چگونگی رفع نویز در دوربین مداربسته

اکثریت قریب به اتفاق دوربین های نظارت تصویری دارای فناوری کاهش نویز هستند. نویز می تواند مشکل مهمی در عملکرد ویدیو باشد و پرداختن به آن نه تنها کیفیت را افزایش می دهد، بلکه هزینه مالکیت را کمتر می کند. در اینجا به منظور آشنایی با چگونگی رفع نویز در دوربین مداربسته لازم است کاهش نویز را ارزیابی کنید تا ببینید آیا عملکرد مورد نیاز را ارائه می دهد یا خیر. هم چنین مراجعه به سایت اسمارت کو برای کسب آگاهی و اطلاعات موردنیاز لازم است.

چگونگی رفع نویز در دوربین مداربسته

زمانی که تیم Benchmark برای اولین بار سال ‌ها پیش آزمایش دوربین‌ های نظارت تصویری را آغاز کرد، معیارهای مشخص ‌شده در نور کم نشان داد که اکثر دستگاه‌ ها دارای حساسیت حدود ۸ تا ۱۰ لوکس هستند. این تعجب آور نبود، زیرا اکثر تولیدکنندگان حرفه ای چنین ارقامی را نقل می کردند. با گذشت زمان، ارقام مشخص شده کاهش یافت و امروزه دیدن مشخصات دوربین با رقم حساسیت زیر 1 غیرعادی نیست. در واقع، مشخصات برخی از دوربین ها به سه رقم اعشار است. دلیل اصلی این کاهش های چشمگیر به این دلیل نیست که دوربین ها با توجه به عملکرد نور کم به طور قابل توجهی بهتر هستند، بلکه به این دلیل است که سازندگان اکنون حساسیت را به روش های مختلف اندازه گیری می کنند. با وجود اینکه پیشرفت هایی در زمینه پردازش و چگونگی رفع نویز در دوربین مداربسته وجود داشته است، اما با این حال آنها به اندازه ارقام دیگر چشمگیر نیستند. 

با افزایش وضوح تصویر، بررسی نور کم به یک چالش تبدیل می شود. تعداد پیکسل های بیشتر در HD یا مگاپیکسلی به این معنی است که هر عنصر تصویر به طور قابل توجهی کوچکتر از سنسور وضوح استاندارد است. دریافت مقدار مناسب نور برای تابش بر روی پیکسل های بسیار کوچکتر، مشکلاتی را ایجاد می کند. DSP های اکثر دوربین ها از Gain برای تقویت سیگنال ویدیویی استفاده می کنند. در حالی که این اطلاعات ویدئویی را تقویت می کند، لذا سایر قسمت های سیگنال را نیز تقویت می کند و این باعث ایجاد نویز می شود. در حقیقت نویز ویدیو می تواند آزاردهنده باشد و در حالی که معمولاً نتیجه کار دوربینی است که فراتر از توانایی هایش کار می کند، این تصور را به کاربر القا می کند که سرمایه اش بر روی یک سیستم ضعیف هدر رفته است. 

در بررسی چگونگی رفع نویز در دوربین مداربسته باید بدانید که امروزه سیستم هایی که از فشرده سازی تصویر استفاده می کنند، داشتن نویز می تواند تأثیر منفی دیگری روی آن ها داشته باشد. در واقع نویز می تواند پهنای باند و نیازهای ذخیره سازی را افزایش دهد و این معادل سیستمی با هزینه مالکیت بالاتر است. کاهش نویز از طریق پردازش تصویر ویدیویی حاصل می شود و به این ترتیب کاهش واقعی خود می تواند تأثیر مخربی بر کیفیت داشته باشد. در جایی که یک دوربین به پردازش های دیگری مانند WDR، فشرده سازی برجسته یا BLC نیاز دارد، نیاز به تعادل بین تمام عناصر پردازشی وجود خواهد داشت.

