چهارشنبه , ۵ اردیبهشت ۱۳۹۷
خانه / مقالات / مقالات نظارت تصویری / درک رزولوشن در نظارت تصویری
Resolution

درک رزولوشن در نظارت تصویری

درک رزولوشن در نظارت تصویری به طور غافلگیر کننده‌ای سخت و پیچیده است. در حالی که کلمه “رزولوشن” فی نفسه بی‌نیاز به توضیح به نظر می‌رسد، کاربرد آن در نظارت تصویری چیزی دور از ذهن می‌باشد. در این راهنما ما پنج عنصر حیاطی را توضیح می‌دهیم:

  • رزولوشن طبق عرف به چه معنی است- بررسی جزئیات – و محدودیت‌های این روش
  • رزولوشن در نظارت تصویری به چه معنی است – پیکسل‌ها – و محدودیت‌های استفاده از این استاندارد
  • چگونه سنسورها از جریان رزولوشن متفاوت است
  • چگونه تراکم‌سازی عمیقاً بر رزولوشن تاثیر می‌گذارد
  • چه فاکتورهایی ارزش رزولوشن را محدود می‌سازد

رزولوشن دیدن جزئیات

در زبان انگلیسی معمول و در کاربرد عمومی، رزولوشن به معنی توانایی حل و فصل جزئیات می‌باشد –‌برای دیدن یا استخراج آن‌ها‌–  مثلاً آیا شما می‌توانید پایین‌ترین خط برروی صفحه چشم پزشکی را بخوانید؟ آیا دوربین می‌تواند به طور شفاف و واضح چندین خط در کنار هم را بر روی نمایشگر نشان دهد؟….. این یک استاندارد اجرایی است که بر روی نتیجه تمرکز دارد.

از لحاظ تاریخی نظارت تصویری از این روش استفاده می‌کرده است، بدین ترتیب که رزولوشن دوربین‌های آنالوگ با استفاده از شمارش خط اندازه‌گیری می‌شد و این دقیقاً به معنی توانایی دوربین برای نمایش خطوط در کنارهم بیشتر، در منطقه مشخص شده روی صفحه نمایش می‌باشد. اگر می‌توانی خطوط بیشتری ببینی یعنی می‌توانی جزئیات بیشتری از دنیای واقعی را ببینی- ویژگی‌های صورت، شخصیت، پلاک و …..

مهم‌ترین محدودیت توان رزولوشن- خط‌های شمارش شده- این بود که اندازه‌گیری همواره به صورت دقیق و کامل انجام می‌شد، حتی در شرایط نوری نا‌مناسب. به هر حال با وجود نور مستقیم خورشید و یا شرایط نور کم، توان رزولوشن تغییر می‌کند، به احتمال زیاد به شکل قابل توجهی کاهش می‌یابد. حتی چالشی‌تر اینکه برخی دوربین‌ها بسیار ضعیف‌تر نسبت به دوربین‌های دیگر در شرایط نوری بد عمل می‌کنند. در حالی این روش عملکرد را اندازه‌گیری می‌کند که تنها در شرایط بسیار ایده‌آل و اغلب نا‌متعارف، کارآمد است.

رزولوشن _ شمارش پیکسل

امروزه با جهشی به سوی تکنولوژی آی‌پی، تولید‌کنندگان حتی سعی هم نمی‌کنند که عملکرد را اندازه‌گیری کنند. در عوض رزولوشن به عنوان شمارش تعداد پیکسل‌های فیزیکی که یک سنسور تصویری دارد، دوباره از نو تعریف شد.

1

پیکسل نشان دهنده پتانسیل است نه کیفیت:

پیکسل‌ها فاکتورهای ضروری برای بدست آوردن جزئیات می‌باشند اما کافی نیستند، بدون داشتن کمترین تعداد پیکسل برای منطقه مورد نظر/ هدف، این کار غیرممکن است.

