CC BY
168
управления. Отчет о НИР 06-08-00387 А, выполняемой при поддержке РФФИ. Этап 1 // Е.В. Ларкин [и др.]. Тула, 2006, 53 с.
3. Е.С. Вентцель. Теория вероятностей: М.: Наука, 1969. 576 с.
Ларкин Евгений Васильевич, д-р техн. наук, проф., зав. кафедрой, Россия, Тула, Тульский государственный университет,
Сычугов Алексей Алексеевич, канд. техн. наук, доц., Россия, Тула, Тульский государственный университет
TO THE QUESTION OF COMPETITION OF CASUAL PROCESSES E.V. Larkin, A.A. Sychugov
The problem of competition n of casual processes is considered. The dependences, allowing to define time of completion of work of each casual process, and also the main characteristics of this time as a random variable are received. The technique of definition of sequence of completion of work of all participants of competition is offered.
Key words: Petri's networks, competition, casual processes, exponential distribution, population mean.
Larkin Evgeny Vasilyevich, doctor of technical scenses, professor, the head of a chair, Russia, Tula, Tula State University,
Maws Alexey Alekseevich, candidate of technical sciences, docent, Russia, Tula, Tula State University
УДК 654.172
ФУНКЦИОНАЛЬНЫЙ СОСТАВ КАМЕР, ПРИМЕНЯЕМЫХ В СИСТЕМАХ ОХРАННОГО ВИДЕОНАБЛЮДЕНИЯ
В. А. Селищев, С.Ю. Борзенкова
Рассматриваются основные функции современных процессоров обработки видеоизображения, применяемых в составе камер охранного видеонаблюдения на защищаемых объектах.
Ключевые слова: видеокамера, сигнальный процессор, встречная засветка, обработка видеоизображения, динамический диапазон.
Функционал современных процессоров обработки видеосигнала постоянно расширяется, что вызывает затруднения при их выборе не только у заказчиков, но и у инсталляторов систем видеоохраны. Поэтому важнейшей задачей является определить основные функциональные возможности видеопроцессоров в составе камер видеонаблюдения.
BLC (Backlight Compensation) - компенсация встречной засветки [1]. Функция позволяет избежать переключения из режима «ночь» в режим «день» при кратковременной засветке фотодатчика в результате резкого перепада освещенности и получить качественное изображение даже при условии, что в камеру направлен яркий источник света или объект находится на фоне ярко освещенного участка. Есть варианты под названием HS BLC (Highlight Suppression Backlight Compensation), HBLC, HLC (Highlight Compensation), HLI (High Light Inverter), в которых функции снижают яркость засвеченных зон в кадре, чтобы другие зоны были видны лучше. Благодаря этим функциям камера видеонаблюдения способна эффективно работать при встречной засветке, например, от света автомобильных фар. OSD (экранное меню) позволяет настроить местоположение обрабатываемого участка кадра, уровень обработки, время работы (весь день или только ночь). В некоторых чипах (таких, как Samsung Techwin Winner 5) можно настроить 2 сегмента кадра и выбрать цвет, которым заменяются сверхяр-кие участки кадра, а также интенсивность инверсии.
OSD (On-screen display) - экранное меню. Используется в процессорах для наиболее точной настройки камеры видеонаблюдения под конкретные условия ее эксплуатации и позволяет настроить параметры работы камеры видеонаблюдения, используя монитор, подключенный к камере, без необходимости подключения внешнего контроллера или программатора.
WDR (широкий динамический диапазон) - соотношение максимального значения яркости изображения и ее минимального значения. Функция позволяет организовать качественный просмотр как светлых, так и темных участков кадра. Двойное сканирование кадра с помощью быстрых современных процессоров делит кадр на две части, состоящие из темных и светлых участков кадра. Каждая составляющая обрабатывается отдельно (темная часть становится ярче, светлая остается прежней или немного уменьшается по яркости), потом эти две части совмещаются в кадр. Получается картинка из одинаково качественно обработанных темных и светлых участков. Кроме яркости автоматически подстраивается и контраст изображения.
