Monografias.com > Otros
Descargar Imprimir Comentar Ver trabajos relacionados

Curso Básico de Circuito Cerrado de Televisión (CCTV)




Enviado por Edgar Tovar



Partes: 1, 2

  1. Introducción
  2. Aspectos Básicos de las Cámaras
    CCTV
  3. Sensores de Imagen
  4. Señal de video
  5. CCD
    Tamaño de la imagen
  6. Lentes
  7. Campo
    de visión
  8. Procesamiento de imagen
  9. Iluminación
  10. Reflejo de la escena
  11. Resolución
  12. Otros
    factores importantes
  13. Compensación Backlight
    (BLC)
  14. Procesamiento de señal digital
    avanzada
  15. Amplio rango dinámico
  16. Exposición
    inteligente
  17. Reducción Dinámica del
    Ruido
  18. Ajuste Auto Contraste
  19. Compensación de Cable
  20. Sistema CCTV
  21. Fuentes de
    Información

Introducción

Sin importar las tecnologías que usted utilice
para diseñar e implementar un sistema de seguridad CCTV,
existen cuestiones que deben ser tenidas en cuenta en todo tipo
de situaciones. En primer lugar, ¿Qué
información usted quiere que el sistema o los componentes
provean? Existen tres respuestas posibles:

Detección – indicar si algo
está ocurriendo en el área de
interés.

Reconocimiento – determinar
exactamente qué está ocurriendo.

Identificación – determinar
quién está involucrado en la actividad.

Su respuesta afectará la clase de equipamiento
que requerirá para una aplicación de CCTV. A su
vez, existen otras consideraciones básicas que influencian
el diseño del sistema de CCTV y entre ellas se encuentra
obviamente el presupuesto. Estas incluyen:

• La calidad de imagen requerida.

• El tamaño del área de
interés a ser observada.

• La luz disponible (puede existir la necesidad de
luz suplementaria).

• El ambiente en el cual el equipamiento
será utilizado (interior vs. exterior, estándar vs.
alto riesgo de daño).

• La fuente de alimentación.

Cada uno de estos puntos afecta su diseño de
CCTV. Por ejemplo, si se requiere una representación
más precisa de una escena, sus especificaciones de
diseño pueden requerir cámaras color en
contraposición a las cámaras monocromáticas.
Mientras que si lo que usted busca es mayor detalle y
resolución, una cámara blanco y negro sensible a
condiciones de poca luz o una cámara Día/Noche
representan una mejor opción. Como una regla general, las
cámaras color y los monitores deberán ser
utilizados en sistemas cuyo propósito sea la
identificación.

Aspectos
Básicos de las Cámaras CCTV

La elección de la cámara de CCTV correcta
puede parecer un proceso complejo ya que existen demasiados
factores a tener en cuenta. Sin embargo, es importante resaltar
que todas las cámaras están compuestas por tres
elementos básicos:

• El sensor de imagen – convierte la imagen
en señales electrónicas.

• Lente – une la luz reflejada del
sujeto

• Circuito de procesamiento de imágenes
– organiza, optimiza y transmite señales.

Las cámaras CCTV se encuentran disponibles en
forma: monocromática, color y día/noche (combina
color con monocromática).

Las ventajas de la cámara monocromática
son la mayor resolución, los menores requerimientos de luz
y en general son menos costosas. Por otra parte, la cámara
color ofrece una mejor representación general de la escena
(con la iluminación apropiada) y a la vez cuenta con
capacidades mejoradas para la identificación y posterior
persecución. Las cámaras día/noche ofrecen
lo mejor de ambos mundos y en la actualidad se están
transformando en la tecnología CCTV elegida por los
consumidores tanto para aplicaciones interiores o
exteriores.

Sensores de
Imagen

El corazón de las cámaras de CCTV modernas
es el sensor CCD (Charge Coupled Device). Un CCD consiste
en un arreglo plano de fotodiodos pequeños y sensibles a
la luz que convierten a esta última en señales
eléctricas. Cada diodo produce un voltaje directamente
proporcional a la cantidad de luz que cae sobre él.
Ninguna luz produce un voltaje cero, y por lo tanto, un nivel
negro. La máxima cantidad de luz produce un máximo
nivel de voltaje (un nivel blanco). Entre estos extremos se
encuentran todas las gamas del gris. En el caso de una
cámara color, una señal de crominancia es
superpuesta a la señal de luminosidad para llevar la
información correspondiente al color.

La cámara procesa esta señal
eléctrica y la convierte en salida de señal de
video, la cual es entonces grabada o reproducida en un monitor.
El rango de los niveles de luz que un CCD puede manejar se
encuentra de alguna forma limitado, por lo que el rango de luz
que el CCD recibe debe ser restringido dentro de ciertos
límites.

