Hikvision Tecnologia

DarkFighter™

Vídeo colorido fantástico em condições de quase

escuridão

2 Tecnologia DarkFighter----

Índice 1. Background .......................................................................................................................... 3

2. Key Technologies ................................................................................................................. 3

2.1. DarkFighter Night Vision Sensor ................................................................................................... 3

2.2. Darkeye Lens ................................................................................................................................. 4

2.2.1. Aspherical Lens ............................................................................................................................ 4

2.2.2. Multi-Layer Anti-Reflection Coating ............................................................................................ 4

2.2.3. Ultra-Large Aperture ................................................................................................................... 5

2.2.4. Constant Large Aperture ............................................................................................................. 5

2.3. Self-Adaptive ISP Technologies ..................................................................................................... 6

2.3.1. Smart Gain Control ...................................................................................................................... 6

2.3.2. Auto Nonlinear Image Enhancement .......................................................................................... 7

2.3.3. Multi-Exposure ............................................................................................................................ 8

2.3.4. Self-Adaptive Detail Enhancement and Noise Reduction ........................................................... 8

2.4. Hardware Noise Reduction ........................................................................................................... 9

2.5. Anti-Fogging Glass ....................................................................................................................... 10

2.6. Non-Silicon Oil Heat Conduction and Dissipation ....................................................................... 11

3. Applications and Actual Effect ............................................................................................. 12

4. Summary ............................................................................................................................ 13

3 Tecnologia DarkFighter----

1. HISTÓRICO

Com a conscientização da segurança se espalhando pelo mundo e, particularmente, nas

grandes cidades globais, a vigilância por vídeo 24/7 de alta qualidade tornou-se uma

necessidade básica. Como a maioria dos crimes acontece à noite, melhorar a qualidade do

vídeo durante esse período é uma das preocupações mais importantes do setor de vigilância

por vídeo.

2. PRINCIPAIS TECNOLOGIAS

Lux refere-se à unidade de iluminação e esta, à noite, é geralmente menor que cinco lux. De

modo geral, menos luz significa uma qualidade de imagem ruim. Os fabricantes utilizam vários

métodos - aumento de ganho, obturador mais lento, sensores maiores ou lentes melhores -

para melhorar a qualidade da imagem em situações de pouca lux.

As câmeras da série DarkFighter da Hikvision combinam um sensor maior e um melhor design

de lente com múltiplas tecnologias avançadas para proporcionar excelentes imagens o dia

inteiro, bem como imagens coloridas de alta qualidade em ambientes escuros. Este artigo é

uma introdução à tecnologia DarkFighter da Hikvision.

2.1. SENSOR DE VISÃO NOTURNA DA DARKFIGHTER

O sensor de imagem é o principal componente de uma câmera. A qualidade do sensor

determina a qualidade da imagem, especialmente em um ambiente com pouca iluminação.

As câmeras da série DarkFighter da Hikvision utilizam especificamente sensores projetados de

aproximadamente ½ polegada, proporcionando uma melhor fotossensibilidade, uma relação

S/N elevada e um aumento da ampla faixa dinâmica. A área de pixels única é quase duas vezes

tão grande quanto àquela de um sensor normal e melhora muito a quantidade de luz que

passa, que é um componente importante para obter um melhor desempenho em condições de

pouca iluminação.

Figure 1 Área de pixels única

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Ao mesmo tempo, o design da DarkFighter modifica a ordem da camada fotossensível e da

camada metálica no sensor. Os sensores da DarkFighter movem a camada fotossensível para a

parte superior para reduzir o reflexo da luz e aumentar a aplicação de luz. Dessa forma, o

brilho aumenta em 30 por cento. A Hikvision chama esse tipo de sensor de um "sensor

retroiluminado".

