Chương I : Tổng quan về camera 1. Khái niệm: Camera là một thiết bị ghi hình. Một chiếc Camera có thể ghi lại được những hình ảnh trong một khoảng thời gian nào đó, lưu trữ và sau đó những người giám sát có thể xem lại bất cứ khi nào họ muốn. Với chức năng cơ bản là ghi hình.
Camera được ứng dụng rộng rãi trong lĩnh vực giám sát. Một hệ thống các Camera đặt tại những vị trí thích hợp sẽ cho phép quan sát, theo dõi toàn bộ ngôi nhà, nhà máy, xí nghiệp hay những nơi muốn quan sát, ngay cả khi không có mặt trực tiếp tại đó. Cấu tạo Camera: Một Camera quan sát bao gồm cảm biến camera, ống kính (Lens), vỏ chứa camera và chân đế. Cảm biến Camera: Thu các tín hiệu hình ảnh truyền về đầu ghi hiình hoặc Tivi monitor để theo dõi: Ống kính (Lens): là các thấu kính, để chỉnh tầm nhìn rộng hay xa gần.
Thường thi camera đã có sẵn, chỉ có camera thân hình hộp thì không có sẵn ống kính: Vỏ chứa camera: Dùng bảo quản camera giám sát trong trường hợp lắp đặt camera ở ngoài trời. Chân đế: dùng để gắn camera (nếu dùng loại Camera tròn thì không cần). Cảm biến hình ảnh (Image sensor) là bộ phận đầu tiên của camera tiếp nhận hình ảnh. Sau khi bắt ánh sáng, các chip cảm ứng có nhiệm vụ chuyển chúng thành các điện tử.
Các điện tử này sau đó sẽ được chuyển thành điện áp (để có thể đo lường được) rồi chuyển sang dạng tín hiệu số mà chúng ta thấy được. Về mặt kỹ thuật các image sensor được chế tạo từ hai công nghệ chính là: a. Camera CCD (Charge Couple Device): Camera CCD sử dụng kĩ thuật CCD để nhận biết hình ảnh. CCD là tập hợp những ô tích điện có thể cảm nhận ánh sáng sau đó chuyển tín hiệu ánh sáng sang tín hiệu số để đưa vào các bộ xử lý.
Nguyên tắc hoạt động của CCD như sau:CCD thu nhận những hình ảnh thông qua các hệ Học viên: Bùi Hoàng Hải Page 5 Luận văn: Hệ thống giám sát trên nền Camera IP GVHD: PGS.Phạm Văn Bình thống thấu kính của Camera. CCD có hàng ngàn những điểm ảnh sẽ chuyển đổi ánh sáng thành những hạt điện tích và được số hoá. Đây là một qúa trình chuyển đổi tương tự số.Các thông số kĩ thuật của Camera CCD là đường chéo màn hình cảm biến (tính bằng inch). Kích thước màn hình cảm biến càng lớn thì chất lượng càng tốt.1: Cảm biến hình b.
Camera CMOS (Complementary Metal Oxide Semiconductor): CMOS có nghĩa là chất bán dẫn có bổ sung oxit kim loại. Các loại Camera số sửdụng công nghệ CMOS có độ nhạy ánh sáng kém hơn so với Camera CCD nhưng độ nhạy với tiếng ồn lại tốt hơn 3. Các thông số của Camera: a. Indoor, Outdoor: Indoor: Camera đặt trong nhà.
Outdoor: Camera đặt ngoài trời. Tùy theo vị trí và yêu cầu sử dụng để chọn camera ví dụ như nếu Camera dự định đặt ngoài trời thì nên chọn Camera Outdoor đểđảm bảo chịu đựng được các tác động bên ngoài như độ ẩm, thời tiết, nước, bụi, hay các tác nhân phá hoại khác. Camera hồng ngoại: Học viên: Bùi Hoàng Hải Page 6 Luận văn: Hệ thống giám sát trên nền Camera IP GVHD: PGS.Phạm Văn Bình Với Camera hồng ngoại,có thể ghi hình vào ban đêm, điều mà các Camera thông thường không thực hiện được. Với những ứng dụng quan sát 24/24, cần chọn Camera có chức năng hồng ngoại.
