ادامه نکته هایی که باید بدانیم
ایجاد تصویر
CCD در واقع مخفف Charged Coupled Device است. CCD یک ابزار الکترونیکی محسوب می‌شود که از تعداد زیادی از دیودهای بسیار کوچک حساس به نور تشکیل شده است. هر دیود موجود بر روی چیپ CCD ولتاژی را تولید می‌کند که دقیقا با نوری که دریافت می‌کند نسبت مستقیم دارد. دیودی که در معرض نور قرار نگیرد ولتاژی تولد نخواهد کرد و این عدم وجود ولتاژ به عنوان رنگ سیاه تلقی خواهد شد. مشابها بیشترین نور بیشترین ولتاژ را تولید خواهد و این بیشترین وتالژ به عنوان رنگ سفید تلقی می‌شود. سطوح نور بین این بیشترین و هیچ نیز ترکیبات مختلفی از خاکستری و طوسی را تشکیل می‌دهند. در دوربین‌های رنگی سیگنال‌های مربوط به رنگ‌ها نیز همراه با میزان نور دریافت می‌شود.
میزان نوری که یک چیپ CCD می‌تواند دریافت کند بسیار محدود است بنابراین نور ورودوی به چیپ CCD باید به وسیله محدود کننده‌ها به مقداری خیلی کمتر از مقدار واقعی خود تقلیل یابد.
Sensitivity یا حساسیت
یکی از خصوصیاتی که به عقیده بسیاری برای انتخاب دوربین بسیار مهم است میزان حساسیت آن است. حساسیت یک دوربین نشان دهنده میزان نوری است که دوربین برای ایجاد تصویر دارد. هرچه میزان حساسیت دوربین بیشتر باشد به نور کمتری برای ایجاد تصویر نیاز دارد.
نسبت سیگنال به نویز (Signal to noise ratio (S/n
همانوطری که از اسم این خصوصیت مشخص است میزان نسبت سیگنال‌های تصویر و نویز موجد در تصویر تولید شده را نشان می‌دهد. نویز بر روی تصویر ایجاد شده به صورت دانه‌های برفک مشخص خواهد شد و موجب پایین آمدن قابلیت تشخیص در تصویر نمایش داده شده بر روی مانیتور خواهد شد. واحد نشان دهنده نسبت s/n دسیبل dB است. البته این خصوصیت ممکن است به صورت یک نسبت نیز مشخص شود. جدول زیر میزان معادل دسیبل به نسبت سیگنال به نویز را نشان می‌دهد.
dB | نسبت |
100 | 100,000:1 |
60 | 1,000:1 |
50 | 316:1 |
40 | 100:1 |
30 | 32:1 |
20 | 10:1 |
10 | 3:1 |
برای مثال میزان دسیبل 40 نسبت 100 به یک را نشان می‌دهد به این معنا که نویز تولید شده صد برابر کمتر از سیگنال تصویر ایجاد شده است. از انجایی که احتمالا شما هیچ پیش فرضی از میزان مناسب s/n ندارید در جدول زیر این نسبت را مقایسه می‌کنیم.
dB | S/Nنسبت | کیفیت تصویر |
60 dB | 1,000 | عالی, هیچ نویز قابل تشخیصی وجود ندارد |
50 dB | 316 | خوب, کمی نویز در تصویر وجود دارد اما کیفیت خوب است |
40dB | 100 | معقول, تصویر نسبتا خوب است اما همه جزئیات مشخص نیست |
30 dB | 32 | تصویری ضعیف است با حجم زیادی از نویز |
20 dB | 10 | تصویر غیر قابل استفاده است |
(Automatic gain control (AGC کنترل بازده بطور خودکار
زمانی که نور ورودی به دوربین از حد مورد نیاز برای ایجاد تصیر کمتر می‌شود مکانیزم AGC به طور خودکار وارد عمل شده و سیگنال ورودی را تقویت می‌کند. این تقویت تا جایی انجام می‌شود که سیگنال ورودی برای تشکیل تصویر به حدی استاندارد برسد. از طرفی این تقویت سیگنال ورودی موجب ایجاد نویز اضافه در تصویر نیز خواهد شد و به این ترتیب کیفیت تصویر دوربین در نور پایین به شدت پایین می‌آید. با توجه به نوع تقویت کنندگی در مکانیزم AGC میزان نویز تولیدی در نور کم می‌تواند متفاوت باشد.