Señal de
video

Todas las imágenes en movimiento son en realidad
formadas por imágenes estáticas únicas
– o cuadros. Cada cuadro está compuesto por dos
campos. Un campo de video se crea cuando el CCD es escaneado en
forma vertical y horizontal exactamente 262 veces y media –
y esto se reproduce en el monitor. Un segundo escaneo de 262
líneas y media se realiza exactamente media línea
más abajo y se vincula con el primer escaneo para formar
una foto con 525 líneas. Cuando estos dos campos se
encuentran apropiadamente sincronizados en un ratio de 2:1,
forman un completo cuadro de video.

Las cámaras CCTV utilizan un generador interno o
la alimentación AC para sincronizar sus procesos de
creación de video en movimiento. En países como
Estados Unidos que utilizan corriente alternativa de 60 Hz.
(ciclos), cada segundo de video contiene 60 campos, que forman 30
cuadros. En Europa y otras regiones utilizan 50 ciclos por lo que
existen 50 campos y 25 cuadros de video por segundo. Para el ojo
humano, estos cuadros de video aparecen como imágenes en
movimiento.

La tensión de video total producida se mide desde
el fondo del pulso de sincronización hasta lo más
alto del nivel blanco, generando así una tensión
pico a pico (p/p) de un volt. La señal de luminancia
arranca desde 0.3 volts hasta la tensión máxima de
0.7 volts. Esta señal compleja es conocida como una
señal de vídeo compuesta ya que la
información de video y de sincronización se combina
en una única señal.

CCD Tamaño
de la imagen

Las primeras cámaras CCTV contaban con un tubo
circular como sensor. El tamaño de la imagen era
determinado por el diámetro del tubo, el cual es la medida
diagonal de la foto.

Aunque hoy en día los sensores CCD son planos,
chips de silicona de forma rectangular, este método de
medición es todavía utilizado.

Los CCD más grandes captan más luz, y por
lo tanto tienden a ser más sensibles que los CCD en
formato más pequeño.

Los precios de las cámaras se incrementan con el
tamaño del sensor. Por tanto, la selección del
tamaño del sensor debe adecuarse tanto a su presupuesto
como a la aplicación.

Por favor note que el tamaño del sensor mostrado
en el diagrama debe ser considerado en relación a la lente
seleccionada dado que las lentes son también
diseñadas para tamaños de sensores
específicos.

Lentes

Las lentes son los "ojos" de un sistema de CCTV. Son
esenciales para la creación de funciones de video. Las
lentes ejecutan dos funciones principales. Primero, determinan la
escena que podrá visualizarse en el monitor – esta
es una función de la distancia focal. Segundo, controlan
la cantidad de luz que alcanza el sensor – esta es una
función del iris. La distancia focal puede ser fija o
variable (Ej. una lente con zoom). El iris puede ajustarse
manualmente o la cámara puede hacerlo en forma
automática.

Tipos de lente

¿Cómo puede determinar la mejor lente para
cada situación?

Las lentes poseen muchas características que
deben ser compatibles con sus requerimientos.

Lentes de distancia focal fija

Las lentes fijas son el tipo de lente más simple,
y por lo tanto son las menos costosas. Su distancia focal
predeterminada requiere un preciso cálculo para la
selección de la lente que mejor se adecue a la
ubicación. Esta decisión debe estar basada en el
tamaño deseado del área de visualización y
su distancia desde la cámara. El tamaño de las
lentes puede variar, desde un angosto de campo de visión
30 grados para permitir más detalle a una distancia dada
hasta uno más amplio de 90 grados de campo de
visión conocida como gran angular.

Lentes varifocales

Las lentes varifocales ofrecen mayor flexibilidad,
permitiendo el ajuste del campo de visión en forma manual.
Aunque son poco más costosos, estas lentes son muy
populares ya que usted puede obtener un ajuste más preciso
de la escena.

También, simplifican el proceso de
especificación, ya que un campo de visión flexible
significa que sólo se puede seleccionar una única
lente para todas las cámaras en un sistema
completo.

Lentes con corrección por IR

El ojo humano ve la porción de "luz visible" del
espectro (más allá que la luz visible es una luz
del espectro que incluye la luz infrarroja). La luz IR afecta
negativamente la exactitud de la reproducción del color,
por esta razón, todas las cámaras color emplean un
filtro de bloqueo IR para minimizar o eliminar la luz que alcanza
al sensor imaging. Esto significa que las lentes con
corrección por IR no son necesarias en las cámaras
color estándar.

Las cámaras Día/Noche y las
monocromáticas pueden beneficiarse de las lentes con
corrección por IR. El dispositivo CCD dentro de la
cámara de seguridad puede detectar la luz IR y utilizarla
para ayudar a iluminar el área observada. De hecho,
utilizar lentes ordinarias en cámaras
monocromáticas o día/noche suele generar resultados
borrosos o incluso imágenes fuera de foco. Esto se produce
ya que la longitud de onda de la luz IR difiere de la luz
visible, por lo que el punto de foco de la luz IR se ve
desplazado en comparación a la luz visible.

