چیپ تصویر DIS در دوربین مدار بسته

همانطور که می دانید سنسور، حسگر یا چیپ تصویر یکی ازاجزای سازنده اصلی در ساختار دوربین مداربسته است و طبق مطالبی که در پست های قبلی توضیح دادیم وظیفه آن تشکیل تصوویر از طریق دریافت نور و تبدیل آن به سیگنال های الکتریکی است. تکنولوژی حسگر های تصویر در طی سالیان گذشته دستخوش تغییرات و پیشرفت هایی شده اند این پیشرفت ها همواره در راستای ارتقا کیفیت آنها و در نتیجه افزایش کیفیت تصاویر دوربین های مداربسته در شرایط مختلف بوده است.

ارائه تصاویر با کیفیت در شرایط مختلف اعم از شب یا در محیط های کم نور، شرایط آب و هوایی نامساعد و یا شرایطی که ممکن است باعث وارد آمدن تکان یا لرزه به بدنه دوربین گردد همواره یکی از چالش های پیش روی سیستم های امنیت و نظارت تصویری بوده است. بدین منظور در سال 2012 شرکت هایک ویژن محصولات جدیدی را روانه بازار نمود که مجهز به سنسوری با نام DIS بودند این سنسور ها در واقع نسل جدیدی از سنسورهای CMOS بودند و مزیت انها عملکرد بهترشان در نور کم است.

چیپ تصویر DIS دوربین مداربسته هایک ویژن

DIS مخفف عبارت (Digital Image Stabilization) به معنی تثبیت کننده دیجیتالی تصویر است. کارایی این نوع از سنسور ها در زمان هایی است که دوربین مداربسته شما در نقاطی مانند خیابان، کنار جاده و یا به طور کلی محیط های خارجی و روباز نصب می گردد. در این مکان ها دوربین همواره در معرض عواملی است که ممکن است منجر به وارد امدن ضربه به آن شود. این تکان ها در نتیجه منجر به ایجاد نویز در تصاویر و به طور کلی کاهش کیفیت آن می گردند. تکنولوژی موجود در سنسور تصویر DIS تا حدود زیادی این مشکل را بر طرف نموده است. عملکرد این حسگر باعث شده تا تصاویر نهایی نویز کمتری داشته و از کیفیت قابل قبولی برخوردار باشند.

نحوه عملکرد

نحوه عملکرد این سنسور بدین گونه است که ابتدا به آنالیز تصاویر گرفته شده توسط دوربین مداربسته پرداخته و سپس لرزش ها و ارتعاشات های وارده بر دوربین را که اغلب به دلیل وزش باد و سایر عوامل فیزیکی اتفاق می افتد، تشخیص می دهد. در این حالت دوربین با ایجاد یک ساختار پیکسلی خارج از فریم تصویر موجود (تصویر تار) یک حائل پیکسلی ایجاد می کند و یک تصویر جدید بدون تاری و بدون نویز درون این ساختار می سازد و فریم اصلاح شده را با فریم تار عوض می کند تا اثر این لرزش را بر روی تصویر ضبط شده کاهش دهد.

جالب است بدانید که پس از آنکه سنسور تصویر DIS توسط شرکت هایک ویژن روانه بازار گردید، شرکت داهوا نیز اقدام به ساخت نسخه دیگری از سنسور DIS نمود و آن را با نام HDIS روانه بازار نمود. ترفندی که این شرکت در نامگذاری محصول خود بکار برد استفاده از حرف H در ابتدای نام آن بود که شاید تداعی گر کیفیت بالاتر باشد اما لازم است بدانید که این دو سنسور ساخت دو شرکت مختلف از لحاظ کیفیت و عملکرد هیچگونه تفاوتی با یکدیگر ندارند

