دید در شب در دوربین مداربسته

در این مقاله خواهیم دید که تکنولوژی دید در شب چگونه کار می کند؟ دوربین مداربسته دیددرشب چگونه کار می کند؟ چند نوع تکنولوژی جهت دیدن تصاویر بصورت دید در شب وجود دارد؟ دیددرشب مادون قرمز چیست؟ دید در تاریکی مطلق چگونه است؟ دید در شب بوسیله تقویت نور چگونه است؟

دوربین مداربسته دید درشب اصطلاحاً به انواعی از دوربین مداربسته گفته می‌شود که امکان دیدن در تاریکی را فراهم می‌کند. با این تجهیزات عملاً می‌توان فردی را که در فواصل مختلف در تاریکی مطلق ایستاده است؛ مشاهده کرد.

بیشتر دوربین های مداربسته از قابلیت دید در شب پشتیبانی می کنند. این ویژگی به آن ها اجازه می دهد تا در شب و تاریکی مطلق نیز
وقایع را به صورت سیاه و سفید ثبت نمایند. اما شاید با خود بپرسید نحوه ی عملکرد این دوربین ها چگونه است؟

انواع دوربین های مداربسته بسته به فناوری به دو طریق کار می‌کنند:

۱– بهسازی تصویر

۲– تصویرسازی گرمایی

تجهیزات نوع اول یا بهسازی تصویر از روش جمع‌آوری و تقویت نورهای اندکی که از جسم متصاعد می‌شود و منابع نوری محدود موجود در محیط (ستاره‌ها و ماه) که با چشم غیرمسلح دیده نمی‌شوند استفاده می‌کند. در نوع دوم یا تصویرسازی گرمایی از جمع‌آوری بخش بالایی طیف‌های نور فروسرخ ( مادون قرمز InfraRed)  استفاده می‌شود.

این طیف‌ها به‌عنوان گرما از جسم متصاعد می‌شوند و بنابراین اشیایی که گرم هستند مانند بدن جانداران بیشتر از اجسام سرد مانند درختان تشعشع فروسرخ دارند. اما از آنجا که تصویر این دوربین‌ها دارای طیف رنگی غیرواقعی (قرمز برای جسم گرم و آبی برای جسم سرد) هستند؛ چندان مورد استفاده به‌عنوان دوربین دید در شب نیست و بعنوان دوربین مداربسته حرارتی جهت محافظت از مکان های وسیع مصارف خاص دیگری دارد.

بنابر توضیحات فوق واژه دید در شب به دوربین های مداربسته نوع اول یا بهسازی تصویر اطلاق می‌شود که در این مقاله به توضیح آن می‌پردازیم.

فناوری بهسازی تصویر در دوربین مداربسته دیددرشب

همانگونه که گفته شد در این روش نورهای محدود موجود در محیط (ستاره‌ها، ماه یا فروسرخ) توسط لنز شیئی که یک لنز معمولی است جمع‌آوری شده و به استوانه کاتدی تقویت تصویر فرستاده می‌شود. فوتون های نور در بدو ورود به این استوانه به الکترون تبدیل می‌شوند. در طول این استوانه الکترون‌ها به واسطه فرایندهای الکتریکی و شیمیایی از نظر تعداد تقویت می‌شوند.

این الکترون‌های مضاعف شده به سمت صفحه فسفری که الکترون‌ها را مجدداً به نور مرئی تبدیل می‌کند پرتاب شده و تصویر تولید شده به وسیله این صفحه در لنز چشمی مشاهده می‌شود. این تصویر بازسازی شده بصورت اشباع با رنگ سبز مشاهده می‌شود.

در سالهای اخیر سازندگان پردازنده های دوربین مداربسته توانسته اند با تلفیقی از نوردهی محیط بوسیله نور مادون قرمز و تقویت نور محیط توسط چیپ های پردازنده , تصویر دوربین مداربسته را در شب بصورت رنگی تولید کنند که بوسیله سازندگان این تکنولوژی به نام استارلایت StarLight نامیده شده.

تجهیزات دید درشب در طول سال‌ها تکمیل شده‌اند. این تجهیزات را به لحاظ فناوری ساخت می‌توان به پنج نسل تقسیم کرد. تفاوت این نسل‌ها در استوانه تقویت کننده نور که در حقیقت قلب یک دوربین دید درشب یا NVD می‌باشد است.

نسل صفر دید در شب دوربین مداربسته

سامانه دید درشب ابتدایی که توسط نیروی زمینی ایالات متحده ساخته و در جنگ جهانی دوم و جنگ کره مورد استفاده قرار گرفت. این دوربین های مداربسته دیددرشب از فناوری فروسرخ فعال استفاده می‌کردند. بدین معنی که یک واحد نشانگر فروسرخ که نور فروسرخ را مانند چراغ قوه می‌تاباند به دوربین مداربسته دیددرشب متصل است.

لنز دوربین های مداربسته دیددرشب نیز بازتابش این پرتوها را دریافت و تصویر را تهیه می‌کند. مشکل اساسی این طرح این بود که به سرعت به‌وسیله دشمنان نمونه‌برداری شد و سربازان دشمن به‌وسیله دوربین های مداربسته دیددرشب خود می‌توانستند پرتوهای فرو سرخ تابش شده را ببینند.

نور مادون قرمز برای چشم های غیر مسلح کاملاً نامرئی است. بنابراین ممکن است فکر کنید که مادون قرمز همانند نور روشنی که در محیط جاری می شود عمل نمی کند؛ اما باید بگوییم که مادون قرمز دقیقاً رفتاری مشابه دارد و این چشمان غیر مسلح شما است که نمی تواند آن را ببیند.