En consecuencia, cuando se utilizan lentes ordinarias y
se configura el foco en el día, la foto se sale de foco o
se torna borrosa durante la noche cuando se utilice la
iluminación IR – y viceversa. Este problema puede
ser corregido mediante la utilización de las lentes con
corrección por IR, que se enfocan tanto en la luz visible
como en la infrarroja en un mismo plano vertical.

Las lentes con corrección por IR no se utilizan
únicamente con la iluminación IR durante la noche,
muchas de las fuentes de luz incluyen una porción de luz
IR del espectro. Por tanto, las lentes en una cámara
monocromática o día/noche proveen una imagen
más fuerte dado que toda la luz se focaliza. Asimismo,
usted obtendrá una imagen más texturada en
comparación a las lentes ordinarias.

Lentes zoom motorizados

Las lentes zoom son las más complejas pero
ofrecen una gran funcionalidad. Éstas pueden ser ajustadas
remotamente para permitir la variación de la distancia
focal y mantener el foco mientras se realiza el seguimiento. Esto
significa que una lente puede ser utilizada para cubrir un
área más amplia – hasta que se detecte un
intruso. En ese momento, usted puede realizar un acercamiento
para captar los detalles de la cara.

Generalmente, las lentes zoom incorporan un zoom
motorizado, funciones de foco y auto-iris para permitir su
máxima utilización.

Formato de la lente

Las lentes son a la vez clasificadas de acuerdo al
tamaño de la imagen. El formato de la lente (1/2", 1/3",
1/4", etc.) deriva del ratio del diámetro para la imagen
disponible producida.

Mientras que es más económico unir el
formato de la lente con el tamaño del sensor de la
cámara, es posible utilizar una lente más grande en
una cámara de menor tamaño (imagen) – dado
que la imagen sólo requiere un tamaño mínimo
del largo del sensor.

Utilizar una lente más grande, puede ser en
ocasiones más beneficioso, ya que ofrece una gran
profundidad de campo (el rango de distancia de la lente antes de
los objetos se encuentra muy lejos para estar en
foco).

A su vez, la existencia de lentes más grandes
significa que la imagen del área utilizada es tomada por
completo desde la central, la parte más plana de la lente
– causando una menor distorsión en las esquinas y
ofreciendo un mejor foco.

Montaje de lentes

Las lentes de CCTV utilizan montajes "C" o "CS" que
especifican el tipo de anillo adaptador de lente y sus
dimensiones. La diferencia entre los dos tipos es la distancia
desde la parte posterior de la pestaña de montaje hasta la
cara del sensor. Esto es conocido como la "distancia posterior de
la pestaña". Con las lentes CS, la distancia es más
corta, permitiendo el uso de vidrios en menores cantidades y en
menor tamaño, generando un diseño más
compacto de lentes.

La mayoría de las cámaras actuales
utilizan montaje de lente tipo CS. Una lente CS puede ser
utilizada únicamente en una cámara con un formato
de montaje CS. Una lente de montaje C puede ser utilizada en una
cámara de montaje CS sumando un anillo adaptador de 5
mm.

El tipo de anillo adaptador de lentes y sus dimensiones
son idénticos para ambos tipos de lentes, por lo que
cualquiera de los dos puede ser montado en las cámaras con
cualquier tipo de montaje sin causar ningún
daño.

Sin embargo, las lentes no son totalmente
intercambiables; la combinación lente/montaje incorrecta
haría imposible hacer foco en la cámara.

Distancia focal

La distancia focal es la distancia entre el centro de la
lente y el sensor de imagen. Los rayos de objetos distantes son
condensados internamente en la lente en un punto común del
eje óptico. El punto en el que se posiciona el sensor de
imagen de la cámara CCTV es llamado punto focal. Por
diseño, las lentes poseen dos puntos principales: un punto
principal primario y uno secundario. La distancia entre el punto
principal secundario y el punto focal (sensor de imagen)
determina la distancia focal de la lente.

La medida de la distancia focal se expresa en
milímetros. Las lentes son definidas como normales, gran
angular o telefoto de acuerdo a su distancia focal. Por ejemplo,
en un formato de cámara de 1/3", una lente de 8 mm. es
normal ya que es capaz de capturar un amplio campo de
visión.

Contrariamente, una lente de 125 mm. en la misma
cámara, en el mismo lugar observa un campo de
visión más angosto aunque los objetos se
amplíen significativamente (lente de largo
alcance).

Campo de
visión

El campo de visión es la medida de cuan grande es
el área que una cámara de CCTV es capaz de
observar. El FOV está basado en la cámara y la
lente. Por ejemplo, el diagrama más abajo muestra un
cuarto de 15"x15". La lente de 4 mm. (Flechas verdes) permite una
mejor cobertura de visualización del gran angular que una
lente de 12 mm.

(Flechas rojas).

En aplicaciones donde una visualización
más cercana es necesaria (por ejemplo, sobre una caja
registradora o a una gran distancia), una lente de 8 mm. ó
12 mm. resulta una mejor opción. La misma cámara a
una distancia de 21 pies con una lente de 12 mm., el FOV
será de aproximadamente 6" vertical y 9"
horizontal.