,

سنسور تصویر Super HAD CCD در دوربین مداربسته

 Super HAD CCD نسخه ای ارتقا یافته از حسگر HAD CCD سونی است که دارای حساسیت بالایی نسبت به نور است و در دوربین های مدار بسته مورد استفاده قرار می گیرد. در این حسگر از تکنولوژی جدیدتر و پیشرفته تری نسبت به ورژن قبلی استفاده شده است. از جمله  ویژگی های این نسخه می توان به افزایش تعداد پیکسل ها و اندازه کوچکتر حسگر CCD اشاره نمود که در نتیجه منجر به کوچکتر شدن محدوده دیافراگم در سنسور شده که به دنبال آن مشکل حساسیت کم سنسور نسبت به نور نیز برطرف گردیده است.

در این ورژن، یک لنز در بالای سنسور برای تمرکز هرچه بیشتر نور قرار گرفته است، که باعث گسترش دامنه مجازی عملکرد دیافراگم شده و حساسیت نوری را نیز ارتقا بخشیده است. سونی، اولین شرکتی است که از این فناوری در سنسور تصویر CCD استفاده نموده است.

نحوه عملکرد

به طور کلی در تکنولوژی Super HAD سونی مشکلات مربوط به حساسیت نوری از دو طریق برطرف گردیده است:

1) با قرار دادن میکرولنزها به طور مستقیم در بالای هر پیکسل در CCD: بدین ترتیب نور بیشتری به طور مستقیم بر روی هر کدام از پیکسل ها به صورت جداگانه متمرکز می گردد.

2) با بهینه سازی ساختار میکرولنز ها: بدین ترتیب نواحی کاذب میان پیکسل ها کاهش یافته و همچنین میزان حجم کمتری از نور به هدر می رود.

تفاوت چیپ تصویر Super HAD  با CCD های معمولی

مزیت اصلی CCD های Super HAD نسبت به CCD های معمولی سونی حساسیت بالاتر آنها نسبت به نور است. به صورت تقریبی این CCD ها تا  دو برابر حساسیت بیشتری نسبت به CCD های معمولی در مقابل نور دارند. بدین ترتیب دوربین های مدار بسته ای که مجهز به این CCD ها باشند تصویری با حداقل نصف نویز کمتر در نورهای کم و محیط های تاریک ایجاد می کنند. این  CCD ها همچنین حدود 6db (مقدار 6 دسیبل) نسبت سیگنال به نویز کمتری دارند.

در پایان نمی توان عنوان نمود که Super HAD CCD رزولوشن تصویر شما را افزایش می دهد. این حسگر تنها به صورت بهینه از نور موجود استفاده می کند و به شما این امکان را می دهد که یک تصویر با کیفیت مناسب و با نویز و ارتعاش کمتر در محیط های کم نور و تاریک داشته باشید.

معرفی چیپ تصویر Progressive CMOS

سیستم های نظارتی و امنیتی امروزه از تنوع زیادی برخوردار اند. اگر یک دوربین مداربسته را بشکافید و قسمت های مختلف آن را واکاوی نمایید متوجه یک قطعه الکترونیکی درون لنز آن می شوید که از فتودیود های بازتابنده متعددی تشکیل شده است. به این قطعه اصطلاحا حسگر یا سنسور تصویر دوربین مدار بسته گفته می شود. 

بسته به مشخصات دوربین مداربسته، متوجه خواهید شد که یکی از دو سنسور تصویر زیر درون دستگاه شما قرار دارد: 

سنسور CCD (charged-coupled device)

سنسور CMOS (complimentary metal-oxide semiconductor)

سنسور های CCD و CMOS همان فتودیود هایی هستند که در پنل های خورشیدی مورد استفاده قرار می گیرند و اساسا وظایف مشابه آنها را انجام می دهند. آنها نور را به الکترون تبدیل می کنند و سپس با تبدیل آن به سیگنال های دیجیتال تشکیل تصویر می دهند. 

