Ce cauzează erupția lentilelor și fantoma în camerele de securitate

De ce imaginea unei camere foto pare neclară în jurul luminilor strălucitoare?

O cameră de securitate poate produce o imagine clară în timpul zilei și încă se poate lupta atunci când o lumină puternică intră în scenă. Farurile stradale, farurile vehiculelor, semnele reflectorizante, lumina soarelui cu unghi mic și iluminatoarele cu infraroșu din apropiere pot crea artefacte nedorite.

Doi termeni obișnuiți folosiți pentru a descrie aceste efecte sunt flare și ghosting. Sunt înrudite, dar nu sunt exact la fel. Flare apare adesea ca o pierdere de contrast sau o strălucire neclară, în timp ce fantoma poate apărea ca o imagine secundară, punct luminos sau reflexie repetată.

Aceste efecte nu sunt întotdeauna cauzate de o lentilă defecte. Acestea pot apărea din interacțiunea suprafețelor optice, a acoperirilor, a sticlei de acoperire a senzorului, a ferestrelor de protecție, a filtrelor și a carcasei camerei. Pot contribui și contaminarea ansamblului și poziția componentelor din apropiere.

Pentru producătorii de camere, înțelegerea sursei este primul pas către îmbunătățirea calității imaginii. Înlocuirea unui obiectiv fără a identifica cauza poate să nu rezolve problema.

Ce este Lens Flare?

Reflectarea obiectivului camerei este lumină nedorită din sistemul de imagistică care reduce calitatea imaginii. Poate fi cauzată de împrăștierea sau reflectarea luminii de pe suprafețele optice, suprafețele mecanice sau contaminanții. În funcție de scenă și de construcția obiectivului, erupția poate apărea ca o regiune spălată, un voal luminos, contrast redus sau artefacte colorate.

Flare este deosebit de vizibilă atunci când o sursă luminoasă se află în interiorul sau chiar în afara câmpului vizual. Poate apărea și atunci când lumina pătrunde prin partea frontală a camerei într-un unghi și se reflectă de la suprafețe care nu au fost controlate suficient.

Impactul depinde de luminozitatea și poziția sursei, de designul optic, de performanța acoperirii, de deschidere și de aspectul mecanic intern. Un obiectiv care funcționează bine într-un test de rezoluție standard poate avea nevoie de o evaluare suplimentară în condiții de iluminare puternică în afara axei.

Ce este Ghosting-ul?

Ghosting-ul obiectivului se referă, în general, la o imagine secundară recunoscută sau la un artefact luminos format din reflexii nedorite în cadrul sistemului optic. Lumina se poate reflecta între suprafețele obiectivului, între obiectiv și geamul capacului senzorului sau între alte suprafețe paralele din modulul camerei.

O fantomă poate apărea ca o copie vagă a unui luminator, a unui inel colorat, a unui loc în formă de poligon sau a unui alt artefact structurat. Poziția sa se poate schimba atunci când sursa luminoasă se deplasează pe cadru.

Forma și locația unei fantome pot oferi indicii despre suprafețele implicate. Cu toate acestea, diagnosticarea cauzei exacte necesită adesea testarea camerei asamblate și schimbarea câte o componentă la un moment dat. O fereastră de protecție frontală, un filtru sau o sticlă de acoperire a senzorului poate face parte din calea de reflexie, astfel încât obiectivul nu ar trebui să fie învinuit automat.

Cauze comune într-o cameră de securitate

O cauză comună este reflexia între suprafețele optice. Fiecare interfață aer-sticlă poate reflecta o parte din lumina care intră. Acoperirile anti-reflexie reduc această reflexie, dar performanța lor depinde de lungimea de undă, unghiul de incidență și designul acoperirii.

O a doua cauză este contaminarea. Praful, amprentele, uleiul, reziduurile de adeziv sau urmele de curățare pot împrăștia lumina și pot crește ceața. O particulă minusculă în apropierea unei suprafețe sensibile poate deveni vizibilă atunci când o sursă de lumină puternică intră în scenă.

O a treia cauză este reflexia mecanică. Suprafețele interne strălucitoare, butoaiele slab înnegrite, marginile metalice expuse sau adezivul reflectorizant pot redirecționa lumina parazită către senzor.

O a patra cauză este fereastra frontală a camerei sau stiva de filtre. O sticlă de protecție, un filtru tăiat IR sau o altă suprafață paralelă pot crea căi de reflexie suplimentare. Dacă aceste componente sunt adăugate după ce obiectivul a fost proiectat, sistemul final se poate comporta diferit față de modelul optic original.

În cele din urmă, sursa de lumină în sine contează. O sursă de punct puternic chiar în afara câmpului vizual poate crea flare chiar și atunci când nu este vizibilă în imaginea capturată.

Cum ajută straturile anti-reflex

Un strat anti-reflexie este proiectat pentru a reduce reflexiile la o suprafață optică pe un interval specificat de lungimi de undă și unghi de incidență. Prin reducerea energiei reflectate, acoperirile pot îmbunătăți transmisia și pot ajuta la limitarea anumitor forme de flare și fantomă.

Cu toate acestea, „AR coated” nu este o specificație completă de performanță. Este posibil ca o acoperire optimizată pentru lumina vizibilă să nu ofere aceleași performanțe în lungimile de undă în infraroșu apropiat. Prin urmare, o cameră care utilizează iluminare IR ar trebui să ia în considerare domeniul spectral al acoperirii.

Performanța acoperirii se poate modifica și în funcție de unghi. Lentilele cu unghi larg primesc razele la diferite unghiuri pe câmp, iar o acoperire ar trebui să fie potrivită pentru geometria optică reală.

