Что такое dnr в камере
Технология 3D DNR в видеонаблюдении
Технология 3D DNR в видеонаблюдении
Уникальная технология фильтрации шумов изображения 3D DNR (3D adaptive Noise Reduction Filter) позволяет получить четкое видеоизображение при низком освещении, при этом давая возможность сэкономить до 70% объёма жесткого диска видеорегистратора.
Технология основана на сравнении отдельных кадров друг с другом. При этом в автоматическом режиме проверяются объекты на снимках и различия в их расположении, величине и других параметрах.
Система сама отличает различные процессы (перемещение человека, увеличение размера авто при его приближении и т.д.) от вызванных помехами (цветные точки, рябь). После этого сторонние детали удаляются, а видеоизображение приводится к максимально корректному виду.
3D DNR пришла на смену DNR и 2DNR — предназначенных для выделения наиболее грубых ошибок. Однако они могла работать лишь с элементами, приближенными к камере. Дальний план воспринимался как фон и обработке не подвергался. Вследствие этого система осуществляла неверный анализ кадра и зачастую ухудшала качество изображения. В 3-DNR все ошибки были исправлены.
В отличии от предыдущих версий DNR обработка каждого кадра происходит не один раз, а несколько, что позволяет получить кадр более высокого качества.
Метод 3D DNR объединяет преимущества временных фильтров с пространственными фильтрами, но при этом лишён присущих им недостатков.
В технологии 3D DNR применяется метод уменьшения аддитивного влияния гауссовского шума, анализирующий множество последовательных кадров видео с помощью временной фильтрации.
Метод определяет степень различия между пикселями в текущем кадре и пикселями в предшествующем. Он также определяет вектор движения пикселя в текущем кадре, и аналогичное движение компенсируемого пикселя в фильтрованном кадре.
После этого оценивается искажение, затрагивающее пиксель в текущем кадре. В итоге фильтр рассчитывает результат по усредненному «весу» пикселей в текущем кадре с учетом пикселей второго кадра, учитывая результаты обнаружения и оценки движения, компенсации движения и оценку шума.
Благодаря этому методу можно получить качественное изображение видеосигнала при неблагоприятных условиях освещенности.
Таким образом, основные преимущества технологии заключаются в следующем:
Подводя итог сказанному, можно отметить, что технология 3D DNR позволяет контролировать обстановку на охраняемом объекте при любых условиях — ночью, во время грозы, в тумане и при других помехах. Достаточно правильно выбрать место установки и правильно настроить систему, чтобы получить качественную систему видеонаблюдения, работающую в любых условиях. Поручить это желательно специалистам, способным качественно выполнить монтаж системы.
Наша компания «Запишем всё» вот уже почти 10 лет занимается монтажом систем видеонаблюдения на любых объектах Москвы и Подмосковья. Мы делаем свою работу быстро, качественно и по доступным ценам.
Перечень услуг и цены на них, вы можете посмотреть здесь.
ФУНКЦИЯ DNR
DNR (Digital Noise Reduction) – технология понижения шумов, возникающих в видеопотоке камеры, при наводках и недостаточной освещённости. Шумоподавление имеет очень важное значение для функционирования всей системы, так как шумы не только ухудшают качество изображения, но и влияют на все стадии обработки видео сигнала.
Шумы можно разделить на несколько основных типов:
Шумоподавление делится на два основных метода 2D DNR и 3D DNR.
2D DNR делится на два типа – пространственный и временной:
У данного метода шумоподавления есть недостаток – изображение становится расплывчатым.
3D DNR объединяет пространственные и временные фильтры, при этом лишён их недостатков. Данный метод сверяет текущий и предыдущий кадр, анализируя степень изменения пикселей, а затем усредняет цветовое значение пикселя. Благодаря этому методу улучшается изображение и уменьшается количество шума в кадре.
Шумоподавление делится на два основных метода 2D DNR и 3D DNR.
2D DNR делится на два типа – пространственный и временной:
У данного метода шумоподавления есть недостаток – изображение становится расплывчатым.
3D DNR объединяет пространственные и временные фильтры, при этом лишён их недостатков. Данный метод сверяет текущий и предыдущий кадр, анализируя степень изменения пикселей, а затем усредняет цветовое значение пикселя. Благодаря этому методу улучшается изображение и уменьшается количество шума в кадре.