در بسیاری از تست ‌های دوربین، ما شاهد تخریب تصویر بوده‌ ایم که ناشی از ترکیب ‌های خاصی از پردازش ویدیو است. از آنجایی که دوربین های HD و مگاپیکسلی ممکن است در نور کم دچار مشکل شوند، لذا کاهش نویز اغلب یکی از عملکردهای مشکل ساز است که باید بررسی گردد. لازم به ذکر است که دوربین ها بنا به نیاز کاربر به روش های مختلفی پیکربندی شده اند. از آنجایی که هدف به جای قرار دادن دوربین ها در مقابل یکدیگر، ارزیابی تأثیر نویز بوده است، لذا این موضوع باید بررسی گردد.

- عملکرد پایه

در بررسی چگونگی رفع نویز در دوربین مداربسته، دوربین ها برای پخش با نرخ بیت متغیر تنظیم شدند. در حالی که کارشناسان این حوزه هرگز استفاده از نرخ بیت متغیر را در برنامه ‌ها توصیه نمی‌کنند، لذا برای هدف این آزمایش باید ببینیم که چگونه جریان داده تحت تأثیر نویز و پردازش کاهش نویز قرار می ‌گیرد. نرخ بیت ثابت انتخاب ارجح است، زیرا به نصب کننده یا یکپارچه کننده اجازه می دهد تا پهنای باند و سطوح ذخیره سازی را به هر جریان ویدیویی مطابق با نیاز خود اختصاص دهد. شایان ذکر است که وقتی یک جریان با نرخ بیت ثابت به محدودیت های خود برسد، ناگزیر چیزی از دست خواهد رفت. برخی از دوربین ها فریم را کاهش می دهند، برخی دیگر کیفیت را پایین می آورند، برخی از آنها سطح بالایی از پیکسل را نشان می دهند. به طور خلاصه، هر گونه افزایش در اندازه جریان بر کیفیت تصویر نهایی تأثیر می گذارد!

نکات قابل توجه در بررسی چگونگی رفع نویز در دوربین مداربسته

کاهش فناوری مرحله بعدی چگونگی رفع نویز در دوربین مداربسته است. در این رابطه دو ملاحظه وجود دارد. اولین مورد این است که نرخ بیت چگونه تحت تأثیر قرار می گیرد، اما دومی نحوه ظاهر تصویر است که مسلماً مهم تر است. مانند هر چیز دیگری، تعادل عاملی کلیدی است. کاهش نویز تنها در صورتی قابل قبول است که پردازش باعث تخریب دیگری نشود. جایگزین کردن مشکلات نویز با تاری حرکت، هیچ لطفی به کسی نمی کند!

- نویز دیجیتال در نصب دوربین مداربسته

اجتناب از نویز بیش از حد که می تواند تصویر را مبهم کند، پدیده ای اجتناب ناپذیر است. نویز نوسانات نامنظمی است که سیگنال‌های الکتریکی (الکترومغناطیس) را که بخشی از فیلم ‌برداری معمولی دوربین ‌های مداربسته نیست را منتقل می ‌کند و می‌ تواند سیگنال دوربین مدار بسته معمولی را مبهم کند. راه های زیادی وجود دارد که می توانید از نویز در نصب دوربین مداربسته جلوگیری کنید. نویز احتمالی باید هرچه زودتر در طراحی دوربین مدار بسته شناسایی شود، به عنوان مثال کابل های جریان ولتاژ بالا، کابل های دیگر انتقال تصویر (کابل های ماهواره) و کابل طولانی می توانند نویز ایجاد کنند. پس از شناسایی، باید تمام اقدامات برای چگونگی رفع نویز در دوربین مداربسته انجام شود.