D-WDR (Digital Wide Dynamic Range - цифровое расширение динамического диапазона) [2]. При наблюдении за затененными областями на фоне светлого неба последнее превращается в сплошной белый фон без облаков, а области в тени - в черные пятна без возможности различить детали в их пределах.
Режим цифрового расширения динамического диапазона компенсирует указанный недостаток. Компенсация произойдет путем дополнительного усиления сигнала в "темных" областях, при этом общий диапазон сигнала сужается, поэтому "белое" небо приобретает естественный оттенок, на котором прорисовываются облака, а изображение в затемненных
областях начинает просматриваться.
В меню настройки камеры можно задать верхний порог уровня "темного" сигнала, а также подобрать уровень усиления для D-WDR, обеспечив оптимальную компенсацию в зависимости от наблюдаемой сцены, сохранив при этом достаточный уровень контрастности.
DNR (Digital Noise Reduction) - система шумоподавления в цветном изображении при низкой освещенности [1]. Названий этой функции много, зависит от производителя чипа или камеры: Наиболее распространенные: 3D-DNR (3 Demension Signal Noise Reduction), SSNR (Samsung Signal Noise Reduction), 2DNR. Следует отметить, что 2DNR и 3DNR отличаются способом обработки сигнала и соответственно качеством получаемого результата.
При выключенном режиме DNR изображение "покрыто" разноцветными шумами, что резко увеличивает объем записи. В режиме (2D-NR) изображение сглаживается, что делает его более читабельным и значительно сокращает объем записываемых регистратором данных. Степень сглаживания регулируется видеопроцессором.
Благодаря встроенной системе 3D шумоподавления (3DNR) изображение остается чётким и чистым даже при низкой освещенности в сложных ночных условиях. 3D - фильтрация видеосигнала оптимизирует сигнал / шум, что позволяет гораздо лучше видеть в условиях низкой освещенности и при быстром движении объекта.
ATW (Auto Tracking White) - автоматическая подстройка баланса белого с адаптацией под изменяющиеся условия освещённости [3]. Если цветовая температура в диапазоне от 1,800°K до 10,500°K (например: флюоресцентная лампа или открытый воздух), то используется этот режим при настройке видеокамеры.
AWB (Automatic White Balance) - автоматический баланс белого. Эта функция позволяет компенсировать искажения цветов, вызванные разными источниками освещения (солнечный свет, лампа накаливания или флуоресцентный свет).
ATR (Адаптивное Воспроизведение Тона) - функция, обеспечивающая выборочную компенсацию для улучшения контраста объектов, а также воспроизведения цветов в случае, когда в изображении есть области как с наличием очень ярких, так и сильно затемненных областей [4]. Функция ATR улучшает качество картинки камеры видеонаблюдения, выполняя оптимизацию цветной составляющий изображения с учетом ярко-стной составляющей сигнала в этой области.
«Анти-муар». Во время работы аналоговых камер при отображении элементов, расположенных под углом к горизонтальной оси, а также мелких чередующихся контрастных объектов на их границах появляется муар, а также возникают цветные разводы в виде разноцветных полос [2]. Это связано с тем, что сигнал цветности аналоговой камеры кодируется на оп-
ределенной частоте, и при недостаточной согласованности трактов обработки сигнала яркости и цветности проявляется эффект муара.
Функция подавления муара позволяет исключить цветные "разводы", что достигается путем использования более высокой частоты обработки, и как следствие, лучшей согласованности трактов формирования сигналов яркости и цветности, а также специальных алгоритмов обработки контрастных переходов, в т.ч. и чередующихся.
Настройка значения GAMMA - гамма коррекция видеосигнала для комфортного восприятия видеоряда на мониторе человеческим глазом. Если основным монитором в прошлом был монитор на базе электроннолучевой трубки (CRT), для которого оптимальным значением GAMMA было 0,45, то в настоящее время есть возможность достижения этого значения как по применяемому монитору (для LCD это значение 0,55), так и в режиме ручной настройки [1].
