یکپارچه سازی سیستم فوکوس هوشمند در دوربین مدار بسته
در بسیاری از کاربردهای نظارتی، دوربین مدار بسته می بایست در نقاط غیرقابل دسترس و یا حتی خیلی بالاتر از سطح زمین نصب گردند به طوری که هم از داشتن گستره دید مناسب و وسیع و بدون مانع از محیط برخوردار بوده و هم از دستکاری های ناخواسته در امان باشند. نصب و راه اندازی در این موارد اغلب دشوارو وقت گیر است، زیرا دوربین های مدار بسته ای که معمولا برای این چنین کاربردهایی استفاده می شوند نیاز به فوکوس دستی دارند، عملی که ممکن است باعث ایجاد خطای ناشی از دسترس فیزیکی به دوربین مدار بسته در دفعات بعدی فوکوس شود. به طور طبیعی، اجرای هرگونه تعمیر و نگهداری روی این چنین دوربین های مدار بسته ای پس از نصب به نیروی کار و زمان مشابهی نیاز دارد.
این امر می تواند مشکلی خاص برای دوربینهای مدار بسته خارجی در فضای باز، به دلیل مواجه با نوسانات زیاد و سریع درجه حرارت باشد. همانند آنهایی که برای مقابله با سرقت اموال و یا خرابکاری از عامل حرارت استفاده می نمایند. این نوسانات زیاد درجه حرارت باعث می شود که قطعات دوربین که از مواد مختلفی ساخته شده اند منبسط یا منقبض گردند، لذا این امر منجر به از بین رفتن فوکوسی می شود که می بایست به صورت دستی مجددا در دوربین های مدار بسته معمولی تنظیم شوند. در بعضی شرایط به هم ریختگی قابل توجه در فوکوس دوربین ها ممکن است فقط در عرض چند روز ایجاد گردد. هنگامی که در سایتی تعداد زیادی از این دوربین های مدار بسته در محیط خارجی نصب شده باشد، حفظ بهینه فوکوس برای اطمینان از نظارت مطمئن می تواند منجر به نتیجه قابل توجهی از نظر زمان و نیروی کار مورد نیاز شود.
برای غلبه بر این مشکلات یک سیستم فوکوس هوشمند قدرتمندی مورد نیاز است. این سیستم فوکوس هوشمند ممکن است از چندین عنصر تشکیل شده باشد. مرکز این چنین سیستمی، یک نرم افزار از فوکوس از راه دور است، که کاربران اجازه تنظیم فوکوس دوربین مدار بسته را به صورت ریموت و از راه دور وا دارند با کمک یک لنز دارای step motor کاربران می توانند فوکوس را بدون هرگونه دسترسی فیزیکی به دوربین مداربسته انجام دهند. قابلیت ریموت فوکوس پیشرفته، انعطاف پذیری زیادی را برای حفظ اتوماتیک فوکوس به صورت بهینه در زمان بزرگنمایی یا کوچک نمایی تصاویر ارسالی فراهم نموده که همین امر باعث حصول اطمینان بیشتر از کیفیت تصویر مناسب در زمان تغییر فاصله کانونی یا زمانی که میدان دید خاصی نیاز باشد می شود. علاوه براین در کاهش هزینه های نگهداری دوربین های مدار بسته نیز موثر خواهد بود.
گردآوری و تنظیم و ارائه: توسط واحد تحقیقات شرکت مهندسی صنایع و تجهیزات آراد تصویر
عمق میدان
عمق میدان در یک سیستم نوری فاصله ای است که یک جسم در صحنه می تواند به سمت جلو یا عقب نسبت به لنز جا به جا شود و همچنان در یک فوکوس خوب باقی بماند. به بیان دیگر، گستره ای از فواصل می باشد که اجسام می توانند به لنز دوربین مدار بسته نزدیک شده یا از آن دور شوند و همچنان در فوکوس باقی بمانند. در حالت ایده آل این گستره می بایست بسیار بزرگ باشد: از چند فوت فاصله از لنز تا صدها فوت، به طوری که اساسا تمامی اجسام مورد نظر در صحنه دارای فوکوس تیزی می باشند. در عمل این امر محقق نمی شود چون که عمق میدان (۱) به صورت معکوس با فاصله کانونی متناسب است. و (۲) به صورت مستقیم با عدد اف متناسب است. لنزهای با فاصله کانونی ثابت و متوسط و بزرگ که با عدد اف پایینی کار می کنند، f/1.2 تا f/4.0 در گستره کاری مفیدشان که از ۲ یا ۳ فوت تا صدها فوت می باشد به صورت تیز بر روی تصویر فوکوس نمی کنند. لنزهای با فاصله کانونی بلند، ۳۰۰-۵۰ میلی متر، دارای عمق میدان کوتاهی بوده و می توانند تنها در فواصل کوتاه تصاویر تیزی را ایجاد نمایند و فوکوس آنها می بایست به صورت دستی یا خودکار هنگامی که اجسامی در فاصله های مختلف از صحنه مورد مشاهده قرار می گیرند، تنظیم گردد.
