IP KAMERA'DA LENS SEÇİMİNİN ETKİSİ

Örnek çalışmalar lenslerin projenin başarısında veya başarısızlığında ne kadar hayati bir rol oynadığını göstermiştir. Bu makale lens seçiminin ne kadar doğru veya yanlış uygulandığını anlatmaktadır.

Sıklıkla, lens seçimine önem verilmemekte, hatta en kötüsü sonradan akla gelmektedir.

Hatta dikkatle göz önünde bulundurulduğunda, her zaman tamamen anlaşılamamaktadır. Video izleme sistemlerini dizayn ederken maliyet yaratacak hatalardan kaçınılarak durum tespiti yapılır. Aşağıdaki örnek çalışmalarda lens seçerken göz önünde bulundurulması gereken en önemli şeyler canlandırılmaktadır. Her iki örnekte devlet okulu sektöründendir. Her iki okulda kurulumdan önce lens seçimiyle ilgili amacını belirlemiş, araştırma yapmış, değerlendirmiş ve test etmiştir. Projelerden birisi başarısız olmuş, diğeri ise başarılı olmuştur. Başarılı olan örnek çalışmada yanlış giden ne olabilirdi? Başarılı uygulamadaki farklılık neydi? Öğrenmek için detaya ineceğiz.

Lise Örnek Çalışma Alanı 1

Okul problemini bir güvenlik meselesi olarak tanımlamaktadır. Kabul edilemez agresif öğrenci davranışları ki şiddet olarak tanımlamak istemiyorlar ve biraz da hırsızlık. Gelişmiş bir video izleme sisteminin caydırıcılığa yardımı olabileceği gibi, olay sonrası tepki verebilmek için de etkisi olabileceğini düşünmüşler. Halen var olan video izleme sistemleri analog kameralardan oluşmaktaydı ve ''yüksek çözünürlüklü'' olarak anılmaktaydı, fakat geniş açı lensleri bile yoktu ve kapsadıkları alanın ihtiyaçlarını etkili olarak karşılamakta yetersizdiler. Kısıtlı sayıda personele sahiptiler ve bu ekipmanları izlemek ve kontrol etmek için zamanları yoktu, o yüzden Ip PTZ kameralar almadılar, almayı da düşünmediler. Tanımladıkları amaçları okula girişte ve çıkışta adli mercilerin kayıt kalitesinde tanımlama yapabilmek, park alanlarında insan tanıyabilmek ve sıra dışı altıgen şekilli merkezi koridorda adli mercilerin kalitesinde tanımlama yapabilmek.

Okulun güvenlik personeli ihtiyaçlarını karşılayabilecek ürünler için internette yoğun bir çalışma yürütürler. Megapiksel ip kameralara yükseldikçe daha yüksek görüntü çözünürlüğü sağlandığı ve hatta daha geniş alanları kapsayabilecek geniş açı lenslerin kullanımına olanak tanıyabileceğini hissetiler. Megapiksel ip kameralar aramaya başladılar ve pek çok marka, model ve özellikleri kıyasladılar. Bütün megapiksel ip kameraların ihtiyaçlarını karşılayamadığını anladılar.

Bunlara ilaveten, geniş alanlarını kapsayabilecek geniş açılı lensler araştırdılar, yerel entegratörlerin tavsiyelerini dinlediler ve dört ayrı lens üreticisinin lens örneklerini değerlendirdiler. En geniş açılı lensleri test ettiklerinde şiddetli bir balıkgözü etkisi efekti olduğunu öğrendiler. Ve bir diğer sürpriz, bazı lens testleri 5 mega piksel ip kamera kullanıldığında bile belirsiz veya bulanık sonuçlandı.

Araştırma ve değerlendirme sonucunda, kafeterya ve laboratuvar için iki adet 8 megapiksel, 360 derece multi-sensör ip kamera seçtiler. Ayrıca 34 adet 5 megapiksel ip kamera seçtiler ki bunlara 11 adet dış kubbe, 6 adet iç kubbe ve 17 adet 5 inç iç kubbe kameraları dahildi.

