Тепловізійні камери Axis для периметра: дальність виявлення і критерій Джонсона
Дальність виявлення тепловізійної камери Axis залежить від роздільності сенсора та кута огляду об'єктива. Її оцінюють за критерієм Джонсона: людину виявляють, коли вона займає близько 1,5 пікселя, розпізнають при 6 пікселях, ідентифікують при 12. Нижче наведено правило, приклад розрахунку для камер Axis і чинники, які зменшують дальність на реальному об'єкті.
Зміст статті
Коротко
- Критерій Джонсона визначає мінімум пікселів на цілі: 1,5 для виявлення, 6 для розпізнавання, 12 для ідентифікації (ймовірність 50 %)
- Дальність зростає з роздільністю сенсора і вужчим кутом об'єктива, а туман, вологість і малий температурний контраст її зменшують
- Для периметра тепловізор виявляє, а оптична камера чи PTZ підтверджує, що саме потрапило в кадр
Що таке критерій Джонсона
Критерій Джонсона розробили в 1950-х роках для прогнозу того, що побачить спостерігач за зображенням датчика. Він задає мінімальну кількість пікселів на цілі для трьох рівнів задачі. Axis у документі про тепловізійні камери наводить такі порогові значення:
| Рівень | Пікселів на цілі | Що бачить оператор |
|---|---|---|
| Виявлення (Detection) | 1,5 | Об'єкт є в кадрі |
| Розпізнавання (Recognition) | 6 | Можна визначити, що це людина |
| Ідентифікація (Identification) | 12 | Видно деталі, наприклад предмет у руках |
Критерій дає 50 % ймовірності, що спостерігач розрізнить об'єкт на заданому рівні. Axis використовує критичну ширину людини 0,75 м і критичну довжину автомобіля 2,3 м. Різниця температур між об'єктом і фоном має бути щонайменше 2 °C.
Як розрахувати дальність для конкретної камери
Формула проста. Дальність дорівнює розміру цілі, поділеному на добуток потрібної кількості пікселів і кута, який припадає на один піксель. Кут на піксель наближено дорівнює горизонтальному куту огляду, поділеному на кількість пікселів по горизонталі.
Нижче наведено наш розрахунок для людини (0,75 м). Горизонтальні кути й роздільність сенсора взято зі сторінок AXIS Q2112-E (640×480, об'єктиви 10, 19, 35, 60 і 100 мм) та AXIS Q1961-TE (384×288, об'єктиви 7 і 13 мм). Це оцінка для ідеальних умов, гарантованою дальністю вона не є.
| Модель і об'єктив | Кут по горизонталі | Виявлення, м | Розпізнавання, м | Ідентифікація, м |
|---|---|---|---|---|
| Q1961-TE, 7 мм | 55° | ~200 | ~50 | ~25 |
| Q1961-TE, 13 мм | 28° | ~390 | ~100 | ~50 |
| Q2112-E, 10 мм | 63° | ~290 | ~70 | ~35 |
| Q2112-E, 19 мм | 31° | ~590 | ~150 | ~70 |
| Q2112-E, 35 мм | 17° | ~1080 | ~270 | ~135 |
| Q2112-E, 60 мм | 10° | ~1830 | ~460 | ~230 |
| Q2112-E, 100 мм | 6,2° | ~2960 | ~740 | ~370 |
Завдання периметра зазвичай закривають виявленням і розпізнаванням. Для ідентифікації на великій відстані тепловізор не призначений, цю роль бере оптична камера.
Що зменшує дальність на реальному об'єкті
Axis прямо зазначає, що критерій Джонсона працює в ідеальних умовах, а фактичний результат залежить від погоди. Дощ, туман і смог послаблюють сигнал. Для туману 10 дБ/км на відстані 300 м втрати складають 3 дБ, тобто до сенсора доходить близько половини енергії. Густий туман має 80 дБ/км.
Температурний контраст теж змінюється. Погода може вирівнювати температуру об'єкта й фону, і тоді ціль виглядає тьмяніше. Вологість повітря впливає на якість зображення навіть у ясну сонячну погоду через поглинання водяною парою та CO2.
Критерій розрахований на людину-спостерігача. Якщо зображення обробляє аналітика в камері, їй може знадобитися більше пікселів на цілі, ніж у таблиці. Тому проєктний запас закладають на рівні моделі, а дальність перевіряють пілотом на ділянці.
Які тепловізійні камери Axis обрати
На сторінці тепловізорів Axis перелічено шість моделей. Для периметра найчастіше розглядають такі:
- AXIS Q1961-TE – сенсор 384×288, об'єктиви 7 і 13 мм, IP66/IP67, IK10, PoE Class 3, робоча температура від -40 до 60 °C. Axis вказує її для захисту периметра і контролю температури.
- AXIS Q2112-E – сенсор 640×480, шість варіантів об'єктива від 10 до 100 мм, PoE Class 4, IP66/IP67, IK10.
- AXIS Q2802-E – біспектральна камера з тепловізійним каналом і оптичним каналом 4K. Axis пропонує її для виявлення тепловізором з візуальним підтвердженням, а AXIS Perimeter Defender працює на тепловізійному потоці.
У Q1961-TE і Q2112-E вже включено AXIS Fence Guard, Loitering Guard, Motion Guard і Speed Monitor. AXIS Perimeter Defender підтримується як окрема опція. Значення дальності для моделей на сторінках не вказано, їх уточнюйте в даташиті.
Як побудувати захист периметра на тепловізорі
Типова схема складається з трьох ланок. Тепловізор виявляє порушника, аналітика в камері формує подію, а оптична камера або PTZ показує деталі. За документом Axis, тепловізор може запустити PTZ-камеру, надіслати лист чи ввімкнути гучномовець.
Гучномовець працює як засіб стримування: оператор або запис звертається до порушника ще до перетину межі. Подробиці про такі пристрої описано в статті про звукові пристрої Axis. Для об'єктів із підвищеними вимогами корисна також стаття про безпеку критичної інфраструктури.
Як IQ Trading допомагає
IQ Trading – офіційний дистриб'ютор Axis Communications в Україні з 2008 року. Інженери допоможуть розрахувати дальність за вашим планом ділянки, підібрати модель і об'єктив та надати обладнання для тесту. Програму навчання описано на сторінці навчання Axis. Авторизований сервіс Axis доступний, техпідтримка працює Пн–Пт 9:00–18:00. Підібрати рішення для критичної інфраструктури можна через контакти.
Часті запитання
На якій відстані тепловізор Axis виявить людину?
Залежить від моделі й об'єктива. За нашою оцінкою для Q2112-E з об'єктивом 60 мм виявлення людини в ідеальних умовах становить близько 1,8 км, а розпізнавання близько 460 м. Реальну дальність підтверджують пілотом.
Чим виявлення відрізняється від ідентифікації?
При виявленні оператор бачить, що в кадрі є об'єкт (1,5 пікселя). При ідентифікації видно деталі, наприклад предмет у руках (12 пікселів).
Чи заважає туман тепловізору?
Туман, дощ і смог зменшують дальність, але Axis зазначає, що тепловізори зазвичай менше залежать від погоди, ніж оптичні камери. Густий туман послаблює сигнал сильніше.
Чи потрібна оптична камера разом із тепловізором?
Для підтвердження подій потрібна. Тепловізор показує наявність цілі, а оптична камера або біспектральна модель на кшталт Q2802-E дає візуальні деталі.