همه چیز درباره سنسور دوربین مداربسته

همه چیز درباره سنسور دوربین مداربسته

استفاده از تکنولوژی دوربین مدار بسته در سال های اخیر باعث شده تا آمار بسیاری از سرقت ها و جرایم کاهش یافته و افراد امنیت بیشتری را در ساختمان های مسکونی و تجاری خود احساس نمایند. تنوع  این دستگاهها از لحاظ ظاهری و فناوری های به کار رفته در آنها بسیار زیاد است و افراد گستره انتخابی وسیعی را برای خرید دارند.

آموزش نصب دوربین مدار بسته

اجزای مختلفی که در دوربینهای مداربسته به کار رفته است باعث می شود تا در نهایت یک تصویر با کیفیت توسط کاربرد مشاهده شود. یکی از این اجزای مهم که در این مقاله قصد داریم به آن بپردازیم، حسگر یا سنسور دوربین مداربسته می باشد. حسگرها نقش مهمی را در دوربین ایفا کرده و در انواع مختلفی وجود دارند. در دوره آموزش نصب دوربین مدار بسته در آموزشگاه فن آموزان تمامی سرفصلها بصورت عملی و ویژه اشتغال و ورود به بازار کار ارائه می شود. جهت اطلاعات بیشتر با ما تماس بگیرید.

آموزشگاه فن آموزان در دپارتمان برق خود دوره های تخصصی ویژه بازار کار از جمله دوره آموزش تعمیرات برد الکترونیکی ، آموزش تعمیرات موبایل ، آموزش تعمیرات لوازم خانگی و … را بصورت کاملا عملی و از پایه تا پیشرفته در کارگاههای مجهز برگزار می کند. برای اطلاع از نحوه شرکت در دوره ها و دریافت مشاوره رایگان با شماره 02166477300 تماس بگیرید.

حسگر دوربین مداربسته چیست

حسگرها یا سنسورها مجموعه ای منظم از پیکسل ها هستند که نقش فیلم های نگاتیو شیمیایی در دوربین های آنالوگ قدیمی را در دوربینهای مداربسته دیجیتال ایفا می کنند، یعنی تصویر برای اولین بار با گذر نور ورودی از دریچه ی دوربین و عبور از لنز در حسگر ظاهر می شود و جهت پردازش ،ثبت و ارسال به واحد پردازش مرکزی ارسال می شود. رقابت مگا پیکسلی بین سازندگان این دستگاه نیز همین جا آغاز شده است که اهمیت بسیار بالای این فناوری را نشان میدهد.

تکنولوژی حسگر تصویر

سنسور یا حسگر بخش مهمی از دستگاه دوربین می باشد که در هنگام خرید آن باید توجه زیادی به نوع آن نمود. این قطعه که در همه دوربین های مداربسته به کار رفته است، باعث می شود تا نور دریافت شده توسط لنز به سیگنال های الکتریکی تبدیل شود. در واقع می توان گفت که کیفیت نهایی تصویر بستگی زیادی به نوع سنسور به کار رفته در ان دارد.

ساختار حسگرهای دوربینهای مداربسته به این شکل است که یک صفحه سیلیکونی وجود دارد که تعداد زیادی فتوسایت بر روی آن قرار گرفته اند. این فتوسایت ها حساسیت زیادی به نور داشته و قادر به جذب نور دریافتی می باشند و در نهایت این نور را تبدیل به سیگنال های الکتریکی می نمایند. در صورتی که دوربین از نوع رنگی باشد، بر روی این فتوسایت ها یک فیلتر رنگی قرار داده می شود که در نهایت منجر به ایجاد تصاویر رنگی در مانیتور می گردد.

استفاده از این حسگرها علاوه بر دوربینهای مداربسته در بسیاری دیگر از تجهیزات تصویربرداری نیز استفاده می گردد.

مشخصه های اصلی حسگر دوربین مداربسته

شرکت ها و فروشندگان، دائماً با ارائه دوربین هایی با مگاپیکسل بالاتر ، بر جنگ مگا پیکسل دامن می زنند و از این راه برای محصولات خود تبلیغ می کنند. آنها برای داشتن دوربین های کوچکتر با وضوح تصویر بالا، سعی دارند تا حد ممکن تعداد بسیار زیادی پیکسل ریز را در حسگری کوچک فشرده کنند.

اما واقعیت این است که مگاپیکسل بالاتر ، فقط به معنای این است که تصویر اصلی، تعداد اجزاء کوچک تر بیشتری دارد و میتوان آن را بزرگتر ذخیره یا مانیتور کرد. همچنین ، اگر حسگر دوربین مداربسته کوچک باشد و پیکسل های آن بیشتر، معمولاً  حساسیت و دقت پیکسل ها کمتر است و تصویر نهایی جزئیات واضح نخواهد داشت.

