لنزهای P-iris از تکنولوژی جدیدی در لنز دوربین های مدار بسته بهره مند هستند و کارآمدی فوق العاده ای در دوربین های دارای پیکسل بالا ایجاد می نمایند. کارکرد لنزهای iris مشابه ساختار چشم انسان، با داشتن دریچه هایی قابل تنظیم در جهت کنترل نور وارد شده به لنز می باشد. هر قدر دیافراگم بازتر باشد، مقدار نور داده شده به لنز دوربین مدار بسته بیشتر و تصویر بسیار روشن تری در اختیار خواهیم داشت. همانند مردمک چشم انسان، هر اندازه که نور محیط بیشتر باشد، دیافراگم جمع تر شده در نتیجه تصویر نهایی از نظر روشنایی مناسب خواهد بود.زمانی که دیافراگم تغییری ننماید، تصویری محو و غیرشفاف در شرایط نوری بالا و تصویر کدر و تاریک در نور کم خواهیم داشت اندازه دیافراگم بر کیفیت تصاویر دوربین های مداربسته تأثیر بسیاری خواهد داشت در صورت باز بودن بیشتر دیافراگم، عمق دید در فضای محیطی کاهش می یابد. عمق دید در واقع فاصله ای است که دوربین قادر است تصویر اشیاء را در آن فاصله به خوبی دریافت نموده یا روی آن شیء فوکوس نماید. داشتن عمق دید مناسب از جمله مسائل مهم در کاربردهای نظارتی دوربین های مدار بسته بوده و امکان داشتن تصویر واضحی از زاویه مورد نظر توسط دوربین مدار بسته را در پی خواهد داشت همانطور که اشاره شد، اندازه دیافراگم تأثیر مستقیم بر وضوح تصویر دارد لذا زمانی که روزنه دوربین مدار بسته به مقدار کمی باز است تصویر غیر واضحی به علت عدم انطباق فاصله کانونی خواهیم داشت. در نتیجه بسته بودن دیافراگم دارای حد و مرزی بوده و جمع شدن بیش از حد آن باعث تیرگی و محو شدن تصاویر دوربین به علت کمبود فوتون ها و متعاقبا تجزیه آنها بین پیکسل های لنز می شود.
این مساله معمولا در محیط های بیرونی که نور زیادی دارند به وجود آمده و در شرایط نوری بالا، هم زمان با بسته شدن بیش از حد دیافراگم، فوتون های نوری که بایستی به سنسور یک پیکسلی برسد، مابین چند پیکسل پراکنده شده، لذا تصویری کدر با رنگ های از هم پاشیده به وجود خواهد آمد. متأسفانه این مشکل در بسیاری از دوربین های مدار بسته با سنسورهای مگاپیکسلی نیز وجود دارد.
از کمیت های لنزهای iris اندازه دریچه iris مستقل از لنز است لذا کمیتی به نام F-number برای بیان تأثیر آن در تصاویر استفاده می شود. F-number کمیتی بدون واحد است که نسبت فاصله کانونی به قطر دریچه iris به دست می آید بنابراین در صورت داشتن فاصله کانونی ثابت، نسبت معکوس بین F-number و قطر دریچه iris وجود دارد. با این فرضیه، نمودار زیر رابطه بین سایز دریچه iris (که نسبت معکوس با F-number دارد) و کیفیت تصاویر را نشان می دهد:
با افزایش مقدار F-number کیفیت تصاویر افزایش پیدا می کند. ولی از نقطه ای به بعد به علت کاهش بیش از حد قطر دیافراگم (افزایش F-number) کیفیت تصویر به دلیل تجزیه نور در اثر تداخل (یا همان پدیده پرش) که در قبل توضیح داده شد، به هم ریخته و خراب می شود.
انواع لنزهای iris
لنزهای iris براساس نحوه کنترل آنها (برای باز یا جمع شدن) دسته بندی می شوند. در حالت کلی این لنزها به دو دسته اتوماتیک و دستی تقسیم می شوند.
لنزهای iris دستی
در این نوع لنز، دیافراگم از طریق یک رینگ که در دو لنز قرار دارد، تنظیم می گردد. کاربرد این نوع از لنز در دوربین های مدار بسته در اماکنی با نور تقریبا ثابت مانند محیط داخل ساختمان می باشد.
لنزهای iris اتوماتیک
این نوع لنزها دارای مکانیزمی هستند که جهت کنترل دیافراگم برای محیط هایی با سطوح نوری متفاوت بدون نیاز به مداخله مستقیم انسان عمل می کنند. و کاربرد آنها در محیط های بیرونی که عموما از سطوح نوری مختلف برخوردار و دائما در حال تغییراند کاربرد دارند.