Al incrementar la distancia focal de la lente disminuye
la distancia percibida al área visualizada, pero
también disminuye el área que la cámara es
capaz de observar.

Observe el diagrama FOV que se encuentra a
continuación para las visualizaciones aproximadas con
diferentes lentes de distancia focal.

Iris

El iris controla la cantidad de luz que bloquea la cara
del sensor de imagen. Para proveer un óptimo
desempeño, es crítico que no haya ni demasiada ni
muy poca luz en el sensor de la cámara. Si mucha luz
golpea el sensor de imagen, la imagen se "decolora" (la imagen es
toda blanca o porciones de la imagen son "muy calientes", donde
las superficies con colores claros pierden detalles). Cerrando el
iris se corrige esto. En el otro extremo, muy poca luz golpeando
la imagen del sensor genera una imagen negra o sólo los
objetos más brillantes se tornan visibles. Abrir el iris
corrige esta situación. Los irises pueden ser fijos,
operar manualmente u operar automáticamente.

Iris fijo

Una lente de iris fijo no ofrece ajustes para las
diferentes condiciones de iluminación por lo que es
limitada y no conveniente para aplicaciones donde se requieran
detalles muy puntuales en forma constante. Un iris manual puede
ser ajustado en el momento de la instalación, permitiendo
la obtención de una imagen óptima para un nivel
fijo de iluminación.

Iris manual

Las lentes de iris manual son más convenientes
para aplicaciones interiores, donde el nivel de
iluminación es controlable y consistente. Para un uso
exterior (donde las condiciones suelen ser más variables),
un iris automático ofrece el mejor desempeño, dado
que la apertura automática del mismo se ajusta para crear
la imagen óptima monitoreando la señal de salida de
la cámara. La característica final del la lente a
tener en cuenta es la captura de luz según la velocidad de
la lente, la cual se expresa como un número f-stop. Esto
literalmente mide la cantidad de luz capturada por la lente en un
periodo de tiempo dado. Cuanto menor sea el rango de f-stop,
mayor cantidad de luz podrá ser transmitida.

Iris electrónico

En cámaras con control de iris automático,
el circuito continuamente muestra la cantidad de golpes que da la
luz al sensor de imagen, abriendo o cerrando el iris según
corresponda.

El Auto iris es especialmente valioso en configuraciones
donde los niveles de luz se encuentren en constante cambio
– por ejemplo, locaciones exteriores.

Apertura (f-stop)

La apertura es el tamaño de abertura del iris
– las aberturas de la apertura se expresan en f-stops. Un
f-stop menor se traduce en una mayor abertura, resultando en una
mayor cantidad de luz atravesando la lente a la imagen del
sensor.

Esto es también conocido como un lente más
veloz. En cambio, un más largo f-stop significa una menor
abertura, con menor cantidad de luz transmitida a través
de la lente.

Procesamiento de
imagen

Existen algunos factores que confirman una
especificación competa de cámara, y se encuentran
interrelacionados. Los tres más importantes a la hora de
seleccionar una cámara son:

• Sensibilidad

• Iluminación

• Resolución

La correcta selección de cámaras para su
sistema de CCTV es vital para maximizar la efectividad del mismo.
Por otro lado, con el conjunto de cámaras disponible en la
actualidad, usted podría seleccionar cámaras "sobre
calificadas" – aquellas con más capacidades que las
requeridas por la aplicación. Elegir cámaras con
funciones que compatibilicen con las necesidades de un trabajo
dado ayuda a ahorrar significativamente en costos y a expandirse
o a mejorar su completo sistema. Por tanto, cuando seleccione una
cámara, es importante conocer la razón, el lugar y
bajo que condiciones la cámara será utilizada.
Usted puede entonces combinar las especificaciones y capacidades
de la cámara con sus aplicaciones.

Sensibilidad de la
cámara

La sensibilidad describe la habilidad de la
cámara para "hacer fotos" en varios niveles de
iluminación. A mayor sensibilidad, la cámara
requiere menos iluminación para producir imágenes
utilizables. Los términos "video utilizable" y "video
completo" suelen ser utilizados en charlas de sensibilidad. Una
imagen que contiene algunos detalles reconocibles, pero que a la
vez posee áreas negras en las que los detalles no pueden
observarse claramente puede ser considerada como
utilizable.

Como se puede ver en la imagen más arriba,
utilizando una cámara con alta sensibilidad (o agregando
más luz a la misma escena) aparecerán detalles en
áreas donde sólo existía oscuridad. Cuando
todos los objetos en una imagen son visibles, se la describe como
"video completo". Video completo es 0.714 volts pico a pico
más 100 IRE (1 IRE = .714 mv). El video utilizable
generalmente se encuentra entre los 15 y 50 IRE.

