Tầm nhìn ban đêm hoạt động như thế nào trong một camera ẩn?

Tầm nhìn ban đêm của camera ẩn là khả năng quay video có thể sử dụng được khi ánh sáng nhìn thấy rất thấp hoặc không có. Trong hầu hết các camera ẩn nhỏ gọn, điều này đạt được bằngchiếu sáng hồng ngoại (IR). Đèn LED hồng ngoại chiếu sáng cảnh bằng ánh sáng-hồng ngoại gần, thấu kính thu thập ánh sáng phản chiếu và cảm biến hình ảnh chuyển đổi ánh sáng đó thành tín hiệu video.

Quá trình này cho phép camera quan sát ban đêm hồng ngoại tiếp tục ghi hình sau khi việc chụp ảnh bằng ánh sáng nhìn thấy bình thường-không còn hiệu quả nữa.

Tầm nhìn ban đêm trong camera ẩn là gì?

Hầu hết các hệ thống nhìn đêm bằng camera ẩn đều sử dụngtầm nhìn ban đêm hồng ngoại hoạt động. "Hoạt động" có nghĩa là máy ảnh tự cung cấp ánh sáng thay vì chỉ dựa vào ánh sáng hiện có trong phòng.

Đèn LED hồng ngoại phát ra bước sóng bên ngoài hoặc gần rìa độ nhạy thị giác bình thường của con người. Các vật thể trong cảnh phản chiếu một phần ánh sáng hồng ngoại này về phía máy ảnh. Cảm biến hình ảnh ghi lại những phản chiếu đó và sử dụng chúng để tạo thành hình ảnh ban đêm.

Điều này khác với hình ảnh ánh sáng yếu hoặc ánh sáng sao, điều này phụ thuộc vào một số ánh sáng xung quanh có sẵn. Tầm nhìn ban đêm IR hoạt động có thể tiếp tục hoạt động ngay cả khi không có ánh sáng hữu ích trong hiện trường.

Tầm nhìn ban đêm hồng ngoại hoạt động như thế nào trong camera ẩn?

Quá trình làm việc rất đơn giản.

Khi ánh sáng xung quanh giảm xuống dưới mức xác định, camera sẽ chuyển sang chế độ ban đêm. Đèn LED hồng ngoại của nó bắt đầu chiếu sáng trường nhìn bằng ánh sáng hồng ngoại gần.

Ánh sáng đó chiếu vào tường, đồ đạc, con người và các đồ vật khác. Một phần của nó được phản chiếu trở lại máy ảnh.

cácống kínhthu thập ánh sáng hồng ngoại phản xạ và hướng nó vàoCảm biến hình ảnh CMOS. Cảm biến chuyển đổi các photon tới thành dữ liệu hình ảnh điện. Bộ xử lý tín hiệu hình ảnh của máy ảnh hoặc ISP sau đó điều chỉnh độ phơi sáng, độ nhiễu, độ tương phản và các thông số hình ảnh khác trước khi tạo ra video cuối cùng.

Đường dẫn hình ảnh hoàn chỉnh trông như thế này:

Đèn LED hồng ngoại → Cảnh → Hồng ngoại phản chiếu → Ống kính → Cảm biến CMOS → ISP → Hình ảnh ban đêm

Vì tầm nhìn ban đêm bằng tia hồng ngoại chủ yếu dựa vào thông tin hồng ngoại thay vì thông tin màu ánh sáng nhìn thấy được thông thường{0}} nên hình ảnh thu được thường có màu đen và trắng.

Những thành phần nào giúp cho tầm nhìn ban đêm hoạt động?

Tầm nhìn ban đêm không được tạo ra bởi một thành phần. Nó phụ thuộc vào một số bộ phận quang học và điện tử hoạt động cùng nhau.

Đèn LED hồng ngoại

Đèn LED hồng ngoại cung cấp ánh sáng cần thiết khi ánh sáng nhìn thấy không đủ. Đầu ra, bước sóng, vị trí và phạm vi bao phủ của chúng đều ảnh hưởng đến mức độ chiếu sáng đồng đều của cảnh.

