ПОДБОР ОПТИМАЛЬНОЙ ВИДЕОКАМЕРЫ ДЛЯ РОБОТИЗИРОВАННОЙ СИСТЕМЫ

В настоящей статье приводится краткий обзор существующих видеокамер, на основе которого был осуществлен выбор оптимальной камеры для использования при создании видеоподсистемы роботизированной системы.

Структурная схема видеоподсистемы мобильного робота представлена на рисунке 1. Модуль обработки видео отвечает за предварительную обработку, которая пригодится при дальнейшем распознавании объектов на станции.

Рисунок 1. Структурная схема видеоподсистемы мобильного робота

Элементом на входе видеоподсистемы мобильного робота является камера, она заслуживает отдельного внимания. Существуют следующие типы камер по выходному сигналу и интерфейсам (рис. 2).

Рисунок 2. Виды видеокамер

По-настоящему аналоговых камер (CCTV) практически уже нет. Вместо них появились мультиформатные камеры, которые передают видео в форматах CCTV, AHD, TVI, CVI.

ССTV – передача аналогового сигнала PAL, NTSC или SECAM.  Максимальное разрешение 625 строк и 720 элементов в каждой строке.

AHD – передача аналогового сигнала высокой четкости. Главное отличие от CCTV это покадровая прогрессивная развертка. Разрешение 1280х720. Передача сигнала более высокой четкости достигается путем частотной модуляции. Сигнал без потерь по коаксиальному кабелю можно передавать до 500 м.

TVI – достигает разрешения 1920х1080. Такое разрешение достигается применением алгоритма предварительной обработки видеосигнала с последующим применением квадратурной амплитудной модуляции.

Для получения более чёткого изображения применяется полное разделение сигнала яркости и цветности, что позволяет избежать накопления помех [1].

CVI – этот стандарт является разработкой компании DAHUA. Преимущества этого стандарта: 3 сигнала (видео, аудио, управление), разрешение до 1920x1080, высокая дальность передачи до 800м при 1080p [2].

Сравнение AHD, TVI, CVI приведено в таблице 1.

Таблица 1.

Сравнение AHD, TVI, CVI

Видеокамеры HD-SDI (High-Definition Serial Digital Interface) - это HD камеры, которые на выходе формируют последовательный цифровой интерфейс с потоком данных 1485 Мбит/с.

Передача видеосигнала происходит по коаксиальному кабелю 75 Ом, позволяющему с минимальными потерями работать с сигналом частотой 1,5ГГц.

Максимальное расстояние передачи видеосигнала 200м. Для увеличения расстояния применяют усилители, медиаконвертеры. Максимальная разрешающая способность камер 2Мп с размером кадра 1920 x 1080 пикселов. Питание камер осуществляется по отдельному кабелю с сечением, зависящим от расстояния до источника питания.

IP-видеокамеры на выходе формируют цифровой поток используя протоколы TCP/IP, UDP и другие.  Передача сигнала осуществляется по кабелю витая пара UTP Cat. 5e или 6. Максимальное расстояние передачи видеосигнала 100 метров. Для увеличения расстояния применяют усилители, медиаконвертеры.

Максимальная разрешающая способность камер 10Мп с размером кадра 3646 x 2752 пикселов.

Питание камер осуществляется или по отдельному кабелю или по свободным жилам кабеля UTP, если камера и активное сетевое оборудование поддерживают режим питания PoE (Power over Ethernet). Технология PoE описана стандартами IEEE 802.3af-2003 и IEEE 802.3at-2009 [3].

LVDS-камеры – камеры на низковольтной дифференциальной передаче сигналов. LVDS – способ передачи электрических сигналов, позволяющий передавать информацию на высоких частотах при помощи дешёвых соединений на основе медной витой пары. Стандарт разрабатывался и продвигался компанией Texas Instruments.

CSI-камеры базируются на протоколе MIPI CSI, CSI – высокоскоростной двунаправленный протокол, предназначенный, главным образом, для передачи изображений и видео между камерами и хостами в многоуровневой одноранговой сети устройств M-PHY на основе UniPro.

В качестве примера можно привести камера-модуль второй версии для Raspberry Pi 3 m.B: сенсор Sony IMX219, разрешение сенсора 3280x2464 точек, режимы съёмки видео 1080p30, 720p60 and 640x480p60/90.

В разрабатываемой видеоподсистеме используется CSI-камера. Это позволяет реализовать прототип всей системы в рамках исполнения на Raspberry Pi 3 m.B. Было установлено, что CSI-камера является оптимальной для роботизированной системы.

Список литературы:

1. Отличия AHD, IP и аналоговых камер. [Электронный ресурс]. — Режим доступа: http://videoaccent.ru/reviews/videonablyudenie/otlichiya_ahd_ip_ i_analogovykh_kamer_preimushchestva_i_nedostatki/ (дата обращения 01.01.2019).
2. Аналоговые камеры. [Электронный ресурс]. — Режим доступа: https://video-praktik.ru/kamery_analogovye.html (дата обращения 08.01.2019).
3. Виды видеокамер для видеонаблюдения. [Электронный ресурс]. — Режим доступа: http://видео5.рф/videokamera_dlya_videonabludeniya.html (дата обращения 12.01.2019).