از  ویژگی های  یک دوربین مداربسته با کیفیت، ایجاد تعادل مناسب بین اندازه حسگر تعداد پیکسل ها، حساسیت و دقت آنها ، و همچنین لنز مناسب است. اگر دستگاه از همه این جهات عالی باشد، احتمالاً قیمت آن نسبتاً گران خواهد بود.

پس باید به دنبال یک « تعادل » خوب بین همه این عوامل بود که در ادامه شرح داده خواهد شد. یک کاربر عادی، کمتر نیازی به بیش از ۱۲ میلیون پیکسل پیدا خواهد کرد. در شرایط مناسب، یک عکس ۱۲ میلیون پیکسل را می توان حتی تا اندازه ۴۵×۳۰ سانتی متر چاپ نمود، بدون این که کیفیت آن افت خاصی داشته باشد، در صورتی که تمرکز روی ویژگی های دیگر مانند قدرت لنز، دیافراگم لنز، سرعت کار کرد و موارد دیگر می تواند مفیدتر باشد.

مشخصه های اصلی حسگر دوربین مداربسته

یک حسگر مناسب باید دارای ویژگی هایی باشد تا بتوان گفت که یک سنسور با کیفیت می باشد. در ادامه به ذکر تعدادی از این ویژگی ها پرداخته شده است:

  • رزولوشن سنسور

نمایش دادن جزئیات یک تصویر از امکاناتی است که نیاز بسیاری از افراد می باشد، چرا که با استفاده از این قابلیت می توان به صورت دقیق به مشاهده جزئیات پرداخت و در صورت وقوع حوادث مختلف مانند سرقت، مسئله را پیگیری نموده و به شناسایی سارق پرداخت. واحد پیکسل یا مگاپیکسل را برای نشان دادن میزان رزولوشن یا تفکیک پذیری یک چیپ تصویری به کار می برند و این میزان می تواند در سیستم های مختلف، متفاوت باشد.

تعداد سلول های نوری به کار رفته در چیپ تصویر، میزان پیکسل آن را نشان می دهند و هرچه تعداد این سلول های نوری بیشتر باشد یا به عبارتی پیکسل بالاتر باشد، تصویر دریافتی از کیفیت بالاتری برخوردار خواهد بود.

  • میزان حساسیت سنسور به نور

چیپ های تصویری که میزان حساسیت آنها به نور بیشتر است از کیفیت بالاتری برخوردار می باشند چرا که هرچه یک چیپ تصویری نیاز به نور کمتری برای نمایش تصور داشته باشد محدودیت های آن کمتر شده و می تواند در نور کم، تصویر با کیفیت تری را نمایش بدهد. پس در هنگام خرید حسگر برای این نوع دوربین ها میزان حساسیت به نور سنسور باید در نظر گرفته شود.

  • Dynamic range یا گستره دینامیکی

اختلاف سطح نور در کیفیت تصویر نهایی نقش مهمی را ایفا می کند. Dynamic range یک حسگر دوربین مداربسته نشان دهنده این است که این سنسور تا چه میزان می تواند اختلاف سطح نور را دریافت نماید. زمانی که در یک محیط اختلاف سطح نور زیاد می باشد این موضوع اهمیت زیادی پیدا کرده و باید به آن توجه شود.  در صورتی که حسگر شما دارای گستره دینامیکی زیادی نباشد احتمال سیاه شدن تصاویر زمانی که اختلاف سطح نور زیاد است وجود خواهد داشت.

  • فن آوری به کار رفته در سنسور

تکنولوژی های متفاوتی در ساخت حسگرهای تصویر به کار رفته است که هر یک دارای ویژگی ها و خصوصیات منحصر به فردی بوده و می توانند در موارد مختلف مورد استفاده قرار بگیرند.

سنسورهای سیماس یا نیم‌رسانای اکسید فلزی مکمل یا حسگر CMOS، سنسورهای سی سی دی دستگاه جفت‌ کننده بار یا CCD و سنسورهای Foveon از جمله حسگرهایی هستند که در این دوربین ها می توانند به کار برده شوند. در ادامه مطلب به بررسی بیشتر انواع فن آوری حسگرهای دوربین مداربسته خواهیم پرداخت.

