De ce nu sunt precise culorile la imaginile camerei de supraveghere

iun. 7 2024

Blog

Culorile la imaginile camerei de supraveghere nu sunt precise din cauze tehnice sau cauze legate de procesare. Senzori de imagine de slabă calitate, setări greșite pentru balansul alb și expunere, iluminare deficitară și compresie excesivă a fluxului video sunt cauze tehnice.

Folosirea de filtre, moduri speciale, degradarea senzorilor sau procesările digitale sunt cauzele ce țin de procesare și pot cauza culori imprecise la camerele de supraveghere.

Cuprinsul paginii

Cauzele tehnice pentru culorile imprecise

Senzori de imagine de calitate redusă

Senzorii de imagine de calitate slabă prezintă multiple limitări tehnologice ce duc la imprecizia culorilor la camerele de supraveghere. Iată aceste limitări:

Gamă dinamică redusă

Senzorii de calitate slabă nu pot capta o gamă vastă de umbre și nuanțe de la zonele foarte întunecate la extrem de luminoase într-o singură expunere. Prin urmare, culorile vor fi saturate sau se vor pierde detalii din zonele cu prea multă umbră sau luminozitate extremă.

Adâncime de culoare redusă

Unii senzori vor capta puțini biți pentru fiecare pixeli, ceea ce limitează paleta de culori disponibile. Prin urmare, trecerile între nuanțe vor fi mai puțin line, iar culorile vor fi simplificate.

Procesare limitată a culorilor

Circuitele de procesare de calitate redusă pot prezenta algoritmi simpli de interpolare, balans de alb și spațiu de culoare. Astfel, reproducerea unei game vaste de nuanțe și tonalități va fi imprecisă.

Filtre de culoare de calitate inferioară

La camerele de supraveghere ieftine, filtrele optice de culoare din fața senzorului pot fi de calitate inferioară. Ele nu vor separa corect lungimile de undă și vor rezulta amestecuri greșite ale culorilor primare.

Deteriorare în timp

Senzorii și componentele optice de buget redus se vor degrada mai repede și vor altera reproducerea culorilor după utilizare pe termen lung.

În esență, camerele de supraveghere ieftine prezintă multe compromisuri legate de senzori, optică și procesare pentru a diminua costurile. Printre altele, se va sacrifica precizia redării culorilor pentru ca prețul să rămână mai mic.

Setări greșite pentru balansul de alb și expunere

Setările greșite ale balansului de alb și expunerii pot influența major precizia redării culorilor la imaginile camerelor de supraveghere video.

Balansul de alb incorect

Balansul de alb are rolul de a compensa diferitele temperaturi de culoare ale surselor de lumină pentru a se reda culori cât mai realiste.
Când balansul de alb este incorect setat, culorile vor avea tentă anormală (roșiatică, verzuie sau albăstruie).
Obiectele care ar trebui să fie albe vor prezenta o nuanță de culoare caldă sau rece.
Celelalte culori vor fi alterate, iar redarea scenei va fi imprecisă, nerealistă.

Expunere incorectă

Expunerea controlează cantitatea de lumină care ajunge la senzorul imaginii.
O subexpunere va face ca scenele să pară întunecate, culorile să fie șterse, fără detalii în umbrele întunecate.
O supraexpunere va determina ca scenele să pară prea luminoase, culorile să fie saturate și fără de detalii în zonele foarte strălucitoare.
Chiar dacă balansul de alb este corect, o expunere nepotrivită va afecta semnificativ redarea culorilor reale.

Configurarea corectă a balansului de alb și expunerii este esențială. Setările greșite pot duce la o reproducere complet nerealistă a culorilor în imagini, chiar și pentru camerele de înaltă calitate. Monitorizarea video nu va mai fi precisă și eficientă.

Iluminare deficitară sau neuniformă

Iluminarea ambientală joacă un rol fundamental l în redarea precisă a culorilor la camerele de supraveghere video. Iată cum poate aceasta influența precizia culorilor:

Intensitatea luminii

Dacă iluminarea nu este suficientă, imaginile vor fi întunecate, culorile șterse, fără detalii în umbrele adânci.
Dacă iluminarea este excesivă sau lumina directă a soarelui cauzează supraexpunere, culorile vor fi saturate și vor apare zone de umbră inversă.

Temperatura de culoare

Diversele tipuri de iluminare (naturală, becuri incandescente, fluorescente, LED) au temperaturi diferite de culoare.
O temperatură de culoare incorectă va crea o tentă de culoare nedorită întregii scene (roșiatică, albăstruie, verzuie).