Iris ویدئویی
لنز iris ویدئویی از یک موتور پله ای برای تغییر دیافراگم در پاسخ به تغییرات نور محیط استفاده می کند. سیگنال ویدئویی پس از تبدیل به سیگنال های الکترونیکی توسط کنترلر موجود در لنز موتور فوق را در جهت کنترل دیافراگم (دریچه) دوربین مدار بسته، اعم از باز یا بسته شدن آن هدایت می کند. این مدار کنترلی در داخل لنز تعبیه می شود و بنابراین، این نوع لنزها گران هستند.
DC iris
مکانیزم کنترلی این نوع از لنزها تا حدود زیادی مشابه نوع ویدئویی آن هستند با این تفاوت که در این مدل از لنزها مدار کنترلی در خود دوربین مداربسته(دوربین تحت شبکه IP ) تعبیه می شود.
لنزهای P-iris مدل جدیدی از لنزها هستند که برای جبران ضعف لنزهای iris اتوماتیک طراحی شده اند.
بررسی ضعف لنزهای auto-iris
در حالی که لنزهای iris اتوماتیک در پاسخ به تغییرات نور در محیط توسط مدار کنترلی موجود در آنها، دیافراگم شان را تنظیم می کنند. این مراحل دارای یک ضعف بسیار جدی می باشد. این ضعف در نوع DC-iris بررسی می شود و این استدلال قابل تعمیم به iris ویدئویی نیز می باشد.
همانطوری که در بالا اشاره شد یک لنز DC-iris در واکنش به تغییرات نور در محیط توسط مدار کنترلی اش اقدام به باز و بسته کردن دیافراگم نموده و از این طریق روشنی تصویر را تنظیم می کند. این عمل را بدون توجه به پارامترهای دیگر تصویر مانند عمق دید انجام می دهد. بنابراین، این امکان وجود دارد که پس از تنظیم اندازه دریچه دوربین مدار بسته برای داشتن تصویر با روشنی مناسب عمل دید آن به شدت مختل شود. چون مدار کنترلی فقط در مورد روشنایی تصویر به دیافراگم فید بک (برگشت) داده و اطلاعات دیگری به دوربین مدار بسته برای برقراری تعادل بین ویژگی های مختلف دوربین مداربسته جهت ارائه تصویر با کیفیت نمی دهد.
چگونگی کارکرد P-iris
همانطور که پیش تر اشاره شد به علت ضعف لنزهای iris اتوماتیک لنزهای P-iris بر آنها غلبه نمودند. لنزهای P-iris نوعی از لنزهای auto-iris هستند ولی نه تنها به تنظیم خودکار دیافراگم توجه نمی کنند، بلکه کنترل دقیقی بر دیگر ویژگی ها دوربین مدار بسته هنگام نصب دوربین مدار بسته جهت داشتن تصویری با کیفیت دارند. افزون بر تمرکز دقیق لنز برای تنظیم دیافراگم جهت بالانس نمودن نور، یک لنز P-iris همکاری مناسبی با نرم افزار دوربین مدار بسته برای تعیین خودکار اندازه دریچه لنز برای تولید بهترین کیفیت تصویر می نماید. همچنین از P-iris از یک موتور پله ای بسیارعالی برای تنظیم دیافراگم استفاده می کند.
لنز P-iris این مزیت را نیز دارا است که پارامترهایی مانند تقویت سیگنال (در صورت نیاز) و یا زمان پرتودهی جهت بهینه سازی را به صورت الکترونیکی کنترل نموده و همزمان کیفیت تصویر را در نواحی مرزی اندازه دیافراگم که منجر به تداخل نوری بر اثر تجزیه بین پیسکل ها و در نتیجه ایجاد مشکل در تصویر می شد، حفظ نماید. در یک محیط بسیار روشن یک دوربین با لنز P-iris به گونه ای برنامه ریزی شده است که تغییر سایز دیافراگم اش قبل از به وجود آمدن پدیده پراش (تجزیه نور بین پیکسل ها) متوقف شود در اشکال زیر می توان تصویر بین لنزهای ترکیبی (DC-iris و auto-iris) با لنزهای P-iris را مشاهده نمود. در شکل اول که دوربین مدار بسته مجهز به لنز ترکیبی است عمق دید کاهش پیدا کرده و بر روی کاغذی که در جلو تصویر و نزدیک به دوربین است تمرکز نموده در حالی که در شکل بعدی که دوربین مدار بسته مجهز به لنز P-iris است عمل دید کاهش پیدا نکرده و تمام موارد دید دوربین به صورت کاملا واضح مشخص است.