Обзор основных функций камер наблюдения WDR, BLC, 3DNR+2DNR
Часто при выборе камеры наблюдения возникает вопрос о тех или иных функциях и наворотах современных видеокамер.
Спецификация наполнена различными условными обозначениями на английском языке и возникает резонный вопрос, а что это такое и надо оно нам? И если с такими характеристиками как разрешение матрицы камеры и например светочувствительность вполне можно разобраться самому то с более сложными функциями разобраться порой совсем непросто.
В этой статье рассмотрим особенности основных функций камер наблюдения.
AGC (Automatic Gain Control) – автоматическая регулировка усиления. При включенном режиме AGC, камера автоматически усиливает видеосигнал при уменьшении освещенности. Технология позволяет получить качественную картинку на мониторе при малой освещенности объекта.
D-WDR (Digital Wide Dynamic Range) — расширенный динамический диапазон с цифровой обработкой сигнала позволет получить качественное изображение одновременно ярких и темных участков кадра. Количество градаций серого (полутонов), которые может передать видеокамера составляет лишь часть полного спектра от чисто белого до чисто черного цвета. И если в кадре одновременно присутствуют и яркие и темные участки (например яркое небо в солнечный день и объект в тени), то видеокамера вынуждена рассчитывать экспозицию, пытаясь охватить максимум градаций яркости. В результате яркие объекты оказываютя темнее (ближе к серому) и темные – светлее (тоже ближе к серому). Таким образом, теряется контрастность изображения. Технология расширения динамического диапазона как раз и позволяет передать все градации серого во всех участках кадра с максимальной достоверностью, сохранив контрастность, но при этом происходит потеря детализации. А вот для сохранения детализации (четкости) и применяется цифровая обработка этот процесс и представляет технологию D-WDR.
3DNR+2DNR – одновременное использование двух функций (камеры позволяют задавать необходимую степень обработки отдельно для каждой функции) позволяет сделать изображение более качественным и существенно снизить уровень шумов.
1.Начнем с 3D DNR.
В переводе с анлийского 3D adaptive Noise Reduction Filter.
Функция 3DNR (3D-DNR) предназначена для уменьшения искажений до приемлемого уровня или их полного устранения.
В ходе эксплуатации камер внутреннего или наружного видеонаблюдения возникают помехи, которые снижают качество изображения. Вследствие этого какие-то детали могут остаться незамеченными. Особенно это касается объектов с усиленным режимом охраны и мест с большим количеством техники, создающей помехи.
Помимо стороннего оборудования (станков, электроприборов, кабелей, антенн и т. д.), помехи и искажения вызываются и самой камерой, в которой происходит постоянное течение электрического тока.
В зависимости от вызывающих их причин помехи бывают нескольких видов:
Преимущества 3D DNR
Следует отметить, что, очищая изображение от шумов, можно его испортить. Процедура очистки может исказить цветопередачу или привести к размытию изображения. Однако правильное применение технологии 3D DNR дает немалые выгоды.
Во-первых, она обеспечивает более чистый сигнал, что позволяет при его сжатии экономить дисковое пространство.
Кроме того, камеры, оснащенные технологией 3D DNR, дают более резкое изображение, что облегчает идентификацию тех, кто попал в кадр.
2.DWDR
Дело в том, что количество градаций серого (полутонов), которые может передать видеокамера, составляет лишь часть полного спектра, от чисто белого до чисто чёрного цвета. И если в кадре одновременно присутствуют яркие и тёмные участки (например, яркое небо в солнечный день и объект в тени), то видеокамера вынуждена рассчитывать экспозицию, пытаясь охватить максимум градаций яркости. В результате, яркие объекты оказываются темнее (ближе к серому), а тёмные — светлее (тоже ближе к серому). Таким образом, теряется контрастность изображения.
Технология расширения динамического диапазона как раз и позволяет передать все градации серого во всех участках кадра с максимальной достоверностью, сохранив контрастность, но при этом происходит потеря детализации.
Способность камеры применять специальные средства – цифровую обработку исходящего сигнала, для расширения динамического диапазона, называют функцией DWDR.