اندازه ی حسگر دوربین مداربسته

همان طور که افزایش تعداد پیکسل های حسگر این دوربین ها باعث بهبود کیفیت و وضوح تصاویر می شود. اندازه پیکسل ها نیز تأثیر قابل توجهی بر کیفیت تصاویر خواهد داشت. به بیان سادهتر، هر چقدر حسگر بزرگتر باشد، پیکسل بزرگ تری به دست می آید و هر چقدر پیکسل بزرگتر باشد، نور بیش تری جذب می شود و در نهایت نور بیشتر سبب بالا رفتن کیفیت عکسی خواهد شد. در واقع هرچه این اندازه بزرگتر باشد کیفیت عکسی نیز بالاتر و حساسیت آن در نور کم بیشتر خواهد شد. اندازه بزرگتر حسگر موجب استفاده بهتر از سایر مشخصات لنز مانند فاصله ی کانونی و میزان دیافراگم می شود.

به عنوان نمونه، یک دوربین مداربسته چهار مگاپیکسلی می تواند از یک دوربین مداربسته ۱۳ مگا پیکسلی قویتر باشد، به شرطی که هماندازه ی ابعاد هر پیکسل و هم ابعاد تراشه آن بزرگتر باشد. همانطور که در مشخص است، هر پیکسل یک دوربین مداربسته نمونه ی چهار مگا پیکسلی نسبت به یک دوربین مداربسته نمونه ی ۱۳ مگا پیکسلی اندازه بزرگتری دارد. به همین دلیل نور بیش تری وارد آن می شود و تصویر دقیق تر و با کیفیت تری ارائه میدهد.

اندازه ی حسگر دوربین مداربسته

در سالهای گذشته، افزایش تعداد مگاپیکسلی رویکرد اصلی سازندگان این دستگاهها جهت افزایش کیفیت بوده است که این رویه در حال حاضر تقریباً در حال توقف یا کمرنگ شدن است و کاربران هم متوجه شدهاند که همیشه مگاپیکسل بالاتر به معنی کیفیت بالاتر تصویر نیست. نکته ی مهم این است که هر چه تعداد پیکسل های یک حسگر با اندازه ی مشخصی، بیشتر باشد، پیکسل ها کوچکتر می شود. پیکسل های کوچکتر نویز بیشتری نسبت به پیکسل های بزرگتر ایجاد می کنند و در واقع تعداد فوتون های دریافت شده در مدت زمان مشخصی در مورد پیکسل های کوچکتر، کمتر است. بنابراین یک فوتون یا الکترون انحرافی نویز بیشتری را موجب می شود. اندازه حسگر به صورت نسبت آن با فیلم ۳۵ میلیمتری به عنوان یک استاندارد بیان می شود.

در جدول زیر اندازه ی واقعی یک نوع حسگر در مقایسه با اندازه ی شناخته شده در بازار نمایش داده

اندازه ی واقعی یک نوع حسگر  (mm)اندازه تیوب دوربین مداربسته (mm)
قطر (mm)عرض (mm)ارتفاع (mm)قطر (mm)نسبت تصویراندازه حسگر شناخته شده
5.0003.6002.7007.056¼”
5.0004.0003.0007.0561/3.6”
5.6804.5363.4167.9381/3.2”
6.0004.8003.6008.4671/3”
6.7215.3714.0359.407½.7”
7.1825.7604.29010.160½.5”
8.0006.4004.80012.700½”
8.9338.56.814.1111/1.8”
9.5007.6005.70014.9411/1.7”
11.0008.8006.60016.9332/3”
16.00012.8009.60025.4001”
22.50018.00013.50033.8674/3”
28.40023.70015.70045.7201.8”
43.30036.00024.000n/a35mm film

در این نوع دوربین ها، هنگام ثبت بر روی حسگرهای معمول، اطراف عکس بریده نمی شود و از کل نوری که لنز به داخل دوربین می فرستد استفاده می شود و دقیقا همان عکس ثبت می شود و در نتیجه اگر عکسی با یک دوربین آنالوگ و یک دوربین دیجیتال فریم کامل از یک صحنه با مشخصات لنز ثابت (فاصله کانونی، میزان دیافراگم) گرفته شود، از لحاظ اندازه یکسان خواهند بود. البته این نوع دوربین ها گران تر هستنندو دلیل آن، اندازه حسگر آنها است. سنسورهای فریم کامل بزرگتر از سنسورهای عادی هستند. هر اندازه سنسورها بزرگتر باشد، قیمت آنها به صورت تصاعدی بالا می رود. این پدیده مانعی در برابر تولید این دستگاهها باسنسور فریم کامل و ارزان است.

معرفی فن آوری سنسور CMOS

سنسور CMOS یک تراشه الکترونیکی است که فوتون ها را برای پردازش دیجیتال به الکترون تبدیل می کند.

