{"title":"主动式红外照明,可在弱光条件下提高光学成像质量。","authors":"Берест В.Ю., Борисов О.В, Лупина Б.І.","doi":"10.36910/10.36910/6775-2313-5352-2024-24-03","DOIUrl":null,"url":null,"abstract":"Досліджено вплив режимів підсвічування об’єкта джерелом ближнього інфрачервоного випромінювання на оптичні характеристики зображень, отриманих в умовах низького рівня або повної відсутності освітленості зони спостереження. Для отримання та аналізу зображень вибрано роботизовану відеокамеру моделі Reolink E1 Outdoor PoE, оснащену кремнієвою КМОН матрицею роздільної здатності 8 МП та вбудованими підсвічуючими прожекторами у видимому та ближньому інфрачервоному діапазоні. Проведено фіксацію зображень в специфічних умовах підсвічування об’єкта додатковим зовнішнім джерелом з врахуванням спектральної характеристики чутливості приймача для низки оптичних та електричних характеристик випромінювачів: стробованих параметрів живлення та підсвічувачів різної довжини хвилі. В якості додаткових зовнішніх освітлювачів експериментальної частини роботи використано світлодіоди з максимумом інтенсивності на довжині хвилі 850 нм (OSRAM, модель SFH 4556) та 940 нм (Everlight, модель IR928-6C-F). Для реалізації низки електричних режимів освітлювачів в роботі використано платформу для розробки віртуальних інструментів NI ELVIS II, розроблено власний драйвер світлодіодів на основі операційного підсилювача та транзисторного каскаду з регульованими параметрами імпульсного підсвічування: амплітудою, частотою, скважністю. Об’єктивну оцінку якості зображення тестової мішені Standard Layout Chart стандарту USAF 1951 в частині яскравості, контрастності, різкості, шумів виконано з використанням розробленого в роботі програмного пакету . Отримані результати показали, що режим додаткового підсвічування в ближньому інфрачервоному діапазоні має значні резерви в сенсі оптимізації енергоспоживання автономного джерела живлення системи відеоспостереження без суттєвої втрати якості отриманого зображення і функціональності камери. Встановлені кореляції параметрів зображення мають суттєве значення для вибору оптимальних режимів підсвічування з точки зору оптимізації енергоспоживання для комплектів з автономними джерелами живлення в залежності від конкретних застосувань, зокрема для мобільного комплекту відеоспостереження.","PeriodicalId":293419,"journal":{"name":"Перспективні технології та прилади","volume":"30 1","pages":""},"PeriodicalIF":0.0000,"publicationDate":"2024-06-02","publicationTypes":"Journal Article","fieldsOfStudy":null,"isOpenAccess":false,"openAccessPdf":"","citationCount":"0","resultStr":"{\"title\":\"АКТИВНЕ ІНФРАЧЕРВОНЕ ПІДСВІЧУВАННЯ ДЛЯ ПОКРАЩЕННЯ ОПТИЧНОГО ЗОБРАЖЕННЯ В УМОВАХ НИЗЬКОЇ ОСВІТЛЕНОСТІ.\",\"authors\":\"Берест В.Ю., Борисов О.В, Лупина Б.І.\",\"doi\":\"10.36910/10.36910/6775-2313-5352-2024-24-03\",\"DOIUrl\":null,\"url\":null,\"abstract\":\"Досліджено вплив режимів підсвічування об’єкта джерелом ближнього інфрачервоного випромінювання на оптичні характеристики зображень, отриманих в умовах низького рівня або повної відсутності освітленості зони спостереження. Для отримання та аналізу зображень вибрано роботизовану відеокамеру моделі Reolink E1 Outdoor PoE, оснащену кремнієвою КМОН матрицею роздільної здатності 8 МП та вбудованими підсвічуючими прожекторами у видимому та ближньому інфрачервоному діапазоні. Проведено фіксацію зображень в специфічних умовах підсвічування об’єкта додатковим зовнішнім джерелом з врахуванням спектральної характеристики чутливості приймача для низки оптичних та електричних характеристик випромінювачів: стробованих параметрів живлення та підсвічувачів різної довжини хвилі. В якості додаткових зовнішніх освітлювачів експериментальної частини роботи використано світлодіоди з максимумом інтенсивності на довжині хвилі 850 нм (OSRAM, модель SFH 4556) та 940 нм (Everlight, модель IR928-6C-F). Для реалізації низки електричних режимів освітлювачів в роботі використано платформу для розробки віртуальних інструментів NI ELVIS II, розроблено власний драйвер світлодіодів на основі операційного підсилювача та транзисторного каскаду з регульованими параметрами імпульсного підсвічування: амплітудою, частотою, скважністю. Об’єктивну оцінку якості зображення тестової мішені Standard Layout Chart стандарту USAF 1951 в частині яскравості, контрастності, різкості, шумів виконано з використанням розробленого в роботі програмного пакету . Отримані результати показали, що режим додаткового підсвічування в ближньому інфрачервоному діапазоні має значні резерви в сенсі оптимізації енергоспоживання автономного джерела живлення системи відеоспостереження без суттєвої втрати якості отриманого зображення і функціональності камери. Встановлені кореляції параметрів зображення мають суттєве значення для вибору оптимальних режимів підсвічування з точки зору оптимізації енергоспоживання для комплектів з автономними джерелами живлення в залежності від конкретних застосувань, зокрема для мобільного комплекту відеоспостереження.