چگونگی دریافت تصویر از نور محیط توسط حسگر

 

تعریف سنسور یا حسگر تصویر

ثبت نور ساطع شده از اشیاء که با عبور از لنز بر روی سطح حساس حسگر (Sensor) تابیده می‌شود را تصویربرداری دیجیتال می‌گویند. الگوهای نوری منظم و غیر منظم منعکس شده از اشیا بر روی خانه‌های مشبکی شکل یا سلول‌های مربعی سطح حساس به نور حسگر تأثیر می‌گذارد و به این طریق باعث ثبت تصاویر می‌گردد.

 

نمونه سنسور دوربین مداربسته

حسگر تصویر

سلول‌های دریافت کننده نور سطح سنسور با فیلترهای RGB

سلول های دریافت کننده نور در سنسور

 

پردازش تصویر در دوربین مداربسته

پردازش تصویر در دوربین مدار بسته به مجموعه‌ای از تکنیک‌ها و الگوریتم‌های کامپیوتری گفته می‌شود که برای تحلیل، بهبود و استخراج اطلاعات از تصاویر یا ویدیوهای ضبط شده استفاده می‌شود. این فرآیند می‌تواند به صورت بلادرنگ (Real-Time) یا پس از ضبط انجام شود. در زیر به مراحل و روش‌های کلی پردازش تصویر در دوربین های مداربسته اشاره می‌کنیم:

ضبط تصاویر

دوربین های مداربسته تصاویر را به صورت ویدیویی یا عکس‌های متوالی ضبط می‌کنند و این تصاویر در فرمت‌های مختلف مانند H.264, H.265 ذخیره می‌شوند.

پیش‌پردازش تصویر

در این مرحله، تصاویر برای بهبود کیفیت و آماده‌سازی برای تحلیل‌های بعدی پردازش می‌شوند. این مرحله شامل تعدیل نور و کنتراست و بهبود کیفیت تصویر در شرایط نوری مختلف است. با حذف نویز برای کاهش اثرات نویز در تصاویر، به ویژه در شرایط کم نور نیز باعث بهبود جزئیات در تصویر است و نقاطی تار شده تصویر که بعلت تکان خودن هنگام تصویر برداری یا سرعت بیش از حد سوژه ایجاد شده است با تثبیت تصویر این موارد هم برطرف می‌گردد.

تشخیص اشیا و حرکات

با استفاده از الگوریتم‌های تشخیص اشیا (Object Detection) و تشخیص حرکت (Motion Detection)، اشیا یا افراد در تصاویر شناسایی می‌شوند. این مرحله ممکن است از تکنیک‌هایی مانند تشخیص لبه‌ها، تشخیص چهره یا تشخیص پلاک خودرو استفاده کند.

ردیابی اشیا

پس از تشخیص اشیا، سیستم می‌تواند حرکت آن‌ها را در طول زمان ردیابی کند. این کار با استفاده از الگوریتم‌های ردیابی اشیا (Object Tracking) انجام می‌شود.

تحلیل رفتاری

در این مرحله، سیستم می‌تواند رفتارهای خاصی مانند ورود به منطقه ممنوعه، افتادن اشیا یا افراد و همچنین تشخیص تجمع یا حرکت غیرعادی را تشخیص دهد.

تشخیص چهره و شناسایی افراد

با استفاده از الگوریتم‌های تشخیص چهره (Face Detection) و تشخیص هویت (Facial Recognition)، سیستم می‌تواند افراد را شناسایی یا احراز هویت کند.

ذخیره و بازیابی اطلاعات

این تصاویر و داده‌های پردازش شده و ذخیره شده بروی هارد دیسک یا سرور می‌توانند برای تحلیل‌های بعدی یا بررسی‌های امنیتی استفاده شوند.

هشدار و اعلان

در صورت تشخیص رویدادهای خاص (مانند حرکت غیرعادی یا ورود به منطقه ممنوعه)، سیستم می‌تواند هشدارهایی را به کاربر ارسال کند.