- کابل ویدئو برای بستن به کابل برق اصلی

اگر کابل ویدئو را موازی با کابل برق اصلی (230 ولت یا 110 ولت اجرا می کنید، باید حداقل فاصله 12 اینچی داشته باشید. سعی کنید کابل های دوربین مداربسته را در یک سینی کابل یا ترانک جداگانه اجرا کنید تا از تداخل نویز ناخواسته جلوگیری کنید.

- خاتمه ضعیف BNC

خاتمه بهتر BNC برای جلوگیری از نویز بسیار مهم است. گاهی اوقات نمی توان با ابزارهای دوربین مداربسته ضعیف، صوت بهتری داشت، به عنوان مثال توصیه می شود از سه کابل تیغه ای استفاده کنید و اندازه های صحیح (15-16 میلی متر) را در جداسازی کواکس انجام دهید.

- جعبه اتصال دارای رتبه IP

در بررسی چگونگی رفع نویز در دوربین مداربسته از جعبه اتصال برای ایمن کردن پایانه سرب BNC و DC استفاده کنید. استفاده از اتصالات مخفی جعبه اتصال دارای رتبه IP روش خوبی است.

- دوربین مدار بسته خوب با DNR

نکته آخر اینکه از دوربین های مداربسته با کیفیت استفاده کنید. هنگام خرید  دوربین های مداربسته مطمئن شوید که آنها دارای ویژگی کاهش نویز دیجیتال هستند، اغلب دوربین های با کیفیت خوب یافت می شوند. این دوربین ها  اغلب با TVL اشتباه گرفته می شود، کاهش نویز دیجیتال ویژگی متفاوتی است که بسیاری از تولید کنندگان پیشرو دوربین های مدار بسته ارائه می کنند.Samsung SSNR و CubeCCTV JA-984EB دوربین های خوبی برای استفاده هستند.

آشنایی با نویز و چگونگی رفع نویز در دوربین مداربسته

دوربین های امنیتی، درست مانند بسیاری از سنسورهای دیگر که داده ها را از محیط بیرون جمع آوری می کنند، در برابر نویز آسیب ناپذیر نیستند. فیلم ضبط شده توسط دوربین امنیتی ممکن است دارای خطا و اطلاعات خراب باشد زیرا نمی تواند از شر نویز خلاص شود. (یا داده های بیشتری را برای لغو آن جمع آوری کنید.) اطمینان از اینکه دوربین بدون نویز فیلم می گیرد، امری دشوار است زیرا به سنسور آن بستگی دارد. با این حال، کارشناسان چندین تکنیک را برای کاهش نویز کشف کرده اند. اینها تکنیک‌های «کاهش نویز دیجیتال» نامیده می‌شوند و این چیزی است که در این مقاله به آن پرداخته شده است.

- نویز دقیقا چیست؟

در ساده ترین عبارت در بررسی چگونگی رفع نویز در دوربین مداربسته باید بدانید که نویز اطلاعات ناخواسته ای است. در دوربین ها، نویز بر روی فیلم تاثیر می گذارد و در بدترین موارد، می تواند اطلاعات حیاتی را در یک فریم از بین ببرد. نویز همیشه در یک تصویر وجود دارد، زیرا سنسورها دستگاه های کاملی نیستند. با این حال، تنها در شرایط نور کم آشکار می شود. بنابراین اگر در محیطی با نور کم عکس می گیرید، ممکن است ببینید که تصویر (یا برخی از مناطق آن) کمی دانه دانه با پیکسل های کوچک یا گروهی از پیکسل ها با تغییر رنگ باشد. اینها نمایش های بصری نویز در یک تصویر هستند.

دلیل بروز نویز به دلیل ایرادات موجود در سنسور نور دوربین است. اگرچه دوربین ها راه طولانی را پیموده اند، اما عملکرد اصلی آنها بر جمع آوری نور کافی از محیط است. بنابراین، هرچه بتواند نور بیشتری را جمع آوری کند، تصویر بهتر خواهد بود. با این حال، از آنجایی که دوربین‌ های امنیتی نیاز به جمع ‌آوری فیلم در زمان واقعی دارند (به طور ایده‌آل 24 یا 30 فریم در ثانیه)، نمی‌ توانیم زمان بیشتری را به سنسور اختصاص دهیم تا یک فریم واحد را تشکیل دهد. بنابراین، در شرایط کم نور، دوربین مقدار مشخصی نویز در تصویر خواهد داشت. 