18 adet 25 derece yatay görüş alanına sahip lensler ve 8 adet 90 derecelik lensler seçtiler. Bunlara ek olarak 12 adet 135 derecelik yatay görüş alanına sahip, Theia Teknolojilerinden düşük oranlı balıkgözü distorsiyon lensleri- 6 adet altıgen koridor için, 2 adet otopark için ve açık alan için, 1 adet ön giriş için, 2 adet bina kanatlarının köşelerini kapsayan ve 1 tane de iki geçici binayı kapsayacak şekilde seçtiler.

Projeyi tahmini bütçenin %30 altına çekerek başarıyla sonuçlandırdılar, seçtikleri ekipmanları doğru yerlere yerleştirerek büyük çözünürlük elde ettiler, mükemmel görüntü akışı elde edip, olaylara hızlı yanıt verebildiler. Okul idaresi tamamen tatmin olmuştu ve sistemi bölgedeki diğer okullara yaymayı planladılar.

KUŞ BAKIŞI LİSE   YERLEŞKESİ   ALTIGEN ORTAK ALAN

Meydan Okumalar

Okuldaki altıgen biçimli koridor tam bir meydan okumaydı. Proje müdürü Nick Steele'e göre Salam Şehri Bölge Okulu-N.J., ''görüştüğümüz her montajcı çemberdeki açıların çok agresif olduğunu ve kameraları iki kat arttırarak en azından açıları yarıya düşürmemizi söylediler''. Park yerleri için de aynı problem vardı. Satıcılar ve montajcılar ile bir kaç kez ateşli tartışmalar yaşadık.

Hesabımızı yaptık, markayı biliyorduk (marka x) 5-megapiksel ip kamera bunu başarabilirdi; bütün bunların yanlış olduğunu doğrulamak için bir lens bulmak zorundaydık. Araştırmaya gittik ve yalnızca Theia lenslerin beklentilerimizi karşıladığını gördük. Resimleri gördüklerinde ağızları açık kaldı; yalnızca ihtiyacımız olan geniş açıyı elde etmedik, ayrıca herkesin kaçınılması imkansız dediği balıkgözü etkisi olmaksızın yaptık ve herbir noktayı 5.1 milyon piksel ile sapma olmaksızın tamamen kullandık.

5 megapiksel ip kamera ile 5 megapiksel Theia lensl kombinasyonu bekledikleri çözünürlüğü sağlamıştı. Steele ''elinde kurşun kalem tutan birisine, elindekinin ne olduğunu söyleyebilirsiniz'' dedi.

Altıgen salon çemberi, 5 megapiksel kamera ve Theia SY125 ile çekimiş görüntü 

Lise Örnek Çalışma Alanı 2

New Jersey Lisesindeki problemlere benzer olarak, öğrenci ve personel güvenliği okul idaresini endişelendiriyordu. Var olan video izleme sistemleri 170 adet analog kameradan oluşuyordu. Sistem geniş açı lensler için yeterli çözünürlük sağlamıyordu ve kişilerin tanınabilmesi hukuken yeterli değildi. Ayrıca sistem çok karmaşıktı, izlemesi ve devamlılığı maliyetliydi.

Beklendiği gibi, idarenin amacı var olan analog sistemden daha geniş uzaysal kapsama, görüntü netliği, artırılmış sistem çalışma süresi ve daha kolay idare edilebilen sistem boyutuydu. Yeni sistem ile 24-25 mt. uzaktan kişileri hukuken kabul edilebilir şekilde tanınabilmesi için zumlamak, geniş ve sürekli kapsama elde edebilmek beklentisi içerisindeydiler ve onlar da PTZ kamera istemediler.

 Onların yaklaşımı biraz daha farklıydı. Okul bölge ihtiyaçlarına cevap verebilecek sistemin dizaynı için bir danışman tuttu. Danışman ihtiyaçları belirlemek, ekipman seçimi, üreticilerin tavsiyelerini dinlemek ve testlerin idaresi için okul yönetimi ile anlaştı. Danışman 170 adet analog kamera sayısını 43 adet megapiksel ip kameraya indirdi, 43 geniş açı, düşük distorsiyon ve 5 megapiksel Theia Teknolojileri firmasının lensleriyle sistemi tamamladı.