 

تکنولوژی‌های مورد استفاده در پردازش تصویر

از هوش مصنوعی و یادگیری ماشین که الگوریتم‌های پیشرفته‌ای مانند شبکه‌های عصبی برای تشخیص اشیا، چهره و رفتارها ارائه می‌دهند، استفاده می‌شود. بعضاً انجام پردازش نیاز به منابع بیشتری برای دارد که پردازش ابری (Cloud Processing) وارد عمل می‌شود و برخی از سیستم‌ها از پردازش ابری برای تحلیل تصاویر استفاده می‌کنند تا قدرت پردازشی بیشتری داشته باشند.

 

نحوه تصویر برداری

پس از ساطع شدن نور به سنسور یا حسگر، اطلاعاتی نظیر رنگ، میزان رنگ، شدت رنگ، میزان روشنایی و تاریکی محیط محاسبه می‌شود و پس از تنظیم این مقادیر اولیه میزان کنتراست، گاما، تنظیم تعادل رنگ براساس نوع رنگ سفید دریافت شده از تصویر (White Balance) در واحد ثانیه محاسبه می‌شود و این عمل به صورت مداوم پردازش می‌شود تا تصویری دارای رنگ، نور و جزئیات متناسبت با توان خروجی سنسور ارائه شود.

پردازش رنگ در تصویر بر اساس سه رنگ اصلی قرمز سبز آبی (RGB) انجام می‌شود که در سطح مشبکه ای سنسور فیلتری مجزا برای هر رنگ، در هر خانه مشبک قرار دارد تا رنگ را از نور دریافتی تشخیص دهد. این مجموع پردازش ها همانند دریافت مواد خام برای تولید یک اثر قابل فهم و درک است و برای ایجاد تصویر پردازش‌های بسیاری در سنسور انجام می‌شود که این کار بر عهده پردازنده مورد استفاده در دوربین است که هر دوربین نسبت به توان و کیفیت پردازنده‌های متفاوتی را دارا هستند. در دوربین مدار بسته تحت شبکه هر سنسور دارای حافظه دسترسی تصادفی (RAM) و حافظه ی فقط خواندنی (ROM) می‌باشد که RAM نشانگر ظرفیت حجم اطلاعات تصویر برحسب مگابایت بطور موقت و قابل پاک شدن برای ارسال به واحد پردازش است و حافظه ROM یک فضای ذخیره سازی غیر قابل تغییر ویرایش برای اطلاعات بدست آمده تصویر پس از پردازش است.

در پردازش تصویر دوربین مدار بسته واحدی به نام Scanning System وجود دارد که این بخش فرآیندهای نوری و الکترونیکی را اسکن دیجیتال می‌کند تا داده‌های بدست آمده تصویر را به فرمت دیجیتالی ضبط و تبدیل کند، ذخیره کند و به نمایش بگذارد.

 

انواع بورد سنسور تصویر دوربین مداربسته

انواع سنسور دوربین مدار بسته

 

پیکسل در سنسور

یکی از ویژگی‌هایی که در انتخاب دوربین های مداربسته بر آن تکیه می‌شود کیفیت رزولوشن تصویر دوربین است. این کیفیت با یک عدد بر مبنای مگاپیکسل نام‌گذاری می‌شود و این واحد از راه ضرب تعداد پیکسل‌های افقی و عمودی در سنسور محاسبه می‌شود.

برای مثال، سنسور دوربین مداربسته که 3 هزار پیکسل افقی و 2 هزار پیکسل عمودی دارد معرف یک دوربین مدار بسته 6 مگاپیکسلی خواهد بود. با وجود آنکه این واحد در برخی موارد می‌تواند شاخص خوبی برای تعیین کیفیت بین دوربین های مدار بسته باشد، این واحد نیز در اکثر موارد می‌تواند گمراه کننده نیز باشد. کیفیت نهایی یک تصویر دیجیتال متاثر از متغیرهای بیشتری مانند نوع حسگر، ابعاد حسگر، نوع لنز نصب شده، نوع پردازنده مورد استفاده و غیره می‌باشد.

1 دیدگاه

دیدگاهتان را بنویسید

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