محدودیت‌ها:

فرض بر این است که پیکسل بیشتر، مانند شمارش بیشتر خط، کیفیت بالاتری را ارائه می‌دهد، اگرچه این بسیار دور از اطمینان است. دقیقاً مانند اندازه‌گیری رزولوشن کلاسیک که تنها در شرایط نوری ایده‌آل کاربرد داشت، اندازه‌گیری پیکسل‌ها به تنهایی، تاثیر چالش‌های نوری نظارتی در دنیای واقعی را نادیده می‌گیرد. اغلب، ولی نه همواره، داشتن تعداد پیکسل‌های بیشتر می‌تواند در شرایط نور کم موجب تضعیف توان رزولوشن شود. به علاوه دوربین‌هایی با تعداد پیکسل کمتر ولی پردازش تصویر بهتر می‌توانند تصاویر با کیفیت بالاتری را در شرایط نور خورشید/ صحنه‌های WDR ارائه دهد.

با این حال پیکسل‌ها سنگ بنایی برای نظارت تصویری آی‌پی شده‌اند و بر خلاف محدودیت‌هایش، شما باید:

  • تشخیص دهید هنگامی که یک متخصص نظارت درباره رزولوشن صحبت می‌کند، مطمئنا به شمارش پیکسل اشاره دارد، نه توان رزولوشن.
  • گزینه‌های دردسترس متفاوت رزولوشن را درک کنید.

جدول زیر رایج‌ترین رزولوشن‌هایی که امروزه در تولید تجهیزات نظارت تصویری نصب شده استفاده می‌شوند را خلاصه کرده است:

افقی * عمودی نام / میزان پیکسل
۶۴۰*۴۸۰ SD/ 0.3 مگاپیکسل
۱۲۸۰* ۷۲۰ P720/ 1 مگا پیکسل
۱۹۲۰*۱۰۸۰ P1080/ 2 مگاپیکسل
۲۰۴۸*۱۵۳۶ ۳ مگاپیکسل
۲۵۹۲*۱۹۴۴ ۵ مگاپیکسل

 

در شرایط کاملاً مساوی، شما باید انتظار داشته باشید برای یک دوربین با رزولوشن بالاتر مبلغ بیشتری بپردازید. در حالی که این دوربین‌ها می‌توانند جزئیات بیشتری را ارائه دهند، واریانس‌های دیگر کارایی را در نظر داشته باشید. ( نور کم/WDR)

 رزولوشن سنسور در مقابل جریان

در حالی که تولید‌کنندگان معمولاً دوربین‌ها را بر اساس رزولوشن سنسور مشخص می‌کنند، در برخی اوقات جریان رزولوشن فرستاده شده می‌تواند کمتر باشد. این در ۲ حالت اتفاق می‌افتد:

  • تولید‌کنندگان از یک سنسور با رزولوشن بالاتر از بیشترین جریانی که می‌توانند پشتیبانی کنند، استفاده کنند. یک مثال معمول دوربین‌های پانارومیک می‌باشند که ممکن است یک سنسور ۵ مگاپیکسلی در آن‌ها استفاده شود ولی تنها یک جریان ماکسیمم ۲ مگاپیکسلی در خروجی در دسترس باشد.
  • مونتاژ کننده به صراحت و یا سهواً دوربین را در رزولوشن کمتری تنظیم کند. برخی اوقات این کار برای حفظ پهنای باند می‌باشد ولی در مواقع دیگر می‌تواند به سادگی یک خطا و یا نقص در تنظیمات پیش فرض رزولوشن [۱]VMS باشد. در هر صورت در بسیاری از مواقع یک رزولوشن HD ممکن است “افتضاح” به نظر برسد، اما مشکل این است که روی ماکسیمم جریان رزولوشن خود تنظیم نشده است (‌به عنوان مثال فرض کنید یک دوربین ۳ مگاپیکسلی برروی ۶۴۰*۴۸۰ تنظظیم شده باشد). مطمئن شوید که نه تنها رزولوشن سنسور را چک کرده‌اید، بلکه جریان رزولوشنی که پشتیبانی شده و مورد استفاده قرار گرفته است را نیز بررسی نموده‌اید.