Nhiều đèn LED hơn không có nghĩa là tầm nhìn ban đêm tốt hơn. Vị trí đèn LED kém có thể tạo ra các vùng sáng, các cạnh tối hoặc độ phơi sáng không đồng đều.

Cảm biến ống kính và hình ảnh

Ống kính thu thập ánh sáng hồng ngoại phản xạ và hướng nó về phía cảm biến. Cảm biến hình ảnh-thường là CMOS trong máy ảnh compact hiện đại-chuyển đổi ánh sáng đó thành hình ảnh điện tử.

Độ nhạy của cảm biến đóng vai trò rất quan trọng trong-hiệu suất ánh sáng yếu. Kích thước cảm biến, đặc điểm pixel và thiết kế quang học đều có thể ảnh hưởng đến lượng thông tin hình ảnh hữu ích được ghi lại. Để được giải thích sâu hơn, xemkích thước cảm biến máy ảnh ảnh hưởng như thế nào đến hiệu suất-ánh sáng yếu.

Chỉ độ phân giải video cao hơn không đảm bảo hình ảnh ban đêm rõ hơn nếu cảm biến không thể thu đủ ánh sáng.

Bộ lọc cắt IR{0}}

MỘTbộ lọc cắt IR{0}}là một bộ lọc quang học dùng để chặn các bước sóng hồng ngoại trong quá trình hoạt động bình thường vào ban ngày.

Trong ánh sáng ban ngày, nó giúp duy trì màu sắc chính xác hơn bằng cách ngăn tia hồng ngoại dư thừa tiếp cận cảm biến. Vào ban đêm, nhiều camera ngày/đêm di chuyển bộ lọc ra khỏi đường quang để cảm biến có thể thu được nhiều ánh sáng hồng ngoại hơn.

Cơ chế chuyển đổi này là lý do chính khiến một camera có thể tạo ra hình ảnh màu bình thường vào ban ngày và hình ảnh hồng ngoại đơn sắc vào ban đêm.

Tầm nhìn ban đêm bằng tia hồng ngoại so với tầm nhìn ban đêm yếu-

Hình ảnh hồng ngoại và{0}}ánh sáng yếu giải quyết vấn đề tương tự nhưng chúng thực hiện theo cách khác.

Tầm nhìn ban đêm hồng ngoại chủ động

Camera quan sát ban đêm IR tạo ra ánh sáng riêng. Điều này làm cho IR hoạt động phù hợp với môi trường mà ánh sáng nhìn thấy hữu ích có thể biến mất hoàn toàn.

Cách tiếp cận này được sử dụng trên các hệ số dạng nhỏ gọn khác nhau, bao gồm các sản phẩm nhưCamera báo khói có tầm nhìn ban đêm, trong đó hệ thống IR phải hoạt động trong một phạm vi cố định trong nhà.

Hình ảnh ánh sáng yếu hoặc ánh sáng sao

Máy ảnh có ánh sáng yếu-sử dụng cảm biến nhạy và khả năng xử lý hình ảnh để tận dụng tốt hơn ánh sáng yếu xung quanh, chẳng hạn như ánh sáng đường phố hoặc các nguồn sáng dư khác.

Chúng có thể tạo ra hình ảnh màu trong những điều kiện mà máy ảnh thông thường gặp khó khăn, nhưng chúng vẫn cần một lượng ánh sáng có thể sử dụng được.

Sự khác biệt chính rất đơn giản:hình ảnh ánh sáng yếu-sử dụng ánh sáng sẵn có; Tầm nhìn ban đêm IR hoạt động cung cấp ánh sáng riêng.

Hồng ngoại 850nm so với. 940nm: Sự khác biệt là gì?

850nm và 940nm là hai bước sóng hồng ngoại gần{2}}thường được sử dụng trong hệ thống quan sát ban đêm.