Figure 2 Seção transversal de pixels do sensor, Padrão (Esquerda) e DarkFighter (Direita)

2.2. LENTE DARKEYE

2.2.1. LENTE ASFÉRICA

Uma lente de câmera padrão consiste em diversas lentes esféricas e estas podem causar uma

aberração de imagem devido a seu formato. Nas câmeras DarkFighter e nas lentes DarkEye, a

Hikvision adota uma lente asférica para diminuir a aberração de imagem. Diferente da lente

esférica ou de uma lente plana, uma lente asférica tem uma superfície de forma livre. Isso

permite que a lente processe a luz a partir de pontos diferentes na superfície e foque a luz com

mais precisão para melhorar a definição de imagem. Com apenas uma lente asférica , em vez

de diversas lentes esféricas, a câmera DarkFighter resolve o problema de aberração de imagem

e melhora a transmitância da luz que, por sua vez, aumenta o brilho da imagem à noite.

Figure 3 Uma lente esférica e uma lente asférica

2.2.2. REVESTIMENTO ANTIRREFLEXO MULTICAMADA

Lente esférica Lente asférica

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A luz pode perder a intensidade quando entra em um meio diferente. Revestir a superfície da

lente diminui a taxa de reflexo da luz visível para menor que três por cento. Isso também

melhora o efeito antirreflexo no espectro próximo do infravermelho (> 700 nm). A tecnologia

de revestimento AR (antirreflexo) multicamada pode maximizar a transmitância da luz da lente

e limitar a taxa de reflexo das luzes (incluindo a luz visível e a luz de banda próxima do

infravermelho) em menos que 0,5 por cento. Com essa tecnologia, o desempenho da imagem

em pouca iluminação é melhorado e pode também evitar a influência de uma luz difusa e um

efeito de halo proveniente de um farol de carro ou de uma lâmpada de rua. Ao mesmo tempo,

já que a transmitância da luz próxima do infravermelho é intensificada, podemos obter um

aumento de desempenho do IR sem elevar o desempenho das lâmpadas de IR.

Figure 4 Transmitância da luz de diferentes tecnologias de revestimento

2.2.3. ABERTURA ULTRAGRANDE

A abertura (ƒ/ número) é um fator importante que afeta o brilho da imagem. Quanto maior for

a abertura, mais luz atingirá o sensor na mesma duração. As lentes de abertura constante da

Hikvision utilizam aberturas maiores (em alguns casos, tão grandes quando ƒ/0,95) e são

capazes de fornecer imagens mais brilhantes com menos ruído e mais detalhes.

Figure 5 Foto de visão noturna de uma lente ƒ/1,5 (Esquerda) e uma lente ƒ/0,95 (Direita)

2.2.4. ABERTURA GRANDE CONSTANTE

O valor nominal da abertura de lente varifocal comum geralmente se refere ao valor de

50556065707580859095

100

350 450 550 650 750 850 950 1050 1150

Ligh

t Tr

ansm

itta

nce

%

Wavelength (nm)

Normal Coating

Multi-Layer ARCoating

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abertura quando a lente foca a extremidade de grande angular. Como a lente foca em direção

à extremidade da teleobjetiva, a distância focal aumenta e a abertura diminui. A lente de

abertura constante da Hikvision retém o mesmo valor de abertura mesmo quando a distância

focal é ajustada. Assim, a imagem permanece brilhante mesmo quando a distância focal varia.

Figure 6 Abertura constante

2.3. TECNOLOGIAS ISP* AUTOADAPTÁVEIS

2.3.1. CONTROLE DE GANHO INTELIGENTE

O valor de ganho refere-se à ampliação do sinal de imagem. Quando a câmera está em um

ambiente de pouca iluminação, o ganho pode ser aumentado para ampliar a intensidade do

sinal e melhorar o brilho da imagem. No entanto, se o ganho aumentar muito, o ruído de

imagem também aumentará. A estratégia da Hikvision para obter a melhor qualidade de

imagem à noite é controlar dinamicamente valores de ganho múltiplos de acordo com a

imagem real ao considerar a estabilidade do sensor, ruído de imagem e cor.