فشرده‌سازی را فراموش نکنید:

با اینکه امروزه رزولوشن پیکسل‌های فیزیکی را اندازه می‌گیرد، این موضوع که پیکسل‌ها چه میزان فشرده شده‌اند را در نظر ندارد. به هر پیکسل یک ارزش خاص تعلق می‌گیرد تا رنگ خود را نمایش دهد. معمولاً خارج از رنج ۱۶ میلیون (۲۴ بیت)، میزان حجیمی از اطلاعات را خواهیم داشت. به عنوان مثال یک جریان غیر‌فشرده p1080/fps30 بالای Gb/s1 می‌باشد. اگرچه امروزه با وجود تصویر دیجیتال، تصاویر نظارتی همواره فشرده می‌باشند. جریان p1080/fps30 معمولاً در Mb/s1 به Mb/s8 _ 100/1 به ۱۰۰۰/۱ ضبط می‌شود. تنها سوال- که بسیار مهم است- این است که تصویر چه میزان فشرده شده است. نکته مثبت داشتن پتانسیل برای کاهش چشمگیر پهنای باند/ محل ذخیره بدون تاثیر قابل توجهی برروی کیفیت تصویر، می‌باشد. به همین دلیل است که  فشرده‌سازی تقریباً در سراسر دنیا انجام می‌شود. اگرچه انتخاب سطح فشرده‌سازی صحیح کار مشکلی است. این که چه میزان از تلفات فشرده‌سازی قابل تحمل می‌باشد به ترجیحات ذهنی بینندگان و یا جزئیات صحنه‌ای که ضبط شده است بستگی دارد. به طور مساوی افزایش فشرده‌سازی در کاهش هزینه‌ها در هارد‌ها، سوئیچ‌ها و سرورها مهم می‌باشد. اگر دو دوربین رزولوشن یکسان داشته باشند ( تعداد پیکسل)، کیفیت تصویر می‌تواند به دلیل تفاوت در انتخاب سطح فشرده‌سازی، به طور قابل ملاحظه‌ای متغیر باشد.

محدودیت در ارزش رزولوشن

حتی اگر کیفیت دقیقاً متناسب با تعداد پیکسل‌ها افزایش یابد (‌که مشخصاً این گونه نیست) دو محدودیت مهم دیگر در استفاده عملی وجود دارد: زاویه تصویر و رزولوشن مورد نیاز.

زاویه تصویر:

بدون در نظر گرفتن اینکه‌ یک تصویر چقدر با کیفیت است، باید در زاویه مناسبی قرار گیرد تا بتواند جزئیات سوژه را که دوربین‌ها و انسان نمی‌توانند در پشت موانع ببینند را ببیند. به عنوان مثال:

2

حتی اگر تصویر سمت چپ ۱۰ برابر پیکسل‌های تصویر سمت راست را داشته باشد، تصویر چپ توانایی دیدن جزئیات کامل صورت شخص را ندارد. این اغلب یک مشکل عملی برای پوشش یک پارکینگ کامل با تنها یک دوربین با رزولوشن خیلی بالا می‌باشد، حتی اگر بتوانید تعداد مناسبی از پیکسل‌ها را داشته باشید اگر یک ماشین در جهت خلاف و یا عمود نسبت به دوربین حرکت کند، هیچ شانسی برای داشتن شماره پلاک آن نداریم (مشابه دیدن صورت شخص).

رزولوشن مورد نیاز/ غیر قابل مصرف

معمولاً و از گذشته تا بحال، تجهیزات نظارتی، بدون کوچکترین توجهی به نیازهایش، تشنه رزولوشن بیشتر بوده است. با این حال هنگامی که میزان پیکسل به ۲ مگاپیکسل و یا بیشتر افزایش یابد اغلب غیر‌قابل استفاده می‌باشد. تا زمانی که شما پیکسل کافی برای داشتن جزئیات چهره و یا پلاک را دارید، تعداد بسیار کمی از شما منفعت عملی از تعداد پیکسل بیشتر خواهد برد. تصویر ممکن است زیباتر به نظر برسد، ولی کیفیت مدارک همانند سابق خواهد بود. این یک توجه عمده هنگام بررسی محاسبه [۲]PPF و اطمینان حاصل کردن از عدم اتلاف پیکسل می‌باشد.

