آشنایی با قابلیت WDR در دوربین های مداربسته

آشنایی کامل با قابلیت WDR در دوربین های مداربسته

اگر تا کنون با دوربین های مداربسته کار کرده باشید، حتما به شرایطی برخورده اید که بخاطر نور چراغ جلو خودرو ها یا بازتاب نور از سطوح مختلف ، نور خیره کننده ای تصویر دوربین را مختل کرده و به اصطلاح دوربین کور شود.

برای برطرف کردن این مشکل، قابلیتی به نام دامنه دینامیکی وسیع ( WDR ) معرفی شده که می تواند با متعادل سازی نور در تصویر، تصویری واضح تر و با جزئیات کامل تر ارائه کند. در این مقاله موانع نوری دوربین های معمولی و نحوه برطرف کردن آن ها با قابلیت WDR بیشتر آشنا می شویم.

فهرست مطالب

موانع نوری در دوربین های معمولی

گاهی وجود منبع نوری که از جهت نامناسبی به دوربین نور می تاباند، باعث می شود که دوربین نتواند تصویر درستی ثبت کند. معمولا این مشکل می تواند به دلیل بازتاب نور از سطوح اتفاق بیفتد که برای دوربین های مداربسته مشکل ایجاد می کند.

انعکاس نور در اجسام مختلف نیز می تواند یکی از موانع نوری برای دوربین ها باشد. سطح بدنه ماشین ها یکی از این موارد است که می تواند در طول روز بازتاب نامناسبی را در دوربین ها بیاندازد. همچنین درب ها و پنجره های شیشه ای ساختمان ها نیز می تواند موجب بازتاب نور در دوربین ها شود.

نور چراغ جلوی خودرو ها نیز می تواند مشکلاتی را برای دوربین های معمولی ایجاد کند. زیرا این نور به صورت هاله نوری شدیدی در تصویر ظاهر شده و به اصطلاح باعث کور شدن دوربین شود.

کور شدن دوربین مدار بسته با نور بالا خودرو

حتی در فضا های داخلی نیز ممکن است منابع نور یا اجسام بازتاب دهنده مشکلاتی را برای دوربین های مداربسته ایجاد کنند. نور چراغ های روشنایی داخل ساختمان می توانند باعث ایجاد پرتو های نوری در تصویر شوند که رفع این مشکل برای دوربین های استاندارد مشکل است. در فروشگاه ها نیز برخی اجسام مانند بطری های آب معدنی ممکن است در برخورد نور با آن ها موجب شکست نور و بازتاب به دوربین ها شوند.

دوربین هایی که قابلیت دامنه دینامیکی وسیع ( WDR ) دارند، قادر هستند تا مشکلات به وجود آمده بر اثر انعکاس نور از سطوح مختلف را برطرف کنند. دوربین های WDR می توانند تصویر را به درستی تفسیر کنند و نور های خیره کننده ناشی از انعکاس و منابع نوری را در تصویر از بین ببرند.

دوربین های استاندارد در ثبت تصاویری با دامنه رینامیکی وسیع ، مشکلات زیادی دارند. به عنوان مثال می توان مکان هایی با پس زمینه های نوری زیاد مانند اتاق ادارات و لابی ها را در نظر گرفت. در این موارد ، منبع نور به علت وجود در ها و پنجره های بزرگ ، می تواند مشکلاتی در ثبت تصویر ایجاد کند.

مورد رایج دیگر ، زمانی است که یک دوربین در ورودی یک گاراژ یا پارکینگ ، نصب شده باشد. دراین حالت ، دوربین در جایی روشن نصب شده ولی محل تصویر برداری آن، محلی تاریک تر یا جایی در سایه است. این کنتراست یا اختلاف میزان نور می تواند باعث از بین رفتن جزییات بین مناطق روشن و تاریک تصویر شود.

مشکل نور دوربین مداربسته در ورودی پارکینگ

قابلیت WDR چگونه می تواند از بروز این مشکلات جلوگیری کند؟

دوربین هایی با قابلیت دامنه دینامیکی وسیع یا WDR ، قادر به حل مشکلات موانع نوری هستند که دوربین های معمولی سال ها به آن ها گرفتار بوده اند. دوربین های WDR می توانند تصویر برداری در مکان هایی با شرایط نوری سخت و متغیر را هندل کنند.

این دوربین ها، قادر به تولید تصاویری با نوردهی مناسب در تاریک ترین و کم نورترین قسمت های تصویر هستند. به همین دلیل ، دوربین های  WDRمی توانند نسبت به دوربین های استاندارد در شرایط یکسان ، تصاویری با جزییات بالاتر ثبت کنند.