Không có bước sóng nào tự động "tốt hơn".

Hệ thống 850nm có thể mang lại phản hồi cảm biến mạnh hơn và chiếu sáng hiệu quả hơn. Thiết kế 940nm có thể làm giảm ánh sáng nhìn thấy của bộ phát nhưng nhiều cảm biến hình ảnh có độ nhạy thấp hơn ở bước sóng đó.

Việc lựa chọn giữa chúng là một sự cân bằng kỹ thuật-liên quan đến phản hồi của cảm biến, mức tiêu thụ điện năng, phạm vi chiếu sáng và thiết kế sản phẩm.

Điều gì ảnh hưởng đến phạm vi tầm nhìn ban đêm và chất lượng hình ảnh?

Không có phạm vi tầm nhìn ban đêm tối ưu chung. Khoảng cách được trích dẫn của máy ảnh chỉ có ý nghĩa khi được xem xét cùng với hệ thống hình ảnh hoàn chỉnh và các điều kiện thử nghiệm.

Chiếu sáng hồng ngoại

Phạm vi nhìn đêm phụ thuộc nhiều vào đầu ra IR, bước sóng, tầm phủ chùm tia và căn chỉnh đèn LED. Chùm tia hồng ngoại hẹp, mạnh có thể chiếu xa hơn, trong khi trường nhìn rộng hơn đòi hỏi phải có ánh sáng để bao phủ một khu vực lớn hơn.

Hiệu suất cảm biến và ống kính

Độ nhạy của cảm biến và hiệu suất của ống kính xác định mức độ hiệu quả mà ánh sáng hồng ngoại phản xạ tiếp cận và được hệ thống hình ảnh thu lại.

Độ phân giải quan trọng đối với chi tiết được ghi lại, nhưng4K không tự động có nghĩa là tầm nhìn ban đêm tốt hơn. Máy ảnh có độ phân giải-cao vẫn có thể tạo ra hình ảnh ban đêm bị nhiễu hoặc yếu nếu độ sáng và độ nhạy sáng-thấp kém.

Nguyên tắc tương tự cũng được áp dụng khi so sánh thông số megapixel trong camera an ninh: độ phân giải và hiệu suất chụp ảnh trong ánh sáng yếu- phải được đánh giá riêng biệt. Của chúng tôi So sánh độ phân giải của camera an ninh 5MP và{1}}MPgiải thích sự khác biệt này chi tiết hơn.

Khoảng cách và môi trường

Hiệu suất nhìn đêm cũng thay đổi theo khoảng cách chủ thể, ánh sáng xung quanh, độ phản xạ của vật thể và các bề mặt gần đó.

Một vật thể có độ phản chiếu cao ở gần ống kính có thể bị phơi sáng quá mức, trong khi một vật thể tối hoặc ở xa có thể phản xạ lại năng lượng hồng ngoại ít hơn nhiều về máy ảnh.

Do đó, tầm nhìn ban đêm phải được đánh giá như một hệ thống hoàn chỉnh chứ không phải là một thông số kỹ thuật duy nhất.

Tại sao tầm nhìn ban đêm lại khó khăn hơn khi sử dụng camera ẩn?

Camera ẩn nhỏ gọn có ít không gian hơn cho quang học, đèn LED hồng ngoại, linh kiện PCB, hệ thống điện và quản lý nhiệt so với camera quan sát lớn hơn.

Điều đó tạo ra một số hạn chế kỹ thuật cùng một lúc:

Không gian hạn chế cho vị trí đèn LED hồng ngoại

Kích thước ống kính và vỏ nhỏ

Ngân sách pin hoặc năng lượng bị hạn chế

Nhiệt sinh ra bởi thiết bị điện tử liên tục và chiếu sáng hồng ngoại

Lựa chọn cảm biến và ống kính trong một cấu trúc nhỏ gọn

Phạm vi tầm nhìn ban đêm cần thiết so với kích thước thiết bị

Tăng đầu ra IR có thể cải thiện độ chiếu sáng nhưng cũng có thể làm tăng mức tiêu thụ điện năng và tải nhiệt. Phạm vi mục tiêu dài hơn có thể yêu cầu thay đổi cách bố trí đèn LED, quang học, lựa chọn cảm biến hoặc thiết kế vỏ.