Trong điều kiện đủ ánh sáng Camera, Camera này hoạt động không khác những Camera bình thường, chỉ khi đêm tối, đèn hồng ngoại được tự động bật, và Camera bắt đầu hoạt động với tính năng hồng ngoại. Khi Camera hồng ngoại quay đêm hình ảnh chuyển sang đen trắng. Đối với camera hồng ngoại ta cần đặc biệt chú ý đến các thông số: IR LED : Số lượng đèn LED hồng ngoại Visiable distance at: khoảng cách quan sát Khi hoạt động ở chế độ hồng ngoại, các đèn LED sẽ tự động bật lên, và đòi hỏi công suất khá lớn, đó là lí do tại sao nguồn cấp cho các Camera hồng ngoại thường là lớn hơn nhiều với các Camera thông thường. Chất lượng hình ảnh: Chất lượng hình ảnh của camera phụ thuộc vào các thông số sau: Image Sensor: Cảm biến hình là bộ phận đầu tiên của camera tiếp nhận hình ảnh.
Sau khi bắt ánh sáng, các chip cảm ứng có nhiệm vụ chuyển chúng thành các điện tử. Các điện tử này sau đó sẽ được chuyển thành điện áp (để có thể đo lường được) rồi chuyển sang dạng tín hiệu số mà chúng ta thấy được. Resolution: Độ phân giải Độ phân giải chỉ lượng thông tin được chứa đựng trong một tập tin ảnh kỹ thuật số được hiển thị trên các thiết bị hoặc được in ra, thông thường được đo bằng pixel. Nói một cách tổng quát, độ phân giải của bức ảnh càng cao, thì việc hiển thị nó trên website hoặc trang in càng chi tiết và mượt mà - do đó một vài bức ảnh có độ phân giải rất cao có thể chứa nhiều pixels hơn mức mà mà mắt người có thể nhìn thấy.
CCD Total pixels: Số điểm ảnh Học viên: Bùi Hoàng Hải Page 7 Luận văn: Hệ thống giám sát trên nền Camera IP GVHD: PGS.Phạm Văn Bình Thông số này nói lên chất lượng hình ảnh, số điểm ảnh càng lớn thì chất lượng hình ảnh càng tốt, tuy nhiên, chất lượng hình ảnh càng tốt thì cũng đồng nghĩa với dung lưọng ảnh càng lớn, và sẽ tốn bộ nhớ lưu trữ cũng như ảnh hưởng đếntốc độ đường truyền. Thông thường là với NTSC: 811 (H) x 508 (V), với PAL: 795 (H)x596 (V) d. Điều kiện hoạt động: Minimum Illumination: Cường độ ánh sáng nhỏ nhất Thường được tính bằng Lux. Thông số này nói lên rằng, Camera chỉ có thể hoạt động ở cường độ ánh sáng lớn hơn cường độ ánh sáng nhỏ nhất.
Trong điều kiện quá tối, nếu không phải là Camera có chức năng hồng ngoại thì sẽ không hoạt động được. Ánh nắng mặt trời:4000 lux Mây:1000lux Ánh sáng đèn tuýp 500 lux, Bầu trời có mây: 300lux Ánh sáng đèn tuýp đỏ 500 lux, trắng (300 lux) trắng sáng 1lux Đêm không trăng 0.0001 Lux Tuy nhiên có các loại Camera có chức năng Auto Iris (Tự động hiệu chỉnh ánh sáng). Đặc điểm của Camera loại này là chỉ với 1 nguồn sáng nhỏ, nó có thể tựđộng khuyếch đại nguồn sáng đó lên để có thể quan sát được. Power Supply:Nguồn cung cấp Hiện nay đa số các Camera đều dùng loại nguồn 12VDC, chỉ một số ít các Camera dùng nguồn khác.
Tuy nhiên, không phải lo lắng đến vấn đề nguồn 12VDC, vì phần lớn các Camera đều đi kèm với bộ chuyển đổi nguồn, do đó có thể sử dụng trực tiếp nguồn 220VAC. Operation Temperature: Nhiệt độ hoạt động Học viên: Bùi Hoàng Hải Page 8 Luận văn: Hệ thống giám sát trên nền Camera IP GVHD: PGS.Phạm Văn Bình Phần lớn các Camera đều cho phép hoạt động trong dải nhiệt độ - 100C – 500C, nếu Camera được sử dụng trong những điều kiện khắc nghiệt như trong công nghiệp, khu vực có nhiệt độ cao thì nên sử dụng các loại Camera chuyên dụng trong công nghiệp. Operation Humidity: Độ ẩm cho phép Thông thường, độ ẩm cho phép là 85% RH (độ ảm tương đối) e. Góc quan sát: Ống kính camera quyết định đến tầm xa và góc quan sát của camera.