DNR چیست؟

در بررسی چگونگی رفع نویز در دوربین مداربسته کاهش نویز دیجیتال دو بعدی یکی از اساسی ترین روش هایی است که برای حذف نویز استفاده می شود. اگرچه در خلاص شدن از شر نویز در تصاویر موفق است، اما در رزولوشن های بالاتر و زمانی که حرکت زیادی در اطراف وجود دارد، کار خوبی انجام نمی دهد. DNR دوبعدی یک تکنیک "کاهش نویز زمانی" در نظر گرفته می شود. در حین استفاده از آن اتفاقی که می افتد این است که هر پیکسل در هر فریم با پیکسل های فریم های دیگر مقایسه می شود. با مقایسه مقادیر شدت و رنگ ‌های هر یک از این پیکسل ‌ها، می ‌توان الگوریتم ‌هایی را برای تشخیص الگوی ایجاد کرد که می‌تواند به عنوان "نویز" طبقه ‌بندی شود. 

پس از کشف این الگوهای ناخواسته، سیستم سعی می ‌کند با اختصاص سطح، رنگ و شدت به پیکسلی که آن را بدون نویز می ‌داند، نویز را پاک کند. اگرچه این ممکن است برای یک محیط ثابت که در آن هیچ حرکتی وجود ندارد کار کند، اما می تواند باعث تاری حرکت شود زیرا سیستم سعی می کند تمام تلاش خود را انجام دهد تا بفهمد کدام رنگ یا شدت برای یک پیکسل خاص طبیعی ترین است. همچنین بسته به قابلیت های محاسباتی سیستم، نمی توان این الگوریتم ها را در رزولوشن های بزرگتر پردازش کرد و به صورت بلادرنگ ارائه کرد. (آنها می توانند پردازش کنند، اما زمان زیادی طول می کشد.)

DNR سه بعدی 

DNR سه بعدی کاملاً متفاوت است. این روش به عنوان یک تکنیک "کاهش نویز فضایی" در نظر گرفته می شود، (اگرچه جنبه های زمانی جزئی دارد) که در آن پیکسل ها را در قالب سه بعدی مقایسه و پردازش می کند. (ابتدا دو بعد در یک تصویر و سپس بعد سوم، زمانی که پیکسل ها را با سایر فریم ها مقایسه می کند.) با توجه به تفاوت در الگوریتم ها، DNR 3D می تواند بسیار سریعتر از 2D DNR پردازش شود. بنابراین می توان این الگوریتم را در فریم هایی با وضوح بیشتر اجرا کرد. 

نتیجه گیری

در بررسی چگونگی رفع نویز در دوربین مداربسته نویز در تصاویر زمانی که فیلم در محیطی کم نور گرفته می شود، آشکارتر است. بنابراین، می‌توانیم با خیال راحت نتیجه بگیریم که روشنایی یک صحنه می‌تواند بر نویز ظاهری یک فریم یا تصویر تأثیر بگذارد. دوربین ها، مانند بسیاری از سنسورهای دیگر، کامل نیستند، آنها در برابر نویز آسیب پذیر هستند و اندازه گیری هایی که آنها انجام می دهند همیشه تقریبی از دنیای واقعی خواهد بود. بنابراین، هر تصویری که توسط یک دوربین گرفته می‌شود، نوعی نویز دارد و نبرد جمع‌آوری اطلاعات بیشتر برای غلبه بر نویز است، یعنی دریافت SNR بالاتر. (نسبت سیگنال به نویز.)