لنزهای P-iris برخلاف لنزهای DC-iris قادر به ارائه تصویر با کیفیت بسیار بالا به خصوص در دوربین مدار بسته سی ان بی CNB با رزولوشن بالا و در محیط های با چالش نوری زیاد بوده که نتیجتا برای در اختیار داشتن تصاویر با کیفیت امری ضروری است.
پس از آشنایی نسبی با ابزارها و تجهیزات مختلف مرتبط با دوربین های مداربسته
در اینجا به تشریح روشی ساده برای نصب سیستمهای دوربین مدار بسته می پردازیم. البته فرض بر این است که خواننده دارای حداقل اطلاعات فنی مربوط به سیم کشی و توانایی کار و استفاده از ابزارهای ساده برق باشد (در غیر این صورت مسئولیت هرگونه آسیب وارده به فرد و یا تجهیزات به عهده مخاطب خواهد بود) ضمن اینکه کار نصب در ارتفاع هم ممکن است کمی پرخطر باشد پس در صورت ترس از ارتفاع، توصیه می شود از انجام این کار صرف نظر نموده و کار را به تکنسین باتجربه بسپارید.
نقشه: قبل از هر اقدامی ابندا می بایست نقشه یا پلنی از سیستم در اختیار داشته باشید و پس از مشخص نمودن محل نصب دوربین ها به چند نکته توجه نمایید:
۱ـ دوربین نباید در محیط های کم نور نصب شود. در صورت نیاز به تصویربرداری در محیط های کم نور و تاریک، می بایست از دوربین های دید در شب استفاده کرد که البته این دوربین های در محیط های تاریک تصویری سیاه و سفید خواهند داشت. ضمنا دوربین ها نباید مستقیما در جهت نور خورشید و یا در مقابل لامپ های پرنور نصب گردد در غیر اینصورت باید از دوربین هایی استفاده شود که قابلیت انطباق با شرایط پرنور و یا نور مستقیم به سمت دوربین را داراست (XWDR)
۲ـ انتخاب محل مناسب برای نصب دوربین بسیار پراهمیت است زیرا گذشته از موقعیت نور در تصویر دوربین مدار بسته ، موقعیت و فاصله شیء مورد نظر نیز از اهمیت ویژه ای برخوردار است.
۳ـ توجه به نور محل و فاصله شیء هنگام خرید لنز بسیار مهم است. برای محیط های کوچک (حدود ۵۰متر) استفاده از لنز 3/6 مناسب است هرچه فاصله شیء مورد نظر از دوربین بیشتر می شود باید فاصله کانونی لنز نیز افزایش یابد. البته انتخاب لنز مناسب کار آسانی نبوده و نیازمند تجربه می باشد. اما راه دیگر استفاده از لنزهایی با قابلیت فوکوس متغیر می باشد، محدوده فوکوس این لنزها نیز محدود است اما انتخاب را آسان تر می کند.
۴ـ با انتخاب مکان های مهم و استراتژیک که نیازمند نصب دوربین مدار بسته است می توان تعداد دوربین های مورد نیاز برای یک محیط ثابت را کاهش داد، در هنگام نصب و جانمایی می بایست از هم پوشانی تصاویر خودداری کرده و دوربین ها را طوری نصب کرد که هر دوربین محیطی کامل را از دیگری مورد پوشش قرار داده و بسیار مهمتر اینکه هر دوربین توسط دوربینی دیگر پشتیبانی گردد (یعنی دوربین ها نسبت به هم، هم پوشانی مناسب داشته باشند). نکته حائز اهمیت دیگر این است که در هنگام جانمایی و جایگذاری دوربین ها به امکان کابل کشی در محل نصب دوربین توجه گردد.
