Друзья, ранее я рассказывал в статье про ПО <Рувер>, что разработали поддержку автодиафрагмы IRIS. Эта разработка, как и многие, была реализована по желанию заказчика.

В данной статье хочу детальнее рассказать про IRIS:

Что же из себя представляет IRIS и как работает?
Где можно применять IRIS?
Почему в ip видеонаблюдении функция IRIS — это архаизм из аналоговых 90-х?

Как работает DC IRIS

DC IRIS (Direct Current IRIS) — это технология автоматической регулировки диафрагмы, широко используемая фотографами, а также все еще применяемая в видеонаблюдении (чаще в аналоговом сегменте). DC IRIS использует электрический сигнал для управления диафрагмой объектива, что позволяет динамически изменять световой поток, попадающий на матрицу камеры. Эта функция используется в условиях переменного освещения.

Принцип работы DC IRIS

Диафрагма представляет собой группу подвижных лепестков, расположенных внутри объектива. Эти лепестки регулируют диаметр отверстия, через которое проходит свет. Механизм работает по аналогии с человеческим зрачком: при ярком свете лепестки закрываются, уменьшая отверстие, а при слабом свете — открываются, увеличивая его.

В объективах с DC IRIS регулировка диафрагмы осуществляется с помощью электрического привода (соленоидов). Привод управляется током, подаваемым от камеры через 4-контактный разъем.
Камера оснащена встроенным датчиком освещенности (матрица), который оценивает интенсивность света. Датчик передает данные в виде электрического сигнала на контроллер камеры.
Контроллер анализирует сигнал от матрицы и определяет необходимую степень открытия или закрытия диафрагмы. На основе анализа контроллер формирует управляющий сигнал, который передается на электропривод объектива.
Электрический ток, поступающий на соленоид, вызывает движение механизма лепестков диафрагмы. Уровень напряжения контролирует степень открытия диафрагмы, что позволяет точно регулировать количество света, попадающего на сенсор камеры.

Применение DC IRIS в видеонаблюдении

Традиционно в видеонаблюдении DC IRIS применялось для следующих ситуаций:

Наружное видеонаблюдение, где освещение меняется в течение дня и ночи.
Объекты с высокими требованиями безопасности: банки, аэропорты, критически важная инфраструктура.
Производственные площадки: помещения с резкими перепадами света, например, склады и заводы.
Авто трафик: необходимость фиксировать номера автомобилей, даже если автомобили находятся на разной дистанции или движутся на высокой скорости.

Однако не все так радужно, как может показаться на первый взгляд. Об этом детальнее ниже.

Мои тесты - что лучше: с DC IRIS или без?

Я с коллегой провели испытания DC IRIS, в ходе которых выяснили, что современные CMOS сенсоры способны выполнять ту же функцию при фиксированных объективах с цифровой регулировкой экспозиции. Результаты показали, что камера без автоматической регулировки диафрагмы, но с идентичными настройками скорости работы электронного затвора показала вдвое большую скорость адаптации к изменяющимся условиям освещения.

Камера с фиксированным объективом с цифровой регулировкой экспозиции на программном уровне фиксирует недостаток освещения или его избыток. А камера с функцией АРД с помощью специального электродвигателя изменяет размер отверстия относительно отверстия объектива. Выходит, что функция ард отрабатывает изменения освещенности значительно медленнее, чем автоматическая регулировка скорости работы электронного затвора.

Также напоминаю вам про испытания лазером, где IRIS была нещадно им сожжена, не сумев защитить от потенциальных злоумышленников. При этом, изображение с камеры с сожженной АРД было намного хуже (человек плохо различим), чем без нее в тех же условиях (зафиксированы цветовые изменения на полученной картинке, но злоумышленника можно идентифицировать).

Выводы делайте сами! Вроде все понятно, а что про использование IRIS в дорожных системах?

DC IRIS в наблюдении за авто трафиком

А теперь детальнее рассмотрим как автодиафрагма IRIS может быть применима в видеонаблюдении за авто трафиком. Предлагаем рассмотреть важные нюансы.

1. Зависимость от качества объектива и матрицы камеры

DC IRIS регулирует только размер отверстия диафрагмы, но не может компенсировать весь диапазон яркости, особенно в условиях, где динамический диапазон сцены превышает возможности камеры. Если сенсор камеры имеет низкий динамический диапазон или недостаточную светочувствительность, это ограничит эффективность диафрагмы.

2. Потеря глубины резкости при изменении диафрагмы

DC IRIS напрямую влияет на глубину резкости. Когда диафрагма открывается для компенсации низкого освещения, глубина резкости уменьшается. Это создает проблемы для ANPR-систем, где:

Камера должна четко фиксировать номера автомобилей на разных расстояниях от объектива.
Глубина резкости критична при наблюдении за несколькими полосами движения одновременно.

3. Скорость реакции

Скорость реакции DC IRIS может быть недостаточно для экстремальных изменений, когда каждая миллисекунда важна. В промежутке между срабатыванием диафрагмы и фиксацией кадра камера может получить либо пересвеченный, либо темный кадр.

Можно ли использовать DC IRIS в дорожных системах?

В целом, можно, но есть нюансы. Камеры с DC IRIS применимы в сочетании с функцией WDR, которая позволяет компенсировать высококонтрастные сцены, например, автомобиль с включенными фарами на фоне темной дороги. Выбор объектива с большим фокусным расстоянием обеспечит более глубокую фокальную зону — это особенно помогает при наблюдении за несколькими полосами движения.

Актуальна ли DC IRIS для ip видеонаблюдении?

Может показаться, что я излишне наговариваю, но это не так. С функцией DC IRIS все не настолько плохо.

Есть ситуации, для которых управляемая диафрагма в камере будет к месту. Например, при помощи нее можно увеличить глубину резко изображаемого пространства на длиннофокусных и зум-объективах, которые установлены, в длинных коридорах. Так аналитика, особенно накамерная, будет лучше справляться с распознаванием лиц.

Вывод

По правде говоря, я эту диафрагму не особо сильно люблю, к объективам с диафрагмой у меня двоякое отношение. Конечно, для некоторых функциональных задач диафрагма имеет смысл — для фотоаппаратных объективов или иных с большой глубиной фокуса. Но что касается современного ip видеонаблюдения, с моей точки зрения, она не является распространенным решением в этой сфере, а скорее просто наследие аналоговых 90-х.

Мнение, выраженное в статье, является личной точкой зрения сотрудника.

P.S. Уже планирую новый эксперимент, чтобы подтвердить опровергнуть гипотезы.

Диафрагма ИРИС — применение в видеонаблюдении