Trong tài liệu kĩ thuật thường không ghi góc mở, mà ghi thông số tiêu cự thay cho góc mở. Có thể sử dụng bảng quy đổi sau: Học viên: Bùi Hoàng Hải Page 9 Luận văn: Hệ thống giám sát trên nền Camera IP GVHD: PGS.Phạm Văn Bình Bảng 1.1: Bảng quy đổi thông số ống kính Học viên: Bùi Hoàng Hải Page 10 Luận văn: Hệ thống giám sát trên nền Camera IP GVHD: PGS.Phạm Văn Bình Hình 1. Các thông số khác: Auto Gain Control: Tự động kiểm soát độ lợi Auto White Balance: Tự động cân bằng ánh sáng Backlight Compresation: Bù ánh sáng ngược Auto Electric Shutter: Tự động chống shock điện 4. Camera kết hợp truyền dẫn: Trong ứng dụng hệ thống camera quan sát Analog, tín hiệu hình ảnh thu được từ camera là tín hiệu Analog, được truyền từ camera Analog, qua đường cáp đồng trục tới Đầu ghi hình kỹ thuật số (DVR).
Mỗi camera Analog được cấp nguồn điện tại chỗ hoặc cấp nguồn bằng cáp tín hiệu đồng trục RG59(loại có kèm cáp nguồn). Đầu ghi hình kỹ thuật số(DVR) có chức năng chuyển đổi tín hiệu Analog sang dạng tín hiệu số (số hoá), sau đó tín hiệu được nén lại, ghi vào ổ cứng để xem lại khi cần thiết. Hiện nay, các đầu ghi hình thường được tích hợp thêm một vài tính năng giám sát thông minh như: ghi hình theo lịch đặt trước, cảnh báo chuyển động, phóng to thu nhỏ hình ảnh bằng phương pháp ảnh số (không phải bằng ống kính quang học). Màn hiển thị được đấu nối trực tiếp với DVR để hiển Học viên: Bùi Hoàng Hải Page 11 Luận văn: Hệ thống giám sát trên nền Camera IP GVHD: PGS.Phạm Văn Bình thị hình ảnh từ DVR hoặc cũng có thể xem hình ảnh qua mạng ip bằng máy tính, nếu DVR đươc đấu nối tới mạng ip qua cổng RJ45 Ethernet.
Nếu mạng ip nội bộ (LAN) được kết nối với mạng internet, bạn có thể xem được hình ảnh từ xa thông qua mạng internet. Khi truyền hình ảnh qua mạng internet, tín hiệu hình ảnh (video) của tất cả các camera, có đấu nối tới 1 DVR, sẽ được truyền trên một luồng video (1 địa chỉ IP) mà thôi. Do vậy khá tiết kiệm về mặt chi phí Hình 1.3: Phương thức truyền dẫn dữ liệu Trong môi trường mạng theo giao thức IP, từng camera ip sẽ chuyển đổi hình ảnh thu được sang dạng tín hiệu số ngay trong bản thân camera đó. Việc sử lý hình ảnh như: nén hình ảnh, tích hợp tính năng cảnh báo chuyển động,… cũng được thực hiện ngay trong camera ip.
Tín hiệu lối ra của camera ip là tín hiệu số, được truyền qua mạng ip theo tiêu chuẩn Ethernet bằng cáp mạng CAT5. Nguồn điện cho camera ip được cấp tại chỗ hoặc cấp qua cáp mạng CAT 5 bằng bộ chuyển đổi POE (Power Over Ethernet). Các camera ip, thông qua cáp mạng CAT5, được đấu nối tới thiết bị mạng trung tâm (Hub, Switch, Router,…) của mạng LAN. Các thiết bị mạng sẽ được thiết lập các tham số sao cho phù hợp với hoạt động của camera ip như: thiết lập địa chỉ ip, định tuyến,… Học viên: Bùi Hoàng Hải Page 12 Luận văn: Hệ thống giám sát trên nền Camera IP GVHD: PGS.