استفاده از دوربین‌های تحت شبکه به علت بالا رفتن قابلیت‌های آنها نسبت به گذشته روز به روز درحال افزایش است و از این سو سعی دارم تا در مقاله‌ای نسبتا کوتاه به برخی از خصوصیات این دوربین‌ها بپردازم.
رزولیشن یا تفکیک پذیری
متفاوت از دوربین‌های آنالوگ که رزولیشن آنها با تی وی لاین (TVL) مشخص می‌شد (تعداد خطوط افقی موجود در تصویر) در دوربین‌ها تحت شبکه رزولیشن به پیکسن عنوان می‌شود.
به عنوان مثال 520 تی وی لاین در یک دوربین آنالوگ با رزولیشن 752x582 برابری می‌کند (که در نوع آنالوگ رزولیشن نسبتا بالایی به شمار می‌رود)
استفاده از دوربین‌های 2 و 3 مگاپیکسلی به صورت دوربین‌های شبکه به سرعت رایج شده و این دوربین‌ها می‌توانند تصاویری به مراتب بهتر از دوربین‌های آنالوگ ارائه دهند.
امروزه حتی دوربین‌های شبکه با روزلیشن 16 و 20 مگاپیکسر نیز وجود دارد. این دوربین‌ها می‌توانند تصاویر را با تمام جزئیاتشان نمایش دهند. از این دوربین‌ها معمولا برای مشاهده محیط‌های پهناور استفاده می‌شود.
عملکرد در نور کم
دوربین‌های تحت شبکه اولیه عملکرد مناسبی در نور کم نداشتند و مکانیزم جبران‌کننده آنها نیز باعث کاهش تعداد فریم‌ها در تصویر می‌شد که به یک تصویر بی کیفیت و نامنظم می‌انجامید.
اما دوربین‌های امروزی می‌توانند تصویر نسبتا مناسبی را حتی در نور یک لوکس نیز ایجاد کنند و از نور موجود استفاده مناسب را بکنند و 25 فریم در ثانیه را در هر شرایطی ایجاد کنند.
عملکرد در شبکه
یکی از نگرانی‌های مهم مسئولان شبکه در مورد استفاده از دوربین‌های تحت شبکه تاثیر آنها بر روی شبکه و کاهش سرعت آن است. چراکه به ویژه در دوربین رزولیشن بالا حجم زیادی از اطلاعات مربوط به دوربین باید در هر لحظه در شبکه جابه جا شود و با توجه به پهنای باند محدود شبکه این می‌تواند موجب ایجاد اختلال در شبکه نیز شود.
با این حال شبکه‌های گیگابایتی امروزی می‌توانند به راحتی نصب این دوربین‌ها را پشتیبانی کنند و در صورت ایجاد اختلال باید ظرفیت شبکه را افزایش داد. روش دیگر برای جلوگیری از ایجاد اختلال در شبکه استفاده از کابل‌های داده و عدم نصب مستقیم دوربین‌ها به شبکه است به طوری که تصاویر دارای شبکه خاص خود در سیستم باشند.
Power over Ethernet
بیشتر دوربین‌های شبکه دارای این قابلیت هستند. به این معنا که می‌توانید دوربین را با همان کابل شبکه تغیه کنید و این نیاز به یک کابل اضافه را جهت تغذیه دوربین از بین می‌برد.
پیشرفت‌های جدید این امکان را فارهم کرده که تجهیزات پر مصرف تر مانند دوربین‌های با قابلیت پن تیلت و زوم را نیز بتوان با همان کابل دیتا تغذیه کرد.
در مقایسه با دوربین‌های آنالوگ که به یک کالب جداگانه برای تغذیه نیاز داشتند این قابلیت موجب صرفه جویی در زمان و هزینه کابل کشی خواهد شد.