\",\"PeriodicalId\":293419,\"journal\":{\"name\":\"Перспективні технології та прилади\",\"volume\":\"30 1\",\"pages\":\"\"},\"PeriodicalIF\":0.0000,\"publicationDate\":\"2024-06-02\",\"publicationTypes\":\"Journal Article\",\"fieldsOfStudy\":null,\"isOpenAccess\":false,\"openAccessPdf\":\"\",\"citationCount\":\"0\",\"resultStr\":null,\"platform\":\"Semanticscholar\",\"paperid\":null,\"PeriodicalName\":\"Перспективні технології та прилади\",\"FirstCategoryId\":\"1085\",\"ListUrlMain\":\"https://doi.org/10.36910/10.36910/6775-2313-5352-2024-24-03\",\"RegionNum\":0,\"RegionCategory\":null,\"ArticlePicture\":[],\"TitleCN\":null,\"AbstractTextCN\":null,\"PMCID\":null,\"EPubDate\":\"\",\"PubModel\":\"\",\"JCR\":\"\",\"JCRName\":\"\",\"Score\":null,\"Total\":0}","platform":"Semanticscholar","paperid":null,"PeriodicalName":"Перспективні технології та прилади","FirstCategoryId":"1085","ListUrlMain":"https://doi.org/10.36910/10.36910/6775-2313-5352-2024-24-03","RegionNum":0,"RegionCategory":null,"ArticlePicture":[],"TitleCN":null,"AbstractTextCN":null,"PMCID":null,"EPubDate":"","PubModel":"","JCR":"","JCRName":"","Score":null,"Total":0}
引用次数: 0
摘要
本研究探讨了近红外辐射源对物体的照射模式对在观察区域光照不足或完全无光照条件下所获图像的光学特性的影响。为了获取和分析图像,我们选择了 Reolink E1 户外 PoE 机器人摄像机,该摄像机配备 800 万像素硅 CMOS 传感器和内置可见光和近红外范围照明聚光灯。图像是在额外外部光源照射物体的特定条件下拍摄的,考虑到了接收器对发射器的一些光学和电气特性的光谱灵敏度特征:不同波长的频闪功率参数和照明器。实验中使用了最大强度为 850 纳米(欧司朗,型号 SFH 4556)和 940 纳米(亿光,型号 IR928-6C-F)的发光二极管作为额外的外部照明设备。为了实现照明器的多种电气模式,使用了 NI ELVIS II 虚拟仪器开发平台,并开发了基于运算放大器和晶体管级的内部 LED 驱动器,其脉冲照明参数(振幅、频率和占空比)可调。使用本研究开发的软件包对测试目标美国空军 1951 标准布局图的图像质量进行了客观评价,包括亮度、对比度、清晰度和噪声。结果表明,近红外范围的附加照明模式在优化视频监控系统自主电源的功耗方面具有显著的优势,同时不会对图像质量和摄像机功能造成重大损失。已建立的图像参数相关性对于根据具体应用,特别是移动视频监控装置,选择最佳背光模式以优化自主供电装置的功耗至关重要。
АКТИВНЕ ІНФРАЧЕРВОНЕ ПІДСВІЧУВАННЯ ДЛЯ ПОКРАЩЕННЯ ОПТИЧНОГО ЗОБРАЖЕННЯ В УМОВАХ НИЗЬКОЇ ОСВІТЛЕНОСТІ.
Досліджено вплив режимів підсвічування об’єкта джерелом ближнього інфрачервоного випромінювання на оптичні характеристики зображень, отриманих в умовах низького рівня або повної відсутності освітленості зони спостереження. Для отримання та аналізу зображень вибрано роботизовану відеокамеру моделі Reolink E1 Outdoor PoE, оснащену кремнієвою КМОН матрицею роздільної здатності 8 МП та вбудованими підсвічуючими прожекторами у видимому та ближньому інфрачервоному діапазоні. Проведено фіксацію зображень в специфічних умовах підсвічування об’єкта додатковим зовнішнім джерелом з врахуванням спектральної характеристики чутливості приймача для низки оптичних та електричних характеристик випромінювачів: стробованих параметрів живлення та підсвічувачів різної довжини хвилі. В якості додаткових зовнішніх освітлювачів експериментальної частини роботи використано світлодіоди з максимумом інтенсивності на довжині хвилі 850 нм (OSRAM, модель SFH 4556) та 940 нм (Everlight, модель IR928-6C-F). Для реалізації низки електричних режимів освітлювачів в роботі використано платформу для розробки віртуальних інструментів NI ELVIS II, розроблено власний драйвер світлодіодів на основі операційного підсилювача та транзисторного каскаду з регульованими параметрами імпульсного підсвічування: амплітудою, частотою, скважністю. Об’єктивну оцінку якості зображення тестової мішені Standard Layout Chart стандарту USAF 1951 в частині яскравості, контрастності, різкості, шумів виконано з використанням розробленого в роботі програмного пакету . Отримані результати показали, що режим додаткового підсвічування в ближньому інфрачервоному діапазоні має значні резерви в сенсі оптимізації енергоспоживання автономного джерела живлення системи відеоспостереження без суттєвої втрати якості отриманого зображення і функціональності камери. Встановлені кореляції параметрів зображення мають суттєве значення для вибору оптимальних режимів підсвічування з точки зору оптимізації енергоспоживання для комплектів з автономними джерелами живлення в залежності від конкретних застосувань, зокрема для мобільного комплекту відеоспостереження.