های مداربسته تا دست به ابداع تکنولوژی کارآمدی بزنند تا از عهده افزایش کیفیت تصاویر در شرایط ذکرشده برآید. از جمله این فناوری‌ها قابلیت EIS است که کیفیت تصاویر را در زمان وقوع اتفاقاتی مانند لرزش و ارتعاش حفظ می‌کند.

بعبارت دیگر EIS نوعی تثبیت کننده تصویر اکلترونیکی است که توسط پردازشگرهای الکتورنیکی منجر به حفظ و بهبود کیفیت تصویر می‌شود. این فناوری را نیز می‌توان امروزه در مدل‌های دوربین مداربسته هایک ویژن مشاهده نمود.

لازم به ذکر است ک روش پیشگیرانه‌ای نیز وجود دارد که تصاویر را به صورت نوری تثبیت میکند و به OIS معروف است. با‌این‌وجود EIS روش واکنش‌پذیرتری به نظر می‌رسد.

دقت تحلیل‌های ویدیویی مدت‌هاست که در صنایع امنیتی مورد بحث است. علی‌رغم این واقعیت که الگوریتم‌های موجود دقت را به میزان قابل توجهی بالا برده و تا اندازه زیادی از تعداد آلارم‌های مزاحم کاسته اند، بسیاری نیز معتقدند که یک سیستم هوشمند نمی‌تواند به عنوان فرم غالب نظارتی، قابل اتکا باشد.

فارغ از اینکه سیستم‌های هوشمند و تحلیلی قادر به تسلط بر بازار هستند یا خیر، در گزارشی که اخیرا بنا بر تحقیقات اینفینیتی منتشر شده، پیش بینی شده است که رشد سالیانه بازار امنیت هوشمند تا سال ۲۰۱۹ به 6/18 درصد خواهد رسید. یکی از دلایل این افزایش تقاضا برای امنیت بیشتر و هوشمندتر، به افزایش تروریسم در سرتاسر جهان بر می‌گردد. در نتیجه، مناطق ویژه‌ای از جهان از سیستم‌های مجهز به تحلیل محتویات ویدیویی، سود بسیار خواهند برد. با این حال، برای دستیابی کامل به نتایج مثبت حاصل از سیستم‌های هوشمند، نصب درست آن‌ها با در نظر گرفتن نیازهای کاربر، محیط و … مسأله‌ای حیاتی است.

آنچه باید در ابتدا مورد توجه قرار داد

 پیش از نصب سیستم‌ها و دوربین های مدار بسته، باید چندین مورد را مد نظر قرار داد. به توصیه ورگسه تریمولا، مدیرعامل شرکت ماکسیتولین که یک شرکت ادغام سیستم مالزیایی است، نخستین نکته آن است که مشتری باید تهدیدات و ریسک بالقوه موجود در سازمان و مخاطرات ناشی از عوامل بیرونی را درک کند. به گفته وی، شرکت‌ها تشویق می‌شوند که تحلیل‌ها و بررسی‌های صورت گرفته بر مخاطرات حرفه‌ای را متقبل شده و به این ترتیب عوامل خطرساز و چگونگی غلبه بر آن‌ها را به هنگام استفاده از سیستم‌های امنیتی الکترونیکی، درک نمایند.

مدیر مهندسی خرید شرکت ریتیل نکست، جرمی هالتوم نیز بر اهمیت تشریح شفاف اهداف صحه گذاشته و می‌گوید: مشخص نمودن اهداف، دیدگاهی صریح درباره ملزومات سیستم به دست می‌دهد؛ چرا که به عنوان مثال راه حل‌های به کار گرفته شده در زمینه شمارش ترافیکی در مقایسه با راه حل‌های به کار گرفته شده در زمینه تحلیل کلی مسیر ترافیکی، بسیار متفاوت هستند. وی همچنین بر لزوم دانستن چگونگی دستیابی به داده‌های گردآوری شده و همچنین محل گردآوری آن‌ها و اشخاص عهده‌دار این وظیفه تأکید می کند و معتقد است که این مسأله به اینکه اطلاعات در کجا باید دردسترس باشند، کمک می‌کند.

اطلاع از میزان دقتی که از کاربران انتظار می‌رود نیز حائز اهمیت است. مارتی تس، رئیس اداره اپلیکیشن‌های هوشمند در بخش پیشگیری از فجایع و تجارت نظارتی شرکت سیستم‌های ادغامی بین المللی، شرح می‌دهد که چگونه اپلیکیشن‌های مختلف قادر به پذیرش میزان دقت‌های متفاوتی هستند. به عنوان مثال، در زمینه حمل و نقل از اپلیکیشن شناسایی پلاک خودروها اغلب برای پیشگیری از جرائم ترافیکی، در پارکینگ‌ها، در عوارضی جاده‌ها و… استفاده می‌شود. به گفته تس، این اپلیکیشن‌ها نیازمند دقت بالایی هستند. تس می‌گوید با وجودی که ۹۰ درصد دقت بالایی به نظر می‌رسد، اما وقتی در مورد یک میلیون ماشین حرف می‌زنیم، به معنای عدم شناسایی پلاک ۱۰ هزار خودرو است و به این ترتیب دقت کمی خواهد بود. در حالی که در مورد انبارها که از اطلاعات تحلیلی به منظور بازاریابی و اقدامات تجاری استفاده می‌شود، ۷۰ یا ۸۰ درصد دقت کافی است.

اطمینان از بهترین نتایج

پس از کسب اطلاع در مورد ملزومات کاربری و محلی، اگاهی از وجوه تکنیکی‌تر نصب در مرحله بعدی قرار می‌گیرد.