La sensibilidad de la cámara mide la cantidad de
luz requerida para proveer una señal estándar de
video. Los valores de sensibilidad de vídeo son
típicamente indicados en lux. La mayoría de las
especificaciones proveen los niveles de luz de los videos aptos y
completos. Por tanto, a la hora de considerar la sensibilidad de
una cámara, es importante conocer las condiciones de luz
bajo las cuales la cámara será
utilizada.

También, usted debería determinar cuan
alta deberá ser la sensibilidad para producir un video
utilizable con la cantidad mínima de luz disponible en el
sitio de vigilancia. Existen cámaras disponibles que
pueden generar imágenes en situaciones de poca o ninguna
luz. Por ejemplo, las cámaras día/noche
(IR-sensibles) pueden producir imágenes con sólo la
iluminación de las estrellas.

Iluminación

Elegir la cámara correcta para operar en
condiciones ambientales de luz puede ser la especificación
más importante, aunque la más engañosa, de
entender.

La iluminación se refiere a la luz que cae en una
escena. Estrictamente hablando, la iluminación no es una
función de la cámara. Sin embargo, es un tema
crítico cuando se considera una cámara para un
área dada. La iluminación adecuada es esencial para
adquirir imágenes que le permitan al personal de seguridad
monitorear un área (detección), observar actividad
en la ubicación (reconocimiento), e identificar acciones
específicas, objetos, o personas
(identificación).

La cantidad de iluminación que alcanza una escena
depende del momento del día y las condiciones
atmosféricas. La luz del sol en forma directa produce
escenas de alto contraste, permitiendo la identificación
máxima de objetos. En un día nublado, la
cámara recibe menos luz generando un menor
contraste.

Para producir una imagen de cámara óptima
bajo una amplia variación en alto nivel (tal como ocurre
cuando el sol es cubierto por las nubes), usted necesita un
sistema de cámara con iris automático.
Típicamente, la iluminación de la escena se mide en
foot-candles (fc) que pueden variar en un rango de 10.000 a 1 (o
más).

El cuadro más abajo resume los altos niveles que
ocurren bajo las condiciones de iluminación durante la
jornada y las horas de poca luz. La medida métrica
equivalente del alto nivel (lux) comparada con la
condición (fc) es dada.

La regla de oro para decidir qué cámara
emplear para una condición de iluminación dada no
es elegir una que entregue una imagen apenas apta para el uso.
Trate de dar a la cámara aproximadamente 10 veces la
iluminación mínima de la escena. La mayoría
de las cámaras serán capaces de manejar el exceso
de luz. Sin embargo, el mayor problema se presenta cuando no
cuentan con la suficiente luz para producir una
imagen.

Reflejo de la
escena

Se debe mantener en mente que la cámara (como el
ojo humano) procesa la luz reflejada – luz que es reflejada
sobre los objetos y las personas que se encuentran en el campo de
visión.

La luz golpea el objeto y rebota en él. Entonces,
la luz pasa a través de la lente, golpea el sensor de
imagen, y crea una imagen. Diferentes materiales reflejan la luz
a distintas velocidades. El cuadro más abajo muestra
algunas áreas u objetos y sus correspondientes valores de
reflexión – o el porcentaje de luz que se refleja en
ellos.

La cantidad de iluminación disponible, junto con
la sensibilidad de la cámara, representan
información crucial a la hora de elegir una cámara
para su aplicación. La iluminación y la
sensibilidad poseen una relación inversa: es decir, mayor
luz requiere menos sensibilidad y con menos cantidad de luz,
mayor sensibilidad es requerida.

Resolución

La resolución es la medida en la que usted puede
observar los detalles en una imagen. Para sistemas
analógicos, esto es típicamente medido en
Líneas de Televisión (TVL). Cuanta más alta
la resolución, mejor la definición y la claridad de
la imagen. La cámara "escanea" una imagen en una serie de
líneas operando en forma horizontal. Cada línea
horizontal está compuesta por un número de
elementos. Una vez que la primera línea es escaneada, se
continúa con la segunda línea y así
sucesivamente. La resolución es una medida de la cantidad
de ambas las líneas y los elementos componentes que
conforman cada línea. En una cámara CCD, la
resolución tiene una relación directa con el
número de píxeles en el sensor de imagen
CCD.

Las medidas de resolución miden el número
de líneas horizontales que una cámara emplea para
producir una imagen. La resolución horizontal mide el
número de elementos que conforman cada línea
horizontal. Las resoluciones verticales y horizontales
típicamente rinden un ratio de relación de 3:4 (ej.
600 líneas verticales para 800 elementos en cada
línea). La resolución de la cámara CCTV se
encuentra usualmente en un rango entre 380 y 540 TVL.

Cuanto más alta la resolución de la
cámara, mas detalles serán visibles (dado que las
líneas están más cerca y pueden existir
más elementos en cada línea individual). La baja
resolución de las cámaras produce imágenes
con menores detalles.