AE (Automatic Exposition) - электронный затвор, позволяющий поддерживать постоянную яркость изображения независимо от освещенности наблюдаемой сцены. Управление затвором объектива с большим количеством значений возможно в ручном и автоматическом режимах (SHUTTER в меню).
AGC (Automatic Gain Control) - автоматическая регулировка усиления видеосигнала до стандартного уровня. При включенной функции AGC с понижением освещенности камера будет усиливать сигнал. Чем больший уровень AGC установлен в настройках, тем более яркое изображение можно получить.
SENS-UP - накопление заряда. Функция позволяет организовать наблюдение при очень низком освещении. Особенно актуальна при периметральном наблюдении. Обычно, указывая минимально возможную освещенность, при которой камера формирует читабельный видеосигнал, учитывают работу именно этой функции в чипе.
DN (Day-Night - "день - ночь") - формирование черно-белого изображения при низкой освещенности с возможностью настройки порогов и задержек перехода между черно-белым и цветным режимами. Работа режима "день - ночь" возможна в следующих вариантах: только цветное, только монохромное, автоматический переход состояний по настройкам в меню уровней освещения, совместная работа с ИК подсветкой от внешнего датчика.
D-Zoom - цифровой зум, в разных моделях от 4- до 16-кратных.
PRIVACY - закрытие приватных зон в видеокадре: от 4 до 12 в зависимости от чипа.
MOTION DETECT - детекция движения, настраиваемая по чувствительности и местоположению в кадре. Все изображение разделятся, например, на 720 зон (48х15) и каждая из зон может быть настроена на детектирование движения с заданием общего уровня чувствительности.
В случае обнаружения движения процессор выделяет сработавшую зону кратковременной окантовкой и незначительным повышение яркости, что в дополнение к детектору регистратора может повысить вероятность записи произошедшего события.
Обычно камеры не имеют сухого контакта на выходе, и, кроме информации на экране, пользователь ничего не получает.
CAM TITLE - возможность обозначить камеру цифро-буквенным наименованием с выбором места нахождения названия камеры в кадре.
DIS (Digital Image Stabilization) - система цифровой стабилизации изображения. Функция позволяет компенсировать мелкие дрожания камеры.
Smart-IR - управление яркостью свечения ИК диодов. Неправильный подбор ИК подсветки значительно ухудшает качество изображения в ночном наблюдении. При этом одна часть сцены залита белым светом, а вторая остается темной с неразличимыми деталями. Причиной этого может быть неправильная конструкция ИК прожектора или избыточная мощность ИК светодиодов. Для устранения последнего недостатка процессор кроме режим D-DWR обеспечивает динамическое управление мощностью ИК прожектора на основе анализа уровня освещенности. При этом мощность подсветки увеличивается по мере снижения яркости изображения, т.е. компенсирует недостаток света, а не включается или выключается по сигналу датчика, как в обычных камерах.
Таким образом, рассматриваемая функция позволяет не засвечивать области изображения при приближении объекта наблюдения к камере. Например, при приближении человека, Smart-IR снизит интенсивность подсветки, и его лицо не превратится в светлое пятно.
Dead pixels compensation (компенсация "мертвых" пикселей). Все матрицы во время производства проходят выходной контроль, но не все их недостатки являются причинами отбраковки [2]. Характерная неисправность, связанная с формированием "белой" точки, не является причиной отбраковки, т.к. при достаточном уровне освещенности не проявляется визуально. Но при малом уровне освещенности, например, при работе в ночном режиме, такие "мертвые" пиксели явно выделяются на общем темном фоне в виде ярко-белых точек.