Những sự cân bằng này-cũng khác nhau tùy theo dạng sản phẩm. Rất nhỏ gọncamera quan sát mini có tầm nhìn ban đêmcó những hạn chế về không gian và năng lượng khác với một thiết bị được cấp nguồn liên tục nhưCamera ẩn sạc tường USB có tầm nhìn ban đêm.

Thử thách không chỉ đơn giản là làm cho tầm nhìn ban đêm có hiệu quả. Đó là cân bằng giữa độ sáng, chất lượng hình ảnh, mức tiêu thụ điện năng, nhiệt độ và kích thước sản phẩm trong một không gian rất hạn chế.

Câu hỏi thường gặp về Camera ẩn nhìn đêm

Camera ẩn có thể nhìn thấy trong bóng tối hoàn toàn không?

Camera ẩn có chức năng chiếu sáng hồng ngoại chủ động có thể hoạt động mà không cần ánh sáng xung quanh nhìn thấy được vì đèn LED hồng ngoại của nó cung cấp ánh sáng cần thiết cho cảm biến hình ảnh. Máy ảnh chỉ dựa vào hình ảnh ánh sáng yếu-vẫn cần một lượng ánh sáng sẵn có.

Tại sao tầm nhìn ban đêm thường có màu đen và trắng?

Chế độ ban đêm hồng ngoại chủ yếu dựa vào thông tin-hồng ngoại gần thay vì thông tin màu sáng-có thể nhìn thấy đầy đủ được sử dụng trong chụp ảnh ban ngày. Vì lý do này, hầu hết các hệ thống IR hoạt động đều hiển thị hình ảnh ban đêm ở dạng đơn sắc.

4K có nghĩa là tầm nhìn ban đêm tốt hơn?

Không{0}}K làm tăng chi tiết không gian được ghi lại nhưng tầm nhìn ban đêm cũng phụ thuộc vào độ nhạy của cảm biến, hiệu suất của ống kính, độ chiếu sáng hồng ngoại, độ phơi sáng và xử lý hình ảnh.

Tầm nhìn ban đêm hồng ngoại có giống như hình ảnh nhiệt không?

Không. Chụp ảnh ban đêm bằng tia hồng ngoại thông thườngphản chiếu ánh sáng-hồng ngoại gần. Hình ảnh nhiệt phát hiện bức xạ hồng ngoại liên quan đến nhiệt phát ra từ vật thể. Chúng là những công nghệ hình ảnh khác nhau.

Phần kết luận

Tầm nhìn ban đêm của camera ẩn thường hoạt động bằng cách chiếu sáng khung cảnh tối bằng ánh sáng hồng ngoại và thu tia hồng ngoại phản chiếu bằng ống kính và cảm biến hình ảnh. Kết quả cuối cùng phụ thuộc vào toàn bộ hệ thống hình ảnh, bao gồm bước sóng IR, độ nhạy cảm biến, quang học, chuyển mạch cắt IR, xử lý hình ảnh, nguồn và thiết kế vật lý.

Allcamphát triển và sản xuất các sản phẩm camera mini và camera ẩn, đồng thời hỗ trợ các dự án OEM/ODM liên quan đến lựa chọn cảm biến và ống kính, thiết kế cấu trúc và PCB, cấu hình tầm nhìn ban đêm, chương trình cơ sở và tùy chỉnh sản phẩm liên quan. Nếu bạn đang đánh giá thiết kế camera nhìn đêm hoặc phát triển một sản phẩm tùy chỉnh, hãy liên hệ với chúng tôi để thảo luận về các yêu cầu kỹ thuật và ứng dụng mục tiêu của bạn.