*ISP - Processamento do sinal de imagem

Abertura

Distância focal

Lente de abertura grande constante da Hikvision

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Figure 7 Fluxo de controle de ganho inteligente

2.3.2. INTENSIFICAÇÃO AUTOMÁTICA DE IMAGEM NÃO LINEAR

Um sensor de câmera transmite linearmente um sinal optoeletrônico enquanto o olho humano

percebe a luz de forma não linear. As câmeras DarkFighter da Hikvision conseguem intensificar

o sinal de imagem de forma similar ao do olho humano por meio do ajuste não linear da curva

gama.

Figure 8 Resposta não linear à luz pelos olhos humanos

A tecnologia de intensificação de imagem não linear autoadaptável da Hikvision é baseada na

iluminação. A tecnologia adota uma curva gama autoadaptável para intensificar a imagem a

fim de obter mais detalhes em um ambiente com pouca iluminação. O parâmetro de

Ganho analógico do

sensor

Ganho digital da

plataforma

Ganho digital do

sensor

Ajuste de ganho

Estratégia de controle

Escuro

Claro

Claro

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iluminação decide a curva gama. As iluminações diferentes correspondem a valores diferentes,

gerando, assim, a melhor curva gama. Quando a câmera está em um ambiente escuro, a curva

gama aumenta automaticamente para elevar o brilho da área escura.

Figure 9 Imagem com curvas gama diferentes

2.3.3. MULTIEXPOSIÇÃO

Quando uma câmera está em um ambiente escuro, a pouca iluminação quase sempre resulta

em uma carga inadequada no sensor e uma relação S/N menor. Para aumentar o brilho da

imagem e a intensidade do sinal, as câmeras DarkFighter da Hikvision utilizam uma tecnologia

de multiexposição, que eleva o tempo de permanência da acumulação de carga. Consultes as

fotos abaixo.

Figure 10 Multiexposição Off (Esquerda) e On (Direita)

A Hikvision combina o controle de ganho inteligente com a tecnologia de multiexposição e

desenvolve um algoritmo de autoajuste similar à visão do olho humano.

2.3.4. INTENSIFICAÇÃO DE DETALHES AUTOADAPTÁVEL E REDUÇÃO DE RUÍDO

Gama 20 Gama 50 Gama 80

Multiexposição ON (Ligada)

Multiexposição OFF (Desligada)

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Limitado pela relação S/N, o ruído na imagem emitida do sensor não pode ser removido. Em

um ambiente escuro, a câmera ampliará o sinal para melhorar o brilho e a definição da

imagem, mas o ruído derivado também é ampliado. O módulo DNR 3D no ISP pode reduzir o

ruído tanto de forma espacial quanto temporal. Para obter uma imagem com alta definição e

baixo ruído, a intensificação da imagem e os níveis de redução de ruído devem ser

equilibrados. Consulte nosso artigo sobre Redução de Ruído na www.hikvision.compara obter

mais informações sobre esse tópico.

Contudo, o elemento central da tecnologia DarkFighter é um algoritmo de intensificação de

detalhes autoadaptável e de redução de ruído, que pode ajustar automaticamente a imagem

de forma similar à do olho humano. Esse algoritmo é baseado no conteúdo da imagem e no

ganho e consegue ajustar a imagem em pouca iluminação para proporcionar o melhor efeito.

Figure 11 Comparação dos diferentes parâmetros de ajuste da imagem

2.4. REDUÇÃO DE RUÍDO DO HARDWARE

Além da redução de ruído do software, a Hikvision implementa uma tecnologia de supressão

de frequência total e um método de redução de ruído do hardware para diminuir ainda mais o

ruído.

Primeiramente, a tecnologia de supressão de frequência total impede que o "ruído elétrico"

influencie o sensor, garantindo, assim, um sinal de imagem mais silencioso em um ambiente de

pouca iluminação.

Intensificação e DNR equilibrados

Somente DNR: detalhes embaçados Somente intensificada: muito ruído

10 Tecnologia DarkFighter----

Em segundo lugar, o chip de potência libera um ruído estático em diferentes temperaturas

para diminuir a influência aleatória do ruído por meio do uso de uma fonte de alimentação

linear com uma camada de cobre mais espessa que limita a intensidade do ruído estático em

até 20 μV (média de raiz quadrada - 10 Hz a 100 KHz).