وقتی این لنزها با عنبیه خودشان نزدیک به f/8 تا f/16 به کار می روند، عمق میدان به شکل قابل ملاحظه ای افزایش می یابد و اجسام موجود تقریبا در تمامی فواصل صحنه در فوکوس تیزی قرار دارند. آنها می توانند تصاویر تیزی از چند فوت تا ۱۰۰-۵۰ فوت حتی هنگامی که با عدد اف پایینی کار می کنند ایجاد نمایند.
عنبیه دستی و خودکار
عنبیه لنز به صورت دستی یا خودکار جهت بهینه سازی نوری که به سنسور می رسد تنظیم می گردد. عنبیه دستی توسط حلقه ای که بر روی لنز قرار دارد تنظیم می گردد. عنبیه خودکار از یک مکانیزم داخلی و موتور (یا گالوانومتر) به منظور تنظیم عنبیه استفاده می کند.
عنبیه دستی
لنز ویدئویی با عنبیه دستی دارای ورقه های فلزی متحرکی است که عنبیه را تشکیل می دهند. مقدار نوری که هنگام نصب دوربین مدار بسته به دوربین می رسد توسط چرخاندن یک حلقه خارجی عنبیه تعیین می گردد، که این ورقه های داخلی را باز و بسته می کند.
سنسور دوربین های CCD و CMOS می توانند با عنبیه دستی در تغییرات گسترده ای از سطح نور کار کنند ولی هنگامی که در گستره سطح نوری کامل خود به کار می روند، که شامل نور خورشید تا نورپردازی ضعیف در شب می شود، نیاز به عنبیه خودکار خواهند داشت. برخی از این دوربین ها از شاتر الکترونیکی (بخش ۳.۵.۵) استفاده می کنند و به عنبیه خودکار نیازی ندارند.
عملکرد عنبیه خودکار
لنزهای با عنبیه خودکار دارای یک مکانیزم نوری الکترونیکی هستند که به وسیله آن مقدار نوری که از لنز عبور می کند بسته به مقدار نور موجود از صحنه و حساسیت دوربین مدار بسته تنظیم می شود.
سیگنال ویدئویی دوربین مدار بسته اطلاعاتی را تأمین می کند که برای تنظیم نور عبوری از لنز به کار می رود. سیستم گاهی این چنین عمل می کند: اگر صحنه برای دوربین مدار بسته بیش از حد روشن است، سیگنال ویدئویی قوی خواهد بود (بزرگ از لحاظ اندازه). این سیگنال قوی یک موتور یا گالوانومتر را فعال خواهد کرد که باعث می شود دهانه مدور عنبیه لنز چرخیده و از لحاظ قطری بسته شود، که این امر منجر به کاهش مقدار نوری که به دوربین میرسد می شود. هنگامی که مقدار نوری که به دوربین می رسد یک سطح سیگنال از پیش تعیین شده را ایجاد می کند، موتور یا گالوانومتر موجود در لنز متوقف شده و سطح نوری را در لنز ثابت نگه می دارد. به همین ترتیب اگر نور بسیار کمی به دوربین مدار بسته برسد، سطح سیگنال دوربین کوچک خواهد بود و موتور یا گالوانومتر موجود در عنبیه خودکار دیافراگم عنبیه را باز می کند تا اجازه دهد نور بیشتری به دوربین برسد. در هر دو شرایط با نور کم و یا نور زیاد مکانیزم عنبیه خودکار بهترین تصویر را از لحاظ کنتراست ایجاد می نماید. عنبیه های خودکار جهت جبران سازی گستره کامل نوری از نور خورشید تا تاریکی موجود هستند.
دو نوع لنز با عنبیه خودکار وجود دارد: درایو مستقیم و درایو ویدئویی. دو روشی که برای کنترل این دو نوع لنز به کار می رود عبارتند از: درایو موتور DC (یا گالوانومتر) یا درایو سیگنال ویدئویی. با روش درایو موتور DC دوربین همه قطعات الکترونیکی مورد نیاز را دارا بوده و به صورت مستقیم موتور DC موجود در لنز را با یک سیگنال مثبت یا منفی جهت باز یا بسته نمودن عنبیه متناسب با سطح نور محیط درایو می کند. با روش ویدئویی سیگنال ویدئویی دوربین مدار بسته قطعات الکترونیکی موجود در لنز را درایو می نماید که آنها سپس موتور DC (یا گالوانومتر) موجود در لنز را درایو می کنند.
یک ویژگی که در برخی از لنزهای با عنبیه خودکار موجود است حداکثر – متوسط نامیده می شود که اجازه بهینه سازی تصویر را می دهد در حالی که هنوز در صحنه تغییرات نوری وجود دارد. صحنه ای با اجسام با کنتراست بالا به شکل بهتری با تنظیم عنبیه خودکار در حالت کنترل ''حداکثر'' جبران سازی می شوند، به گونه ای که لنز از نقطه های روشن و روشنایی های صحنه چشم پوشی می کند.
صحنه های با کنتراست کم به شکل بهتری توسط تنظیم کنترل کننده در حالت ''متوسط'' جبران سازی می شود. لنزهای با عنبیه خودکار می بایست فقط با دوربین هایی که دارای بهره ویدئویی ثابت در سیستم خود هستند استفاده شوند. لنزهای با عنبیه خودکار نسبت به موارد دستی با نسبتی در حدود دو تا سه برابر گران تر است.