Разница между DWDR и WDR
DWDR и WDR фактически выполняют одну и ту-же функцию. Они реализуют расширение динамического диапазона, но радикально отличаются принципом действия:
WDR – использует аппаратные средства для реализации расширения динамического диапазона – цифровой сигнальный цветной сопроцессор. Эта функция более качественно и быстро обрабатывает поступающую со светочувствительной матрицы информацию. Распознает объекты, которые расположены в местах проблемных для съемки. Однако, модели видеокамер где реализована эта технология значительно дороже сопоставимых по качеству изображения изделий с функцией DWDR;
DWDR – применяет программные алгоритмы обработки видео. Это дает вполне удовлетворительный уровень распознания объекта в темноте, но довольно посредственное качество распознания засвеченных участков.
3. BLC
Во включенном режиме, микропроцессор будет выравнивать (сглаживать) освещенность по всему полю зрения камеры. Часто применяется на объектах с ярким задним фоном.
Видеокамеру часто сравнивают с органами зрения человека — она также имеет свою четкость, светочувствительность, воспринимает определенное количество кадров в секунду. Когда мы смотрим на предмет, находящийся между нами и ярким источником освещения, не всегда выходит рассмотреть его подробности. Причина засветки кроется в том, что отдельные пиксели, из которых состоит матрица, способны воспринять определенный максимум света. Если его больше, на изображении, выведенном на экран, появится просто светлое пятно.
Однако и до того, как максимум достигнут, происходит своеобразное насыщение. К примеру, солнце за спиной у человека «нагружает» матрицу настолько, что ее мощности становится недостаточно для четкого восприятия других элементов. Пиксели не успевают накопить достаточный заряд, поэтому в лучшем случае фото объекта получается менее освещенным, чем на самом деле.
Это создает определенные проблемы и в охранном видеонаблюдении: Не всегда получается распознать номер автомобиля, если у последнего включены фары; Яркий свет мешает рассмотреть лицо человека, проникшего на территорию; Сложно рассмотреть мелкие детали (надписи на коробках с товаром).
Расскажем о том, как эта компенсация работает на практике. Всего есть 3 варианта:
Использование диафрагмы, которая бы в случае увеличения потока света сверх некого предела, сужалась. Подобное и происходит в мире живых существ — при недостаточном освещении диафрагма максимально раскрывается, а при чрезмерном — сужается до предела;
Автоматическая регулировка усиления — предварительная обработка изображения, основанная на настройках максимального уровня освещения. Если они превышены на отдельном участке, оно искусственно занижается. На выходе (экране телевизора, мониторе) оператор увидит уже обработанные данные;
Применение затвора, который бы периодически закрывался, отсекая источник света от чувствительной матрицы. Если он был открыт непродолжительное время, то вероятность засвечивания снижается. Обычно применяется комбинированный вариант, в котором сочетаются все перечисленные способы.
Что значит BLC для видеонаблюдения? Это возможность вести его в условиях неблагоприятной освещенности, вызванных природными и другими факторами. В той или иной степени функция используется в большинстве современных камер.
Выбор камер видеонаблюдения
Технологии и условные обозначения: WDR, DNR, BLC, HLC и другие
В других статьях мы обсудили физические параметры матрицы – её размеры, мегапиксели, светочувствительность. Теперь поговорим о процессоре. Он нужен, чтобы на лету обрабатывать изображение: сжимать, исправлять контрастность, гамму, реагировать на блики и свет ламп или фар. С его помощью даже недорогая камера покажет классную картинку. Если его функции настроены неправильно, напротив – может ерунда получиться.
Так случилось с Игорем. Пришел он и говорит: «продайте ваш комплект камер для дома. Барахло с Али мне не нужно, готовый ширпотреб-комплект тоже. Дайте хорошую камеру. Только без монтажа – сам установлю». Без монтажа, так без монтажа – продали. Звонит через два дня: «ах вы [нехорошие люди], что вы мне продали, ничего не видно»! Приезжаем. Правда, ничего не видно – сплошное белое пятно. Оказалось, что AGC не включен, Shuttle не настроен, WDR как надо не работает, и так далее. Подкрутили параметры, видеонаблюдение заработало — клиент доволен.
Если вы тоже подыскиваете камеру, нелишне узнать, как камеры на лету преобразовывают изображение и что при этом меняется в кадре. Мы расскажем о назначении основных алгоритмов.
Цифровые опции камер видеонаблюдения
Shutter (Затвор) настраивает скорость закрытия затвора. Ручная настройка пригодится, чтобы снимать быстрые движения при недостатке света.