فاکتورهای تاثیرگذار بر رزولوشن:

متاسفانه فاکتورهای بسیاری بر رزولوشن نظارتی تاثیر می‌گذارند، فراتر از پیکسل‌ها، مانند:

  • عملکرد در نور کم
  • عملکرد WDR
  • تنظیمات فشرده سازی
  • زاویه دوربین/شیب
  • انتخاب لنز و زوم

رزولوشن را به عنوان تنها استاندارد کیفیت قبول نکنید چراکه موجب پدید آمدن مشکلات بزرگی می‌شود. تمامی فاکتور‌ها را در درایورها درک کنید تا بتوانید بالا‌ترین کیفیت را در کاربرد مورد نظرتان بدست آورید.

پیکسل مشخص کننده پتانسیل نه کیفیت

مخرب‌ترین تصور در صنعت نظارت این است که پیکسل=رزولوشن=کیفیت می‌باشد. در واقع پیکسل نشان دهنده پتانسیل کیفیت است و توسط فاکتورهای مهمی محدود شده است. ما در این مقاله توضیح می‌دهیم که برای تشخیص این محدودیت ها چگونه باید تصمیمات بهتر و شفاف‌تری بگیرید.

توصیف با عکس:

این یک تصویر با کیفیت و رزولوشن بالا می‌باشد:

3

۱۶۱ پیکسل آن در طول زمینه کوچک ۲-۱ فیت آن گسترده شده است و PPF بالایی در حدود۱۰۰ را ارائه می دهد. حال این عکس را با عکس بی‌کیفیت و با رزولوشن پایین که در زیر نشان داده می‌شود مقایسه کنید:

4

این تصویر ۵ پیکسل در عرض و ۳۵ پیکسل در کل همان منطقه عکس بالا را دارد. ( بزرگنمایی شده تا شما بهتر ببینید) این تصویر به طور واضحی بی‌کیفیت است.

چرا؟ پیکسل‌ها مجبور هستند تا مناطقی وسیع‌تر از جزئیات مورد نظر را پوشش دهند. شما می‌توانید تاری و مربع‌های بلوک شکل را در عکس ببینید. این بلوک‌ها محدودیت‌های پیکسل هستند.

5

در عکس ۳ پیکسل از ۳۵ پیکسل جدا شده و مشخص شده‌اند، البته شما می‌توانید به خوبی تمام پیکسل‌ها را مشاهده کنید. حال بیایید پیکسل/رزولوشن این عکس را بیشتر کنیم.

6

حال میزان جزئیات بیشتری نمایان شد، چرا که تعداد پیکسل‌ها از ۳۵ به ۱۴۰ عدد در کل افزایش یافت و اکنون هر پیکسل می‌تواند منطقه کوچکتری را پوشش دهد.

بیایید دو عکس را با هم مقایسه کنیم تا ببینیم جزئیات کلیدی چگونه بهبود یافته‌اند.

7

در عکس قبلی چشم ها بزرگتر از پیکسل‌ها بودند و به همین دلیل نمی توانستند نمایش داده شوند. با این‌حال در عکس بعد، با پوشش منطقه‌ای کوچکتر از یک چشم توسط پیکسل‌ها، چشم‌ها به شکل دو نقطه سیاه دیده می‌شوند.

حال بیایید پیکسل‌های این عکس را از ۱۴۰ به ۲۴۰ افزایش دهیم:

8

هرچه یک پیکسل منطقه کوچکتری را پوشش دهد، ویژگی‌های بیشتری نمایان می‌شوند- لب‌ها، گوش‌ها و … و چشم‌ها با جزئیات بیشتری مشخص می‌شوند ( ابروها و عنبیه و …..).