Otros factores
importantes

Sumados a las consideraciones primarias a la hora de
seleccionar una cámara, existen otros factores que afectan
la calidad de imagen. Estos incluyen:

• Ratio señal a
ruido

• Control automático de
ganancias

• Obturador
automático

• Compensación
backlight

• Ajustes electrónicos y
manuales

• Procesamiento de Señal
Digital Avanzado (DSP)

Obturador
Automático

El control del obturador automático agrega mayor
flexibilidad a la cámara mediante el control de la calidad
de la luz. Las fuentes de iluminación están
compuestas por diferentes longitudes de onda de luz.

Por ejemplo, la luz del sol es prácticamente una
forma pura de luz blanca – cada longitud de onda
está presente en cantidades equivalentes
reforzadas.

Sin embargo, en otras clases de luz (fluorescentes,
hogareñas, lamparitas, luces de la calle a vapor de sodio,
etc.), las longitudes de onda se encuentran inigualablemente
representadas. Estas diferencias pueden ser extremas, resultando
en una calidad de imagen significativamente degradada.

Mientras que el ojo humano es capaz de compensar muchas
de estas diferencias, una cámara color necesita un
circuito especializado. Los obturadores automáticos
compensan los cambios en la calidad de la luz. De este modo, una
cámara exterior con control de obturador automático
puede producir imágenes precisas en un estacionamiento
durante el día, como también bajo
iluminación artificial.

Obturar es una función de la
cámara. Las cámaras básicas muestran o
"observan" una imagen a una tasa de 60 veces por segundo (la
velocidad de un obturador de 1/60). La tecnología de
procesamiento de señal digital en la cámara ha sido
mejorada. Por tanto, este circuito puede analizar la señal
de video y si es necesario cambiar la frecuencia de muestreo de
la imagen a hasta 100.000 veces por segundo. Esto permite que las
imágenes más oscuras puedan ser sometidas a una
mayor cantidad de muestreos "digitales", utilicen la luz
existente y produzcan así mejores
imágenes.

Compensación Backlight
(BLC)

Backlight es la luz detrás del objeto de
interés en una escena. Este puede ser el mayor problema,
especialmente en las cámaras que deberán ser
ajustadas en algunas ocasiones para mantener el brillo del fondo
en niveles aceptables.

Piense acerca de una cámara apuntando hacia una
puerta que se encuentra al final de un largo y oscuro corredor.
Cuando alguien abre la puerta y camina por el corredor, la
cámara intentará compensar el repentino brillo que
proviene del exterior. El resultado será que la persona en
el corredor aparecerá como una silueta y los detalles se
perderán en la "sombra". En casos extremos, puede que no
se distinga ningún detalle. Las cámaras deben
contar con una compensación backlight para salvar esta
situación.

La compensación backlight está compuesta
por el circuito de la cámara que reproduce la escena y
supone que los objetos en foco son los objetos de interés,
y que los niveles de luz deben ser optimizados para estos
objetos. Niveles de luz de fondo extremadamente altos pueden ser
apagados selectivamente mientras se mantengan niveles
óptimos en los objetos de interés.

Ajustes manuales y
electrónicos

Como todo componente electrónicamente
sofisticado, las cámaras requieren ajustes
periódicos para mantener el alto rendimiento. Estos
ajustes deben ser realizados manualmente en la mayoría de
los casos. Las cámaras más nuevas permiten que los
ajustes se realicen en forma electrónica desde sitios
remotos – y los beneficios son claros:

• Correcciones inmediatas en caso de ser
necesarias.

• Los ajustes se realizan instantáneamente
desde una ubicación central.

Considere una cámara montada en un poste de un
estacionamiento. Un técnico puede realizar ajustes a esta
cámara sin preocuparse por el clima, y sin tener que
trepar una escalera o usar una grúa. Así, usted
puede ahorrar tiempo valioso, disminuye las posibilidades de
accidentes y hay menos interrupciones en la
operación.

Por ejemplo, la tecnología de Comunicación
Blinx BiDireccional de Bosch utiliza un coaxil de CCTV
convencional, un UTP (par trenzado no apantallado) y
vínculos de transmisión de video vía fibra
óptica para comunicar información de y hacia la
cámara. La tecnología Blix embebe el control y los
comandos de configuración en la señal de video,
habilitando muchas funciones que solían requerir acceso
directo a la cámara o un cableado separado para trabajar
sobre un cable de video.

Procesamiento de
señal digital avanzada

Los primeros intentos para desarrollar cámaras de
video con una resolución y sensibilidad tan buena como el
ojo humano – en teoría el objetivo principal –
no fueron muy exitosos.

Esto sucedió porque el ojo presenta una imagen
tridimensional al cerebro, que utiliza un alto grado de
paralelismo en el procesamiento de la imagen. La capacidad del
cerebro para interpretar el contenido de la imagen al mismo
tiempo contribuye a una optimización inteligente y
sofisticada de la imagen.

La aplicación de la tecnología digital
dentro de la cámara proviene de la necesidad de mejorar la
calidad de la imagen, la sensibilidad y el rango dinámico.
La tecnología DSP y la serie de chips CCD avanzados
producen un número excepcionalmente alto de niveles de
gris, resultando en un rango dinámico y una
reproducción de detalles dentro de imágenes de alta
calidad en escenas de mucha y poca luz.