محدودیت طول کابل
داده‌ها بر روی کابل Cat5 دارای محدودیت مسافت تا ۱۰۰ متر است. با این حال تقویت‌کننده‌هایی وجود دارند که به راحتی این مسافت به ۲۰۰ متر افزایش می‌دهند و با استفاده از تجهیزات پیچیده‌تر می‌توان این مسافت را تا ۵۰۰ متر نیز افزایش داد.
با این حال در موقع نصب دوربین‌های شبکه نیز مانند دوربین‌های انالوگ باید به محدودیت فاصیه آنها و طول کابل توجه داشت.
در ضبط دیجیتال هر تصویر به تعدادی از پیکسل‌ها یا نقاط تقسیم می‌شود. برای هر یک از این پیکسل‌ها مبدل انالوگ به دیجیتال خصوصیات مختلف آن پیکسل مثل رنگ و روشنایی را به اعداد دیجیتال تبدیل می‌کند. و مجموع اطلاعات این پیکسل‌ها با هم یک تصویر را تشکیل می‌دهد و مجموع تصاویر با هم و به ترتیب یک تصویر متحرک را تشکیل می‌دهند. اطلاعات دیجیتال مربوط به هر پیکسل می‌تواند بر روی یک حافظه دیجیتال ضبط شود. یک تصویر عادی از یک دوربین تک فام (سیاه و سفید) می‌تواند 450 کیلوبایت فضا را اشغال کند و در یک تصویر رنگی این ضرفیت به 650 کیلوبایت می‌رشد. از این سو باید به دنبال راهی برای کاهش ظرفیت تصاویر بود. چنین ضرورتی موجب به وجود آمدن روش‌های مختلف کمپرس تصویر شد.
یک فریم تصویر دارای حجم زیادی از اطلاعات زائد است. در سیستم‌های انالوگ تصویر با تمامی اطلاعات آن به صورت ساده‌ای ضبط می‌شود اما در یک سیستم دیجیتال این کار ظرفیت زیادی را اشغال خواهد کرد پس باید اطلاعات زائد را از هر فریم جدا کرد. جدا کردن تغییر محسوسی را در کیفیت تصویر ضبط شده نخواهد داشت اما ظرفیت آن را به شدت کاهش خواهد داد. بیشتر روش‌های فشرده سازی تصویر دارای محدودیتی در فشرده سازی هستند و در صورت فشرده کردن تصویر بیش از آن کیفیت تصویر به شدت کاهش خواهد یافتو به نقطه‌ای که پس از آن کیفیت تصویر به شدت افت می‌کند Knee می‌گویند.
روش‌های مختلف فشرده سازی تصویر
معروف‌ترین روش فشرده سازی تصاویر استاندارد JPEG نام خود را از گروه به وجود آورنده این استاندارد یعنی Joint Photographic Expert Group گرفته است. در این روش فشرده سازی Knee در 1:8 (یک به هشت) صورت می‌گیرد. در تصاویر متحرک از استاندارد Motion JPEG یا M-JPEG استفاده می‌شود. در این استاندارد Knee در 1:15 اتفاق می‌افتد. بنابراین با استفاده از استاندارد M-JPEG در بیشترین میزان فشرده سازی ظرفیت یک تصویر 450 کیلوبایتی به 30 کیلوبایت تقلیل می‌یابد. اما این ضرفیت هنوز هم ضرفیت خیلی زیادی است چرا که در صورتی که حتی 2 فریم در ثانیه هم ضبط داشته باشید در طول 24 ساعت به فضایی بالغ بر 6 گیگا بایت نیاز خواهید داشت.
روش نسبتا جدیدتر (نسبت به M-JPEG) روش MPEG است که به وسیله گروه Motion Picture Expert Group طراحی و ایجاد شد. این استاندارد این قابلیت را دارد که قسمت‌های اضافی یا مشابه رانه تنها در هر تصویر بلکه در بین تصاویر مختلف و مجاوور نیز شناسایی و حذف کند.