همچنین دوربین های با WDR می توانند تصاویری با رنگ طبیعی تر ثبت کنند. این تصاویر، دارای تعادل نوری دقیق و کاهش نویز هستند. کاهش نویز تصویر می تواند باعث کاهش حجم تصاویر و ویدیو های ذخیره شده نیز شود. به همین دلیل دوربین های WDR ، باعث کاهش هزینه ها و بهره وری بیشتر می شوند.

برای استفاده در دفاتر شرکت ها ، فروشگاه ها و بانک ها ، به علت بازتاب نور شدید منابع نوری از پنجره ها و در ها ، دوربین های WDR گزینه ایده آلی هستند. آن ها همچنین برای استفاده در مناطق تجمع وسیله نقلیه مانند فرودگاه ها یا پارکینگ ها ، مناسب هستند.

دوربین های WDR ، برای محافظت از دستگاه های خود پرداز نیز بسیار مناسب هستند. زیرا بسیار مهم است که دوربین هایی که در این مکان ها نصب می شوند، دید واضحی از چهره افراد مراجعه کننده داشته باشند. همچنین در بزرگراه ها و جاده ها ، با نصب دوربین های  WDR می توان از مشکل کور شدن دوربین در اثر چراغ جلوی ماشین های در حال تردد ، جلوگیری کرد که برای کاربرد هایی مانند پلاک خوانی بسیار اهمیت دارد.

برای استفاده در سیستم های تشخیص چهره یا دوربین هایی که در مناطق امنیتی یا آموزشگاه ها و مدارس نصب می شوند، بهتر است از دوربین WDR استفاده شود تا جزئیات چهره افراد بهتر ثبت شده و نور های موجود در تصویر باعث اختلال در تصویر نشوند.

دوربین های WDR نه تنها راهکاری عالی و مقرون به صرفه برای استفاده های روزمره هستند بلکه برای استفاده در کاربرد های تخصصی مانند تشخیص چهره یا پلاک خوان می توانند گزینه ی مناسبی برای انتخاب باشند. قابلیت WDR برای دوربین های مداربسته ای که باید تصاویری با جزییات و دقت بالا ثبت کنند ، یک پارامتر اساسی است.

بررسی کلی فناوری WDR

از فناوری دامنه دینامیکی وسیع یا WDR ، برای ایجاد تعادل نور و رنگ در تصاویر ضبط شده که دامنه نوری زیادی دارند ، استفاده می شود. درخشندگی یک شیء در تصویر ضبط شده با دوربین ، بستگی به شدت نور و میزان بازتاب جسم دارد. در این موارد، از واحد لوکس به عنوان واحد اندازه گیری استفاده می شود.

بسته به شرایط ، تفاوت های عمده ای می تواند در نور صحنه وجود داشته باشد. محدوده دینامیکی که همچنین به محدوده حساسیت به نور نیز معروف است به معنی نسبت نور روشن ترین بخش تصویر ضبط شده به نور تیره ترین بخش تصویر است. یک دوربین با دامنه دینامیکی وسیع ، بسته به میزان این دامنه ، جزییات تصویر را ثبت می کند.

حداقل دو مرحله در ثبت تصاویر با WDR ، وجود دارد. این مراحل با عنوان تصویر برداری دامنه ( Range Imaging )  و نگاشت طیف ( Tone Mapping ) شناخته می شود. در تکنیک Range Imaging چندین نوردهی در یک صحنه ایجاد می شود تا برای آن عکس ، به اندازه کافی  داده جمع آوری شود.

فرایند کلی تصویر برداری در دوربین های WDR به صورت زیر است :

  • دوربین از سرعت شاتر بالا برای تصویر برداری استفاده می کند تا نور صحنه را در بازه زمانی کوتاهی جذب کند.
  • دوربین با سرعت شاتر پایین از صحنه تصویر برداری می کند تا نور صحنه را در بازه زمانی طولانی تری ثبت کند.
  • دو تصویر به دست آمده از فرایند بالا را با یک دیگر ترکیب می کند تا تصویری با نور و جزئیات مناسب حاصل شود.

این فرایند وقتی که قابلیت WDR در دوربین فعال شود، به صورت خودکار انجام می شود.

از تکنیک Tone Mapping نیز برای باز تولید طیف کامل نور تصاویر در دستگاه های نمایشگر مانند مانیتورهای LCD ، استفاده می شود. این دستگاه ها ، دامنه دینامیکی محدودی دارند که معمولا نمی توانند شدت نور ضبط شده توسط دوربین ها را باز تولید کرده و نمایش دهند. تکنیک Tone Mapping به این دستگاه ها اجازه می دهد تا رنگ ، کنتراست و دامنه دینامیکی تصویر را به طور کامل حفظ کنند. پیاده سازی این دو مرحله می تواند یک تصویر واضح با دامنه دینامیکی وسیع ( WDR ) ارائه کند.

دوربین هایی با قابلیت دامنه دینامیکی فوق العاده وسیع ( Ultra WDR ) ، دارای حداقل درجه 120dB هستند و می توانند جزییات گسترده ای از تصویر را ضبط کنند که با دوربین های WDR معمولی ، امکان ثبت این جزئیات وجود ندارد. این فناوری ، به دوربین ها امکان ضبط کار آمد تر و بهینه تر تصاویر را می دهد. این اطلاعات را در کاتالوگ فنی دوربین ها می توان مشاهده کرد.

در تصویر زیر، مثالی از کارایی دوربین با WDR در شرایطی با نور کنتراست بالا ، در درب ورودی یک فروشگاه را نشان می دهد.

کارایی دوربین WDR در ورودی فروشگاه با کنتراست بالا

تفاوت WDR و DWDR

در هنگام انتخاب دوربین های مداربسته ، حتما به توضیحات فنی آن ها دقت کنید. گاهی اوقات جزئیات فنی کوچکی می تواند تاثیر زیادی روی کیفیت تصویر دوربین شما داشته باشد.

دوربین های موجود در بازار از نظر قابلیت WDR به دو دسته تقسیم می شوند :

  • WDR واقعی یا True WDR به دوربین هایی گفته می شود که به صورت سخت افزاری قابلیت WDR را در خود دارند و با استفاده از روش تنظیم سرعت شاتر این کار را انجام می دهند.
  • WDR دیجیتالی یا DWDR به دوربین هایی گفته می شود که قابلیت WDR را به صورت نرم افزاری پیاده سازی می کنند.

همانطور که گفته شد، در روش WDR واقعی دو تصویر با نوردهی مختلف ضبط شده و در نهایت با ترکیب آن ها تصویر سومی ایجاد می شود که تصویر خروجی دوربین است. به همین دلیل این روش قوی تر و بهینه تر است. در حالی که DWDR تنها با یک تصویر کار می کند و به صورت نرم افزاری نور های شدید تصویر را جبران می کند.

دوربینی با نرخ فریم 30FPS وقتی از قابلیت WDR واقعی استفاده می کند، دو برابر سرعت شاتر واقعی یعنی 60FPS تصویر برداری می کند تا تصویر خروجی را به شما ارائه دهد.

دوربینی با نرخ فریم 30FPS که از قابلیت WDR دیحیتال یا DWDR استفاده می کند، برای ارائه تصویر خروجی با همان نرخ فریم یعنی 30 فریم بر ثانیه تصویر برداری می کند.

در نتیجه به طور کلی دوربین هایی که WDR واقعی دارند تصویر خروجی بهتری ارائه می کنند، البته این قابلیت نیازمند پردازش بیشتر و قطعات سخت افزاری بیشتر است که موجب افزایش قیمت این دوربین ها نسبت به دوربین های DWDR می شود.

تفاوت WDR و HDR

 در حالی که WDR  به طور کلی ، یک فرآیند سخت افزاری است ، HDR یا دامنه دینامیکی بالا ( که بیشتر در گوشی های هوشمند و بازی های رایانه ای دیده می شود ) تغییراتی است که به صورت نرم افزاری در تصویر انجام می شود و هدف آن حفظ یکپارچگی تصویر ، قبل از فشرده سازی ( H.264 / H.265 ) است.

فناوری WDR تنها یکی از عناصر در طراحی سیستم نظارتی با کیفیت بالاست. دراین سیستم ها در کنار در نظر گرفتن WDR ، باید از لنز مناسب ( فاصله کانونی مورد نیاز ) ، وضوح سنسور و فریم بر ثانیه نیز متناسب با شرایط استفاده در نظر گرفته شود تا نتایج با کیفیتی حاصل شود. دوربین های نظارتی مدرن که هر دو فناوری سخت افزاری و نرم افزاری دامنه دینامیکی را با یکد یگر ترکیب می کند، تصاویر دوربین نظارت تصویری را در سطح سیستم های حفاظتی قضایی ارائه می دهند ؛ حتی در شرایط نوری دشوار.

برای اطمینان از داشتن بهترین فناوری نظارتی برای کاربرد های مورد نظر خود باید هنگام خرید محصولات مشخصات فنی آن ها را به دقت بررسی کنید و یا با تکنسین های سیستم های امنیتی مشورت کنید.

در صورتی که در این زمینه سوالی دارید، یا نیازمند مشاوره برای خرید و نصب دوربین هستید، می توانید در بخش دیدگاه ها با ما در میان بگذارید.

دیدگاه‌ خود را بنویسید

نشانی ایمیل شما منتشر نخواهد شد.

اسکرول به بالا