در نهایت ۴ نمونه از رنج ۳۵ تا ۲۱۲۰ پیکسل که یک منطقه مشترک را پوشش داده‌اند، داریم:

9

واضح است که هرچه ما پیکسل‌های اختصاص یافته را افزایش دهیم، جزئیات بهتری دستگیرمان می‌شود. عکس با کمترین تعداد پیکسل، بدون در نظر گرفتن اینکه چقدر دوربین و یا اینکودر”‌خوب‌” است، نمی‌تواند جزئیات را بخوبی نمایش دهد چرا که پیکسل‌ها منطقه خیلی بزرگی را پوشش می‌دهند.

پیکسل‌ها در کیفیت محدود می‌شوند:

یک دوربین ۱ مگاپیکسلی هرگز نمی‌تواند جزئیات خوب صورت یک سوژه در عرض ۵۰ از میدان دید را نمایش دهد و این به سادگی نشان دهنده کمبود پتانسیل است چرا که پیکسل‌ها پوشش دهنده منطقه بزرگی (‌PPF25‌) نسبت به کوچکی صورت می‌باشند. با این حال یک دوربین ۵ مگاپیکسل که همان عرض ۵۰ از میدان دید را پوشش می‌دهد، می‌تواند جزئیات بهتری را نشان دهد. این دوربین پتانسیلش را دارد چرا که پیکسل‌ها می‌توانند مناطق کوچکی را پوشش دهند (PPF50 ). این پتانسیل، هرچند، یک میزان ماکسیمم تئوری می‌باشد که به وسیله فاکتورهای مهمی محدود می‌شود، مانند:

  • توانایی عکس‌برداری در صحنه‌هایی با نور کم ( که اغلب دوربین‌های ۵ مگاپیکسل در آن ضعیف عمل می‌کنند)
  • توانایی مدیریت صحنه‌هایی با رنج دینامیک گسترده
  • کیفیت لنزها، دقت در تمرکز و حذف هرگونه مشکل عمق میدان[۳]
  • زاویه دید سوژه نسبت به دوربین (‌اگر دوربین خیلی بالا باشد و یا شخص چپ چپ به دوربین نگاه کند، تعداد پیکسل بیشتر کمکی نمی‌کند)

کیفیت در مقابل پیکسل‌ها:

در نهایت، کیفیت تصویر توسط ترکیب تعداد زیادی از فاکتورها تامین می‌شود. در حالی که تراکم پیکسل/تعداد نشان دهنده پتانسیل کیفیت و بیشترین مقدار جزئیات قابل دسترس می‌باشد، فاکتورهای دیگر، که اغلب در محاسبه PPF در نظر گرفته نمی‌شوند، به طور معمول و اغلب کیفیت تصویر را محدود می‌سازند.

[۱] DoF= Depth of field

[۲] Pixel per foot

[۳] Virtual memory system

درک رزولوشن در نظارت تصویری به طور غافلگیر کننده‌ای سخت و پیچیده است. در حالی که کلمه "رزولوشن" فی نفسه بی‌نیاز به توضیح به نظر می‌رسد، کاربرد آن در نظارت تصویری چیزی دور از ذهن می‌باشد. در این راهنما ما پنج عنصر حیاطی را توضیح می‌دهیم: رزولوشن طبق عرف به چه معنی است- بررسی جزئیات - و محدودیت‌های این روش رزولوشن در نظارت تصویری به چه معنی است – پیکسل‌ها – و محدودیت‌های استفاده از این استاندارد چگونه سنسورها از جریان رزولوشن متفاوت است چگونه تراکم‌سازی عمیقاً بر رزولوشن تاثیر می‌گذارد چه فاکتورهایی ارزش رزولوشن را محدود می‌سازد رزولوشن –…

User Rating: Be the first one !

پیشنهاد برای مطالعه:

kamery-videonablyudeniya-axis

افزایش کارآیی سیستم‌های نظارتی با ویدئوآنالیتیک

سیستم‌های نظارت تصویری حجم زیادی از تصاویر ویدئویی را تولید می‌کنند که بخش عمده این …

پاسخ دهید

نشانی ایمیل شما منتشر نخواهد شد. بخش‌های موردنیاز علامت‌گذاری شده‌اند *