در روش MPEG I از هر تصویر سه فریم متفاوت ساخته می‌شود. فریم اول (I-frame) همه خصوصیات و اطلاعات مربوط به ساخت تصویر مورد نظر را دارد. فریم بعدی فریم پیشبینی (P-frame) نام دارد و از I-frame تصویر قبلی ایجاد شده است و از آن برای ایجاد تصویر بعدی استفاده می‌شود. فریم آخر یا فریم پیشبینی دوتایی (B-frames) از دو فریم قبلی و بعدی ساخته می‌شود. در این روش فشرده سازی قسمت‌های تکراری و زائد نه تنها در هر تصویر بلکه بین تصاویر مختلف با استفاده از مقایسه فریم‌ها با هم حذف می‌شوند و به این ترتیب ظرفیت تصاویر ضبط شده در این روش بسیار کتر از روش JPEG است.
با توجه به اصل مقایسه تصاویر در صورتی که تصویر گرفته شده از یک مکان دارای حرکت کمتر و عوامل ثابت بیشتری باشد (مثل تصاویر گرفته شده با دوربین‌های مداربسته ثابت) ظرفیت تصاویر خیلی کمتر از حالت‌های دیگر خواهد بود و به همین صورت این روش فشرده سازی امکان فشرده کردن تصاویر را تا نسبت ۱:۱۰۰ نیز فراهم می‌کند.
فرمت MPEG-2 نوع پیشرفته‌تری از فشرده‌سازی به روش MPEG است با استفاده از این روش فشرده سازی می‌توان 90 دقیقه از یک فیلم با کیفیت VHS را در فضایی به بزرگی 650 مگابایت ذخیره کرد. در
از طرفی قابلیت استفاده از interframe یا حذف قسمت‌های تکراری در تصاویر مجاور دارای محدودیت‌هایی نیز هست. در صورتی که تصاویر فشرده شده دارای تغییرات دائمی و ناگهانی باشد میزان فشرده سازی تصاویر به شدن کاهش می‌یابد بنابراین ضرفیت تصاویر ضبط شده در فرمت‌هایی که دارای قابلیت interframe هستند تا حد زیادی به تغییرات در تصاویر نیز وابسته است.
جدول زیر یک مقایسه کوتاه و مختصر را بین روش‌های فشرده‌سازی تصاویر در دوربین‌های مداربسته نشان می‌دهد.
نوع فرمت | KNEE | با INTERFRAME |
JPEG | 4 –8:1 | این قابلیت را ندارد |
M-JPEG | 10 -15:1 | این قابلیت را ندارد |
MPEG | 10 –15:1 | 100:1 |
FRACTAL | 20 –30:1 | >100:1 |
WAVELET | 30:1 | >100:1 |
هر روز گذارش‌ها ونتایج بیشتری از تاثیر استفاده از دوربین‌های مداربسته برای کاهش جرم اعلام می‌شود. پلیس اسکاتلند اخیرا اعلام کرده که پس از نصب یک سیستم مداربسته جامع و هزینه کردن حدود 130 هزار پند میزان ارتکاب به جرم در شهر ایردری تا 75 درصد کاهش پیدا کرده و نه تنها مردم به علت بالا رفتن چشمگیر امنیت از نصب این سیستم راضی هستند بلکه مجرم‌ها هم در بسیاری موراد از تصاویر این دوربین‌ها برای اثبات بی‌گناهی خود استفاده می‌کنند. در شهر «کینگز لین» در شرق انگلستان میزان خرابکاری و جرم در مناطق صنعتی به کسری کوچک از مقدار قبلی آن پس از نصب سیستم مداربسته کاهش یافته. میران ارتکاب به جرم در پارکینگ‌ها تا 90 درصد پس از نصب این سیستم‌ها کاهش می‌یابد.
