Что вызывает блики и ореолы в камерах видеонаблюдения

Почему изображение с камеры выглядит размытым при ярком свете?

Камера видеонаблюдения может создавать четкое изображение в течение дня, но при этом все равно будет плохо работать, когда на сцену попадает яркий свет. Уличные фонари, фары транспортных средств, светоотражающие знаки, солнечный свет под низким углом и близлежащие инфракрасные осветители могут создавать нежелательные артефакты.

Для описания этих эффектов используются два общих термина: блики и ореолы. Они родственны, но не совсем тождественны. Блики часто проявляются как потеря контраста или неясное свечение, а ореолы могут проявляться как вторичное изображение, яркое пятно или повторяющееся отражение.

Эти эффекты не всегда вызваны неисправным объективом. Они могут возникнуть в результате взаимодействия оптических поверхностей, покрытий, защитного стекла сенсора, защитных окон, фильтров и корпуса камеры. Загрязнение сборки и расположение близлежащих компонентов также могут способствовать этому.

Для производителей камер понимание источника является первым шагом на пути к улучшению качества изображения. Замена линзы без выявления причины может не решить проблему.

Что такое блики объектива?

Блики объектива камеры — это нежелательный свет в системе формирования изображений, который снижает качество изображения. Это может быть вызвано рассеянием или отражением света от оптических поверхностей, механических поверхностей или загрязнений. В зависимости от сцены и конструкции объектива блики могут выглядеть как размытая область, яркая вуаль, пониженный контраст или цветные артефакты.

Блики особенно заметны, когда яркий источник находится внутри или снаружи поля зрения. Это также может произойти, когда свет проникает через переднюю часть камеры под углом и отражается от поверхностей, которые недостаточно контролировались.

Воздействие зависит от яркости и положения источника, оптической конструкции, характеристик покрытия, апертуры и внутренней механической компоновки. Объектив, который хорошо показал себя в тесте на стандартное разрешение, может потребовать дополнительной оценки при сильном внеосевом освещении.

Что такое призракинг?

Двоение линзы обычно относится к узнаваемому вторичному изображению или яркому артефакту, образованному нежелательными отражениями внутри оптической системы. Свет может отражаться между поверхностями объектива, между объективом и покровным стеклом сенсора или между другими параллельными поверхностями модуля камеры.

Призрак может выглядеть как слабая копия уличного фонаря, цветного кольца, пятна в форме многоугольника или другого структурированного артефакта. Его положение может меняться при движении яркого источника по кадру.

Форма и расположение призрака могут дать представление о задействованных поверхностях. Однако для диагностики точной причины часто требуется тестирование собранной камеры и замена одного компонента за раз. Переднее защитное окно, фильтр или защитное стекло датчика могут быть частью пути отражения, поэтому объектив не следует автоматически винить в этом.

Распространенные причины в камере наблюдения

Одной из распространенных причин является отражение между оптическими поверхностями. Каждый интерфейс воздух-стекло может отражать часть падающего света. Антиотражающие покрытия уменьшают это отражение, но их характеристики зависят от длины волны, угла падения и конструкции покрытия.

Вторая причина – загрязнение. Пыль, отпечатки пальцев, масло, остатки клея или следы чистки могут рассеивать свет и увеличивать матовость. Крошечная частица возле чувствительной поверхности может стать видимой, когда на сцену попадает сильный источник света.

Третья причина – механическое отражение. Блестящие внутренние поверхности, плохо зачерненные корпуса, открытые металлические края или отражающий клей могут перенаправлять рассеянный свет на датчик.

Четвертая причина — переднее окно камеры или стек фильтров. Защитное защитное стекло, ИК-фильтр или другая параллельная поверхность могут создавать дополнительные пути отражения. Если эти компоненты будут добавлены после того, как линза была спроектирована, окончательная система может вести себя иначе, чем исходная оптическая модель.

Наконец, важен сам источник света. Сильный точечный источник за пределами поля зрения может создать блики, даже если они не видны на захваченном изображении.

Как помогают антибликовые покрытия

Просветляющее покрытие предназначено для уменьшения отражений от оптической поверхности в заданном диапазоне длин волн и угле падения. Уменьшая отраженную энергию, покрытия могут улучшить передачу и помочь ограничить некоторые формы бликов и ореолов.

Однако «покрытие AR» не является полной характеристикой характеристик. Покрытие, оптимизированное для видимого света, может не обеспечивать такие же характеристики в ближнем инфракрасном диапазоне. Поэтому камера, использующая ИК-подсветку, должна учитывать спектральный диапазон покрытия.

Характеристики покрытия также могут меняться в зависимости от угла. Широкоугольные линзы принимают лучи под разными углами по полю зрения, и покрытие должно соответствовать реальной оптической геометрии.