Claramente, el desempeño del control de la
cámara incluye la flexibilidad del manejo de la misma a
través de la propia pantalla del monitor, el cual es
crítico a la hora de realizar una
elección.

La calidad de la imagen de una cámara CCD
está relacionada directamente con el número de
niveles de gris que puedan ser procesados, los cuales son
controlados por la arquitectura DSP"s. Por ejemplo, un procesador
de 1 bit puede generar una imagen similar a la producida por una
impresora de matriz, mientras que un procesador de 4 bits provee
16 niveles de gris para producir una mejor imagen.

La mayoría de las cámaras de seguridad
utilizan procesadores de 10 bits y son capaces de producir
imágenes con 1024 niveles de gris, entregando variaciones
relativamente suaves de luz a oscuridad. Las cámaras
Dinion emplean un procesamiento de señal digital de 15
bits, que provee un incremento de 32 veces el número de
niveles de gris y precisión de color en comparación
con un DSP de 10 bits, produciendo lo que el ojo interpreta como
variación virtualmente continua del nivel de gris. Esto
resulta en una excepcionalmente precisa reproducción de
imágenes con un amplio rango dinámico y colores
vivos sobre un amplio espectro.

Amplio rango
dinámico

Aproximadamente definido, el rango dinámico de la
cámara es la diferencia entre en el nivel máximo y
mínimo de los niveles de señal aceptables. Si parte
de una escena es iluminada pobremente, existen altas chances que
no haya suficientes fotos provenientes de esa área para
ser convertidas en una señal electrónica
significativa. El detalle en la oscuridad no será
"observado" por la cámara. Por el contrario, si una parte
de la escena se encuentra altamente iluminada (por ejemplo, la
luz del sol que entra a través de una ventana), la imagen
de esa área puede parecer descolorida. En el peor de los
escenarios, la escena, puede y usualmente lo hace, contener
áreas con niveles de iluminación extremadamente
altos y bajos.

El rango dinámico es la habilidad del chip
imaging para convertir luz en información. Cuanto
más amplio sea el rango dinámico de la
cámara, mejor será la habilidad de la misma para
enfrentar estos contrastes extremos de luz. Para implementar la
característica XF-Dynamic, la Dinion DSP de 15 bits de
Bosch utiliza una función conocida como control de
histograma para lograr más detalles en la imagen al
amplificar las variaciones por minuto en la iluminación
(vea el ejemplo). La iluminación de cada píxel en
una escena obtenida por el CCD es grabada en un histograma de
luminosidad que organiza los píxeles en 32,767 niveles de
gris – en un rango que va desde el negro hasta el
máximo brillo en una escena.

La función de transferencia de cámara (la
curva definiendo la salida como una función de la
entrada), en lugar de ser una línea recta simple como una
cámara normal, automáticamente se incrementa
fuertemente en regiones con alta densidad de información y
con menor fuerza en regiones con menor densidad de
información.

Esto crea un histograma de luminosidad más
uniformemente distribuido en la salida de la
cámara.

Las escenas de bajo contraste son típicamente
caracterizadas por una cuenta muy alta de píxeles en
sólo algunos niveles de gris. En dichas escenas, el
histograma reduce el número de píxeles en estos
niveles de gris. Al mismo tiempo, se incrementa la cuenta de
píxeles en otros niveles (menos bien representados) para
ajustar el contraste sobre toda la imagen y resaltar así
la mayor cantidad de detalles.

Exposición
inteligente

Otro aspecto del rango dinámico amplio permitido
por la característica XF-Dynamic de la DinionXF es que
ofrece una importante ventaja por sobre la alternativa de
"tecnología de doble exposición" utilizada en otros
sistemas de seguridad con cámaras. Aquí, una larga
exposición de tiempo de acumulación de
aproximadamente 1/50 seg. (para PAL) o 1/60 seg. (para NTSC) es
utilizada para las áreas oscuras de una escena, y una
corta exposición de aproximadamente 1/1000 segundo o menos
es utilizada para las áreas brillantes. Una
combinación "inteligente" de estas dos exposiciones es
entonces hecha – en principio, esto debería poseer
lo mejor de ambos mundos, acentuando todos los detalles de la
escena sin sobre exposiciones de los puntos brillantes. En la
práctica, la combinación óptima es
difícil de lograr y compromete, especialmente, todo cambio
entre escenas diurnas y nocturnas, resultando en una
exposición menor a la óptima y en una calidad de
imagen degradada.

Integración de
cuadros

Algunas cámaras incluyen técnicas de
integración de cuadros para intentar ajustar los problemas
relacionados con la obtención de imágenes claras en
condiciones de poca luz. Se utiliza una velocidad más
lenta del obturador para capturar la suficiente luz en las
áreas más oscuras de la escena. Bosch incrementa la
sensibilidad de la DinionXF mejorando el tiempo de
acumulación de la imagen. Al reducir la velocidad del
obturador, se incrementan el tiempo de acumulación y la
sensibilidad incluso un poco más. Las cámaras de
seguridad convencionales se ven limitadas por la tasa de cuadros
de vigilancia de monitoreo a un máximo de 1/50 segundo (o
1/60 segundos) para crear una señal de salida
video-compatible.