اندرسون لین، کارشناس ارشد پیش فروش اداره فنی شرکت ان.ای.سی تایوان توضیح می‌دهد که زاویه دوربین مدار بسته نقش تعیین کننده‌ای در دقت تحلیل‌ها دارد. مثلاً، داده‌های ویدیویی حاصل از دوربین های مدار بستهای با زاویه صفر یا ۴۰ درجه، دقیق‌ترین نتایج ممکن را در پی نخواهند داشت؛ اما، ویدیوهای حاصل از دوربین های مدار بسته دارای زاویه ۵ تا ۳۰ درجه (بسته به اپلیکیشن و محیط نصب)، بهترین داده‌ها را ارائه می‌دهند.

همچنین زاویه و محل نصب مناسب دوربین مدار بسته، برای جلوگیری از تعداد نقاط کور نیز اهمیت دارد. از آنجا که دوربین‌ها قادر به دیدن محل‌هایی که کاملاً زیر آن‌ها قرار دارد نیستند، هیچ دوربینی بدون نقطه کور وجود ندارد. بسته به ارتفاع و زاویه نصب دوربین مدار بسته، نقاط کور می‌توانند محدوده قابل ملاحظه‌ای از اطراف بستر جای‌گیری دوربین مدار بسته را پوشش دهند. جان رومانوویچ، رئیس اجرایی سایت لوجیکس می‌گوید : برای پوشش دادن کامل یک منطقه، هر دوربین باید قادر به همپوشانی و پوشش دادن نقطه کور دوربین روبرویی خود باشد. همه سیستم‌های امنیت محیطی کارآمد باید با رویکرد بدون نقطه کور طراحی شوند.

در مورد اپلیکیشن‌های نصب شده در فضای باز، رومانوویچ بر اهمیت تعیین محدوده شناسایی صحیح دوربین های مداربسته هوشمند تأکید دارد (فاصله‌ای که در آن دوربین مدار بسته  می‌تواند مزاحمی را که از محدوده آن خارج می‌شود یا مستقیماً به سمت آن می‌آید، تشخیص دهد). وی می‌گوید: وقتی فردی به طرف دوربین مداربسته می‌آید، دوربین برای شناسایی آن نیاز به حرکت کمتری دارد؛ در حالی که اگر فرد در حال عبور از میدان دید دوربین مدار بسته باشد، شناسایی آن در محدوده‌های طولانی‌تر برای برخی دوربین‌های تحلیل ویدیویی دشوار خواهد بود. شناسایی فردی که وارد میدان دید می‌شود، سخت‌ترین کار برای یک دوربین اتوماتیک است، بنابراین محاسبه محدوده شناسایی می‌تواند از هرگونه عدم پوششی پیشگیری کند.

درباره منحنی یادگیری

کسب بهترین نتایج همچنین به درک یا عدم درک سیستم توسط کاربر آن بستگی دارد. در مراحل اولیه نصب، دوربین های مداربسته اغلب باید تنظیم مجدد شوند و حساسیت آن‌ها تغییر کند تا قادر باشند یه بهترین شکل عمل کنند. بسته به پیچیدگی محل نصب و نوع اپلیکیشن تحلیلی به کار گرفته شده، لازم است این کار هر چند روز یا هر چند ماه یک‌بار انجام شود. در این مرحله، همچنین باید پارامترهای لازم به دوربین مداربسته داده شود تا مشخص شود که دقیقاً به دنبال چه چیزی است و این مورد نیز ممکن است نیاز به تنظیماتی داشته باشد.

در مراحل اولیه نصب، دوربین های مدار بسته اغلب باید تنظیم مجدد شوند و حساسیت آن‌ها تغییر کند تا قادر باشند به بهترین شکل عمل کنند.

آموزش کاربر نیز در این دوره دارای اهمیت است. هالتوم از شرکت ریتیل نکست بر ضرورت آموزش کافی تأکید دارد. پیش از نصب و بکارگیری کامل سیستم، لازم است یک دوره آموزشی برگزار شود و نه تنها در رابطه با قابلیت‌های سیستم آموزش‌های لازم داده شود، بلکه در زمینه اپلیکیشن‌های تجاری و راه حل‌های لازم نیز آموزش‌های لازم ارائه گردد.

به عقیده کوماراگورو، مدیر ماها آسیا، یک شرکت ادغام کننده مالزیایی، آموزش کامل کاربر می‌تواند منحنی یادگیری را نیز کوتاه‌تر نماید. وی می‌گوید: تمرکز بر نقش یادگیری کاربر در حول و حوش طراحی رابط کاربری، قابلیت استفاده و سایر عواملی می‌چرخد که معمولا با تأیید عملکرد ویدیویی هوشمند مطابق با خواسته صاحبان تجارت مرتبط است.

نرم افزار خودآموز آنالتیک نیز می‌تواند به کاهش آنچه منحنی یادگیری سیستم‌های هوشمند نامیده می‌شود بیا‌نجامد. با این حال، در حال حاضر، اپلیکیشن‌ها به عملکردهای تحلیلی ساده محدود هستند. هالتوم می‌گوید: از دیدگاه آموزش ماشینی هوشمند، محاسبات ساده‌ای در مورد شمارش افراد، عیور و مرور آن‌ها و جای‌گیری تجهیزات را می‌توان با آستانه‌های از پیش تعیین شده مقایسه نمود و تغییرات محیطی که هشدارهای آنی را دیکته می‌کنند، مشخص نمود. در چنین اپلیکیشن‌های محدودی، خودآموزها می‌توانند به کوتاه نمودن منحنی یادگیری کمک کنند.