Spectrul de culori al sursei

Sursele de lumină diferă în distribuția spectrală a culorilor emise.
Unele culori din spectru pot fi accentuate sau vor lipsi, denaturând culorile reale.

Iluminare neuniformă

Zonele iluminate neuniform sau cu umbre puternice vor culorile reproduse în mod inconsistent în cadrul aceleiași scene.

Reflexiile și lumina reflectată

Razele de lumină reflectate de pe suprafețe pot influența culoarea obiectelor.
Iluminarea indirectă, lumina reflectată pot modifica tonurile culorii.

Pentru redarea cât mai precisă, camerele au nevoie de iluminare uniformă, cu temperaturi de culoare potrivite și intensitate moderată. Controlul iluminării ambientale este esențial pentru captarea culorilor precise în orice condiție de vizibilitate.

Compresia excesivă a datelor video

Comprimarea excesivă a datelor video poate influența negativ precizia culorilor din mai multe motive:

Se pierd informațiile despre culoare

Unii algoritmi de compresie video pot elimina anumite informații despre culori pentru a diminua dimensiunea fișierului.
Cu cât rata de compresie este mai mare, cu atât mai multe date despre culori se vor pierde. Vor rezulta culori imprecise, cu tranziții bruște între nuanțe.

Producerea de artefacte de compresie

Tehnicile de compresie pot introduce artefacte vizibile precum blocaje, efecte de inelare, deplasări ale culorilor.
Aceste artefacte apar mai ales în zonele cu culori/tranziții complexe. Ele scad major precizia percepută a culorilor.

Cuantificarea culorilor

Pentru compresie eficientă, paleta de culori va fi redusă prin cuantificare. Culorile vor fi plate, mai puțin nuanțate.
Aceasta afectează reproducerea precisă și naturală a culorilor.

Precizăm că, uneori, este nevoie de o comprimare excesivă pentru a putea înmagazina sau transmite datele video la dimensiuni potrivite. Astfel, trebuie găsit un echilibru între calitatea redării culorilor și spațiul de stocare/lățimea de bandă.

Producătorii de camere de supraveghere trebuie să găsească un echilibru optim, aplicând rate de compresie suficient de mici pentru a păstra culori precise, dar suficient de mari pentru ca dimensiunile fișierelor să rămână controlabile.

Cauze legate de procesare

Folosirea de filtre sau moduri speciale de vizualizare

Folosirea de filtre sau moduri speciale de vizualizare influențează redarea precisă a culorilor în imaginile de supraveghere. Iată câteva detalii:

Modul vegetal

Modul vegetal este gândit pentru a reliefa vegetația bogată, exagerând nuanțele de verde și diminuând celelalte culori. Imaginea rezultată va avea o gamă de culori distorsionată față de aspectul natural.

Modul infraroșu (IR) pentru vedere pe timp de noapte:

Camerele IR utilizează lumină infraroșie invizibilă pentru iluminare în condiții de întuneric.
Senzorii nu sunt concepuți să detecteze IR ca o culoare specifică.

Astfel, scenele de noapte vor fi redate fie în tonuri de gri (IR monocrom), fie în culori nerealiste.

Filtrele de culoare

Se pot aplica filtre pentru a evidenția sau masca anumite game de culori (ex: numai roșu, numai verde).
Filtrele comprimă, artificial, gama culorilor vizibile și distorsionează culoarea naturală a obiectelor.

Moduri de contur/relief:

Modurile contur relief vor accentua contururile și reliefurile prin exagerarea diferențelor de luminozitate/umbră. Astfel, va fi afectată reproducerea precisă a culorilor în zonele umbrite/evidențiate.

Aceste moduri și filtre sunt instrumente utile pentru anumite cazuri de utilizare precum monitorizarea vegetației, securitatea nocturnă sau evidențierea detaliilor. Cu toate acestea, ele sacrifică în mare măsură redarea fidelă și realistă a culorilor.

Degradarea în timp a componentelor optice sau electronice

Degradarea în timp a componentelor optice și electronice ale camerelor de supraveghere video poate altera precizia la redarea culorilor. Iată cum:

Uzarea lentilelor și a filtrelor optice

Razele UV, căldura și murdăria pot oxida sau deteriora în timp lentilele și filtrele optice.
Pot să apară zgârieturi, depuneri sau decolorări care distorsionează trecerea luminii prin sistemul optic. Culorile rezultate nu vor mai fi precise, vor fi estompate și se vor pierde anumite nuanțe.