چیپ تصویر Progressive CMOS

فن آوری سنسورهای CMOS در طی سالیان اخیر پیشرفت های گسترده ای داشته است. به نحوی که کیفیت تصاویر گرفته شده با سنسور CMOS پس از پیشرفت های تکنولوژیکی اخیر به طرز چشمگیری افزایش یافته است. پیشرفت هایی که در سنسورهای CCD و CMOS موجود در دوربین های مدار بسته صورت پذیرفته قابلیت های اساسی آنها را بهبود بخشیده است. ورژن های Interlaced و Progressive این سنسور ها از جمله این پیشرفت ها هستند. این سنسور ها نقائص موجود در تصاویر را درون فریم ها پردازش و برطرف می کنند. 

فناوری Progressive scanning در هر دو سنسور CMOS و CCD رایج است، اما عمدتا در دوربین های مداربسته CMOS مورد استفاده قرار می گیرد. در اسکن پیشرفته یا Progressive scanning دوربین از هر پیکسل به طور جداگانه اطلاعات را دریافت می کند و پس اسکن آنها، یک تصویر کامل را به دست می دهد. 

این مسئله در دوربین مدار بسته از اهمیت بالایی برخوردار است، زیرا فناوری Progressive scanning باعث می شود تا دستگاه ضبط DVR انعطاف بیشتری در ضبط تصاویر داشته باشند و تصاویر برای مثال در هنگام برخورد به یک سوژه متحرک از کیفیت بیشتری برخوردار باشند. 

قابلیت EIS در دوربین مداربسته

زمانی که دوربین مدار بسته را در مکان هایی شلوغ مانند خیابان و یا ساختمان های شلوغ نصب می کنید همواره در معرض تکان ها و لرزش هایی است که ممکن است بر اثر باد، باران، عبور و مرور افراد و …قرار ایجاد گردد. این لرزش ها منجر به کاهش کیفیت تصاویر و ایجاد تاری در آنها می شوند.

علاوه بر این، هر چه کیفیت تصویر یک دوربین بالاتر و دارای زوم بیشتری نیز باشد، تاری و نویز را بیشتر نشان داده و لرزش یا تکان خوردن دوربین نسبت به میزان استفاده از زوم افزایش می یابد.

به همین دلیل تولیدکنندگان دوربین های مدار بسته با ابداع شیوه های نرم افزاری و همچنین سخت افزاری درصدد افزایش کیفیت تصاویر در شرایط فوق برآمده اند. یکی از این شیوه ها استفاده از چیپ تثبیت کننده الکترونیکی است که کیفیت تصاویر را در هنگام لرزش و ارتعاش حفظ می کند.

چیپ تصویر (EIS) دوربین مداربسته

تثبیت کننده تصویر الکترونیکی (EIS) روشی برای بهبود کیفیت تصویر با استفاده از پردازشگر الکترونیکی است. EIS منجر به کاهش تاری تصویر می شود که اغلب بر اثر لرزش دوربین ایجاد می گردد.

از طریق الگوریتم های مختلف، دوربین قادر به تشخیص پیکسل های تصویر، خارج از مرز زمینه دید استاندارد است (گرفته شده به دلیل حرکت دوربین) و با استفاده از اطلاعات موجود در این پیکسل ها تصویر الکترونیکی می تواند از فریمی به فریم دیگر تعویض گردد تا یک تعادل حرکتی در تصاویر دوربین ایجاد گردد. این روش بدین ترتیب تضمین می کند که تصاویر حاصله واضح و بدون نویز هستند. با این وجود، در حین این عملیات تصویر نهایی به صورت خیلی جزئی کوچکتر خواهد شد، زیرا برخی از نقاط مرزی در تصویر از بین می روند. این امر می تواند منجر به کاهش کیفیت تصویر گردد، اما قابل ملاحظه نیست.

EIS در واقع یک قطعه سخت افزاری است که معادل نرم افزاری آن همان تکنولوژی DIS است که مخفف Digital Image Stabilization به معنای تثبیت کننده دیجیتالی تصویر است. اما عملکرد EIS نسبت به آن به مراتب بهتر است.

