چهار روش تصویر برداری در تاریکی: دوربین های مجهز به پرژکتور مادون قرمز، حرارتی، دید در شب یا همیشه رنگی
IR, Thermal, night vision or full color camera
در گذشته نه چندان دور که حداقل نور مورد نیاز دوربین ها خیلی زیاد بود، در پروژه های مهم، متخصصان دوربین مداربسته معمولا از نصب دوربین های سیاه و سفید با اندازه سنسور ½ اینچ و حتی قبل تر از سنسورهای 1 اینچی برای حل مشکل بهره می بردند.
کمی بعد دوربین های Lowlight که در شب سرعت تصویربرداری را با تنظیم اتوماتیک سرعت شاتر به کمتر 25/1 ثانیه کاهش می دادند به بازار آمدند و پس از آن با توجه به اینکه دوربین های سیاه و سفید به نور کمتری نیاز داشتند، دوربین های Day/Night که در شب، تصویر سیاه و سفید و در روز تصویر رنگی ارائه می دادند مورد بهره برداری قرار گرفتند.
طی این سال ها یکی از مهمترین رویکردها در تحقیق و تولید دوربین های مداربسته کاهش حداقل نور مورد نیاز برای تصویر برداری مطلوب در شب ها بوده است.
در واقع برای تصویر برداری مطلوب و با کیفیت در شب، غیر از نورپردازی و روشن کردن سوژه که گاهی بدلائل مختلف ممکن نیست، این چهار راه حل به نظر می رسد:
- نصب پرژکتور مادون قرمز و یا مرئی کنار دوربین یا نصب دوربین های مجهز به پرژکتور
- نصب دوربین های حرارتی
- نصب دوربین های با نور مورد نیاز خیلی کم و یا خیلی خیلی کم
- نصب دوربین های همیشه رنگی
هدف این مقاله، معرفی اجمالی این دوربین ها و بررسی نقاط قوت و ضعف آن هاست.
الف: دوربین های با نور دهنده مادون قرمز و یا مرئی
این دوربین ها که امروزه تقریبا در سبد محصول همه تولید کنندگان دوربین دیده می شوند مجهز به نور دهنده (projector) مادون قرمز و یا نور مرئی هستند.
نور دهنده این دوربین توسط یک عنصر الکترونیکی حساس به نور (Photocell) کنترل شده و در مواقعی که نور محیط از حد تعریف شده کمتر باشد بطور اتوماتیک روشن می شوند.
سنسور دوربین ها بر خلاف چشم انسان فقط به نور مرئی حساس نیستند و می توانند بازتاب نور مادون قرمز را هم ببینند.
طبعا تصویر این دوربین ها در مواقعی که نور محیط بیش از میزان تعریف شده برای تصویر رنگی باشد، رنگی و در غیر آن سیاه و سفید هستند. بکار گیری این دوربین ها با چند چالش مهم روبرو است.
- در مواردی که سوژه به دوربین نزدیک باشد، بازتاب شدید نور موجب سفید شدن تصویر می شود.
- همه جای تصویر بطور مساوی از شدت نور مورد نیاز برای تصویرسازی برخوردار نیست.
- در مورد دوربین های مجهز به لنزهای موتوری شدت نور مورد نیاز برای تصویرسازی در حالت باز (Wide) یا بسته (Tele) بودن زاویه دید یکسان و یکنواخت نیست. هر چند برخی دوربین های گران قیمت سعی می کنند این مشکل را با نور دهنده های مجهز به لنزهای متغیر حل کنند.
- با توجه به عدم رویت رنگ ها بعلت سیاه و سفید بودن تصاویردر شب، امکان شناسایی دقیق سوژه ها ممکن نیست.
ب: دوربین های حرارتی (Thermal camera)
دوربین های حرارتی فقط به نور مادون قرمز (انرژی حرارتی) ساطع شده از سوژه ها حساس هستند و در تصویر سازی صرفا تفاوت حرارت قسمت های مختلف صحنه را حتی با دقت 01/0 درجه سانتیگراد نمایش می دهند.
همه موجودات زنده و تقریبا همه اجسام انرژی گرمایی منتشر می کنند. به عنوان مثال انسان و حيوانات خونگرم، بدلیل سوخت و ساز (متابولیسم)، موتورها و ماشين آلات بدلیل فعالیت مکانیکی و اتلاف حرارتی و دیگر اجسام مثل خاک و سنگ، دیوار و پوشش گیاهی گرمایی را که در طول روز و از طریق خورشید جذب کرده اند، در شب تابش می دهند.
تفاوت اساسی دوربین مجهز به نوردهنده مادون قرمز و حرارتی در این است که دوربین های معمولی بازتاب نور مادون قرمز را تشخیص می دهند اما دوربین های حرارتی نور مادون قرمز یا همان انرژی حرارتی تابش یافته را تشخیص می دهند.
این دوربین ها عملا چیزهایی را نمایش می دهند که با هیچ طریق دیگری قابل روئیت نیستند! این دوربین ها دارای مزیت های بسیار مهمی از قبیل امکان دیدن و تشخیص هر موجودی اعم از انسان و حیوان در فواصل خیلی دور هستند اما نکات زیر در بهره برداری از دوربین های حرارتی حائز توجه است.
- تصویر این دوربین ها حتی در روز هم بصورت تصاویر دوربین های معمولی نیست.
- این دوربین ها به تنهایی قابل استفاده نیستند و باید بعنوان دوربین مکمل به کار گرفته شوند.
- قیمت این دوربین ها خیلی زیاد است و خرید این دوربین ها به مقصد کشور ما بسیار مشکل است.
لازم به ذکر است این دوربین ها غیر از مصارف امنیتی و حفاظتی دارای کاربردهای بسیار وسیع و بی بدیلی در صنعت هستند.
ج: دوربین های با نور مورد نیاز خیلی کم یا خیلی خیلی کم
نور مورد نیاز این دوربین ها که از سنسورهای خاصی بهره می برند خیلی کم و در محدوده هزارم لوکس مثل نور یک شب پر ستاره ولی بدون ماه است و حتی برخی در حد ده هزارم لوکس معادل نور موجود در شبی ابری در بیابان (دور از روشنایی معابر) است. تولید کننده های مختلف برای این رده از محصولاتشان نام های مختلفی دارند. اما نام های Star-light و Super starlight تقریبا عمومی و شناخته شده هستند.
تصویر این دوربین ها نیز در روز رنگی و در شب سیاه و سفید است. با این تفاوت که این دوربین ها به مراتب در نورهای خیلی کمتر به حالت سیاه و سفید سوئیچ می کنند.
د: دوربین های همیشه رنگی
این دوربین ها به تازگی با پیشرفت های اخیر در تکنولوژی سنسورها تولید شده اند و تقریبا در هر شرایط نوری تصویر رنگی با وضوح مطلوب ایجاد می کنند. نور مورد نیاز این دوربین ها هم در محدوده ده هزارم لوکس است با این تفاوت که اینها بجای نور دهنده های مادون قرمز و یا مرئی، از پرژکتور خاصی موسوم به Warllight یا نور گرم بهره می برند.
این دوربین ها با نام های تجاری متفاوتی شناخته می شوند. بعنوان مثال شرکت Tiandy این دوربین ها Color maker می نامد.
مقایسه انواع دوربین در شرایط نوری یکسان