 Sonuç: Kameralar ve lensler satın alındı, montajı yapıldı, ama sonra lensler iade edildi.

Yanlış Giden Neydi? CSI Etkisinin Girişi

Megapiksel ip kameralar megapiksel lenslerle birleştirilerek güçlendikçe CSI gibi popüler dizi filmlerin gözden kaçırdığı teknolojilerin fiziksel sınırlarının olduğu, gerçekdışı beklentilere neden olduğu ortaya çıktı. Mega piksel lensli mega piksel kamera ile her şeyi yapabilmenin mümkün olduğuna inandıran kaçınılmaz bir eğilim var.

 Görüntü Çözünürlüğü Görüş Alanına Karşı

Önemli, fakat sıklıkla ihmal edilen bir kıyaslama görüntü çözünürlüğü ile görüş alanı arasındaki kapalı ticarettir. Verilen herhangi bir kamera ve lens kombinasyonunda, kameradan gelen doğal çözünürlük lensin bütün görüş alanına yayılır ki bu piksel yoğunluğunu ve görüntü çözünürlüğünü etkiler.

Aşağıdaki görüntüler aynı kamera ile aynı mesafeden çekilmiştir, buradaki farklılığı rahatlıkla gözünüzde canlandırabilirsiniz. En geniş görüş alanı, en geniş alanı kapsamanızı sağlar, fakat ince detayları görmenize olanak tanımaz, halbuki en dar görüş alanı en ince detayları görmenize izin verir, ama geniş alan kapsamasıyla aynı masrafa yol açar.

 Bir sonraki görüntü sıralaması da hepsi aynı yüksek çözünürlükteki ip kamera ile aynı mesafeden çekilmiş, geniş görüş açısı ve geniş bir alanı kapsamasına rağmen ince detay ve kişi tanımlamada benzer kayıplar göstermektedir.

1,7 mm FL=125 HFOV	5 mm FL=65 HFOV

Tek Boyut Her Şeye Uymaz

Sistem dizaynında önemli bir kıyaslamada biçimlendirmedir, kesin ihtiyaçları anlayabilmek ve bu ihtiyaçları karşılayabilecek doğru ekipmanı kullanmaktır. Hikayenin başlarında belki fark ettiniz her iki Kaliforniya ve New Jersey okulu farklı lokasyonlar için farklı çözünürlüğe göre ihtiyaçlar belirlediler. Ve Kaliforniya okulunun seçtiği ekipmanlar ''bir boyut her şeye uyar yaklaşımını'' ifade ediyordu.

 Sistem dizaynında lenslerin iadesine neden olan temel hata buydu. Kurulumdan sonra anlaşıldı ki okul idaresi yalnızca geniş park alanını kapsamayı değil, ayrıca belli bir mesafeden zumlama ve yüzleri tanımlama beklentisi içerisindeydi. Bu durumda kapsama için geniş açı lensler, okulun giriş çıkış noktalarını kapsayan ince detaylı, daha dar açılı bir lensten oluşan bir kombinasyon görevi başarmak için kullanılabilirdi.

Çözünürlük Seviyesi	Uzaklık	Çözünürlük Seviyesi	Uzaklık
Tanımlama (yüksek detaylı)	200 mt	Tanıma (adli detay)	70 mt
Çözünürlük Seviyesi	Uzaklık	Çözünürlük Seviyesi	Uzaklık
Tespit etme (genel güvenlik)	130 mt	Genel bakış (hareket, izleme)	30 mt

 

 Ekipman seçiminde daha detaylı biçimlendirme, araştırma ve test anlamında biraz zaman alabilir ve büyük miktarlarda ünite satın alırken hacimli indirim kaybetme anlamına gelebilir. Fakat rahatsız edici olan zaman, masraf, kesinti ve kurulum emniyeti riski, yanlış ekipmanın sökülmesi ve doğru ekipmanın yeniden kurulumundan tasarruf sağlayacaktır.