سنسورهای CMOS ( نیمه هادی فلز اکسید مکمل) برای ایجاد تصاویر در دوربین های دیجیتال و دوربین های مدار بسته دیجیتال استفاده می شوند. CMOS را می توان در تلسکوپ های نجومی، اسکنرها و بارکد خوان ها نیز یافت. فناوری نوری در بینایی ماشین برای روبات ها، در تشخیص ویژگی های نوری یا OCR ، در پردازش عکس های ماهواره ای و در افزایش تصاویر رادار، به ویژه برای هواشناسی استفاده می شود.

مانند دیگر فناوری های نیمه هادی، تراشه های CMOS توسط فوتولیتوگرافی تولید می شوند. این تراشه ها دارای آرایه ای از سلول های کوچک گیرنده نور هستند که فوتون ها را در طول موج های مختلف خود متمرکز می کنند، زیرا آنها دقیقاً مانند یک سلول کوچک خورشیدی توسط لنز متمرکز می شوند و آنها را به الکترون ترجمه می کنند. سلول های CMOS توسط ترانزیستور احاطه شده اند، که بار الکترونهای جمع شده توسط سلول ها را تقویت کرده و آنها را از طریق سیم های کوچک موجود در مدار تراشه از طریق تراشه ارسال می کند. یک مبدل دیجیتال به آنالوگ در گوشه ای از دستگاه الکترون ها را خوانده و بارهای متفاوت سلول های مختلف را به پیکسل با رنگ های مختلف ترجمه می کند.معرفی حسگرهای دوربین مداربسته

هزینه کم تولید CMOS امکان ایجاد دستگاه های کم مصرف را فراهم می کند. پیشرفت در فناوری CMOS این امکان را برای آنها فراهم کرده است تا در دوربین های دیجیتال پیشرفته، دستگاه های شارژ شونده CCD  به رقبای خود نزدیک شوند. در مقابل CMOS ، سلولهای CCD توسط ترانزیستور احاطه نشده اند و باید به طور فعال از انرژی برای جمع آوری نور استفاده کنند. این باعث می شود که مصرف انرژی کمتری داشته باشند اما مزایای تصویر با صدای کم و حساسیت به نور را نیز فراهم می کند.

معرفی سنسور CCD

سنسورهای CCD اجزای الکترونیکی پیچیده ای هستند که از چندین آرایه از عناصر نیمه رسانای حساس به نور تشکیل شده اند. هر عنصر نشان دهنده یک آشکارساز تصویر می باشد و پیکسلی است که فوتون های ورودی را به الکترون تبدیل می کند.

در طی مرحله ادغام تمام الکترون های آزاد شده توسط نور ورودی در رابط نیمه هادی-اکسید در یک چاله بالقوه جمع می شوند. ظرفیت انباشته متناسب با میزان نور حادثه و زمان نوردهی است. سپس به دنبال چندین تکنیک خواندن سنسور که در زیر شرح داده شده است ، ظرفیت هر پیکسل خوانده می شود:

علاوه بر پیکسل های حساس به نور، سنسورهای انتقال بین خطی ILT شامل ثبت های تغییر عمودی هستند. این سنسورها به جای جابجایی شارژ از طریق پیکسل های حساس به نور، آن را به یک رجیستر شیفت دار محافظت شده در کنار هر خط پیکسل منتقل می کنند.

شارژ قبل از رسیدن به رجیستر بازخوانی افقی و قفل شدن در تقویت کننده خروجی، پیکسل به پیکسل، در یک مرحله به ثبت های تغییر عمودی منتقل می شود. CCD های ILT متداول ترین نوع سنسور برای دوربین های دید مدرن هستند زیرا تغییر تک مرحله ای به سمت ثبت کننده خواندن، امکان قرار گرفتن در معرض زمان کوتاه و مناسب بودن برای تصاویر سریع را فراهم می کند.

تعداد پیکسل های حسگر در دوربین مداربسته

به طور معمول هر پیکسل تصویربر مبنای اندازه جایگاه آن پیکسل استوار است. برای مثال، یک تصویرپنج مگاپیکسلی دارای پنج میلیون پیکسل است که تعداد پیکسل اطراف سطح موثر حسگر را نیز باید در نظر گرفت. تعداد کل پیکسل ها نشان دهنده ی تعداد پیکسل هایی است که روی یک حسگر وجود دارد. گاهی اوقات دوربینی به عنوان نمونه سه مگاپیکسلی قادر به ایجاد تصویرشش مگاپیکسلی است.