La DinionXF soluciona este problema desacoplando la
acumulación de imágenes del video a través
de una característica llamada SensUp. Esto mejora
notablemente la efectividad de la sensibilidad. La imagen
acumulada es almacenada en la memoria y mostrada cada 1/50
segundos (o 1/60 segundos) para crear una señal de salida
videocompatible, con la memoria en constante actualización
cada 1/5 segundos. La ventaja del SensUp es que en lugar de
funcionar en pasos, como la mayoría de las cámaras,
utiliza un ajuste continúo de la velocidad del obturador
para un control suave del nivel de video. Esto lo hace más
efectivo en situaciones donde no se cuente con iluminación
artificial (vea el ejemplo).

Reducción
Dinámica del Ruido

Las escenas ruidosas grabadas pueden incrementar
dramáticamente el tamaño de los archivos digitales
(los cuales son generalmente archivados con el tiempo en un disco
duro remoto). En casos extremos, las escenas ruidosas pueden
reducir el periodo del archivo – por ejemplo, de un mes de
video a no más de una semana. El ruido electrónico
es causado por un número de fuentes, incluyendo la
atenuación de cables, los efectos térmicos, y la
sobre-amplificación. Vale aclarar que la cámara
misma puede ser una fuente de ruido.

Algunas cámaras incluyen la Reducción
Dinámica de Ruido (DNR) para mejorar la calidad de imagen
reduciendo o cancelando ruido electrónico, especialmente
en condiciones de poca luz. El sistema DNR en la cámara
DinionXF de Bosch elimina el ruido al comparar las
imágenes producidas a lo largo del tiempo. Un poderoso
algoritmo desarrollado para el procesador DSP de 15 bits realiza
entonces una auditoria píxel por píxel de las
imágenes – y cualquier cambio pequeño o al
azar que puede ser un síntoma de ruido es
automáticamente eliminado de la escena

Ratio de Señal a
Ruido

El ratio de Señal a Ruido (ratio s/n) es el ratio
que indica el nivel de señal de video presente en la
imagen. El ruido en una imagen disminuye la definición de
la misma. La unidad para expresar este ratio s/n es los decibeles
(dB), pero también puede ser expresada como un
ratio.

Un ratio de señal-a-ruido de 40 dB es equivalente
a un ratio de 100:1, lo que significa que la señal es 100
veces el nivel de ruido. Por otra parte, el ruido es 1/100 de la
señal. En un ratio señal-a-ruido de 20 dB, el ruido
es 10% de la señal y producirá una imagen
inaceptable. La siguiente tabla provee una guía de la
calidad que usted puede esperar en distintos niveles del ratio
señal-a-ruido.

Existen muchas fuentes para el ruido, incluyendo un
diseño pobre del circuito, el calor, la sobre
amplificación, influencias externas, y el control
automático de ganancias, como también los sistemas
de transmisión tales como microondas e infrarrojos. El
ratio señal-a-ruido es una medida importante sobre la
calidad del video: cuanto más grande el ratio
señal-aruido, mejor será la calidad de la imagen
generada por la cámara.

Ajuste Auto
Contraste

La Niebla, la neblina, la bruma y el resplandor reducen
significativamente el contraste de la imagen y pueden hacer casi
imposible el reconocimiento (o incluso la detección). La
avanzada energía de procesamiento de 15 bits DSPs provee
mejoras significativas en contraste mediante el incremento del
alcance del rango dinámico de la cámara. Utilizando
la función XF-Dynamic Auto Black, la cámara
DinionXF dinámicamente ajusta los niveles de
iluminación en las escenas para reducir las áreas
más oscuras a (casi) negro. Esta función mejora el
contraste en las imágenes oscurecidas por "velos" de
neblina o en las que el contraste se reduce por niebla o bruma.
La función Auto Black es la más efectiva en
situaciones dentro de un ambiente, tales como una discoteca con
poca luz y humo de cigarrillo.

Reducción de Imágenes
Borrosas por Movimiento

Partes: 1, 2

Página siguiente 

Nota al lector: es posible que esta página no contenga todos los componentes del trabajo original (pies de página, avanzadas formulas matemáticas, esquemas o tablas complejas, etc.). Recuerde que para ver el trabajo en su versión original completa, puede descargarlo desde el menú superior.

Todos los documentos disponibles en este sitio expresan los puntos de vista de sus respectivos autores y no de Monografias.com. El objetivo de Monografias.com es poner el conocimiento a disposición de toda su comunidad. Queda bajo la responsabilidad de cada lector el eventual uso que se le de a esta información. Asimismo, es obligatoria la cita del autor del contenido y de Monografias.com como fuentes de información.

Categorias
Newsletter