کابل کشی:
کابل کشی و سیم کشی بخشی از کار است که معمولا نیاز به زمان زیادی دارد. باید برای کابل کشی در قسمت های مختلف طوری برنامه ریزی نمود که کمترین کابل کواکسیال RG 59 و سیم مصرف شده و طول کابل ها از حد استاندارد فراتر نرود. چون با افزایش بیش از حد استاندارد آن موجب تضعیف سیگنال های تصویر خواهد شد کابل های کواکسیال انتقال دهنده سیگنال های ویدئویی هرگز نباید از کنار کابل های دارای جریان بالای برق عبور داده شود زیرا باعث ایجاد نویز در تصاویر ارسالی گردیده و حداقل فاصله ۱۲ سانتی متری در این مواقع باید رعایت گردد طول کابل کواکسیال RG59 هر دوربین نبایستی بیش از ۴۰۰متر باشد همچنین توصیه می شود از کابل هایی با کیفیت بالا برای انتقال تصاویر دوربین مدار بسته استفاده گردد. نکته حائز اهمیت دیگر این است که هنگام کابل کشی همیشه مقداری کابل اضافی در محل نصب برای جابجایی های احتمالی باقی گذاشته شود. سعی شود از تغذیه جداگانه دوربین ها خودداری گردیده و برق را با ولتاژ ۲۲۰ولت تا دوربین مدار بسته برده و برای هر دوربین مدار بسته یک آداپتور جداگانه استفاده نمود و یا کل دوربین های مدار بسته را با یک آداپتور یا پاور مرکزی تغذیه کرد. تغذیه هر دوربین مدار بسته از یک محل، امکان نصب دستگاه UPS(برق اضطراری) یو پی اس مجزا برای دوربین های مدار بسته را در آینده از کاربر خواهد گرفت.
جایگذاری دوربین های مدار بسته:
جایگذاری دوربین مدار بسته ، یعنی نصب پایه و پیچ کردن آن به دیوار یا سقف که برای این کار پس از علامت گذاری و ایجاد سوراخ مناسب با استفاده از دستگاه دریل، رول پلاک مناسب با وزن دوربین مدار بسته بر دیوار یا سقف تعبیه گردیده و سپس دوربین های مدار بسته کاملا محکم در جای خود قرار می گیرند.هنگام مشخص کردن محل سوراخ کاری به جهت دوربینهای مدار بسته توجه داشته باشید. در دوربین های مدار بسته ای که تغذیه DC دارند باید پلاریته ورودی دوربین مدار بسته هم توجه نمود . برای اتصال کابل تصویر دوربین های مدار بسته (کابل کواکسیال RG59) می بایست از کانکتورهای فیشی BNC بی ان سی استفاده نمود که مغزی کابل را از فویل و شیلدهای موجود در کابل کاملا جدا نموده و به مغزی وسط کانکتور پرس نموده سپس کانکتور اصلی را در محل خود قرار داده و اورینگ موجود را در محل خود (روی کابل و پایه BNC) توسط دستگاه BNCزن پرس می نماییم حال پس از انجام این مراحل و نصب دستگاه DVR با هارد مناسبی که داخل دستگاه تعبیه می گردد و تنظیمات آن و نصب کانکتورهای BNC ابتدای کابل های تصویر به ورودی های تصویر دستگاه DVR دی وی آر و برقراری اتصال از خروجی تصویر دستگاه DVR به مانیتور مناسب، تصاویر دوربینهای مدار بسته نصب شده قابل رویت خواهد بود. در صورتی که تصاویر دوربین های مدار بسته را نداشتید می بایست به عیب یابی مراحل پرداخته تا عیب موجود رفع گردد.
ترتیب مراحل نصب دوربین:
۱ـ جمع آوری اولیه اطلاعات مانند: بازدید از محل، تعداد دوربین های درخواستی و...
۲ـ مشخص نمودن نوع دوربین های مدار بسته مورد استفاده (دام – بولت – صنعتی) و اینکه آیا نیاز به دید در شب هست یا اینکه دید در روز کافیست.
۳ـ مشخص نمودن محل قرار گرفتن دستگاه DVR با توجه به ملاحظات حفاظتی و امنیتی و امکان کابل کشی و...
۴ـ تعیین سیستم تغذیه برق دوربین های مدار بسته (مرکزی یا مجزا به صورت نصب آداپتور).
۵ـ آماده سازی محل عبور کابل ها (سقف کاذب – کف – داکت و...).
۶ـ اجرای عملیات کابل کشی.
۷ـ اصلاح و انجام جزئیات مربوط به کابل کشی کواکسیال و برق.
۸ـ اصلاح و انجام جزئیات مربوط به وصل دستگاه دی وی آر DVR و ضبط تصاویر.
۹ـ گرفتن تصاویر دوربین های مدار بسته و تنظیمات آن در زاویه دید مناسب.
۱۰ـ آرایش مربوط به پشت دستگاه DVR و قرار دادن آن در محفظه مناسب (رک).
گردآوری، تنظیم و ارائه: توسط واحد تحقیقات شرکت مهندسی صنایع و تجهیزات آراد تصویر