علاوه بر این فیلم های دید در شب دوربین های مدار بسته به صورت سیاه و سفید دیده می شوند چرا که چشم انسان قادر است تفاوت میان رنگ های سیاه و سفید را بهتر از رنگ های دیگر مانند قرمز و آبی تشخیص دهد. به همین دلیل بیشتر دوربین های دید در شب برای آن که دیدن تصاویر را برایمان راحت تر کنند، فیلتری تک رنگ را فعال می کنند.

در تصویر بالا انواع مختلف نور را مشاهده می کنید که توسط چشم غیر مسلح دیده می شوند. این در حالی است که نور مادون قرمز توسط چشمان غیر مسلح قابل دیدن نیست.

اکثر دوربین های مداربسته از جمله دوربین های مداربسته داهوا (Dahua) , دوربین های مداربسته سامسونگ ( Samsung ) , دوربین مداربسته هایک ویژن ( Hikvision ),دوربین مداربسته تیاندی ( Tiandy ),دوربین مداربسته مکسرون ( Maxron ),دوربین مداربسته پاناسونیک ( Panasonic )  و دوربین های مداربسته شرکت سونی (Sony) دارای قابلیت دید در شب و همچنین فیلتر IR Cut هستند. این ویژگی سبب می شود دوربین به صورت خودکار روشنایی روز را تشخیص داده و برای حفظ رنگ ها و نور بندی دقیق، از انتشار نور مادون قرمز در طول روز جلوگیری کند.

با فرا رسیدن شب فیلتر  IR Cut به صورت خودکار حذف می شود و این اجازه را می دهد تا نور بیشتری به همراه نور مادون قرمز به دوربین برسد.

نسل اول دید در شب دوربین مداربسته

این نسل هم‌اکنون رایج‌ترین نوع مورد استفاده در دنیا است. یک دوربین مداربسته دیددرشب نسل اول، نور موجود در محیط را چندین هزار برابر تقویت می‌کند و به این ترتیب تصویر واضحی از تاریکی در اختیار شما قرار می‌دهد. این تجهیزات تصویر کامل و واضحی را با قیمت ارزان برای شما تهیه می‌کند که برای قایقرانی، شکار، مشاهده حیات وحش یا محافظت از منزل مناسب است. در هنگام استفاده از این تجهیزات به موارد زیر برخورد می‌کنید:

یک صدای زوزه ضعیف از دستگاه شنیده می‌شود.
لبه‌های تصویر کمی محوشدگی دارند. این پدیده به‌عنوان انحراف هندسی (Geometric Distortion) شناخته می‌شود.
وقتی دستگاه را خاموش می‌کنید تا مدتی با رنگ سبز می‌درخشد.

نسل دوم دید در شب دوربین مداربسته

این نسل به علت قیمت بیشتر (حدود ۵۰۰ تا ۱۰۰۰ دلار بیشتر از نسل اول) جهت نیروهای پلیسی و قانونی یا کاربردهای حرفه‌ای استفاده می‌شود. تفاوت اصلی بین نسل اول و دوم استفاده از یک صفحه میکرو کانال موسوم به MCP می‌باشد. MCP از میلیونها فیبر نوری کوتاه و موازی تشکیل شده‌است. زمانی که الکترونها از این شبکه فیبر نوری می‌گذرند هزاران الکترون دیگر نیز آزاد می‌شود. این فرایند سبب می‌شود تا تقویت نور در این تجهیزات چندین برابر نسل اول شده و تصویر مناسب‌تر و شفاف‌تری بدست آید.

نسل سوم دید در شب دوربین مداربسته

در این نسل با استفاده از ماده شیمیایی حساس گالیم آرسنید تصویر روشن و شفاف‌تر و با تفکیک‌پذیری بالاتری بدست می‌آید. همچنین استوانه تقویت کننده با یک محافظ یونی پوشیده شده‌است که عمر استوانه را افزایش می‌دهد.

نسل چهارم دید در شب دوربین مداربسته

این نسل بدون شک بزرگ‌ترین رکورد در فاوری تقویت تصویر در ۱۰ سال گذشته می‌باشد. با حذف محافظ یونی که در نسل سوم افزوده شده‌بود؛ اختلالات زمینه نیز کاهش یافته و نسبت سیگنال به نویز افزایش می‌یابد. افزودن یک سامانه تامین توان با تنظیم خودکار اجازه می‌دهد که دوربین مداربسته دیددرشب بتواند به هرگونه نوسان در شرایط نوری پاسخ دهد. این توانایی پیشرفت عظیمی در تجهیزات دید در شب ایجاد کرده‌است. چرا که به کاربران دوربین مداربسته دید در شب اجازه می‌دهد به سرعت و بدون هیچ تأثیرات جانبی از شرایط پرنور به شرایط کم‌نور برود.

از جمله ویژگیهای نسل چهارم می‌توان به موارد زیر اشاره کرد:

۱-بیش از ۱۰۰٪ پیشرفت در پاسخ تصویری.
۲-نمایش فوق‌العاده در نورهای بسیار کم.
۳-حداقل سه برابر وضوح و تفکیک‌پذیری بیشتر در نورهای کم.

گرچه اکثر دوربین های مداربسته دیددرشب موجود در بازار از نسل صفر و یک می‌باشند؛ این نسل همچنین به رکورد جدید در بازار تجهیزات دید در شب دست یافت.

نسل چهارم تجهیزات دید درشب، اثربخشی عملیات شبانه را برای نیروهای نظامی استفاده کننده از این تجهیزات، بطور قابل توجهی افزایش داده‌است.