در این موارد دوربین مداربسته شش میلیون پیکسل از اطلاعات را که بر پایه ی سه میلیون پیکسل موثر حسگر استوار است را برآورد می کند. البته بدیهی است که با افزایش پیکسل ها بعد از ثبت تصویر، جزئیاتی که هنگام عکاسی ثبت نشدهاست. در تصویر ایجاد نخواهد شد.

تعداد پیکسل های حسگر در دوربین مداربسته

تعیین تعداد پیکسل های سنسور دوربین

یکی از مراحل تنظیمات سنسور تصویر به این صورت است که دوربین مدنظر را با کلیک کردن روی لنز آن یا از طریق پنجره Active camera، انتخاب می کنیم. پس از بازگردن پنجره Sensitivity and resolution ، در قسمت تعداد پیکسل ها، تعداد پیکسل های حسگر تصویر دوربین را وارد می کنیم. پنجره را می بندیم و بررسی می کنیم تغییرات اعمال شده باشد

Capture

شکل بالا( تعیین تعداد پیکسل های حسگر تصویر دوربین )

تعیین تعداد پیکسل های تصویر خروجی

سیگنال تصویر دریافتی از دوربینهای مداربسته آنالوگ وارد DVR یا Multiplexer می شود و پس از عبور از مبدل آنالوگ به دیجیتال ، مورد پردازش قرار می گیرد. مبدل آنالوگ به دیجیتال منطبق بر تعداد پیکسل های حسگر تصویر دوربین نیست ، در نتیجه اندازه تصویر خروجی منطبق بر تعداد پیکسل های حسگر تصویر نیست. به دلیل این عدم تطابق انحرافاتی مشخص می شود. در دوربینهای مداربسته شبکه، تعداد پیکسل های تصویر خروجی می تواند با تعداد پیکسل های حسگر تصویر دوربین متفاوت باشد .

پس از باز کردن پنجره 3D window با کلیک راست بر روی آن ، Image parameter panel را باز کنید. سپس به قسمت Processing بروید. در قسمت Image size تعداد پیکسل های تصویر خروجی وارد می شود.

پس از ذخیره سازی According to camera parameters را بررسی کنید. اگر این پارامتر تیک خورده باشد ، پارامترهای پردازش بر طبق پارامترهای پردازش دوربین فعال خواهند بود. در نتیجه فعال سازی دوربینهای مداربسته دیگر ، پارامترهای پردازش بر طبق پارامترهای پردازش این دوربین تغییر خواهند کرد.

تخصیص سطح کیفی به دوربین

فعال سازی هر دوربین در پروژه برای محاسبه مناطق تشخیص ، شناسایی یا خواندن ، ضروری است. جهت فعال سازی باید به طور دقیق روی لنز دوربین مدنظر دوبار کلیک کرد. پنجره Camera geometry را باز کرده و در UK Home Office guidelines ، level Quality را انتخاب کرده و پنجره را می بندیم .

جمع بندی: دوربینهای مدار بسته از حسگرهایی در ساختار خود استفاده می کنند که این سنسورها وظیفه تبدیل کردن نور دریافتی را به سیگنال های الکتریکی دارا می باشند. در این مطلب به معرفی انواع فن آوری حسگرهای دوربین مداربسته پرداخته شد و متوجه شدیم که دو نوع فناوری CCD و CMOS در حسگرهای دوربین مدار بسته به کار رفته است.

شیوه خواندن اطلاعات در این دو نوع سنسور با یکدیگر متفاوت بوده و سنسور CCD دارای حساسیت نوری بیشتری نسبت به CMOS می باشد و در نورهای کم تصویر بهتری را ارائه می دهد. اما سرعت تشکیل تصویر در حسگر CMOS نسبت به CCD بسیار بیشتر می باشد و برای دوربینهای با فریم ریت بالا گزینه بهتری می باشند. همچنین مصرف برق در سنسور CCD بسیار بیشتر از سنسور دیگر بوده و این یک ایراد برای آن به شمار می رود.

آموزشگاه فن آموزان مجری برگزاری دوره های تخصصی الکترونیک، تعمیرات و کنترل ابزار دقیق نظیر آموزش plc ، آموزش سیم پیچی موتور ، آموزش نصب کرکره برقی ، آموزش برق ساختمان و بیش از هشتاد دوره تخصصی دیگر با مجوز رسمی از سازمان فنی حرفه ای کشور می باشد. تمامی دوره ها با اعطای مدرک معتبر و پشتیبانی رایگان ارائه می شود. برای اطلاع از لیست تمامی دوره ها به صفحه اصلی سایت مراجعه نمایید.

امتیاز بدهید

دیدگاهتان را بنویسید

نشانی ایمیل شما منتشر نخواهد شد.