 Uygun Aletlerin Kullanımı

Sistem dizaynını ve doğru ekipman seçimini destekleyecek pek çok faydalı alet vardır. Bunlardan bir tanesi Theia'nın serbest görüntü çözünürlüğü ve lens hesaplayıcısıdır, uygulamanızın ve potansiyel ekipmanınızın önemli detaylarını giriş yapmanıza olanak sağlar, sonra hemen bu varsayımlarla görüntü çözünürlüğünü hesaplamanıza imkan tanır.

 Kamera çözünürlüğünü ve kullanmayı düşündüğünüz sensör boyutunu girersiniz, ihtiyaç duyduğunuza inandığınız görüş alanı, lens, sonra projenizin anahtar değişkenlerini girersiniz- hatta piksel yoğunluğu anlamında ne kadar çözünürlüğe ihtiyaç duyduğunuz. ya da mesafe olarak ne kadar kapsama alanına ihtiyacınız olduğunu (feet veya metre), ya da kameranın söz konusu yerden uzaklığını girersiniz. Sonra alet sizin için diğer değişkenleri hesaplar.

 Örneğin 5 megapiksel, 1/ 2,5 inç sensör kamera ve 3 mm lens kullanmayı planladığınızı belirttiniz ve söz konusu yerden 19 mt. uzaktasınız. Alet sizin piksel yoğunluğunuzu bu olayda 11 piksel/metrelens ve kapsama alanı genişliğini 38 mt. olarak hesaplayacaktır. Alet daha sonra seçtiğiniz değişkenlere göre alacağınız temsili görüntü çözünürlüğü seviyesini gösteren bir görüntü sağlar, hemen uygulamanızın ihtiyacını karşılayan veya karşılayamayan çözünürlüğü görmenizi sağlar.

Megapiksel Lenslere İhtiyaç Var mı?

Testlerde, New Jersey Lisesi standart çözünürlüklü lenslerin 5 mega piksel ip kameralarla birlikte kullanımının bulanık görüntüye sebep olduğuna karar verdi. Sıklıkla, multi megapiksel bir ip kameranın sağladığı bütün piksellerden faydalanmak isterseniz, çözünürlüğe uygun yüksek kaliteli bir lense ihtiyaç duyarsınız; yoksa yüksek çözünürlüklü bir kameraya harcanan para israftır.

Mega piksel bir ip kamera kullandığınız zaman, lensin odak düzleminin spot boyutu önemlidir, kameranın piksel boyutuyla kıyaslandığında aynı boyutta veya daha küçük olmalıdır, yoksa pikselden azalan ışık belirsiz görüntüye sebep olur.

 Aşağıdaki şekilde canlandırıldığı gibi spot boyutu lensin odaklandığı ışık ışınlarının olduğu bölgedir.

Megapiksel lens küçük bir noktadan ışığa odaklanır.	Daha düşük çözünürlüklü kameranın daha büyük pikselleri küçük bir odak noktasına ihtiyaç duymaz.

Bir mega piksel lens, daha kompleks şekilli ve daha yüksek hassasiyette elementler, imalatlarını daha zorlaştıran ve satın alınmasını daha maliyetli hale getiren elementlere ihtiyaç duyar.

Megapiksel ip kameralarda piksel boyutu ve ihtiyaç duyulan lens spot boyutu, sensör boyutuna ve içerdiği piksel miktarına bağlı olarak değişir. Her ikisi de 1,3 megapiksel olan iki farklı kameranız olabilir, fakat eğer sensör boyutu aynı değilse, piksel boyutu farklı olacaktır. Aşağıdaki şekil bunu göstermektedir.

Gece/Gündüz Lensine İhtiyaç Var mı?

Lens seçerken aynı sensör boyutu ile kullanım için dizayn edilmiş olmasına veya daha küçük ve uygun dizayn edilmiş veya kameranın megapiksel reytinginden daha yüksek olanın seçilmesi önemlidir. Bunların ötesinde, bütün megapiksel oranlı lensler eşit yapılmamıştır ve megapiksel lens seçimi işi oldukça karmaşıktır. Her iki örnek okul çalışmasında Theia'nın SY125 lensleri kullanıldı. SY125 lensler gece/gündüz lensleri değildir veya IR düzeltilmiş lensler değildir. Lens seçimi doğru muydu? Cevap duruma bağlıdır. Bir gece/gündüz veya IR-düzeltilmiş lens, infrared (IR) spektrumu var olduğunda odak tutar. Genelde lensler görünebilir spectrum ışık aralığı için dizayn edilip, odaklanırlar. Eğer IR-düzeltilmiş değilse, IR spektrumundan ışık getirildiğinde bir odak değişmesi olur veya belirsiz görüntüyle odaklanır..