دزدی در مغازه‌‌ها و اماکن تجاری می‌تواند تاثیر زیادی بر روی سود آنها داشته باشد. حال آنکه یک سیستم مداربسته کوچک و نسبتا کم هزینه می‌تواند سطح خوبی از امنیت را برای این مکان‌ها ایجاد کند. در یک مقایسه ساده استفاده از برچسب‌های مختلف به ویژه برچسب‌های مغناطیسی بر روی اجناس در طول زمان خیلی پر هزینه‌تر خواهد بود و در نهایت نمی‌تواند راه را به طور صد درصدی بر روی امکان سرقت اموال ببندد. یکی از محاسن خوب دوربین مداربسته (به ویژه دوربین‌های Dome) این است که سارق این امکان را ندارد که بفهمد دوربین او را می‌بیند یا خیر و این٫ حس امنیت رابه طور کامل از سارق سلب می‌کند. در ضمن یک صورت ضبط شده خیلی ساده‌تر از یک صورت مشاهده شده به وسیله انسان قابل تشخیص است. تحقیقات گسترده نشان داده است که یک سیستم مدار بسته در صورتی که به طور حرفه‌ای نصب شده باشد می‌تواند تا 90 درصد از وقوع سرقت جلوگیری کند.
نتایج تحقیقات
نتایج ارایه شده بر اساس تحقیق است که در بریتانیا بر روی 54 هزار مغازه و توزیع کننده در باره میزان سرقت‌های کوچک انجام شده است از این رو به سختی می‌توان نتایج را تنها به قشر خاصی از فروشندگان محدود کرد.
1) 97 درصد دستبردهای کوچک در زمان اتفاق افتادن به هیچ عنوان تشحیص داده نمی‌شوند.
2) به ازای هر دستبرد تشخیص داده شده 47 تا هرگز تشخیص داده نمی‌شوند.
جدول زیر میزان دستبرد و نسبت آن به سود خالص توزیع کننده‌ها را در مورد مغازه‌های مختلف نشان می‌دهد.
نسبت به سود خالص | نسبت به کل فروش | نوع فروشگاه |
28.75 | 1.91 | کتاب فروشی |
27.55 | 1.91 | لباس فروشی |
25.70 | 1.86 | خودرو و لوازم جانبی |
17.80 | 1.70 | فروشگاه زنجیره‌ای |
13.33 | 1.63 | لوازم الکتریکی |
11.70 | 1.12 | کفش و لوازم ورزشی |
12.90 | 0.75 | مبل ومان و لوازم منزل |
25.00 | 0.83 | سوپ‍رمارکت و خواروبار فروشی |
18.20 | 1.53 | جواهر فروشی |
15.50 | 2.54 | داروخانه |
21.20 | 2.14 | اسباب بازی فروشی |
17.78 | 1.62 | در مجموع |
سیستم دوربین مداربسته سیستمی است که در آن ازیک مدار بسته برای اتصال دوربین‌ها به نمایشگر استفاده شده. در واقع تفاوت یک سیستم مداربسته با یک سیستم انتقال تصاویر تلوزیون در طریقه انتقال تصاویر است. در سیستم انتقال تلویزیون تصاویر انتقال تصاویر به صورت باز صورت می‌گیرد و امکان دریافت تصاویر به صورت آزاد وجود دارد حال آنکه در یک سیستم مداربسته تصاویر در مداری خاص به نمایشگرهای محدودی انتقال پیدا می‌کنند.
کاربردهای سیستم مداربسته
به طور حتم بزرگترین کاربرد سیستم‌های مداربسته در کابردهای امنیتی است اما با گسترش این سیستم‌ها استفاده از آنها هر روز در قسمت‌های مختلفی گسترش می‌یابد. در زیر به چندین نمونه از کاربردهای خاص این سیستم‌های اشاره می‌کنیم:
* نظارت بر ترافیک بر روی پل‌ها
* ضبط تصاویر در اجاق کیک پزی برای جلوگیری از ایجاد مشکل در حین پخت
* سیستم موقت سنجش سطح ترافیکی شهر
* استفاده از قابلیت ضبط Time lapse برای انیمیشن‌های خمیری
* استفاده در ورزشگاه برای دیدن بهتر صحنه‌های بازی
* استفاده در اتوبوس‌ها برای جلوگیری از خرابکاری
* استفاده در باغ وحش برای کنتل دائم حیوانات