تفاوت EIS و OIS

نحوه عملکرد تثبیت کننده تصویر نوری یا OIS به این ترتیب است که از طریق فعالیت اجزای سازنده داخلی دوربین عمل نموده و از این طریق با حرکات و تکان های وارده بر کل بدنه دوربین مقابله می کند. دوربین لرزش ها را از طریق سنسورهای حرکتی خود تشخیص می دهد و سپس به طور خودکار موقعیت لنز یا در برخی موارد حسگر نور را تغییر داده و بدین ترتیب تضمین می کند که نور همواره به سنسور دوربین برخورد کند.

اما در مقایسه، تثبیت کننده تصویر الکترونیکی یا دیجیتالی EIS راه حلی است که بر اساس تجزیه و تحلیل تصاویر گرفته شده در هنگام لرزش دوربین عمل می کند. بنابراین می تواند به عنوان یک راه حل واکنش پذیر و نه به عنوان پیشگیرانه در نظر گرفته شود.

چیپ تصویر DIS در دوربین مدار بسته

در مقالات قبلی در مورد سنسور و نقش آن در دوربین مدار بسته توضیح دادیم. همانطور که ذکر شد به طور کلی، وظیفه سنسور تبدیل نور دریافتی از تصاویر به سیگنال الکتریکی است. چیپ های تصویر قسمتی از ساختار دوربین ها محسوب می گردند که نور دریافتی را به سیگنال های الکتریکی تبدیل می کنند. سپس این سیگنال ها به صورت تصاویر ویدئویی ضبط می شوند.

در سال 2012 شرکت هایک ویژن سری جدید دوربین های مداربسته آنالوگ خود را که مجهز به سنسور DIS بودند را به بازار عرضه نمود. سنسور DIS در واقع نسخه ارتقا یافته ای از سنسور Cmos است که در آن مشکلات ناشی از عدم ارائه تصاویر با کیفیت در فضاهای کم نور که در سنسور های Cmos به چشم می خورد برطرف شده است.

چیپ تصویر DIS و نحوه عملکرد آن

چیپ تصویر DIS در دوربین مداربسته مخفف عبارت (Digital Image Stabilization) بوده و به معنی تثبیت کننده دیجیتالی تصویر است. معمولا نصب دوربین مدار بسته در مناطقی اعم از کنار جاده ها، ایستگاه های راه آهن، بنادر، فرودگاه ها و … ممکن است باعث گردد تا تصاویر دوربین بر اثر تکان های ناشی از عوامل بیرونی تار گردند. تکنولوژی موجود در چیپ تصویر DIS به گونه ای است که می تواند میزان نویز قسمت هایی از تصاویر را که بر اثر لرزش دوربین ایجاد شده و وضوح خوبی ندارند را کاهش دهد.

این سنسور با سنجش داده های گرفته شده توسط دوربین مداربسته تکان های وارده بر دوربین را که اغلب به دلیل وزش باد اتفاق می افتد را تشخیص می دهد. دوربین با ضبط پیکسل هایی از تصویر خارج از فریم موجود یک حائل پیکسلی را ایجاد می کند و یک تصویر جدید بدون نویز می سازد. هنگامی که دوربین دچار ارتعاش یا تکان می شود، دوربین فریم قابل مشاهده را با فریم تار عوض می کند تا اثر این لرزش را بر روی تصویر ویدئویی کاهش دهد.

بعد از ارائه سنسور DIS توسط شرکت هایک ویژن، کمپانی داهوا نیز ورژن دیگری از سنسور DIS را عرضه نمود که با نام HDIS خوانده می شود. لازم به ذکر است که این دو سنسور ساخت دو شرکت از لحاظ کیفیتی هیچگونه تفاوتی با یکدیگر ندارند.