راهنمای کاربردی CODEC در سیستم های نظارت تصویری (قسمت اول)

راهنمای کاربردی CODEC در سیستم های نظارت تصویری (قسمت اول)

یکی از مهمترین مفاهیم در تحلیل و به کارگیری سیستم های نظارت تصویری، مفهوم codec است که با اسامی H.264، H.265 و MJPEG مطرح می شود. Continue reading

بازدید: 130

راهنمای تنظیمات Frame Rate در سیستم های نظارت تصویری

راهنمای تنظیمات Frame Rate در سیستم های نظارت تصویری

مشتریان نرم افزار نظارت تصویر نیازمند تشخیص سرعت اشیاء و به ویژه افراد در تصاویر هستند، در این مقاله به عوامل مرتبط با نمایش تصاویر پرداخته می شود. یکی از این عوامل فریم ریت (تعداد فریم ها در هر ثانیه) می باشد.

فریم ریت در تصاویر سرعت افراد:

در حرکتهای سریع افراد احتمال اینکه صحنه ای از تصویر دیده نشود بیشتر است. واحد سرعت frame Rate برابر است با ۱ فریم در هر ثانیه ، لذا ۱۰ فریم بر ثانیه و یا ۳۰ فریم بر ثانیه و یا اعدادی دیگر نشان دهنده سرعت نمایش تعداد فریم ها در هر واحد زمان ثانیه است. اما سوال اینجاست که برای داشتن تصاویر قابل اطمینان و بدون از دست دادن جزئیات چه تعداد فریم در ثانیه لازم است؟

به این منظور لازم است سرعت تردد افراد را بدانیم. برای شخصی که در حال راه رفتن معمولی است گامهایی در حدود ۴ فوت بر ثانیه دارد که یک مسافت ۲۰ فوتی حدود ۵ ثانیه به طول می انجامد.

 

برای شخصی که در حال دویدن است یک مسافت ۲۰ فوتی را در ۱/۲۵ ثانیه می دود یعنی در هر ثانیه ۱۶ فوت را می دود.

 

برای مثال اگر تصویر شما به صورت ۱ فریم در ثانیه باشد یک شخص با سرعت های متفاوت می تواند از ۴ تا ۱۶ فوت را طی  کند. پس برای تنظیم فریم ریت در تصاویر این نکته را باید لحاظ کرد.

در این مقاله موارد زیر پوشش داده می شود:

  • افراد با چه سرعتی حرکت می کند و چگونه آن را با فریم ریت مقایسه باید کرد.
  • راه رفتن: چه ریسک هایی از تصویربرداری افرادی که راه می روند در فریم ریت های ۱و۱۰و۳۰ وجود دارد.
  • دویدن : در تصویر برداری افرادی که در حال دویدن هستند در فریم ریت های ۱و۱۰و۳۰ چه نکاتی وجود دارد؟
  • چرخش سر : شفافیت تصویر در چرخش سر افراد در فریم ریت های ۱و۱۰و۳۰ چگونه است؟
  • بازی با کارت : چه تصاویری را در بازی با کارت در فریم ریت های مختلف از دست می دهید؟
  • سرعت دوربین و فریم ریت: رابطه این دو عامل در تصویربرداری و نمایش آن چیست؟
  • پهنای باند و فریم ریت: پهنای باند چه مقدار افزایش می یابد وقتی فریم ریت را افزایش می دهید.
  • میانگین فریم ریت : میانگین فریم ریت استفاده شده و رایج در بین مشتریان چقدر است.

 

مثالهای مربوط به راه رفتن :

به تصاویر زیر دقت کنید هر اشیاء روی دیوار معادل ۱ فوت است. در تصویری که با ۳۰ فریم ریت و ۱۰ فریم ریت تصویربرداری شده در نمایش هر فریم به فریم بعدی فرد مورد نظر تقریباً از یک شیار، معادل ۴ فوت بطور کامل رد نمی شود. ولی در تصویر با ۱ فریم ریت بر ثانیه حدود ۴ شیار را رد می کند.

سیستم های نظارت تصویری,نرم افزارهای نظارت تصویری

سیستم های نظارت تصویری,نرم افزارهای نظارت تصویری

مثال های مربوط به دویدن افراد:

همانطور که در مثال های زیر مشاهده می کنید در تصویر ۳۰ فریم در ثانیه تقریباً فرد مورد نظر در هر فریم به فریم بعدی نیمی از یک شیار را رد می کند در صورتیکه در ۱۰ فریم بر ثانیه تقریبا از یک شیار عبور کرده است ولی در تصویر ۱ فریم بر ثانیه مسافت طی شده از هر فریم به فریم بعدی معادل کل دید دوربین می باشد و فقط پای فرد مورد نظر در فریم بعدی در تصویر دیده می شود.