Por fim, para evitar a interferência de ruído causada pela diafonia de ruídos analógico e digital,

o cabeamento misto da Hikvision e o isolamento digital-analógico reduzem ainda mais a

interferência de ruído e melhoram a qualidade do vídeo.

Figure 12 Imagem normal

Figure 13 Imagem com baixo ruído da Hikvision

2.5. VIDRO ANTIEMBAÇAMENTO

Para garantir a definição da imagem à noite, medidas antiembaçamento são implementadas

dentro da bolha da câmera. As câmeras DarkFighter da Hikvision utilizam um método

antiembaçamento que emprega revestimentos múltiplos. Os revestimentos são hidrofílicos e

podem reduzir a tensão superficial da água. Mesmo em um ambiente frio, há um efeito

antiembaçamento estendido.

Fotos de teste do vidro antiembaçamento e do vidro normal são exibidas abaixo. As amostras

de vidro foram colocadas cinco centímetros acima de uma superfície de água quente a 60° C

durante 15 minutos.

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Figure 14 Resultado do teste do vidro antiembaçamento (Esquerda) e do vidro normal (Direita)

Figure 15 Imagens da câmera com vidro antiembaçamento (Esquerda) e do vidro normal (Direita)

2.6. CONDUÇÃO E DISSIPAÇÃO DE CALOR SEM ÓLEO DE SILICONE

A temperatura do sensor afeta muito a qualidade da imagem. Quando a temperatura do

sensor sobe muito, o ruído de imagem aumenta e afeta a visão noturna da câmera. Para obter

uma boa qualidade de imagem, a Hikvision utiliza um material condutivo de calor que possui

uma alta condutividade de calor, resistência ultrabaixa ao calor e nenhum óleo de silicone. Ele

pode absorver rapidamente o calor, eliminar pontos de calor do sensor e transmitir o calor

para uma placa de metal, que expande a superfície de dissipação de calor.

Figure 16 Condução e dissipação de calor sem óleo de silicone

O Material de Interface Térmica (TIM) possui propriedades de baixa dureza e de alto índice de

compressão, conforme indicado na Figura 17. A figura indica uma pequena alteração do TIM

em diferentes índices de compressão e, portanto, minimiza as alterações de formato da placa

PCB e qualquer desfoque relacionado.

Sensor

Placa de metal

Material de interface térmica

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Figure 17 Curva do índice de compressão

3. APLICAÇÕES E EFEITO REAL

A tecnologia DarkFighter tem sido aplicada em várias câmeras. A tecnologia se supera em um

ambiente de pouco iluminação que exige uma vigilância por vídeo de alta qualidade. Assim, as

câmeras da série DarkFighter são comumente instaladas em estacionamentos, escolas,

aeroportos, fábricas, hotéis, museus ou qualquer área em que a iluminação é um desafio.

Cena 1: Estacionamento

Figure 18 Fotos tiradas com iPhone 6s (Esquerda) e com uma câmera DarkFighter (Direita)

Cena 2: Campo

Figure 19 Fotos tiradas com iPhone 6s (Esquerda) e com uma câmera DarkFighter (Direita)

0

20

40

60

80

100

1 0 2 0 3 0 4 0 5 0

Co

mp

ress

ion

Rat

io%

Pressure, psi

TMA-2305W-1.0mm

TMA-2305W-1.5mm

TMA-2305W-2.0mm

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4. RESUMO

As câmeras DarkFighter implementam uma tecnologia de sensor maior, abertura maior da

lente e controle de ganho inteligente para melhorar drasticamente o desempenho de imagem

durante a noite. Melhorias de redução de ruído no hardware e no software diminuem

efetivamente o ruído de imagem em cenários de pouca iluminação. Por fim, o

antiembaçamento e a condução e dissipação de calor sem óleo de silicone intensificam a

definição da imagem e garantem que as câmeras DarkFighter emitam imagens coloridas

brilhantes, claras e de alta qualidade à noite, proporcionando, assim, uma vigilância por vídeo

altamente eficaz o tempo todo.