Для требовательных применений запросите у поставщика соответствующую информацию о пропускании или отражении и уточните диапазон длин волн. Также подтвердите, применима ли спецификация ко всем соответствующим оптическим поверхностям или только к избранным элементам.

Оптический дизайн и механический дизайн должны работать вместе

Разработчики оптики могут уменьшить нежелательные отражения за счет конфигурации линз, выбора материала, кривизны поверхности и контроля путей рассеянного света. Но оптический дизайн — это только часть решения.

Корпус объектива и корпус камеры также должны быть спроектированы так, чтобы ограничить внутренние отражения. Матовые черные поверхности, соответствующие перегородки и контролируемые апертуры могут помочь предотвратить попадание внеосевого света на датчик непредвиденными путями.

Положение фильтров и закрывающих окон следует продумать заранее. Параллельные поверхности могут создавать повторяющиеся отражения, а тщательно заданный наклон или клин может помочь перенаправить часть отражений от датчика изображения. Любое такое изменение необходимо оценить на предмет его влияния на качество изображения и механическую интеграцию.

Не менее важна чистота сборки. Пыль и отпечатки пальцев могут свести на нет преимущества хорошей оптической конструкции и покрытий. Контролируемый процесс очистки и сборки помогает поддерживать соответствие готовой камеры утвержденному образцу.

Практическое устранение неполадок: пошаговый подход

При появлении бликов или ореолов начните с повторяемой тестовой сцены. Используйте яркий точечный источник в определенных положениях: внутри поля зрения, рядом с краем и сразу за пределами кадра. Сохраняйте фиксированными настройки экспозиции и камеры, чтобы сравнение было значимым.

Далее осмотрите лицевую поверхность и очистите ее, используя утвержденную процедуру. Не используйте агрессивный растворитель или ткань, которые могут повредить покрытия. Сфотографируйте ту же сцену еще раз.

Если проблема остается, сравните камеру со съемным защитным окном или фильтром и без него, если конструкция допускает безопасное тестирование. Это может помочь определить, способствует ли добавленная поверхность возникновению артефакта.

Затем проверьте внутренние механические поверхности и выравнивание оптического стека. Если возможно, сравните другой образец из той же партии. Разница между образцами может указывать на загрязнение сборки, изменение компонентов или проблему с механической центровкой.

Наконец, повторите тест на предполагаемых рабочих длинах волн. Камеру с ИК-светодиодами следует тестировать с включенными светодиодами, поскольку при оценке только видимого света могут быть пропущены артефакты, которые появляются в ночном режиме.

Что покупатели должны включать в спецификацию объектива?

Полезная спецификация должна описывать сцену и систему, а не просто указывать «нет бликов». Полное устранение всего рассеянного света редко является реалистичным требованием при любых возможных условиях освещения.

Укажите модель датчика, поле зрения объектива, диафрагму, рабочий диапазон длин волн и использование камеры ИК-подсветки. Укажите, находится ли перед объективом защитное окно, ИК-фильтр или другой оптический компонент.

Опишите ожидаемые источники света и их положение. Например, камера, обращенная к дороге, может столкнуться с фарами ночью, а камера наружного наблюдения может столкнуться с солнечным светом под низким углом. Определите область изображения и уровень артефактов, приемлемый для приложения.

Если возможно, предоставьте примеры изображений, демонстрирующих проблему. Затем поставщик может оценить, является ли вероятная причина оптической конструкцией, покрытием, механическим рассеянием света или сборкой. Перед массовым производством согласуйте метод испытаний и критерии приемки.

Боши Оптика: оценка всей системы формирования изображений

Боши Оптикапоставляет оптические продукты для видеонаблюдения и других приложений для обработки изображений. При оценке бликов или ореолов наиболее полезной отправной точкой является полная конфигурация камеры: сенсор, объектив, фильтры, защитное окно, корпус и подсветка.

Клиенты могут ознакомиться с линейкой объективов компании M12 или обсудить конкретные требования с помощью индивидуальных оптических продуктов. Для технического обзора поделитесь моделью датчика, полем зрения, диапазоном длин волн, чертежами камеры и репрезентативными изображениями артефакта.

Эта информация помогает отличить проблему на уровне объектива от проблемы отражения или сборки на уровне системы.

Вывод: проверьте свет, на который на самом деле направлена ​​ваша камера

Блики и ореолы часто рассматриваются как незначительные дефекты изображения, пока они не мешают ночному наблюдению, распознаванию объектов или видимости важных деталей. Их причины могут касаться множества поверхностей и компонентов, поэтому необходим комплексный подход.

Укажите диапазон длин волн, оцените покрытия, контролируйте внутренние отражения, поддерживайте чистоту сборки и выполняйте испытания с использованием реалистичных ярких источников. Камеру следует проверять не только при комфортном лабораторном освещении, но и в сложных условиях, для наблюдения за которыми она предназначена.