تصویر برداری از صورت:

مشکلاتی برای تصویربرداری واضح از صورت افراد وجود دارد. چون بطور طبیعی افراد به هنگام راه رفتن سرخود را به اطراف می چرخانند برای اینکه تصویر واضحی از چهره افراد در حالتهای طبیعی راه رفتن آنها داشته باشیم به مثالهای زیر توجه نمایید:

 

بازی با کارت ها :

در تصاویر مربوط به ۳۰ فریم و ۱۰ فریم در بازی با کارت ها نمایش واضحی از هنگام برداشتن یک کارت تا روی میز قرار گرفتن وجود دارد ولی در تصویر ۱ فریم بر ثانیه حرکت برداشتن کارت از دسته کارتها و روی میز گذاشتن مشخص نیست.

سرعت تصویر برداری دوربین و فریم ریت :

رابطه سرعت تصویر برداری دوربین (shutter speed) با فریم ریت چیست؟ برخی فکر می کنند که کاهش فریم ریت دلیل تار شدن تصویر می باشد. این تصور اشتباه است . تاری تصویر مربوط به کنترل اتوماتیک سرعت عمل دوربین یا همان shutter می باشد. وضوح و تاری تصاویر زیر را در دو سرعت متفاوت shutter دوربین ملاحظه کنید:

سرعت ۱/۴۰۰۰ ثانیه تاری شماره کارت را بطور کلی از بین می برد ولی در سرعتهای ۱/۲۰۰۰ و ۱/۱۰۰۰ اگرچه شفافیت روی کارت وجود دارد ولی انگشتان فرد در تصویر کمی تار می شود. بنابراین اگر تصویر شما تار است به سرعت shutter دوربین مربوط است نه فریم ریت.

سرعت Shutter و فریم ریت پایین:

از طرف دیگر به دلیل خواست کاربران یا پیش فرض سازندگان دوربین ممکن است که حداکثر سرعت shutter کمتر از فریم ریت باشد. ( مثلا سرعت ۱/۴ ثانیه شاتر برای فریم ریت ۱/۳۰ ثانیه ) در این حالت نه تنها تصاویر شفاف نیستند بلکه منجر به از دست دادن فریم نیز می شود.

نکته کلیدی: هرگز نباید تعداد فریم ریت بر ثانیه فریم ها بیشتر از مقدار سرعت دوربین باشد. اگر دوربین با شاتر ۴/۱ ثانیه دارید یعنی در یک ثانیه دیافراگم ۴ بار باز و بسته می شود، پس فقط حداکثر ۴ فریم در هر ثانیه وجود دارد .

برخی از سازندگان دوربین ها از فریم های تقلبی برای سرعت شاتر پایین استفاده می کنند و به سادگی فریم ها دوبار کپی شده و ارسال می گردد. برای مثال اگر شما از دوربین با شاتر ۱۵/۱ ثانیه استفاده می کنید پس فقط ۱۵ نمایش و تصویر در هر ثانیه وجود دارد و لذا فقط ۱۵ فریم در هر ثانیه وجود خواهد داشت. اگر بخواهید ۳۰ فریم در ثانیه داشته باشید هر فریم دوبار برای شما ارسال می شود. دقت شود در شاترهای کم سرعت علاوه بر تار شدن تصویر فریم های تصویر را از دست می دهید و ذخیره سازی بیهوده ای خواهید داشت.

پهنای باند و فریم ریت:

فریم ریت روی پهنای باند تاثیر دارد. ولی این تاثیر در فرمتهایی مثل H264  بصورت خطی نیست. در صورتیکه فریم ریت تصویر ۱۰ برابر شود افزایش پهنای باند کم و بیش ۳ تا ۵ برابر خواهد شد. برای توضیح بیشتر به نتایج آزمایش انجام شده زیر دقت گردد:

  • ۱fps معادل ۱۷۹/۰ Mbps پهنای باند لازم دارد.
  • ۱۰fps حدود ۴ برابر ۱fps پهنای باند لازم دارد ( حدود ۶۹۳/۰ Mbps )
  • ۳۰fps حدود در برابر ۱۰fps پهنای باند اشکال می کند. ( تقریباً ۲۹۹/۱ Mbps )

میانگین فریم ریت استفاده شده طی آمار جمع آوری شده حدود ۱۰fps می باشد که علاوه بر اینکه تصویر مناسبی توسط کاربران دریافت می شود، هزینه های ذخیره سازی تصویر نیز کاهش می یابد.

سیستم های نظارت تصویری,نرم افزارهای نظارت تصویری

همانطور که گفته شد ذخیره سازی تصاویر ۳۰ fps  نسبت به ۱۰ fps دو برابر هزینه خواهد داشت در صورتی که در کیفیت تصویر دریافتی تفاوت چشمگیری حاصل نمی شود.

منبع : www.ipvm.com

بازدید: 828