Скорость закрытия затвора обозначается долями секунды: 1/1600, 1/500, 1/60 и так далее. Чем дольше затвор открыт, тем больше света попадет на матрицу и кадр получится светлым.
AGC (Automatic Gain Control, автоматическая регулировка усиления, АРУ) регулирует уровень сигнала, усредняя слишком яркие и темные участки кадра. Настройка одного этого параметра позволит добиться приемлемой картинки в офисе с лампами дневного света.
D-WDR (Digital Wide Dynamic Range, программный расширенный динамичный диапазон). Когда в кадр попадает яркий объект – окно или лампа – остальной кадр становится темным. Правильная настройка WDR сглаживает яркость сохранением контрастности. Поэтому окно перестанет быть белым пятном, а люди в кадре – черным.
Аппаратный WDR работает иначе: делает два кадра – с высокой и низкой экспозицией, а затем накладывает их друг на друга. Обозначение D-WDR указывает на программную обработку, но некоторые производители сбивают с толка, называя его просто WDR.
BLC (Backlight Compensation, компенсация задней засветки). Эта функция борется с прямыми источниками света – солнцем или лампой, направленной в объектив. Когда камера решает использовать BLC, она повышает уровень экспозиции картинки. Минус BLC в том, что яркие объекты становятся ещё ярче, поэтому то, если за объектом наблюдения яркая область, она потеряет контрастность. Для борьбы с этим, BLC используется совместно с WDR. Также для BLC можно настроить рабочие зоны.
HLC (High Light Compensation, компенсация яркой засветки) работает подобно BLC. Спасает камеру от слепоты в момент включения лампы или включённых фар. Вместо того, что резко изменить экспозицию, камера решает, затемнить, игнорировать источник света – будто накладывает на него трафарет.
DNR, 3D-DNR (3 Dimension Signal Noise Reduction) – шумоподавление. Классическая DNR сопоставляет соседние пиксели и решает, и отсеивает то, что посчитает шумом. 3D DNR – усовершенствованная технология она несколько раз сравнивает ряд кадров и на основании этого решает, что считать шумом. Добавочная польза шумоподавления – она уменьшает размер каждого кадра. В результате архив занимает на 30-60% меньше места.
White balance (баланс белого) особенно актуален для внутренних камер, чтобы убрать паразитные оттенки: желтизну или синеву. В простых случаях автоматическая регулировка справляется с задачей. В сложных – интенсивность каждого оттенка регулируется вручную.
Советы покупателям
Вернемся к Игорю. Он убедился, что технологии из списка должны работать, а не красоваться на рекламном буклете. Экстрабюджетные камеры из Китая или готовые комплекты в магазинах могут продаваться с сырой прошивкой и без надежд на её доработку. Часть функций, AGC или WDR, в них присутствует номинально. Сюрприз в том, что они не настраиваются и реализованы для галочки.
Это иллюстрирует случай на подземной парковке. В камере не было ручной регулировки перехода в режим с ИК-подсветкой. При плохом освещении камера сохраняла цвет, а изображение становилось шумным и прерывистым – отчасти из-за нехватки света, а отчасти оттого, что процессор не справляется с удалением шумов в реальном времени. Защищать от угона видеонаблюдение не могло.
В другой ситуации заказчик сам купил дешевые китайские камеры, хотя и на 5Mpx, а у нас приобрел видеорегистратор и монтаж. Регистратор так и не смог их увидеть. Мы снизили разрешение до 2Mpx – о чудо, всё заработало. Но заказчику-то было нужно 5Mpx! Разбирались долго. Оказалось, что камеры работают на строго заданном канале. В норме канал можно поменять, но у прошивки камеры просто не было для этого опции равно как и другой, нормальной прошивки. В результате, камеры пришлось заменить.
Избежать этого очень просто – доверяйте, если не монтаж, то хотя бы подбор оборудования, особенно камер людям с большим опытом. Что дает нам наш опыт? Мы тестируем много оборудования и сталкиваемся со множеством ситуаций, вроде описанных выше. Поэтому можем подобрать комплектующие правильно. К тому же, делаем это в подарок.
Наши рекомендации при покупке камеры
Настраивайте камеру, чтобы улучшить качество съемки. Лучше поручите это тем, у кого есть опыт.