Degradarea senzorilor de imagine

Senzorii CMOS/CCD se pot deteriora treptat prin expunerea pentru mult timp la lumină intensă, căldură sau radiații.
Pot apărea pixeli defecți (“morți”), zgomot sau se poate pierde sensibilitatea la anumite lungimi de undă. Culorile nu vor mai fi redate precis și pot apare culori false.

Îmbătrânirea circuitelor electronice

Componentele electronice (procesoare, memorii, circuite de semnal digital) se pot degrada odată cu trecerea timpului.
În timp, pot apare erori la procesarea semnalelor de culoare sau interpolare imprecisă
Algoritmii de balans de alb sau de conversie a spațiilor de culoare se pot deteriora în timp.

Instabilitatea surselor de alimentare

Fluctuațiile de tensiune sau pierderea capacității condensatoarelor pot altera buna funcționare a sistemelor electro-optice.
Pot apare decalaje ale balansului de alb, cuantificări incorecte ale culorilor sau artefacte de culoare.

Pentru a contracara efectele uzării, se recomandă înlocuirea regulată a camerelor sau cel puțin a lentilelor/senzorilor. Întreținerea preventivă și protejarea eficientă a echipamentelor pot extinde durata de viață a echipamentelor și asigura redarea precisă a culorilor.

Procesarea digitală a imaginii

Procesarea digitală a imaginilor prin diverse interpolări și ajustări poate denatura sau afecta precizia redării culorilor în mai multe moduri:

Interpolarea culorilor

Pentru a se mări dimensiunea imaginilor se utilizează algoritmi de interpolare ce estimează culorile pixelilor adiționali.
Metodele de interpolare liniară sau bicubică pot introduce culori mediate incorect în zonele cu tranziții de culoare line. Astfel, vor apare imprecizii la redarea culorilor.

Descompunerea și recompunerea culorilor

Unele tehnici de procesare descompun inițial imaginea pe canale de culoare separate pe care le procesează independent.

La recompunere, pot să apară erori în alinierea culorilor componente. Astfel vor apare culori imprecise pe marginile obiectelor.

Compensarea culorii

Algoritmii de compensare a culorii ajustează intensitățile culorilor pentru a regla efectele de iluminare neuniformă sau balans de alb eronat.
Compensările excesive sau incorecte pot altera și nu îmbunătăți culorile.

Compresii și decompresii succesive

Compresiile de imagine cu pierderi și decompresiile repetate pot cauza artefacte de culoare sau alterări treptate ale paletei de culori.

Ajustări de contrast/saturație

Amplificarea exagerată a contrastului sau saturației digitale poate distorsiona culoarea obiectelor. Culorile și obiectele nu vor mai avea aspect realist.

Aplicarea filtrelor de culoare

Filtrele digitale care accentuează sau reduc anumite game de culori produc în mod intenționat o redare artificială a culorilor originale.

Pentru redarea cât mai naturală, procesarea digitală a imaginilor trebuie minimizată sau realizată cu algoritmi avansați care păstrează cât mai mult informațiile originale de culoare. Prea multe ajustări succesive pot cauza erori care deteriorează semnificativ calitatea și precizia culorilor.

Soluții pentru obținerea de culori precise la camerele de supraveghere

Folosiți camere de supraveghere de înaltă calitate

Achiziționați camere cu senzori de imagine performanți, lentile optice de calitate superioară și circuite de procesare avansate a culorilor.

Configurați atent setările de imagine

Reglați atent balansul de alb, expunerea, contrastul și saturația pentru a obține culori naturale.
Nu apelați la setări excesive ce pot altera culorile naturale.

Asigurați iluminare ambientală optimă

Asigurați o iluminare uniformă, cu intensitate moderată și temperatură de culoare adecvată
Evitați iluminarea insuficientă sau excesivă, umbrele puternice.

Evitați compresia excesivă a datelor video

Folosiți rate de compresie rezonabile care păstrează cât mai multe detalii de culoare.
Optați pentru dimensiuni mai mari ale fișierelor pentru calitate superioară a culorilor.

Actualizați în mod regulat componentele și software-ul

Înlocuiți regulat lentilele, senzorii sau chiar camerele dacă se degradează permanent precizia culorilor.
Actualizați firmware-ul și software-ul pentru a folosi cei mai noi algoritmi de procesare a culorilor.

Realizați calibrarea sistematică a culorilor