Pentru aplicații solicitante, solicitați furnizorului informațiile relevante despre transmisie sau reflectanță și clarificați intervalul de lungimi de undă. De asemenea, confirmați dacă specificația se aplică tuturor suprafețelor optice relevante sau numai elementelor selectate.

Designul optic și designul mecanic trebuie să funcționeze împreună

Designerii optici pot reduce reflexiile nedorite prin configurarea lentilelor, selecția materialului, curbura suprafeței și controlul căilor luminii parazite. Dar designul optic este doar o parte a soluției.

Butoiul obiectivului și carcasa camerei ar trebui, de asemenea, proiectate pentru a limita reflexiile interne. Suprafețele negre mate, deflectoarele adecvate și deschiderile controlate pot ajuta la prevenirea luminii în afara axei să ajungă la senzor prin căi neintenționate.

Poziția filtrelor și a ferestrelor de acoperire trebuie luată în considerare din timp. Suprafețele paralele pot crea reflexii repetate, în timp ce o înclinare sau o pană specificate cu atenție poate ajuta la redirecționarea unor reflexii departe de senzorul de imagine. Orice astfel de modificare trebuie evaluată pentru impactul asupra calității imaginii și integrării mecanice.

Curățenia ansamblului este la fel de importantă. Praful și amprentele pot submina beneficiile unui design și acoperiri optice bune. Un proces controlat de curățare și asamblare ajută la menținerea camerei finite în concordanță cu proba aprobată.

Depanare practică: o abordare pas cu pas

Când apare fulgerare sau fantomă, începeți cu o scenă de test repetabilă. Utilizați o sursă de punct luminos în poziții definite: în interiorul câmpului vizual, lângă margine și chiar în afara cadrului. Păstrați fix setările de expunere și ale camerei, astfel încât comparațiile să aibă sens.

Apoi, inspectați suprafața frontală și curățați-o folosind procedura aprobată. Nu utilizați un solvent agresiv sau o cârpă care poate deteriora acoperirile. Captură din nou aceeași scenă.

Dacă problema persistă, comparați camera cu și fără vreo fereastră de protecție detașabilă sau filtru, acolo unde designul permite testarea în siguranță. Acest lucru poate ajuta la identificarea dacă o suprafață adăugată contribuie la artefact.

Apoi inspectați suprafețele mecanice interne și alinierea stivei optice. Dacă este posibil, comparați o altă probă din același lot. O diferență între probe poate indica contaminarea ansamblului, variația componentelor sau o problemă de aliniere mecanică.

În cele din urmă, repetați testul la lungimile de undă de funcționare dorite. O cameră cu LED-uri IR ar trebui testată cu acele LED-uri activate, deoarece o evaluare numai cu lumină vizibilă poate pierde artefacte care apar în modul de noapte.

Ce ar trebui să includă cumpărătorii într-o specificație a lentilelor?

O specificație utilă ar trebui să descrie scena și sistemul, mai degrabă decât să spună pur și simplu „fără erupție”. Eliminarea absolută a tuturor luminii parazite este rareori o cerință realistă în orice condiții posibile de iluminare.

Includeți modelul senzorului, câmpul vizual al obiectivului, deschiderea, intervalul de lungimi de undă de funcționare și dacă camera utilizează iluminare IR. Indicați dacă o fereastră de protecție, un filtru de tăiere IR sau altă componentă optică se află în fața obiectivului.

Descrieți sursele de lumină așteptate și pozițiile acestora. De exemplu, o cameră orientată spre drum poate întâlni faruri pe timp de noapte, în timp ce o cameră de monitorizare exterioară se poate confrunta cu lumina soarelui cu unghi mic. Definiți regiunea imaginii și nivelul artefactului care este acceptabil pentru aplicație.

Acolo unde este posibil, furnizați exemple de imagini care arată problema. Un furnizor poate apoi să evalueze dacă cauza probabilă este designul optic, acoperirea, lumina parazită mecanică sau asamblarea. Acordați o metodă de testare și criterii de acceptare înainte de producția în masă.

Optica Boshi: Evaluarea ansamblului complet de imagini

Optica Boshifurnizează produse optice pentru supravegherea securității și alte aplicații de imagistică. Când se evaluează flare sau ghosting, cel mai util punct de plecare este configurația completă a camerei: senzor, obiectiv, filtre, fereastră de protecție, carcasă și iluminare.

Clienții pot revizui gama de lentile M12 a companiei sau pot discuta cerințele specifice aplicației prin produse optice personalizate. Pentru o revizuire tehnică, partajați modelul senzorului, câmpul vizual, intervalul de lungimi de undă, desenele camerei și imaginile reprezentative ale artefactului.

Aceste informații ajută la distingerea unei probleme la nivel de lentilă de o problemă de reflexie sau de asamblare la nivel de sistem.

Concluzie: Testați cu lumina pe care camera dvs. se va confrunta cu adevărat

Flare și fantomă sunt adesea tratate ca defecte minore ale imaginii până când interferează cu supravegherea nocturnă, recunoașterea obiectelor sau vizibilitatea detaliilor importante. Cauzele lor pot implica mai multe suprafețe și componente, motiv pentru care o abordare a sistemului complet este esențială.

Specificați intervalul de lungimi de undă, evaluați acoperirile, controlați reflexiile interne, mențineți curățenia ansamblului și testați cu surse luminoase realiste. O cameră ar trebui validată nu numai în condiții de iluminare confortabilă de laborator, ci și în condițiile dificile pe care este proiectat să le monitorizeze.