Некоторые процессоры предусматривают возможность автоматического поиска и компенсации до 64 таких пикселей, что выполняется пользователем через специальную команду-меню. В реальных CCD-матрицах количество таких пикселей редко достигает 3...5 штук. Таким образом, могут быть скомпенсированы все "мертвые" пиксели, не только имеющиеся в новой ПЗС матрице, но и возникшие в ней в процессе эксплуатации.
Состояние "нерабочего" пикселя вычисляется как среднее значение соседних с ним пикселей, и поэтому после компенсации он становится неразличимым как в дневное, так и в ночное время.
Контроль зон парковки автомобилей. Некоторые виды видеопроцессоров позволяют наложить на изображение разметку зон парковки автомобилей, что значительно упрощает наблюдение за автомобильными стоянками и контроль равномерности распределения автомобилей на них.
LSC (Lens Shading Compensation) - компенсация неравномерности объектива. Популярные широкоугольные объективы с фокусными расстояниями f=2,5 и 2,8 мм характеризуются пониженной светопроницаемостью на своих границах, что приводит к эффекту затенения изображения по углам. Режим LSC позволяет устранить подобное влияние объектива.
LANGUAGE - возможность выбора языка меню. Многие производители поставляют в Россию камеры с русскоязычным меню [1] .
Возможность удаленной настройки. Как было отмечено ранее, все режимы работы камеры могут быть настроены через экранное меню. При этом часть параметров можно настроить только днем, при высокой яркости (BLC, AE, D-WDR, LSC), а часть - только в темное время суток (HLC, 2D-NR, Smart-IR). Как правило, настройка выполняется со встроенного в камеру джойстика. Но кроме этого камеры могут быть оборудованы интерфейсом RS-485, при помощи которого можно удаленно войти в ее меню, используя команды управления протоколов Pelco-P или Pelco-D, доступные в большинстве пультов управления телеметрией [2]. Такая возможность значительно упрощает настройку камер видеонаблюдения, установленных в трудно доступных местах, и может выполняться после монтажа с учетом конкретных особенностей условий ее эксплуатации и накапливаемых пожеланий.
Функциональная насыщенность видеопроцессоров может варьироваться в зависимости от ценовой ниши и модельных рядов.
Широкие возможности настройки камер с процессором обработки видеосигнала позволяют более точно подготовить камеру для работы в конкретной ситуации. При этом одна и та же модель с разными настройками может прекрасно работать как на периметре, так и на номерах автотранспорта или в качестве обзорной.
В настоящий момент можно с уверенностью сказать, что гонка производителей за наращивание разрешающих способностей матриц и повышение мощности и функционала сигнальных процессоров в ближайшем будущем существенно осложнит задачу не только выбора видеосистемы, но и ее настройки в целом, что, конечно, потребует от монтажника более высококлассной подготовки как в понимании функционала камер, так и в знании иностранных языков. Поэтому обучение и подготовка монтажников должны производиться чаще и с применением и демонстрацией самых современных технологий.
Сегодня отдельные производители, например «SONY», уже начали выпуск матриц формата 960H с увеличенным до 976х582 разрешением. Также под эти матрицы выпущено семейство из нескольких процессоров
под торговой маркой Effio: Effio-E, Effio-S, Effio-P [4, 5]. Увеличенное количество пикселей новой матрицы обеспечивает 30 %-ный прирост в разрешении. Однако здесь следует учитывать, что на сегодняшний день все производимые видеорегистраторы используют микросхемы оцифровки видеосигнала, разработанные под разрешение 720H (от 704 до 768 точек). Поэтому использование ПЗС матриц разрешения 960H с оцифровкой сигнала в 720 точек не даст видимого увеличения в качестве изображения.
Также надо учитывать, что новое семейство видеокамер формирует видеосигнал с частотой спектра 18 МГ ц, в то время как обычные видеосистемы рассчитаны на обработку и запись видеосигнала 13,5.14 МГц.
По мнению авторов статьи, на сегодняшний день наиболее удачным и экономически обоснованным является сочетание упрощенного недорогого процессора Effio-E с наличием только необходимых функций обработки видеосигнала и ПЗС матрицы с горизонтальным разрешением 700 ТВЛ.