Güneş ışığı, sokak ışıkları (floresanlar hariç) ve IR led aydınlatıcılar görünmez aydınlatma için IR ışık kaynaklarıdır. Doğal olarak oluşan IR ışıklarında lens kullanımında, aydınlatıcılarla yapay olarak IR aydınlatması getirildiğinde ve IR engelleyici kaldıran gece/gündüz kameralarkullanıldığında veya IR kesici filtre geceleyin IR ışığının sensöre vurmasına olanak tanıdığında, bir IR-düzeltilmiş veya gece/gündüz lensine ihtiyaç vardır.

IR-düzeltilmiş lensler görünebilen spektrum ışıklarına odaklanabilmek için özel olarak dizayn edilmiştir ve IR spektrum ışığı ile aynı odak düzlemine odaklanırlar. Bu daha karmaşık lens dizaynına, daha sık lens elementleriyle daha kompleks şekilli elementler, örneğin aspherler ve özel tabakalar gerektirir.

F/# Hakkında

F/# lensi, lensin içerisinden geçen ışığın miktarını belirler ve 1:1.8 veya F/1.8'i ifade eder ve lens odak uzunluğunun gözbebeği çapına bölünmesi anlamına gelir. Daha küçük F/# anlamı daha fazla ışık toplayabilme yeterliliğidir, yani düşük ışık koşullarında düşük F/# seviyesi daha iyidir. Güvenlik uygulamaları için F/# 2,0 veya daha düşük lensler aranmalıdır.

Element sayıları ve cam tabakalar ayrıca ışık transmisyonunu etkiler, tekrar daha karmaşık lens dizaynları gerektirir ve istenen F/# ve ışık toplayabilme yeterliğini başarabilmek için daha pahalı lenslere ihtiyaç duyulur.

Ev Ödevinin Yerini Hiçbir Şey Tutmaz

Bu iki olayda canlandırıldığı gibi, yalnızca sistem ekipmanını araştırmak değil, özellikleri ve faydaları önemlidir, fakat uygulamanızın ihtiyaçlarını anlamak önemli olduğu gibi, unutulmamalıdır ki bu lokasyona göre değişebilir ve hatta fikir ayrılığı içerisinde olunabilir ve ihtiyaçları karşılamak için kapalı ticaret gerekebilir.

Uygulamanın ve sistemin amacını ve ihtiyaçları anladıktan sonra ve her lokasyon için ekipman araştırdıktan sonra, seçtiğiniz ekipmanın verilerini alet kullanarak hesaplayınız. Bu bir kez yapıldığında, gerçek bir uygulamada ürünler değerlendirilerek ekipmanların çalıştığı onaylanır.

Bu olaydaki en önemli şey, yatırım yapacağınızda ön araştırma uzun vadede zaman ve para tasarrufu sağlar. Özetle:

• Herbir lokasyon / kurulum için ihtiyaçlarınızı belirleyin

• Lensleri başlangıçta hatırlayın

• İhtiyaçları anlayabilmek, istekler ve kapalı ticareti tanıyabilmek

• Yapabileceğinizin üzerinde mühendislik yapmaya çalışmayın (CSI etkisi)

• Uzmanların, danışmanların, imalatçıların ve entegratörlerin tavsiyelerini dinleyin

• Tecrübeleri göz ardı etmeyin

• Uygun aletleri araştırın ve kullanın (hesaplayıcılar, dizayn aletleri)

• Teknik çözümleri mümkün ölçüde gerçek şartlar altında test edin

• Bütçeyi hatırlayın, ama çok tasarruf etmeye çalışmayın, çokta savurmayın

• Zamana yatırım yapın, tasarruf edin

Andrea Iniguez 2013