Список литературы
1. Пигорев С., Падом А. Состав и функционал современных процессоров// Технологии защиты: сетевой журн. 2011. № 3. URL:
http://www.tzmagazine.ru/ jpage.php?uid1=681&uid2=736&uid3=758 (дата
обращения 13.03.2013).
2. Камеры видеонаблюдения разрешения 600 ТВЛ [Электронный ресурс] // Рикас-Варта: [сайт]. [2011]. URL:http:// www.rikas-varta.com.ua/ index.php? inx=knw.cam.600tvl (дата обращения 13.03.2013).
3. Видеокамеры на базе цифрового сигнального процессора RJ-11
[Электронный ресурс] // Терминал 54: [сайт]. [2011]. URL:
http://www.t54.ru/document_po/stati/eto-polezno-znat/kamery-na-processore-rj-11 (дата обращения 13.03.2013).
4. Макаренко А.С. Effio - что за чудо разработчиков?! [Электронный ресурс] // Sec.Ru.: [сайт]. [2012]. URL: http://daily.sec.ru/ publica-
tion.cfm?pid =35438 (дата обращения 13.03.2013).
5. Сушков А. Война процессоров для аналоговых камер: что нового? [Электронный ресурс] // Secuteck.Ru: [сайт]. [2012]. URL:
http://www.secuteck.ru/articles2/dvr/voyna-protsessorov-dlya-analogovyh-kamer-chto-novogo? (дата обращения 13.03.2013).
Селищев Валерий Анатольевич, канд. техн. наук, доц., sel648val@rambler.ru, Россия, Тула, Тульский государственный университет,
Борзенкова Светлана Юрьевна, канд. техн. наук, доц., tehnol@rambler.ru, Россия, Тула, Тульский государственный университет
FUNCTIONAL COMPOSITION OF THE CAMERA USED IN CCTV SYSTEM WORKS
V.A. Selishchev, S.Y. Borzenkova
The basic features of modern processors image processing applied in the surveillance camera in the protected object.
Key words: camera, signal processor, backlight, image processing, dynamic range.
Selishchev Valery Anatolyevich, candidate of technical sciences, docent, sel648val@rambler.ru, Russia, Tula, Tula State University,
Borzenkova Svetlana Yurievna, candidate of technical sciences, docent,
tehnol@rambler.ru, Russia, Tula, Tula State University
УДК 004.75
ОЦЕНКА ИНФОРМАТИВНОСТИ ИНТЕЛЛЕКТУАЛЬНЫХ СИСТЕМ ОПРЕДЕЛЕНИЯ СОСТОЯНИЯ ЗАЩИЩАЕМОГО ОБЪЕКТА
Д.О. Руднев, А.А Сычугов
Рассматривается способ оценки информативности интеллектуальных систем определения состояния защищаемого объекта. Для этого вводятся математические модели интеллектуальных систем определения состояния объекта и математическая модель защищаемого объекта. Предложен способ выбора рациональной системы на основе критерия максимальной информативности.
Ключевые слова: интеллектуальная система определения состояния, защита, информативность, оценка, оптимальность.
Интеллектуальная система определения состояния защищаемого объекта (ИСОС) [1] предназначена для сбора данных об объекте, накопления статистической информации, оценки состояния с целью отслеживания и эффективного реагирования на события, происходящие на объекте. Отличительной особенностью ИСОС является возможность самовосстановления отдельных узлов системы [2] и перераспределения потоков информации внутри системы в случае отказа отдельных узлов.
Основными компонентами ИСОС являются: точки сбора информации (ТСИ), промежуточные узлы, центр принятий решений (ЦПР). Задачи точек сбора информации - получение численной оценки характеристики защищаемого объекта. Промежуточные узлы проводят первичную обработку информации и передают ее от точек сбора информации к центру принятия решений. К задачам центра принятия решений можно отнести:
