УДК 621.397:621.398:654.924
ББК 32.968
В83
Серия «Обеспечение безопасности объектов»; Выпуск 3.
Редакционная коллегия серии:
академик РАН В. К. Левин (председатель редколлегии);
доктор воен. наук, профессор В. П. Лось; канд. техн. наук, доцент А. А. Торокин;
доктор техн. наук, профессор В. А. Ворона; канд. техн. наук, профессор В. А. Тихонов,
доктор техн. наук, профессор В. В. Саморуков, канд. техн. наук, доцент Д. М. Платонов
Ворона В. А., Тихонов В. А.
В83 Технические средства наблюдения в охране объектов. - М.: Горячая
линия-Телеком, 2011. - 184 с: ил.
ISBN 978-5-9912-0143-8.
Книга посвящена одному из важных аспектов защиты объектов и физиче-
ских лиц от преступных посягательств и стихийных бедствий - техническим
средствам наблюдения. Рассмотрен весь комплекс вопросов, посвященных
этой тематике: принципы построения и классификация систем видеонаблю-
дения; цифровые системы видеонаблюдения; скрытое охранное теленаблю-
дение; ночное видение; радиовидение; звуковидение; интеллектуальные сис-
темы видеонаблюдения и перспективы их развития.
Для специалистов в области создания и применения систем защиты объ-
ектов, руководителей и сотрудников служб безопасности, студентов учебных
заведений и слушателей курсов повышения квалификации, а так же широко-
го круга читателей, интересующихся вопросами применения систем охран-
ного телевидения.
ББК 32.968
Адрес издательства в Интернет www TECHBOOK.RU
Справочное издание
Ворона Владимир Андреевич
Тихонов Виктор Алексеевич
Системы контроля и управления доступом
Редактор И. Н. Андреева
Обложка художника В. Г. Ситникова
Компьютерная верстка Ю. Н. Чернышова
Подписано в печать 08 09 10. Формат 60x90/16. Печать офсетная.
Уч-изд.л. 11,5. Тираж 1000 экз. (1-й завод 500 экз.) Изд. №10143.
ООО «Научно-техническое издательство «Горячая линия - Телеком»
ISBN 978-5-9912-0143-8 © В. А. Ворона, В. А. Тихонов, 2011
© Оформление издательства
«Горячая линия-Телеком», 2011

СПИСОК СОКРАЩЕНИЙ
АМЭЛ — активный матричный электролюминесцентный
АИ — активно импульсный
АРЧ — автоматическая регулировка чувствительности
АЧТ — абсолютно черное тело
БП — блок питания
БУ — блок управления
БН — блок накачки
ВМ — видеомагнитофон
ВИП — высоковольтный источник питания
ГБС — газобаллонная система
ГХМ — газохолодильная машина
ДЧ — делитель частоты
ЖК — жидкокристаллический
ЖКД — жидкокристаллический дисплей
ЗГИ — задающий генератор излучения
ИК — инфракрасный
ИКС — инфракрасное стекло
ИЛПИ — импульсный лазерный полупроводниковый излучатель
ИПП — источник первичного питания
ИУ — импульсный усилитель
ИВИ — измеритель временных интервалов
ИД — индикатор дальности
ИКП — инфракрасная подсветка
ИСБ — интегрированная система безопасности
КПД — коэффициент полезного действия
КСБ — комплексная система безопасности
КПП — контрольно-пропускной пункт
ЛА — летательный аппарат
МОН — монитор
МУ — маскирующее устройство
МЭ — маскирующий элемент
МКП — многоканальная пластина
МПИ — многоэлементный приемник излучения
МДВ — метереологическая дальность видимости
ММВ — миллиметровые волны

4 Технические средства наблюдения в охране объектов
ОФИ — объектив формирования излучения
ОСИД — органический светоизлучающий диод
ОНВ — очки ночного видения
ОД — обнаружитель движения
ПЗС — прибор с зарядовой связью
ПК — персональный компьютер
ПНВ — прибор ночного видения
ППП — пакеты прикладных программ
СОТ — система охранного телевидения
СИП — светоизлучающий полимер
СВЧ — сверхвысокие частоты
СВМ — специальный видеомагнитофон
СИД — светоизлучающий диод
ТК — телекамера
ТПИ — твердотельный преобразователь изображения
ТПВ — тепловизор
ТПС — тепловизионная система
ТВП — тепловизионный преобразователь
ТЭО — термоэлектрическое охлаждение
ТВЛ — телевизионная линия
УЗВЧ — ультразвук высоких частот
УЗНЧ — ультразвук низких частот
УЗСЧ — ультразвук средних частот
ФНЧ — фильтр нижних частот
ФПУ — фотоприемное устройство
ФПМ — фокально-плоскостная матрица
ФЭП — фотоэлектрический преобразователь
ЭАП — электронно-акустический преобразователь
ЭОП — электронно-оптический преобразователь
ЭЛТ — электронно-лучевая трубка

ВВЕДЕНИЕ
В общей структуре интегрированных (комплексных) систем обес-
печения безопасности объектов и физических лиц важное место зани-
мают системы охранного телевидения (СОТ), или системы видео(теле)
наблюдения. Фактически подобные системы в последнее время исполь-
зуются повсеместно. Системы видеонаблюдения применяются при ох-
ране периметров объектов, контроля поведения посетителей (магази-
ны, гостиницы, офисы), производственных процессов и многих других
областях. Важную роль материалы видеонаблюдения играют как эле-
мент судебных разбирательств.
Охранное видео(теле)наблюдение ведет свою историю с замкнуто-
го (не выходящего в эфир) телевидения, называемого еще кабельным,
или CCTV (Close Circuit Television).
Первые простейшие CCTV-системы строились по схеме «камера —
монитор». Потом были разработаны более сложные системы «каме-
ры — квадратор — монитор», затем появились видеомультиплексоры
и другие устройства. Для записи использовались в основном аналого-
вые видеомагнитофоны. Позже стали использоваться компьютерные
(цифровые) системы.
В состав CCTV-систем стали включать, кроме телекамер с термо-
кожухом и монитором, видеорегистраторы, видеосерверы с различны-
ми соединительными компонентами (оптоволокно, кабельные сборки,
кроссовое оборудование, шкафы, стойки, контрольно-измерительная
аппаратура).
Системы видеонаблюдения стали усложняться, превращаясь из
локальных в глобальные. В их состав уже входят от десятков до тысяч
камер. В этом случае традиционный — централизованный — подход,
при котором все видеосигналы через коаксиальные кабели поступа-
ют в центр управления, оказывается неэффективным. Это связано с
тем, что велики расстояния от камер до центра управления и требуют-
ся удлинители (витая пара, MPEG-коробки, конверторы ТВ-сигналов).
При этом качество телевизионного сигнала оставляет желать лучшего.
Как выход из подобной ситуации — использование IP-решений, т.е. ис-
пользование цифровой обработки сигналов. В этом случае появляется
возможность построения истинно распределенных систем, в которых

6 Технические средства наблюдения в охране объектов
реализуется принцип децентрализации не только в плане обработки
видео, но и его хранения с использованием сетевых дисковых массивов.
IP-технологии позволяют перейти на видеосерверы с технологи-
ей Progresivescan, которая позволяет наблюдать одной камерой ту же
площадь, что раньше осуществлялось десятью, контролировать три по-
лосы движения автотранспорта.
Однако переход на IP-технологии пока ухудшает ситуацию с ви-
деоанализом, так как он осуществляется лишь над компрессирован-
ными видеопотоками.
Несмотря на этот, в общем преодолимый недостаток, распределен-
ные видеосистемы (IP-сети) выигрывают благодаря своей масштаби-
руемости, гибкости, оптимальной функциональности камер, возмож-
ности соединения по глобальным сетям, приемлемой стоимости об-
служивания. Кроме того, следует отметить, что переход на цифровое
оборудование можно осуществлять постепенно. Целый ряд фирм пред-
лагают решения, которые позволяют сочетать в одной системе анало-
говые и цифровые компоненты.
На Глобальном форуме по системам цифрового видеонаблюдения
(Global Digital Surveillanace Forum, GDSF) — «Революция ителлекту-
ального видеонаблюдения», который проходил с 16.04 по 18.04 2007 г.
на Тайване (г. Тейбей), было отмечено, что технологии интеллекту-
ального видеонаблюдения (Intellectual Video Surveillance, IVS) являют-
ся наиболее быстрым элементом общего управления безопасностью.
В перспективе с помощью технологии IVS можно определять плот-
ность потока людей, контролировать направление движения, отсле-
живать траектории движения объекта, контролировать подозритель-
ное поведение. Это позволяет перейти на новый уровень управления
безопасностью объекта.
Компания IMS, являющаяся крупнейшим маркетинговым агент-
ством, опубликовала результаты своих исследований под интригую-
щим названием «Тенденции развития отрасли охранного видеонаблю-
дения». При обсуждении основных направлений развития данной от-
расли было отмечено следующее:
• конвергенция (сближение систем физической защиты и IT) меняет
суть отрасли безопасности;
• развитие технологии DPS (процессоры цифровой обработки сигна-
лов) позволяет встраивать алгоритмы видео в полевые решения;
• наибольшее развитие получают системы сетевого видеонаблюде-
ния;
• в ближайшем будущем следует ожидать высокий рост сектора се-
тевого CCTV (кабельного телевидения);

Введение
• лидерами мирового рынка CCTV-систем являются компании Axis,
Panasonic, BSS.
Мировой рынок CCTV-систем сейчас составляет 5,2 млрд долл.
США. Предполагается, что к 2010 г. мировой рынок систем видеона-
блюдения вырастает на 40 %, к этому времени рынок IP-камер составит
более 1 млрд долл. США, будет продано более 1 млн видеосерверов.
Значительную роль в системах видеонаблюдения играет программ-
ное обеспечение (ПО). По прогнозам компании IMS рынок ПО для ана-
лиза видеоконтента к 2009 г. может достичь 839 млн долл.

1. СИСТЕМЫ ОХРАННОГО
ТЕЛЕВИДЕНИЯ
1.1. Назначение и принципы построения
систем охранного телевидения
Неотъемлемой функцией комплексной (интегрированной) системы
безопасности любого объекта охраны стали системы охранного телеви-
дения (СОТ), или системы видеонаблюдения, поскольку они позволя-
ют не только наблюдать и записывать видеоинформацию, но и про-
граммировать реакцию всей системы безопасности при возникновении
тревожных событий или ситуаций. В настоящее время наиболее рас-
пространенными системами являются системы CCTV (Closed Circuit
Television — системы замкнутого телевидения), предназначенью для
организации видеоконтроля на охраняемых объектах (различных по
структуре и сложности).
Преимущество современных систем охранного телевидения (СОТ)
заключается не только в сокращении числа охранников, но и в ка-
чественном скачке функциональных возможностей службы безопасно-
сти объекта в целом. Охранное телевидение обеспечивает возможность
оперативного наблюдения за обстановкой на объекте. Современные
телекамеры, являющиеся одним из важных элементов СОТ, способны
работать почти в полной темноте, обладают высокой надежностью за
счет полного перехода на твердотельную технологию и отказа от ва-
куумных элементов. Одни телекамеры устанавливаются открыто для
создания психологического эффекта, другие — в камуфлированном ис-
полнении, для ведения скрытого наблюдения. Сигналы, поступающие
от них, выводятся на единый пульт управления, расположенный на
посту охраны. Изображения от телекамер, расположенных в наибо-
лее важных зонах объекта, выводятся на отдельные мониторы, а от
всех других, преобразованные специальными устройствами — квадра-
торами, в целях экономии средств выводятся в виде мультикартинки
на обзорные мониторы. При необходимости квадратор позволяет пере-
ключить изображение от заинтересовавшей оператора камеры на пол-
ноэкранный режим. Все мониторы на посту охраны устанавливаются
в обеспечивающую максимально удобный обзор специальную стойку
перед столом оператора.

1. Системы охранного телевидения 9
Системы охранного телевидения позволяют:
• осуществить автоматизацию системы, а следовательно, и возмож-
ность дистанционного управления комплексом;
• контролировать движения объектов наблюдения в реальном вре-
мени;
• возможность записывать происходящие события на видеомагнито-
фон;
• использовать возможности проводной и беспроводной передачи те-
левизионного сигнала на большие расстояния.
Требования и используемая в области видеонаблюдения термино-
логия приведена в ГОСТ Р 51558-2000 «Системы охранные телевизи-
онные. Общие технические требования и методы испытаний», а так-
же в ГОСТ 21879-88 «Телевидение вещательное. Термины и опреде-
ления», ГОСТ 23456-79 «Установки телевизионные прикладного на-
значения. Методы измерений и испытаний». Требования к постро-
ению и организации применения систем видеонаблюдения приведены
в РД 78.36.003-2002, в [4].
1.2. Классификация СОТ
При классификации систем видеонаблюдения используют различ-
ные признаки. К числу основных относятся:
• вид используемого оборудования;
• функциональное назначение;
• место расположения системы;
• принцип управления;
• уровень интеллекта;
• способ передачи сигнала;
• тип используемых камер;
• число используемых камер;
• разрешение ТК.
Обобщенная схема классификации представлена на рис. 1.1.
Рассмотрим некоторые виды систем более подробно. В зависимо-
сти от используемого оборудования различают аналоговые и цифро-
вые системы видеонаблюдения.
Аналоговые системы видеонаблюдения используются там, где не-
обходимо организовать видеонаблюдение в небольшом числе помеще-
ний и сигнал с видеокамер записывать на видеомагнитофон, — в не-
больших офисах и складских помещениях, автостоянках и других объ-
екты. В настоящее время аналоговые системы видеонаблюдения до
сих пор пользуются большим спросом из-за небольшой стоимости и

классификационные
Системы
видеонаблюдения
(СОТ)
признаки
X
Используемое
оборудование
Аналоговые
Цифровые
Тип
чувствительного
элемента
Види-
коновые
сед
Функциональное
назначение
Системы
наружного
видеонаблюдения
Системы
внутреннего
видеонаблюдения
Системы
скрытого
видеонаблюдения
Место
расположения
По принципу
управления
Стационарные
Мобильные
Централи-
зованные
Распре-
деленные
По способу
передачи сигнала
Проводные
L- Беспроводные
Тип
используемых
камер
По числу
используемых
камер
Черно-белые
Цветные
Разрешение
Простые
Сложные
Обычное
Высокое
разрешение
Уровень
интеллекта
Низкий
Высокий
Габаритные
размеры
камер
Обычные
Специальные
Рис. 1.1. Обобщенная схема классификации систем видеонаблюдения

1. Системы охранного телевидения 11
выигрышное™ с точки зрения соотношения цена/качество. Кроме то-
го, аналоговые системы видеонаблюдения отличаются простотой кон-
струкции и надежностью, которая проверена временем. Основу ана-
логовых систем видеонаблюдения составляют камеры видеонаблюде-
ния. Эти камеры представляют собой оптические устройства, ПЗС-
матрицы которых формируют видеосигнал из светового потока, про-
ходящего через объектив и группу линз и попадающего на эту мат-
рицу. Аналоговые камеры видеонаблюдения можно модернизировать,
используя блок преобразования аналогового видеосигнала в цифровой.
Такие камеры видеонаблюдения уже можно подключать в цифровые
системы видеонаблюдения.
Преимущества аналоговых систем видеонаблюдения заключают-
ся в невысокой стоимости оборудования, высокой надежности, про-
стоте эксплуатации, что позволяет их использовать персоналом невы-
сокой квалификации.
Недостатками таких систем принято считать необходимость по-
стоянного обслуживания (замена видеокассет, архивирование отснято-
го материала, обслуживание видеомагнитофонов) и некоторую функ-
циональную ограниченность, обусловленную использованием аналого-
вой аппаратуры.
Цифровые системы видеонаблюдения используются для обеспече-
ния безопасности особо ответственных или территориально-распреде-
ленных объектов. Эти системы интегрируют в комплексные системы
безопасности (КСБ) и обеспечивают визуальный контроль охраняемых
объектов. Особенностью цифровой системы видеонаблюдения являет-
ся то, что они применяются в системах безопасности территориально-
распределенных объектов, а также в комплексах управления безопас-
ностью больших компаний. Производительность современных средств
вычислительной техники такова, что можно работать в реальном вре-
мени с телевизионным изображением без потери качества, при этом
стоимость систем вполне приемлема. Преимущества цифровой запи-
си очевидны: это неограниченное время хранения записи, практически
мгновенный доступ к любому сюжету из архива, возможность простой
передачи видеоинформации по локальным и глобальным вычислитель-
ным сетям, возможность обработки кадров с использованием различ-
ных алгоритмов фильтрации и повышения качества изображения с по-
следующей распечаткой на обычном принтере. Уже доказано, что, на-
чиная с некоторого уровня сложности, системы охранного телевидения,
цифровые системы оказываются экономически эффективнее.
Кроме того, можно указать средующие достоинства цифровых си-
стем видеонаблюдения:
• качественная картинка видеоизображения;

12
Технические средства наблюдения в охране объектов
возможность обработки и компьютерного анализа отснятого мате-
риала;
применение дешевых цифровых носителей информации для видео-
архива;
высокая скорость доступа к видеоархиву;
использование стандартных компьютерных линий связи;
возможность передачи информации по сетям LAN/WAN;
возможность транслирования видеоизображения в Интернет;
• высокая степень интеграции с современными системами безопас-
ности.
Основными недостатками цифровых систем видеонаблюдения
принято считать относительно высокую стоимость оборудования и по-
требность в квалифицированной эксплуатации и обслуживании.
По функциональному назначению системы видеонаблюдения под-
разделяют на системы наружного, внутреннего и скрытого наблюде-
ния.
Системы наружного видеонаблюдения, предназначенные для на-
блюдения за обстановкой по периметру, содержат телевизионные ка-
меры, установленные по периметру, для наблюдения за окнами здания
и территорией. Телевизионные камеры устанавливаются стационар-
но. Поле зрения каждой камеры захватывает часть фасада здания и
улицы.
Сигналы с телекамер поступают на монитор поста охраны для цен-
трализованного наблюдения. Схема возможного расположения теле-
камер представлена на рис. 1.2.
Зона парковки
автомобилей
Рис. 1.2. Схема расположения телекамер наружного видеонаблюдения

1. Системы охранного телевидения 13
Установка специализированного видеомагнитофона для записи
тревожных ситуаций позволяет создавать видеоархив, благодаря ко-
торому можно анализировать и расследовать произошедшее событие.
Обычные видеокамеры могут быть заменены на телекамеры с транс-
фокатором и позиционирующим механизмом.
Системы внутреннего видеонаблюдения предназначены для кон-
троля и документирования событий, происходящих в помещениях охра-
няемого объекта (коридоры, лестницы, внутренние гаражи, торговые
залы). При увеличении числа камер и для повышения качества ра-
боты оператора наблюдения видеокамеры подключаются к мониторам
через специальные устройства, которые позволяют выводить на мо-
нитор изображение именно тех телекамер, в зоне которых происходит
движение. Более современные устройства позволяют программировать
в зоне изображения «зоны тревоги», например на открытие дверей,
окон или даже на резкие движения руками, появление оружия или
других предметов. Следовательно, эти системы можно рассматривать
как многофункциональные. Системы внутреннего наружного и скры-
того видеонаблюдения позволяют при правильной интеграции решать
многие задачи безопасности без участия большого количества людей.
Система скрытого видеонаблюдения позволяет фиксировать пере-
говоры в специализированных помещениях, а также осуществлять ви-
деоконтроль в тех местах, где размещение видеокамер нежелательно
по каким-то причинам.
Для осуществления скрытого видеонаблюдения используются ми-
ниатюрные видеокамеры (pinhole), диаметр объектива которых состав-
ляет около 0,8 мм. Такие миниатюрные камеры можно располагать
под обоями, в настенных часах и т.д. Изображение с телекамер посту-
пает на монитор и при необходимости документирования наблюдаемых
событий записывается на специализированный видеомагнитофон, дли-
тельность записи на одной кассете которого может составлять до 960 ч
(40 суток). На рис. 1.3 представлена схема скрытого видеонаблюде-
ния для комнаты переговоров.
При установке видеокамер необходимо учитывать два обстоятель-
ства. Первое связано с правильным выбором мест установки, а вто-
рое — с соблюдением конституционных прав граждан, т.е. необходимо
свести к минимуму вмешательство в личную жизнь человека.
По числу используемых камер различают простые (одна или две
камеры) и сложные (число камер составляет единицы и сотни) систе-
мы видеонаблюдения.
Простая видеосистема состоит из двух элементов: телекамеры и
видеомонитора, соединенных между собой линией связи для передачи
сигнала от телекамеры на видеомонитор.

14
Технические средства наблюдения в охране объектов
•-•-1 j
Рис. 1.3. Схема расположения телекамер внутреннего скрытого
видеонаблюдения
По уровню интеллекта различают системы охранные телевизи-
онные с низким и высоким уровнем интеллекта. Системы с низким
уровнем интеллекта требуют присутствия оператора и/или постоян-
ной записи информации.
СОТ с высоким уровнем интеллекта выполняют функции авто-
матической оценки обстановки или же выступают в роли техническо-
го средства обнаружения (обнаружение перемещений в зоне наблюде-
ния, распознавание (классификация) объектов, динамическое слеже-
ние за нарушителем).
Используемые телекамеры (ТК) бывают черно-белые и цветные.
Черно-белые ТК в полтора раза дешевле цветных и у них выше раз-
решающая способность (в полтора — два раза) и чувствительность (в
4...8 раз). Их следует использовать при наблюдении больших откры-
тых территорий. Такие камеры хорошо работают в условиях низкой
освещенности, небольшого тумана.
Цветные ТК позволяют лучше идентифицировать наблюдаемый
объект. Однако стоимость СОТ с цветной ТК в 2...2,5 раза выше сто-

1. Системы охранного телевидения 15
имости СОТ с черно-белой. Их использование требует хорошего осве-
щения.
По способу передачи сигнала различают проводные и беспроводные
системы. В проводных видеосистемах используют различного типа ка-
оксиальные и оптоволоконные кабели. В беспроводных системах в ос-
новном используют радиосредства. Беспроводные СОТ обеспечивают
дальность передачи изображения до 15 км в прямой видимости.
По разрешению, зависящему от используемой ТК, все СОТ делят
на два вида: обычное разрешение (380-420 ТВЛ (телевизионных ли-
ний)) и высокое разрешение (570-600 ТВЛ).
При использовании цветных ТК разрешение несколько хуже: 300—
350 ТВЛ для обычного разрешения и 450-480 ТВЛ для ТК высокого
разрешения.
По принципу управления различают централизованные, когда
функции управления сосредоточены в одном центре, и распределенные
СОТ, когда имеется несколько центров управления всей системой.
По месту расположения различают стационарные видеосистемы,
располагаемые на охраняемом объекте, и мобильные, располагаемые в
самолете, автотранспорте, поезде, корабле и т.п.
По габаритным размерам ТК различают обычные и специальные
СОТ, в последних используются специальные малогабаритные ТК
(иногда такие СОТ называют минивидеосистемами).
В современных телевизионных системах охраны используется по-
стоянная запись всей видеоинформации, поступающей от телекамер.
При этом вместе с видеоинформацией фиксируется и служебная ин-
формация, в частности отметки времени и даты, номер телекамеры
и т.д. Для одновременной записи сигналов от нескольких телекамер
на один специальный видеомагнитофон применяются специальные уст-
ройства — видеомультиплексоры. Суть их работы заключается в том,
что входные сигналы от телекамер мультиплексируются (коммутиру-
ются) по очереди на выход данного устройства. Таким образом, фор-
мируется выходной видеосигнал, состоящий из последовательностей
кадров входных телекамер, и в каждое поле видеоленты записывается
кадр от очередной телекамеры. Ясно, что при таком способе запись
будет дискретной и при использовании, например, мультиплексора на
16 телекамер и при пропорциональном режиме записи частота запи-
санного видеосигнала от одной телекамеры составит около 2 кадров в
секунду. Периодичность записи будет определяться также режимом ис-
пользования ленты видеомагнитофона. Так, например, если обычная
трехчасовая видеокассета используется в 24-часовом режиме записи,
частота записи видеосигнала от одной телекамеры уменьшится до од-
ного кадра за 2,5 с. При воспроизведении из последовательности всех

16
Технические средства наблюдения в охране объектов
кадров, записанных на ленте, автоматически выбираются и выводятся
на монитор только те, которые относятся к интересующей в данный
момент камере. Реализованная таким образом система документиро-
вания и воспроизведения позволяет службе безопасности объекта при
необходимости просматривать хранимую в архивах информацию об об-
становке и событиях на объекте, а это крайне важно для восстановле-
ния картины событий, имевших место в прошлом.
1.3. Структура СОТ
В соответствии с ГОСТ Р 51558-2000 [1] и ГОСТ 21879-88 [3] СОТ
является телевизионной системой замкнутого типа и предназначается
для получения телевизионных изображений (со звуковым сопровожде-
нием или без него), служебной информации и извещений о тревоге с
охраняемого объекта.
Типовая структура СОТ представлена на рис. 1.4.
Комплектация системы видеонаблюдения зависит от требований,
предъявляемых к безопасности объекта. Как правило, минимальная
1 лэ
1 JVM
-►
*
Система
передачи
данных
Видеонакопитель
Аппаратура
коммутации
видеосигналов
Видеоконтроллер
t t 1
Схема электропитания
Система освещения
Видео
принтер
ВМ
Пульты
управления
компьютером
К аппаратуре охранной
сигнализации
Рис. 1.4. Типовая структура СОТ

1. Системы охранного телевидения 17
конфигурация системы видеонаблюдения включает видеокамеры, уст-
ройства обработки видеосигналов (квадраторы, мультиплексоры), за-
писывающие устройства (видеомагнитофоны, видеорегистраторы, ви-
деорекордеры) и устройства отображения видеоинформации (видеомо-
ниторы).
Различают следующие состояния СОТ:
• состояние тревоги (реакция системы на тревожное событие);
• состояние наблюдения (выполнение функций, достаточных для
просмотра сцены оператором или ручного сопровождения цели);
• состояние охраны (выполнение функций, достаточных для автома-
тического и при необходимости ручного сопровождения цели).
В крупные системы видеонаблюдения (в зависимости от функцио-
нальных задач, поставленных перед системой видеонаблюдения) уста-
навливают дополнительные управляющие и вспомогательные устрой-
ства — усилители-распределители, модуляторы, телеметрические при-
емники, матричные коммутаторы, поворотные устройства для видеока-
мер, клавиатуры управления камерами видеонаблюдения, видеоприн-
теры, передатчики и другие охранные устройства и устройства системы
видеонаблюдения. Рассмотрим несколько подробнее основные элемен-
ты типовой структуры СОТ.
1.3.1. Телевизионные камеры
Качество изображения определяется прежде всего видеокамерой.
В настоящее время для систем телевизионного наблюдения (включая
модификации) выпускаются видеокамеры, отличающиеся характером
изображения (черно-белое или цветное), четкостью изображения, све-
точувствительностью (минимальной рабочей освещенностью объекта
съемки), возможностью цифровой обработки видеосигнала, допусти-
мыми климатическими условиями работы, напряжением питания. При
разработке СОТ используют вполне определенные графические обо-
значения. Перечень таких условных обозначений приведен в Приложе-
нии 1.
Видеокамера состоит из фотоэлектрического преобразователя
(ФЭП), устройства формирования видеосигнала (предварительное уси-
ление видеосигнала), видеоусилителя (усиление видеосигнала до уров-
ня 1 В и его обработка), системы автоматической регулировки уровня
сигнала и источника питания.
ФЭП является светоусточувствительным устройством, которое
преобразует оптическое изображение зоны наблюдения в электриче-
ский сигнал.

18 Технические средства наблюдения в охране объектов
В качестве светочувствительного устройства в большинстве си-
стем ввода изображений используются ПЗС-матрицы — приборы с за-
рядовой связью (CCD-матрицы). Принцип работы ПЗС матрицы сле-
дующий: на основе кремния создается матрица светочувствительных
элементов (секция накопления). Каждый светочувствительный эле-
мент имеет свойство накапливать заряды пропорционально числу по-
павших на него фотонов. Таким образом, за некоторое время (время
экспозиции) в секции накопления получается двумерная матрица заря-
дов, пропорциональных яркости исходного изображения. Накопленные
заряды первоначально переносятся в секцию хранения, а далее строка
за строкой и пиксель за пикселем на выход матрицы. Существуют так-
же матрицы, в которых отсутствует секция хранения, и тогда строчный
перенос осуществляется прямо по секции накопления. Очевидно, что
для работы таких матриц требуется оптический затвор.
Принцип кодирования информации в видеокамере определяется
используемым стандартом видеосигнала. Существуют два наиболее
распространенных стандарта видеосигнала черно-белого изображения:
• стандарт EIA (Electronics Industry Association — Американская ас-
социация производителей электроники);
• стандарт CCIR (Comite Consultatif Intarnationale des Radiocommu-
nications — Международный консультативный кабинет по радио-
связи).
В цветных видеокамерах используют один из трех следующих стан-
дартов:
• стандарт NTSC (National Television System Color);
• стандарт SEC AM (Sequentiel Couleur Avec Memoire);
• стандарт PAL (Phase Alternation Line).
Физический размер ПЗС-ячеек является основным параметром,
определящим требование к разрешающей способности объектива. Для
1/2-дюймовой матрицы SONY ICX039 размер пикселя составляет
8,6x8,3 мкм. Следовательно, обьектив должен иметь разрешение луч-
ше чем 1/8,3 • 10~3 = 120 линий (60 пар линий на миллиметр). Для
обьективов, сделанных под 1/3-дюймовые матрицы, это значение долж-
но быть еще выше.
Под чувствительностью видеокамеры обычно понимают минималь-
ную освещенность на объекте наблюдения, позволяющую различать на
видеомониторе переход от черного к белому.
Так как освещенность объекта в течение суток изменяется, видео-
камеры должны иметь встроенный электронный затвор, оснащенный
объективом с автоматической регулировкой диафрагмы и другими тех-
ническими решениями.

1. Системы охранного телевидения 19
Чувствительность ПЗС-камер, измеряемая в люксах, вплотную
приблизилась к своему физическому пределу. Типичные значения чув-
ствительности камер общего применения при отношении сигнал/шум
С/Ш = 46 лежат в диапазоне 0,15...0,25 лк освещенности на объекте
при светосиле объектива 1,4. Повышение чувствительности ПЗС-камер
достигается накоплением изображения во времени. Этот метод может
быть применен для неподвижных объектов наблюдения. Второй способ
увеличения чувствительности — применение электронно-оптических
преобразователей — устройств, которые усиливают световой поток.
Спектральная чувствительность ПЗС-камер на основе кремния
соответствует этому параметру у кремния. Матрицы обладают мак-
симумом чувствительности в красном и ближнем инфракрасном ИК-
диапазоне и совершенно не видят в сине-фиолетовой части спектра.
Чувствительность ПЗС в ближнем ИК диапазоне используется в си-
стемах скрытого наблюдения с подсветкой видеокамер источниками
света, а также при измерении тепловых полей высокотемпературных
объектов. Чувствительность ПЗС-матрицы в этом случае в ближнем
ИК диапазоне значительно меньше, но зато матрица может воспри-
нимать синюю область спектра.
Отношение сигнал/шум (С/Ш) измеряется в децибелах и харак-
теризует качество изображения. При отношении С/Ш > 45 дБ на эк-
ране наблюдается чистое без помех изображение. При значении
С/Ш < 30 дБ из-за шума на экране ничего не видно.
Тип узла присоединения объектива определяет тип резьбы и рас-
стояние до плоскости ФЭП для установки сменного объектива видео-
камеры, если она не имеет встроенного объектива. Различают два
типа узлов присоединения:
• тип «С» — резьба 2,54x0,8 мм, расстояние до плоскости ФЭП
17,5 мм;
• тип «CS» — резьба 2,5x0,8 мм, расстояние до плоскости ФЭП
12,5 мм.
Напряжение питания в большинстве случаев обеспечивается либо
от источника переменного напряжения 220 В, 50 Гц, либо от источника
постоянного напряжения 12/24/9 В и др.
В цветных видеокамерах используют два способа формирования
Цветного сигнала: использование одноматричной камеры и использо-
вание системы из трех ПЗС-матриц с цветоделительной головкой для
получения R-, G-, В-компонентов цветного сигнала на этих матрицах.
Второй путь обеспечивает наилучшее качество. В большинстве случа-
ев используются одноматричные ПЗС-камеры.
ПЗС-матрица не может определить «цвет» фотона, попавшего на
поверхность. Для того чтобы вводить цветное изображение, перед каж-

20 Технические средства наблюдения в охране объектов
дым элементом ПЗС-матрицы устанавливается светофильтр. При этом
общее число элементов матрицы остается прежним. Фирма SONY, на-
пример, выпускает совершенно одинаковые ПЗС-матрицы для черно-
белого и цветного варианта, которые отличаются только наличием у
цветной матрицы сетки светофильтров, нанесенных непосредственно
на чувствительные площадки.
Напомним, что человеческий глаз воспринимает как единое целое
красную (Red), зеленую (Green) и синюю (Blue) части видимого спек-
тра, т.е. восприятие человеком информации является трехкомпонент-
ным. RGB-цвета называют опорными.
Для телепереноса цветного изображения эффективнее кодировать
цвет несколько иным способом. Исходные RGB-видеосигналы преоб-
разуют (кодируют) в сигнал яркости Y и два цветоразностных сигнала
U и V:
Y = 0,229Д + 0,587G + 0,114В, U = R-Y, V = B-Y.
При приеме в цветном мониторе осуществляется обратное восста-
новление исходного видеосигнала:
R = Y + U, B = Y + V, G = Y- 0,509C/ - 0,194V.
Существуют несколько схем раскраски матриц. В одной из них
используются четыре разных светофильтра. Для определения цвета
производятся следующие операции. Суммированием четырех сосед-
них пикселей получают яркостный сигнал Y = (Су + G) + (Ye -f Мд).
В строке А1 получают «красный» цветоразностный сигнал R — Y —
— (Мд + Ye) — (G + Су), а в строке А2 получают «голубой» цветораз-
ностный сигнал -(В - Y) = (G + Ye) - (Мд + Су).
Пространственное разрешение цветной ПЗС-матрицы по сравне-
нию с такой же черно-белой обычно в 1,3...1,5 раза хуже по горизонтали
и по вертикали. За счет применения светофильтров чувствительность
цветной ПЗС-матриц такж.е хуже, чем у черно-белой. Таким образом,
можно сказать, что если имеется одноматричный приемник 1000x800,
то реально можно получить около 700x550 по яркостному сигналу и
500x400 (возможен вариант 700x400) по цветному.
При разработке пикселей фотоприемников используют новые тех-
нологии — телевизионные CMOS-матрицы. Использование CMOS-тех-
нологии позволяет разместить на матрице кроме светочувствительной
области также различные устройства обрамления (вплоть до аналого-
цифровых преобразоватедей), которые раньше устанавливались «сна-
ружи». Это позволяет выпускать видеокамеры с цифровым выходом
«на одном кристалле». В качестве примера рассмотрим однокристаль-
ную цветную камеру фирмы Photobit PB-159. Камера выполнена на

1. Системы охранного телевидения 21
одном кристалле и имеет следующие технические параметры: разре-
шение 512x384, размер пикселя 7,9x7,9 мкм, чувствительность 1 лк,
выход — цифровой 8-битов SRGB, корпус с 44 выводами PLCC.
С целью обеспечения качественной работы в условиях переменной
яркости изображения и различных уровней фоновых засветок совре-
менные видеокамеры оснащаются подсистемами компенсации этих воз-
действий. В целях увеличения сектора обзора видеокамеры устанавли-
вают на поворотные устройства с горизонтальным или с горизонталь-
ным и вертикальным сканированием. При установке на улице телека-
меры помещаются в специальные защитные корпусы (гермокожухи).
Внедрению камер на ПЗС-матрицах способствовали их несомнен-
ные преимущества, которые позволили существенно снизить размеры
и вес камеры, упростить их схемотехнику, наполовину снизить потреб-
ляемую мощность, примерно вдвое повысить чувствительность и ста-
бильность работы. В видеокамерах применяются 2/3", 1/2", 1/3", 1/4"
и 1/6" приборы с зарядовой связью (ПЗС). Число пикселей (пиксель —
один элемент ПЗС) в ПЗС может быть от 300 до 1000. Число элемен-
тов матрицы обеспечивает горизонтальное разрешение изображения в
зависимости от модели 300-600 телевизионных линий (ТВЛ).
Синхронизация видеокамер может осуществляться от внутренне-
го или внешнего генератора. Внешняя синхронизация используется в
многокамерных системах для получения немигающего переключения.
В передающих ТВ-камерах на ПЗС со строчно-кадровым переносом за-
рядов практически полностью отсутствует вертикальный смаз изобра-
жения.
Например, в матрице Hyper HAD (третье поколение светочувстви-
тельных матриц) используется оригинальный и простой метод, заклю-
чающийся в установке миниатюрной прецизионной собирательной лин-
зы на каждый светочувствительный элемент, что позволяет сконцен-
трировать световой поток без его лишнего рассеивания. В результате
резко (примерно вдвое) возрастает чувствительность матрицы.
Объективы к камерам отличаются величиной фокусного расстоя-
ния, светосилой, характером создаваемого оптического изображения.
При съемке с одной и той же точки объективами с различными фо-
кусными расстояниями масштаб изображения изменяется прямо про-
порционально величине фокусного расстояния Объектив камеры вы-
бирается в соответствии с назначением камеры. Для максимального
обзора выбирают широкоугольные объективы с фокусным расстояни-
ем порядка 3,5 мм. При этом угол зрения камеры составляет примерно
90°. Длиннофокусные объективы с фокусным расстоянием 12 мм и уг-
лом зрения 30° используются при наблюдении за периметром объекта.

22 Технические средства наблюдения в охране объектов
Для визуального контроля ситуаций внутри помещения следует
применять камеры с встроенным объективом. Для помещений мини-
мальная чувствительность камер может составлять 0,5 лк.
Корпус камеры должен гармонировать с интерьером и не бросаться
в глаза. Если требуется скрыть камеру, то используются миниатюрные
камеры с pinhole объективами. Для получения изображения повышен-
ного качества следует использовать камеры с повышенной разрешаю-
щей способностью (более 500 ТВ Л).
Сетевые камеры при наличии системообразующего программного
обеспечения обладают следующими возможностями:
• использование существующей кабельной и сетевой инфраструкту-
ры;
• создание мобильных и необслуживаемых телевизионных систем;
• создание распределенных телевизионных систем с высочайшим
уровнем конфиденциальности видеоинформации;
• построение «гетерогенных» телевизионных систем безопасности.
Типовые структурные схемы построения телевизионных систем
безопасности на базе сетевых камер приведены в [9]. Первая схема
используется для контроля ряда распределенных необслуживаемых
объектов, объединенных волоконно-оптической линией связи (либо ка-
налом xDSL), с диспетчерскими пунктами, расположенными незави-
симо от расположения охраняемых объектов. При этом операторы
на диспетчерских пунктах (при наличии необходимого уровня досту-
па) могут в реальном времени наблюдать или просматривать записи
любой камеры в системе.
Вторая схема телевизионной системы («гетерогенная») объединя-
ет для операторов в единое целое сетевые камеры и стандартные циф-
ровые видеорегистраторы. В такой системе операторы имеют дело с
видеокамерой и видеоинформацией.
Примерами построения систем на базе сетевых камер могут слу-
жить следующие реализации:
• построение необслуживаемых автономных систем, позволяющих
обеспечивать безопасность, контроль и мониторинг удаленных объ-
ектов;
• для охраны мелких частных объектов бывает вполне достаточно
нескольких камер, а просмотр видеозаписей необходим только в
случае тревог, которые происходят очень редко. Для построе-
ния такой системы пригодна практически любая сетевая камера
(Pentax, Philips, Axis и т.д.);
• установка «временных» камер и средств регистрации звука для
последующего анализа непонятных ситуаций;

1. Системы охранного телевидения 23
• использование системы цифровой видеорегистрации, позволяющей
одновременно работать и с аналоговыми, и с сетевыми камера-
ми (примером служит цифровая телевизионная система «ВИДЕО-
ИКС);
• охрана периметра крупных предприятий только при помощи ох-
ранных периметральных средств (применяются видеосерверы Axis,
DigiEye Lite и т.д.).
К настоящему времени номенклатура видеокамер весьма разнооб-
разна. В Приложении 2 приведены тактико-технические характери-
стики наиболее распространенных образцов.
1.3.2. Видеомониторы
Вторым важным элементом систем видеонаблюдения является ви-
деомонитор. Он должен обеспечивать высокую долговременную ста-
бильность и не требовать регулярной калибровки. В традиционных
системах видеонаблюдения в основном используются видеомониторы с
диагональю 9, 12, 14 и 15 дюймов и разрешением 500-800 ТВЛ. Раз-
мер экрана мониторов: для черно-белых — 9" (23 см), 12" (31 см), 17"
(43 см), 19" (47 см); для цветных — 14" (36 см) и 21" (51 см).
Так как видеомониторы являются устройствами, специально пред-
назначенными для применения в СОТ, их замена на обычные телеви-
зионные приемники не допустима.
Горизонтальное разрешение для мониторов может составлять: для
черно-белых — 750, 800, 900 и 1000 ТВЛ, для цветных — 240, 300, 320
и 450 ТВЛ. Параметры, определяющие качество изображения монито-
ра, следующие: четкость, фокусировка, воспроизведение цвета, сведе-
ние, геометрические искажения. Видеомониторы могут быть оснаще-
ны звуковым каналом для передачи аудиоинформации. В ряде моде-
лей совмещены функции монитора и видеосвитчера.
Основным элементом видеомонитора, определяющим его разме-
ры, разрешающую способность, цветовую гамму, яркость и контраст
изображения, является электронно-лучевая трубка (кинескоп), жидко-
кристаллическая или плазменная панели. ЖК-мониторы имеют по
сравнению с мониторами на ЭЛТ ряд преимуществ:
• не излучают опасные электромагнитные поля, что существенно по-
вышает скрытность информации, отображаемой на экране;
• отсутствуют вредные для здоровья излучения (рентгеновские,
электрические, магнитные, электромагнитные);
• не чувствительны к внешним магнитным полям;
• более полно используется видимая поверхности экрана (поверх-
ность экрана 15-дюймовых ЖК-мониторов соответствует поверх-
ности 16-дюймовых мониторов на ЭЛТ);

24 Технические средства наблюдения в охране объектов
• имеют равномерное разрешение экрана по всей поверхности;
• отсутствует дрожание изображения по вертикали;
• значительное (на 40...50 %) меньшее энергопотребление, большая
компактность и меньший вес.
Лучшими яркостными характеристиками обладают мониторы на
плазменных панелях. Кроме того, учитывая утомляемость операторов,
для охранного телевидения предпочтительными являются мониторы с
частотой кадровой развертки 100 Гц.
Специализированные мониторы отличаются от обычных телеви-
зоров высокой надежностью, большим временем наработки на отказ,
повышенным разрешением. Выбор размера монитора зависит от числа
видеокамер, изображение от которых будет одновременно выводиться
на экран в режиме мультикартинки. Для четырех видеокамер можно
использовать монитор с диагональю не менее 12", а для 16 — не ме-
нее 20".
1.3.3. Дополнительные устройства СОТ
В качестве дополнительных устройств СОТ используются (см.
рис. 1.4):
• видеокоммутаторы;
• специализированные видеомагнитофоны для записи изображения,
ведущие непрерывную запись в течение 3...960 ч на стандартную
видеокассету;
• видеокомпрессор (квадратор) — устройство, позволяющее на экра-
не монитора одновременно наблюдать в режиме реального време-
ни изображение от нескольких видеокамер и записывать его на
видеомагнитофон;
• мультиплексор — устройство, которое позволяет последователь-
но выводить на монитор и записывать на один видеомагнитофон
информацию от нескольких видеокамер;
• детекторы движения — устройства, которые обрабатывают видео-
изображение и при необходимости могут включать видеомагнито-
фон для записи изображения или подавать сигнал тревоги. Детек-
тор реагирует на изменение изображения объекта (контраст или
движение) и подает сигнал тревоги;
• матричные коммутаторы, используемые для повышения эффек-
тивности работы оператора при большом числе камер;
• защитные кожухи, предназначенные для работы в широком диа-
пазоне климатических условий и позволяющие использовать раз-
личные комбинации видеокамер и объективов;
• поворотные устройства для видеокамер, предназначенные для рас-
ширения угла обзора камер;

1. Системы охранного телевидения
25
• системы электропитания;
• системы освещения;
• линии связи;
• видеопринтеры, используемые для регистрации видеоизображения
(наряду с спецвидеомагнитофонами) и позволяющие распечатать
фотографии клиентов, нежелательных посетителей, кадры чрез-
вычайных ситуаций;
• в составе аппаратуры обработки, кроме основных устройств (свит-
черы и компрессоры), применяются различные вспомогательные
устройства: кабельные усилители, разветвители, генераторы вспо-
могательной текстовой информации (даты, времени, номера каме-
ры и т.п.).
Современные видеокоммутаторы делятся на коммутаторы после-
довательного действия и матричные видеокоммутаторы. Видеокомму-
таторы последовательного действия подключают несколько (4-20) те-
лекамер к одному монитору с последовательным автоматическим «ли-
стающим» и ручным режимами работы, позволяющие просматривать
изображения всех камер или выборочно от некоторых из них. В ав-
томатическом режиме время переключения составляет от 0,5 до 60 с.
Матричные видеокоммутаторы имеют встроенный процессор и обеспе-
чивают дополнительно к функциям последовательных видеокоммута-
торов вывод на экран монитора: изображений от камер в любом поряд-
ке с управлением их поворотными устройствами и вариобъективами,
номеров камер и названий помещений, в которых они установлены,
сообщений о сигналах тревоги, текущего времени, даты, инструкции
оператору и др. (рис. 1.5). К выходу видеокоммутатора можно под-
ключать видеомагнитофон.
Телевизионные
камеры (ТВК)
Коммутатор
Рис. 1.5. Схема работы коммутатора

26
Технические средства наблюдения в охране объектов
Телевизионные Квадратор
камеры (ТВК) | Входы Видео-
, выходы
1
Видеомонитор 1
1
2
3
4
W
Видеомонитор 2
Рис. 1.6. Схема работы квадратора
Видеоквадраторы (разделители экранов) уменьшают число ис-
пользуемых мониторов путем одновременного показа на одном экране
монитора нескольких изображений (четырех и более). При этом экран
делится на части по числу видеокамер. Различают видеоквадраторы
«реального времени», обеспечивающие смену изображений одновремен-
но на всех квадратах экрана монитора, и видеоквадраторы последо-
вательного типа с последовательным переключением изображений в
квадратах. Практически все квадраторы обладают функциями видео-
коммутатора. Многие из них имеют «тревожные» входы. В каждом
окне мультикартинки мжно задать номер телекамеры и вывести те-
кущее время (рис. 1.6).
Видеоквадратор осуществляет цифровую обработку видеосигнала
(квадрарирование), поэтому на входе сигнал от видеокамеры представ-
ляется в цифровом виде, а на выходе квадратора формируется ана-
логовый видеосигнал.
В видеоквадраторах последовательного действия период смены
изображений на экране видеомонитора составляет 0,16 с, т.е. частота
кадров равна 6,25 Гц. Из-за этого изображение на экране видеомонито-
ра «дергается», что приводит к преждевременной усталости оператора.
В видеоквадраторах реального времени «оцифровка» изображения
от всех видеокамер происходит параллельно, и поэтому частота кад-
ров не изменяется и равна 25 Гц.
Недостатком видеоквадраторов является то, что разрешение изоб-
ражения уменьшится в 2 раза по отношению к исходному изображению.
Современные видеоквадраторы обладают рядом дополнительных
функций:

1. Системы охранного телевидения 27
• автоматическое и ручное «замораживание» кадра на экране видео-
монитора;
• контроль пропадания видеосигнала;
• цифровое увеличение видеоизображения на экране видеомонитора;
• встроенный последовательный переключатель;
• балансировка яркости изображения от всех видеокамер.
Видеомультиплексоры — устройства, выполняющие временное
мультиплексирование. Первоначально они создавались для обеспече-
ния записи видеосигналов от нескольких (до 16) камер на одну видео-
кассету и непрерывное воспроизведение видеосигналов одной камеры.
Современные дуплексные и триплексные мультиплексоры обладают
широкими функциональными возможностями, в том числе позволяют
просматривать на экране мониторов изображения от одних камер и за-
писывать на видеомагнитофон сигналы от других камер. Записанные
изображения могут просматриваться в полноэкранном формате, режи-
мах квадрированного экрана, «картинки в картинке» и мультиэкрана.
Широкий набор встроенных функций и возможность программирова-
ния микропроцессора с помощью функциональных клавиш или кла-
виатуры персонального компьютера позволяют использовать мульти-
плексор как устройство управления не менее чем 256 камерами си-
стемы видеоконтроля.
Большинство мультиплексоров имеют встроенный детектор ак-
тивности, с помощью которого можно выбрать и установить зоны ак-
тивности и поле зрения любой видеокамеры. При измерения уровня
видеосигнала в установленной зоне мультиплексор выдает сигнал тре-
воги и изображение от «тревожной» видеокамеры выводится на допол-
нительный монитор и производит более подробную запись происходя-
щего на видеомагнитофон (рис. 1.7).
Мультиплексор по сути является цифровым последовательным пе-
реключателем с периодом предъявления равным времени кадра изоб-
ражения (0,04 с) и возможностью создания полиэкранного изображения
на экране видеомонитора. Кадры изображения от видеокамеры после-
довательно «оцифровываются» и из них формируется полиэкранное
изображение (2x2, 3x3, 4x4, картинка в картинке и др.). На видео-
магнитофон записывается последовательно по кадру изображение от
каждой видеокамеры, что, в отличие от видеоквадратора, не ухудша-
ет изображение от видеокамеры.
Существуют следующие основные классы мультиплексоров: сим-
плексные, дуплексные и триплексные.
К симплексному мультиплексору можно подключить один видео-
магнитофон для круглосуточной записи изображения от всех видео-
камер. Но чтобы посмотреть ранее записанную информацию, нужно

28 Технические средства наблюдения в охране объектов
Мультиплексор Видеомонитор 1
Телевизионные
Видеовход
Тревожный
выход
Видеомагнитофон
D D
Bill!
Рис. 1.7. Схема работы мультиплексора
остановить запись и только после этого приступить к просмотру. В со-
временных системах практически не применяется.
К дуплексному мультиплексору можно подключить два видеомаг-
нитофона: один для круглосуточной непрерывной записи, а второй для
воспроизведения. Причем воспроизведение можно осуществлять на до-
полнительном мониторе, выводя на него запись изображения либо от
одной из выбранных камер, либо в режиме мультикартинки.
Триплексный мультиплексор позволяет подключать помимо двух
видеомагнитофонов монитор для получения на нем полиэкранной кар-
тинки.
Видеомультиплексоры имеют такие же дополнительные функции,
как и видеоквадраторы.
Матричный коммутатор — устройство, позволяющее построить
гибкую и легко настраиваемую систему видеонаблюдения. Матричный
коммутатор позволяет вывести видеосигнал с одной из подключаемых
видеокамер на любой монитор системы или видеомагнитофон. Кро-
ме того, он позволяет программировать последовательности вывода
видеосигналов на мониторы и видеомагнитофоны, а также предуста-
новки для опорно-поворотных устройств и трансфокаторов, причем

1. Системы охранного телевидения 29
для каждой камеры задается индивидуальное время вывода на опре-
деленный монитор. Предустановки задают трансфокаторам и опорно-
поворотным устройствам определенный порядок последовательных
действий (например, повернуться по вертикали на 25° вверх и увели-
чить изображение в 12 раз, затем повернуться по горизонтали на 50°
влево).
Программирование матричного коммутатора осуществляется с по-
мощью клавиатуры. К одному матричному коммутатору можно под-
ключить несколько удаленных клавиатур, что позволяет организовать
несколько независимых каналов управления видеокамерами. Матрич-
ный коммутатор имеет порт RS-232 для подключения к компьютеру,
что позволяет программировать и управлять действиями коммутатора.
Матричный коммутатор оборудован «тревожными» входами для под-
ключения охранных извещателей или детекторов движения, при сра-
батывании которых можно задать определенные последовательности
действий коммутатора (например, включается камера, расположенная
в поле действия сработавшего извещателя, изображение от нее выво-
дится на основной монитор и одновременно происходит запись данной
информации на специализированный видеомагнитофон).
Видеодетектор движения представляет собой автономный или
встроенный в мультиплексор электронный блок, который запоминает
текущий кадр изображения, сравнивает его с последующим и выдает
сигнал тревоги при несовпадении сравниваемых изображений. Разли-
чают аналоговые и цифровые детекторы движения. В аналоговых де-
текторах сравниваются уровни сигналов одинаковых элементов изоб-
ражения. При попадании в зону наблюдения объекта, отсутствую-
щего на предыдущем изображении, изменяются соответствующие яр-
кости элементов его изображения — уровни сигналов. Если эти из-
менения превышают установленный порог, детектор движения выдает
сигнал тревоги. Введение порога снижает вероятность ложных тревог
из-за электрических помех или природных явлений в зоне наблюде-
ния (дождь, снег и др.).
В цифровых извещателях создаются предпосылки для существен-
ного повышения помехоустойчивости путем введения в память мик-
ропроцессора участков изображения, изменения в которых вызывают
сигнал тревоги. Для этого поле изображения разделяется на большое
число ячеек, из которых составляют участки сравнения произвольной
конфигурации. В эти участки не включаются, например, качающиеся
ветви деревьев, пол, помещения, по которому могут пробегать грызуны
и другие объекты, не связанные с злоумышленником или его действия-
ми. В ряде видеодетекторов можно задавать программным путем так-
же характеристики прогнозируемого движения злоумышленника: на-

30 Технические средства наблюдения в охране объектов
чало, направление и скорость движения человека, время суток и др.
Например, все входящие в помещение люди вызывают сигнал тревог,
а выходящие — нет. Видеодетектор в виде автономного блока может
быть сопряжен с любым средством системы видеоконтроля.
Для регистрации и документирования изображений видеокамер
применяются специализированные видеомагнитофоны, которые в от-
личие от бытовых обеспечивают существенно большую длительность
записи: от 24 ч до 40 суток. Увеличение продолжительности записи
достигается за счет записи с пропуском кадров (Time-laps recording), с
уплотненной записью и записью по тревоге. Все специализированные
видеомагнитофоны снабжены так называемыми «тревожными» входа-
ми. По тревоге может осуществляться переход в один из более быстрых
режимов, вплоть до номинальной скорости.
В тревожном режиме видеомагнитофон осуществляет режим трех-
часовой записи в масштабе реального времени. При документировании
видеозаписи должен использоваться генератор даты-времени, с помо-
щью которого отмечается текущее время суток и дата.
Важными характеристиками видеомагнитофонов являются высо-
кая разрешающая способность и надежность.
Современные методы MJPEG-сжатия цифрового видеосигнала в
15...25 раз без ухудшения качества обеспечили существенные преиму-
щества цифровой видеозаписи:
• запись практически не подвержена старению и может храниться
сколь-угодно долго;
• при копировании не происходит ухудшения качества изображения
копий;
• простота выбора любого кадра изображения, его вставки в доку-
мент и распечатывания изображения на обычном принтере.
Заметим, что использование в системах охранного телевидения бы-
товых видеомагнитофонов недопустимо, так как они не могут работать
в круглосуточном режиме и кроме того, оператору часто (через 3...4 ч)
необходимо менять видеокассеты.
Специализированные видеомагнитофоны (СВМ) могут работать
круглосуточно, записывая более 3 ч видеоинформации на обычную ви-
деокассету Е180 и цифровые видеонакопители.
В настоящее время в СОТ используют СВМ с форматами записи
VHS (Video Home System) и S-VHS (Super Video Home System). Са-
мым распространенным является формат VHS. В этом формате запись
ведется на видеокассету с шириной ленты 1/2". Видеоголовки (от 2
до 6) расположены под углом к магнитной ленте, путем нанесения на
нее наклонных видеотреков. Звук записывается отдельной головкой
на звуковую дорожку, проходящую вдоль магнитной ленты.

1. Системы охранного телевидения
31
Записываемый полный видеосигнал имеет две составляющие:
• сигнал яркости (У) — несущий информацию о яркости тех или
иных участков изображения;
• сигнал цветности (два цветоразностных сигнала B-Y и Д-У), несу-
щий информацию о цветовой гамме изображения.
Основным недостатком формата записи VHS является низкое раз-
решение (не более 320 ТВЛ для черно-белого и 240 ТВЛ для цветного
изображения).
Стандарт S-VHS имеет разрешение 400-450 ТВЛ как для цветного,
так и черно-белого изображения. Кроме этого в S-VHS расширена поло-
са частот видеосигнала и разделены составляющие полного видеосиг-
нала.
В отличие от бытовых видеомагнитофонов в СВМ осуществляется
запись не каждого кадра поступающей информации, а с интервалом в
несколько кадров. Такая технология записи видеоинформации получи-
ла название «time-lapse»-3anHCH с пропуском кадра. В табл. 1.1 приве-
дена зависимость времени записи на СВМ от интервала записи кадров.
Как недостаток технологии записи с пропуском кадра следует от-
метить то, что в режиме длительного времени записи происходит по-
теря части информации из-за пропусков кадров. Особенно это заметно
при использовании режимов, начиная с 120Н и далее.
Для устранения этого недостатка в СВМ предусмотрен режим за-
писи по тревоге; в этом случае СВМ переключается в режим записи в
реальном времени. Переключение режимов осуществляется автомати-
чески при срабатывании соответствующих датчиков обнаружения тре-
воги.
Таблица 1.1
Зависимость времени записи на СВМ от режима записи
Режим
записи СВМ
ЗН
12Н
24Н
48Н
72Н
120Н
168Н
240Н
360Н
480Н
720Н
960Н
Время
записи, ч
3
15
27
51
75
123
171
243
363
483
723
963
Интервал
записи, кадров
каждый кадр
5
9
17
25
41
57
81
121
161
241
321
Частота
кадров, Гц
25
6,25
2,78
1,47
1,00
0,61
0,44
0,31
0,21
0,15
0,10
0,08

32
Технические средства наблюдения в охране объектов
В последнее время в СОТ все чаще используют цифровые видеона-
копители, которые позволяют кодировать, сохранять и воспроизводить
изображения, полученные от видеокамер на жесткий диск как в реаль-
ном времени, так и с пропуском кадров.
Если иметь в виду, что размер одного кадра видеоизображения
примерно равен 560 Кбайт, то на жесткий диск емкостью 500 Гбайт
можно записать до 1000000 изображений. Это соответствует 750 мин
(12,5 ч) записи в реальном времени. Так как этого времени часто ма-
ло, то используют различные методы сжатия видеоинформации (JPEG,
MJPEG). В этом случае исходный кадр видеоизображения сжимается
в 15...25 раз и его размер составляет около 25 Кбайт. Следовательно,
на гибкий диск емкостью 500 Гбайт уже можно записать около 250 ч
видеоинформации. Если использовать режим time-lapse, то время за-
писи можно довести до сотен суток.
Для регистрации отдельных кадров видеоизображения на бумаге
применяются видеопринтеры, которые позволяют зафиксировать изоб-
ражение контролируемой зоны на бумаге.
Видеопринтеры — это сложные и дорогие устройства, поэтому в
систему охранного телевидения их включают на важных и особо важ-
ных объектах, когда необходимо получить документальное подтвер-
ждение события, зафиксированного на СВМ.
Обнаружители движений (ОД) — устройства, формирующие сиг-
нал извещения о тревоге при обнаружении изменений, обусловленных
движением (появлением) цели на сцене [1]. Как правило, ОД включает
извещатель охранной сигнализации, датчиком которого служит видео-
камера. На рис. 1.8 представлена схема, иллюстрирующая принцип
работы обнаружителя движений.
Работу обнаружителя движений можно описать следующим об-
разом:
• в начальный момент времени кадр изображения видеокамеры за-
поминается и становится эталонным кадром;
ТК
Текущий кадр
изображения
Кадр эталонного
изображения
Пороговое
устройство
t
ОД
Видео-
сигнал
Сигнал
' тревоги
Порог ОД
Рис. 1.8. Принцип работы обнаружителя движений

1. Системы охранного телевидения 33
• следующие кадры изображения запоминаются в виде текущих кад-
ров;
• при наличии существенных различий между эталонным и текущим
кадром изображения, превышающих заданную величину (порог),
на выходе порогового устройства выдается сигнал тревоги;
• через некоторое время кадр эталонного изображения заменяется
на текущий кадр.
При выборе ОД необходимо учитывать его характеристики:
• характеристики видеовходов (число видеовходов; стандарт выход-
ного видеосигнала — PAL, SECAM, NTSC и др.);
• чувствительность ОД (минимальный размер, минимальный кон-
траст и диапазон скоростей перемещения обнаруживаемой цели);
• число, размер и форма зон обнаружения;
• полоса частот;
• число, тип и параметры выходных сигналов тревоги (число и тип
выходных сигналов тревоги; максимальное напряжение и макси-
мальный коммутируемый ток выходного сигнала тревоги);
• климатические условия (диапазон рабочих температур; диапазон
температур хранения; относительная влажность);
• механические характеристики (габаритные размеры; масса; воз-
можность монтажа в стойку).
Защитные кожухи (термокожухи) предназначены для работы в
широком диапазоне климатических условий и позволяют использовать
различные комбинации видеокамер и объективов. Кожух снабжается
солнцезащитным козырьком, платой для установки видеокамер, тер-
мостатом и коммутационной панелью.
Ряд термокожухов имеют дополнительное оборудование: вентиля-
торы, дворники, омыватели стекла.
Следует отметить, что ряд импортных нагревателей не всегда от-
вечают нашим климатическим условиям.
Среди термокожухов, представленных на рынке, можно назвать
изделия компаний Merit Lilin (Тайвань): PVH-300, PIN-3050. Эти тер-
мокожухи относительно недороги и обеспечивают температурный ре-
жим камеры от +10 до—15 °С при наружной температуре от —5 до
-30 °С.
Российская компания «ООО Саровинтех» предлагает термокожух
SVS-26P, обеспечивающий температурный режим камеры от +16 до
-6 °С при наружной температуре от —5 до —65 °С соответственно.
Кожухи для видеокамер выпускаются нескольких типов:
• внутренние кожухи (защитные от пыли; декоративные; маскиру-
ющие; антивандальные);

34 Технические средства наблюдения в охране объектов
• уличные (погодные) кожухи для защиты видеокамер от осадков,
температурных перепадов и вандализма.
Среди основных технических характеристик можно выделить сле-
дующие:
• размер кожуха (максимальный размер видеокамеры с объективом,
которая может быть помещена в кожух);
• защитные свойства кожуха. Эти свойства классифицируются по
ГОСТ 14254-96 в соответствии с мировыми стандартами двухраз-
рядными номерами: IP «первая цифра», «вторая цифра». Пер-
вая цифра определяет степень защиты от проникновения посто-
ронних предметов, а вторая — степень защиты от проникновения
влаги (Приложение 3);
• мощность нагревания;
• масса кожуха;
• напряжение питания кожуха.
Поворотные устройства применяются для видеокамер с дистан-
ционным управлением. Они обеспечивают поворот в горизонтальной и
вертикальной плоскостях, либо только в горизонтальной.
Поворотные устройства бывают с постоянной и регулируемой уг-
ловой скоростью перемещения. Обычно вместе с поворотными устрой-
ствами поставляются пульты для управления трансфокаторами объек-
тов.
Поворотные устройства могут быть внутренними и уличными.
Уличные поворотные устройства имеют, как правило, защиту класса
IP66 и работают в температурном диапазоне от —40 до +60 °С.
Для крепления видеокамер как с кожухом, так и без него использу-
ются специальные кронштейны. При выборе типа кронштейна следует
учитывать такие его следующие характеристики: нагрузочная способ-
ность, длина, тип крепления.
Для передачи телевизионного сигнала видеокамеры используются
как проводные, так и беспроводные линии связи.
В качестве проводных линий связи наиболее часто используют ко-
аксиальный кабель. При выборе такого кабеля необходимо учитывать
такие его характеристики: волновое сопротивление, диаметр и погон-
ное затухание.
Наиболее часто используются коаксиальные кабели с волновым
сопротивлением 75 Ом. Максимальное расстояние для передачи ви-
деосигнала по коаксиальному кабелю определяется допустимым за-
туханием. Величина такого затухания должна составлять 3 дБ при
идентификации предмета и 6 дБ для его обнаружения. Затухание в
коаксиальном кабеле зависит от его диаметра и составляет 2,6 дБ на
100 м для кабеля с диаметром 6 мм и 1,4 дБ на 100 м для диаметра 9 мм.

1. Системы охранного телевидения 35
Максимальное расстояние передачи видеосигнала обычно рассчи-
тывается с учетом применения видеоусилителя по формуле:
^тах г= 100 — Кус/Кза>г,
где Кус — коэффициент компенсации усилителя, дБ; Кзат — зату-
хание в кабеле на 100 м, дБ.
Следует помнить, что нельзя прокладывать в одном коробе или в
одной трубе вместе коаксиальные кабели и высоковольтные кабели се-
ти питания.
При передаче сигнала на большие расстояния (до 1,5 км) приме-
няют в качестве линий связи витую пару с соответствующим обору-
дованием (приемник, передатчик).
Для передачи телевизионного сигнала можно также использовать
телефонные линии связи, используя методы сжатия видеосигнала
(JPEG, MJPEG). В этом случае линия связи должна включать пере-
датчик, выполняющий алгоритм сжатия изображения, модем, ПК с мо-
демом и программное обеспечение, выполняющие роль приемника и ви-
деомонитора.
В настоящее время широко используют оптоволоконные линии
связи, имеющие неоспоримое преимущество перед другими технология-
ми (малые потери, большее расстояние передачи сигнала, большое чис-
ло передаваемых сигналов, высокая помехозащищенность, конфиден-
циальность).
При использовании беспроводных каналов связи наиболее часто
применяются радиоканалы. Дальность передачи составляет от несколь-
ко сотен метров до нескольких километров. Для получения качествен-
ного изображения такие радиосистемы работают в сантиметровом диа-
пазоне.
Часто для целей передачи видеосигнала применяют инфракрасные
и лазерные системы связи. Инфракрасные системы связи обеспечи-
вают передачу сигнала до 200 м с использованием передатчика ИК-
излучения диапазона 780...850 нм. В качестве передатчика использу-
ется либо ИК-лазер, либо светоизлучающий диод (СИД).
Однако, применяя такие систем связи, необходимо учитывать, что
их дальность связи зависит от оптической плотности передающей сре-
ды (снег, дождь, туман, пыль и т.п.).
1.4. Эффективность СОТ
Под эффективностью СОТ будем понимать степень ее соответствия
своему предназначению. Очевидно, что эффективность СОТ зависит от
Целого ряда факторов, среди которых можно назвать следующие:

36 Технические средства наблюдения в охране объектов
информативность системы (этот фактор напрямую зависит от
типа используемой аппаратуры, точек установки видеокамер, которые
должны обеспечить перекрытие полей наблюдения, обеспечить необ-
ходимую резкость изображения и т.п.);
оптимальное сочетание стоимости СОТ с качеством реша-
емых задач (этот фактор касается выбора видеокамер: черно-белые
или цветные, правильного выбора системы передачи видеосигнала, око-
нечного оборудования);
надежность оборудования, используемого в СОТ;
человеческий фактор (пока что все СОТ являются автоматизи-
рованными системами, т.е. роль человека-оператора в них весьма ве-
лика);
эксплуатационные затраты (они определяются не только затра-
тами на профилактику оборудования СОТ, но и оплатой труда операто-
ров и других специалистов, используемых при работе видеосистемы);
способ управления СОТ (здесь важно выбрать способ управле-
ния системой: централизованный или децентрализованный);
совместимость различной аппаратуры СОТ, позволяющая объ-
единить ее в систему (здесь нужно иметь в виду не только техническую,
но и программную совместимость используемого оборудования);
дополнительные факторы (рабочий диапазон температур, в ко-
тором СОТ сохраняет работоспособность, максимальное расстояние, на
котором обеспечивается эффективная передача телесигнала, помехо-
защищенность, герметичность видеокамер, скорость и качество запи-
си информации и др.);
возможность интеграции с другими подсистемами комплексной
(интегрированной) системы безопасности (КСБ или ИСБ).
Рассматривая фактор надежности, следует отметить, что надеж-
ность аналоговых СОТ является весьма высокой, надежность же циф-
ровых СОТ определяется как надежностью персональных компьюте-
ров, так и надежностью их программного обеспечения. При «зависа-
нии» ПК обычно теряется часть видеоинформации, а при выходе из
строя жесткого диска может быть потеряна, если нет дубликата, и вся
хранящаяся на нем информация.
Практика использования аналоговых и цифровых СОТ показы-
вает, что в аналоговых системах слабым звеном является видеомаг-
нитофон, который со временем теряет качество записи изображения.
В цифровых СОТ, как правило, два-три раза в месяц происходит «зави-
сание».
Что касается человеческого фактора, то следует отметить, что с
аналоговой СОТ работать легче: необходимо уметь менять кассеты,
перезапускать систему или ее отдельные элементы и просматривать

1. Системы охранного телевидения 37
запись по фактору совершения противоправных действий, т.е. требова-
ния к квалификации оператора-охранника невысоки.
Как недостаток аналоговой СОТ следует отметить, что видеоин-
формацию с кассеты нельзя просмотреть до тех пор, пока идет запись.
Кроме того, для распечатки кадра нужен специализированный прин-
тер.
Цифровые СОТ позволяют одновременно наблюдать запись и про-
сматривать архив по каждой видеокамере, да и распечатать информа-
цию можно на любом принтере. Кроме того цифровые СОТ позволя-
ют выполнять и другие операции, недоступные аналоговым СОТ. Но
такое расширение возможностей СОТ требует значительно лучше под-
готовленных операторов, чем для аналоговых СОТ. Таким образом,
как для аналоговых, так и для цифровых СОТ обязательным усло-
вием является присутствие человека. Если электроника неприхотли-
ва к сервису, то человек-оператор должен чувствовать себя удобно и
комфортно. Поэтому рабочее место оператора системы должно удо-
влетворять определенным требованиям.
Что касается стоимости, то здесь следует отметить следующий
факт. Если число видеокамер в СОТ менее 32, нет высоких требова-
ний к скорости и качеству записи и нет средств и возможностей для
обучения персонала работе с ПК, то дешевле использовать аналоговую
СОТ. При увеличении числа видеокамер использование цифровой СОТ
будет дешевле, так как не нужно будет добавлять новые квадраторы,
мультиплексоры, устройства записи.
Эксплутациопные затраты определяются трудоемкостью техни-
ческого обслуживания. Для аналоговых СОТ необходима ежедневная
смена, архивирование и перемотка видеокассет, чистка два раза в год и
один раз в 4-5 лет замена видеоголовок видеомагнитофона. Для циф-
ровых СОТ необходимо один раз в полгода проводить чистку от пыли
«внутренностей» ПК, делать резервные копии видеозаписей, один раз
в 4-5 лет покупать новый накопитель на жестком диске, обновлять
антивирусные программы.
Среди дополнительных факторов рассмотрим скорость и качество
видеозаписи изображения. В аналоговых СОТ используются стандарт-
ные видеомагнитофоны, работающие в режиме «старт-стоп» и запи-
сывающие на одну 3-часовую видеокассету видеоинформацию в тече-
ние 24 часов. При этом в одну секунду записывается около 6 кадров.
Для записи информации с видеокамер используется мультиплексор,
переключающий последовательность видеокамер по очереди на запись
или квадратор, интегрирующий в одном кадре изображение от всех ка-
мер. При использовании квадратора качество изображения для каж-
Дой видеокамеры при скорости записи б кадр/с не очень высокое. При

38 Технические средства наблюдения в охране объектов
использовании мультиплексора для четырех видеокамер изображение
имеет нормальное качество, но промежуток между кадрами составляет
0,7 с, а при использовании 16 видеокамер — уже 2,5 с. Плохое каче-
ство изображения и низкая скорость записи зачастую не позволяют
распознать объект обнаружения и зафиксировать факт нарушения.
В цифровых СОТ можно записывать информацию с 32 видеока-
мер со скоростью б кадр/с. Однако методы программного сжатия дан-
ных несколько искажают крупные объекты на изображениях при их
последующем просмотре. Так как запись информации происходит по
кольцевой схеме, то последняя запись уничтожается новой. Поэто-
му емкость архива, например, для 24 видеокамер на винчестере емко-
стью 600 Гбайт, составляет 6 дней при непрерывной записи 6 кадр/с
(1 кадр = 10 Кбайт). При наличии детекторов движения или алго-
ритмов записи по сигналу движения запись в архив можно осуществ-
лять в течение 6 недель.
Системы охранного телевидения могут быть эффективным допол-
нением традиционных систем контроля и управления доступом. При
реализации усиленных режимов проверки права прохода в особо важ-
ные помещения можно использовать процедуру сличения фотографии
истинного владельца предъявленного пропуска с личностью человека,
его предъявившего. Дополнительный плюс такой системы заключает-
ся в возможности документировать все события на видеокассете, т.е.
осуществлять контроль действий оператора.
Возможна интеграция системы охранного телевидения и с систе-
мами охранной сигнализации. При срабатывании любого охранного
извещателя служба безопасности объекта получает возможность прак-
тически мгновенно оценить ситуацию и определить степень реальной
угрозы. Кроме того, при получении тревожного сигнала на какой-либо
из объектов охраны система автоматически выводит изображения со-
ответствующих телекамер на мониторы оператора поста охраны и про-
водит видеозапись, что дает возможность службе безопасности объекта
оперативно и адекватно случившемуся принять грамотное решение.
При создании интегрированных систем безопасности следует отда-
вать предпочтение цифровым СОТ, так как аналоговую СОТ труднее
интегрировать в ИСБ.
1.5. Повышение качества наблюдения
в условиях сложного освещения
Примерами условий сложного освещения могут служить:
• наблюдение через окно или на фоне открытых дверей, когда нужно
одновременно различать объекты на улице и в комнате;

1. Системы охранного телевидения 39
• наблюдение против рассеянного солнечного света;
• наблюдение на фоне бликов, фонарей освещения и другие условия;
• наблюдения при ярком солнечном свете.
В [5, 13] предложены методы минимизации искажений сигнала ви-
деокамеры на ПЗС-матрице в условиях световой перегрузки, в [16] при-
ведена оценка времени ее восстановления после окончания подобного
воздействия. В зарубежной литературе условия сложного освещения
называют Back light, что предопределяет наличие со стороны объекта
«заднего света» или работу «против света». В этом случае автомати-
ческая регулировка чувствительности (АРЧ) в видеокамере по любому
из трех параметров (относительное отверстие объектива, время накоп-
ления, коэффициент усиления видеотракта) ограниченйвает динамиче-
ский диапазон градаций яркости для темных и/или низкоосвещенных
деталей передаваемого камерой изображения, так как видеосигнал от
них может либо существенно уменьшиться, либо быть вовсе утерян-
ным.
Способ предотвращения искажений видеосигнала в условиях этой
априорной неопределенности сюжета состоит в следующем [6]. Ди-
намический диапазон видеокамеры разбивается на несколько парал-
лельных каналов. В каждом из них используется преобразователь
«свет-сигнал», имеющий устройство смещения светового диапазона.
При этом минимальный уровень светового диапазона каждого кана-
ла должен соответствовать уровню ограничения светового диапазона
предыдущего канала так, чтобы сумма диапазонов всех каналов пре-
образования равнялась диапазону яркости и/или освещенности. Ор-
ганизация автоматического режима компенсации искажений видеосиг-
нала, сопутствующих данным условиям наблюденияю, была предло-
жена фирмой Matsushita (торговая марка Panasonic) и носит назва-
ние технологии super dynamic. Название точно передает задачу пред-
ложенного технического решения, которое направлено на расширение
динамического диапазона градаций яркости, передаваемого видеока-
мерой. Эта технология реализует в темпе телевизионного стандарта
два последовательно-параллельных каналов фотоэлектрического пре-
образования с «длинным» (1/50 с) и «коротким» (1/2000 с) временем
экспонирования на единственной матрице ПЗС.
В качестве альтернативы был предложен аналоговый метод авто-
матического режима компенсации искажений видеосигнала [17]. Двой-
ное в течение кадра экспонирование фотоприемника здесь обеспечива-
ется благодаря использованию трехсекционной матрицы ПЗС с орга-
низацией «кадрового переноса» (КП) или с организацией СКП + КП.
Преимуществами этого решения следует считать отсутствие операций

40
Технические средства наблюдения в охране объектов
Изображение в "окне"
мультиплексирования и демультиплексирования видеосигнала фото-
приемника, а также отказ по этой причине от цифрового процессора. К
сожалению, надеяться на быстрое внедрение данного метода не прихо-
дится.
Если условия эксплуатации видеокамеры на объекте позволяют
осуществить предварительно ее ориентацию так, чтобы сильно осве-
щенные и/или яркие объекты воспринимались в центральной части ее
угла зрения, то режим компенсации искажений может быть реализован
на базе двух синхронно и синфазно работающих модулей видеокамеры
формированием сигнала комбинированного изображения. Это изобра-
жение является результатом синтеза изображений, вырабатываемых
каждым модулем. В расположенном по центру «окне» комбинирован-
ного изображения передается центральный фрагмент от одного модуля,
а вокруг «окна», т.е. вне его, — от другого модуля.
При одинаковом масштабе составля-
ющих изображений масштаб комбиниро-
ванного изображения сохраняется неиз-
менным по всей площади растра. При-
мер телевизионного наблюдения с помо-
щью комбинированного изображения при-
веден на рис. 1.9.
Необходимые модули, являясь по су-
ти бескорпусными камерами, разработа-
ны на базе ранее освоенных ПЗС-матриц с
организацией СКП и имеют АРЧ с фото-
метрированием по выбранной области ми-
шени фотоприемника. Структурная схе-
ма телекамеры изображена на рис. 1.10.
Телекамера содержит последователь-
но расположенные и оптически связанные
объектив 1 и светоделитель 2, первый дат-
чик телевизионного сигнала 5, второй датчик телевизионного сигнала
4 и коммутатор-смеситель 5. Светоделитель 2 при взаимно перпен-
дикулярном расположении фотомишеней датчиков 3 и 4 содержит по-
лупрозрачное зеркало, вход которого является входом светоделителя,
а первый и второй выходы полупрозрачного зеркала — соответствен-
но первым и вторым выходами светоделителя. Светоделитель 2 при
взаимно параллельном расположении фотомишеней датчиков 3 и 4 со-
держит последовательно расположенные и оптически связанные полу-
прозрачное зеркало и отражающее зеркало, причем вход полупрозрач-
ного зеркала является входом светоделителя, а выход отражающего
зеркала и второй выход полупрозрачного зеркала — соответственно
Изображение вне "окна"
Рис. 1.9. Пример изображе-
ния, формируемого телекаме-
рой

1. Системы охранного телевидения
41
Сигнал "окошко"
Предустановка
"окна"
Предустановка
"окна"
1
Коммутатор
смеситель 5
Рис. 1.10. Структурная схема телекамеры
первым и вторым выходами светоделителя. Входное оптическое изоб-
ражение по оптическому пути: объектив i, вход светоделителя 2, пер-
вый выход светоделителя 2 проецируется на фотомишень первого дат-
чика 3. Одновременно это изображение по другому оптическому пу-
ти: объектив i, вход светоделителя 2, второй выход светоделителя 2
проецируется на фотомишень второго датчика 4- Фотоэлектрическое
преобразование оптического изображения каждого из датчиков в со-
ответствующие видеосигналы проводится с использованием АРЧ. Ос-
новным регулируемым параметром АРЧ является время накопления
фотоприемника на ПЗС, а дополнительным параметром — коэффи-
циент усиления видеоусилителя. Отметим, что оба датчика работают
в режиме синхронизации по частоте и фазе кадровой и строчной раз-
верток от сигнала синхронизации приемника (ССП) датчика 3. Для
АРЧ каждого из датчиков предусмотрена предустановка разных и вза-
имоисключающих областей фотометрирования. Для датчика 3 обла-
стью фотометрирования является центральная область его фотоми-
шени (рис. 1.11,а), а для датчика 4 — вся область его фотомишени
минус центральная (рис. 1.11,6).
Для наблюдаемого в нашем примере сюжета (рис. 1.11) в преде-
лах выбранных областей фотометрирования телекамера автоматиче-
ски установит различные, но оптимальные показатели времени накоп-
ления каждого из фотоприемников и коэффициента усиления для их

42 Технические средства наблюдения в охране объектов
а) б)
Рис. 1.11. Области фотометрирования датчиков телекамеры
видеосигналов. Здесь эти параметры удовлетворяют соотношениям:
где ТнЬ КУ1 и Тн2, КУ2 — длительность накопления и коэффициент
усиления видеоусилителя для датчиков 3 и 4 соответственно. В ре-
зультате без искажений в нужных фрагментах будут подготовлены ви-
деосигналы от обоих датчиков.
Формирование видеосигнала комбинированного изображения обес-
печивается в блоке 5, где по управляющему сигналу «окошко» после-
довательно коммутируются сигналы от обоих датчиков. Так как отно-
шение сигнал/шум изменяется пропорционально времени накопления
фотоприемника и коэффициенту усиления видеоусилителя, предлагае-
мое решение гарантирует повышение отношения сигнал/шум для тем-
ных и/или низкоосвещенных объектов.
При ярком солнечном свете некоторые камеры «уходят в белое»,
другие работают с искажениями, «белыми столбами», потерей изобра-
жения на значительной площади фотоприемника и т.д. При построении
видеосистем особое внимание обращают на наблюдение ночью. Вы-
бирают камеры с чувствительными фотоприемниками, светосильные
асферические объективы, применяют систему искусственной подсвет-
ки объектов и территорий. При этом часто забывают об особенностях
наблюдения днем, считая, что если света много, то и так все будет вид-
но. Однако именно при ярком солнечном свете возникают ситуации,
когда на изображении, формируемом охранной телекамерой, возмож-
на потеря не только больших участков, но и всего изображения.
Для обеспечения надежного видеонаблюдения в условиях солнеч-
ного освещения и световых перегрузок следует:
• использовать объективы с автоматической диафрагмой, выбирая
модели с минимальным значением относительного отверстия не
хуже F(360), с малым светорассеянием и бликами;
• применять телекамеры с матрицами ПЗС форматов не менее

1. Системы охранного телевидения 43
1/2-1/3 дюйма серии EXWAVEHAD фирмы SONY, имеющие наи-
меньший «смаз» изображения от ярких объектов. Необходимо учи-
тывать, что матрицы стандартного разрешения в полтора раза пре-
восходят матрицы высокого разрешения по максимальному наблю-
даемому контрасту;
• при необходимости установки объективов с постоянной диафраг-
мой, следует выбирать камеры с электронным затвором, реализу-
ющие минимальную экспозицию 1/1000000 с и имеющие систему
автоматического переключения режимов ПЗС «ночь — день». Та-
кие камеры обеспечат минимальные потери информации при на-
блюдении в условиях световых перегрузок;
• использовать светозащитные козырьки или бленды максимально
возможной длины с темным матовым внутренним покрытием;
• камеры на местности устанавливать как можно выше, чтобы пло-
щадь неба в поле зрения камеры была минимальной;
• в наиболее сложных условиях наблюдения целесообразно приме-
ненять телекамеры с дистанционно регулируемыми параметрами,
которые позволят операторам быстро и оптимально подстраивать
режимы камер к изменяющимся условиям наблюдения;
• для расширения визуально наблюдаемого диапазона освещенно-
стей следует выбирать черно-белые видеомониторы больших раз-
меров с максимальной яркостью свечения экрана.
1.6. Методы обработки информации в СОТ
При создании современных СОТ можно минимизировать участие
человека. Для этого необходимо разработать алгоритмы обработки ин-
формации и создать соответствующие устройства обработки видеоизоб-
ражений. Постановка задачи в общем виде формулируется следующим
образом: необходимо идентифицировать наблюдаемый объект в реаль-
ном времени при пространственных изменениях анализируемый систе-
мы.
1.6.1. Описание изображений
Известны два принципиальных подхода к описанию изображений.
Векторное изображение. В этом случае изображение представ-
ляется в виде набора графических знаков (примитивов), обрисовка ко-
торых и формирует изображение.
Растровое изображение. Изображение описывается двумерным
массивом, каждый элемент которого представляет собой некоторое опи-
сание цвета. В качестве элемента изображения выступает пиксель
(pixel, picture element — элемент изображения, точка). Таким образом,

44 Технические средства наблюдения в охране объектов
растровое изображение представляется в виде прямоугольной матрицы
точек (пикселей) разного цвета. Размер матрицы определяется числом
строк (га) и столбцов (п) изображения.
При цифровой обработке изображений имеют дело именно с раст-
ровыми изображениями.
Классический метод обработки изображений и идентификации
объектов [23] включает следующие этапы:
• сегментация изображения;
• построение аналитического описания полученных образов;
• классификация.
На этапе сегментации проводится предварительная обработка
изображения и преобразование полутонового изображения в бинарное
относительно рассчитываемого порога. При проведении операций пред-
варительной обработки используют следующий набор фильтров: ме-
дианный, линейный НЧ-фильтр, соляризация. Расчетные формулы,
используемые на этом этапе, приведены в [27].
Результатом сегментации является получение последовательности
образов.
На этапе построения аналитического описания для каждого об-
раза рассчитывается набор классификационных признаков. В каче-
стве таких признаков используется пространственные и спектральные
характеристики объектов. Расчет пространственных признаков осу-
ществляется относительно центра тяжести соответствующего образа.
В качестве спектральных признаков используют значение средней яр-
кости объекта распознавания и его гистограммные спектральные ха-
рактеристики.
На этапе классификации в условиях априорной неопределенности
принимается решение о степени сходства входного представления зна-
чений признаков с множеством эталонов.
Как уже говорилось выше, на этапе сегментации или предвари-
тельной обработки изображение будет содержать одно или несколько
контурных представлений объектов (образов). Процедура разделения
этих контуров и соотнесения их с определенными объектами и назы-
вается сегментацией.
При проведении сегментации используют пространственные и ча-
стотные методы. Пространственные методы оперируют непосредст-
венно с пикселями изображения, а частотные методы связаны с пере-
водом изображения в комплексную плоскость с использованием преоб-
разования Фурье.
Сегментацию изображения в указанном виде можно представить в
виде следующей последовательности действий:
• формирование изображения;

1. Системы охранного телевидения 45
• выбор порога яркости;
• бинаризация;
• фильтрация.
Формированием изображения называется процедура непосредст-
венного получения изображения в виде расположенного в памяти ви-
деопроцессора массива дискретных элементов — пикселей, образую-
щих матрицу или контур.
При выполнении этого шага выбирают порог яркости путем регу-
лирования освещения и проводят фильтрацию изображений для ком-
пенсации помех, а также выделяют контур изображения — края и ли-
нии. При необходимости на этом этапе выполняют и бинаризацию.
Выбор порога яркости является весьма важной процедурой, так
как от этого параметра сильно зависит качество изображения. Если
освещенность занижена, то увеличивается количество помех на изоб-
ражении вплоть до потери объекта; при очень сильной освещенности
происходит засвечивание объекта. Для улучшения изображения ис-
пользуют покадровую регулировку яркости и контрастности вводимо-
го изображения. В этом случае для каждого кадра строят гистограмму
распределения яркости изображения и вычисляют ее параметры: мате-
матическое ожидание и дисперсию. Каждая точка такой гистограммы
определяет количество пикселей изображения, имеющих данное значе-
ние яркости. При этом математическое ожидание определяет общую
яркость изображения, а дисперсия — контрастность.
Бинаризация выполняется непосредственно после улучшения изоб-
ражения до приемлемого вида. В ходе этого процесса выбираются по-
роговые значения яркости, которые разделяет область объекта и об-
ласть фона. Это происходит следующим образом: если значение яр-
кости в произвольной точке превышает пороговое значение, то точка
принадлежит объекту, в противном случае — фону. Выходное бинар-
ное изображение содержит две градации яркости: 0 или 1.
Фильтрация изображения является наиболее длительной и слож-
ной стадией предварительной обработки. Существует достаточно мно-
го методов фильтрации (метод порогового сглаживания, анизотропная
фильтрация, рекуррентная фильтрация, медианная, «сжатие-расши-
рение»), имеющие свои достоинства и недостатки. Выбор того или
иного метода определяется решаемой задачей. В общем случае при
выполнении фильтрации решаются следующие задачи:
• сглаживание (подавление высокочастотной помехи типа «снег»);
• повышение контрастности;
• выделение контура.

46 Технические средства наблюдения в охране объектов
Заметим, что в ряде случаев фильтрация позволяет существенно
уменьшить аппаратные помехи, вносимые оптической системой, филь-
тром, камерой.
Смысл фильтрации состоит в том, что спектр визуальных помех
обычно содержит более высокие пространственные частоты, чем спектр
изображения, т.е. размер помех существенно меньше размера фрагмен-
та объекта.
Для усреднения высокочастотной помехи типа «снег» применяют
фильтр нижних частот (ФНЧ). Однако использование низкочастотной
фильтрации приводит к ухудшению контрастности изображения.
В общем случае существует несколько типов растровых изобра-
жений, которые отличаются друг от друга способами представления
и хранения информации о цвете или яркости пикселя в памяти. На-
помним, что цвет образуется в результате смешивания нескольких со-
ставляющих, которые задаются в различных цветовых системах (color
space). Число битов, необходимых для хранения информации о цвете
пикселя, определяет глубину цвета (color depth) (бит на пиксель).
Общий объем памяти, необходимый для хранения изображения,
можно вычислить по формуле [81]
_ rand
IT'
где га — число столбцов; п — число строк; d — глубина цвета.
В общем случае можно выделить следующие типы изображений:
• бинарные;
• полутоновые;
• палитровые;
• полноцветные.
Каждый тип изображения предназначен для решения определенно-
го круга задач.
В бинарном изображении (black and white) пиксели могут прини-
мать только значения 0 или 1, которые соответственно обозначают чер-
ный или белый. Иногда значения пикселей бинарного изображения рас-
сматривают как логические величины, обозначающие состояния вклю-
чено/выключено или ложь/истина. Глубина цвета (d) для бинарных
изображений равна 1 бит/пиксель.
Полутоновые (Intensity, Grayscale) изображения характерны тем,
что пиксели могут принимать одно из значений интенсивности какого-
либо одного цвета от минимальной до максимальной интенсивности.
Обычно предполагают, что в полутоновом изображении хранятся гра-
дации серого цвета в диапазоне от черного до белого. Поэтому иногда
полутоновые изображения называют серыми, а в качестве синонима

1. Системы охранного телевидения 47
интенсивности используется термин яркость пикселя. Глубина цвета
полутоновых изображений, как правило, равна 8 бит/пиксель, хотя мо-
гут использоваться величины от 2 до 16 бит/пиксель.
В палитровых изображениях (Indexed) значения пикселей явля-
ются ссылками на ячейки карты цветов (colormap), которые содержат
описание цвета пикселя в некоторой цветовой системе.
Подобную карту цветов часто называют палитрой (palette). Па-
литра — это двумерный массив, в столбцах которого расположены ин-
тенсивности цветовых составляющих, используемых для представле-
ния одного цвета, а число строк (размер палитры) равно 2d. Размер
палитры определяет количество различных цветов, в которые могут
быть окрашены пиксели изображения. В настоящие время для описа-
ния цветов цифровых изображений чаще всего используется цветовая
система RGB, где столбцы палитры представляют собой интенсивности
красной, зеленой и синей составляющих. Достаточно часто исполь-
зуют палитровые изображения с глубиной цвета 4 и 8 бит/пиксель и
размер палитры в 16 и 256 цветов.
В полноцветных (True color), или просто цветных изображениях
пиксели непосредственно хранят информацию об интенсивности цвето-
вых составляющих. Поэтому такие изображения требуют значительно-
го объема памяти. В этом случае число битов, отведенное для хране-
ния каждой из составляющей цвета, может быть различным. Глубина
цвета равна сумме битов на пиксель каждой из составляющей.
Для цветовой системы RGB наиболее широко используются пол-
ноцветные изображения с глубиной цвета равной 15, 16, 24, 30, 36 и 48
бит/пиксель. В принципе возможны цветовые изображения с произ-
вольной глубиной цвета.
В настоящие время с целью автоматизации процесса обработки
изображений разработаны достаточно мощные пакеты прикладных
программ (ППП). В качестве примера можно привести приложения
MATLAB версии 6.3 [81] SPT (Signal Processing Toolbox) и IPT (Image
Processing Toolbox).
Пакет SPT содержит функции, предназначенные для анализа и
преобразования одномерных временных последовательностей, а пакет
IPT содержит функции, используемые при обработке растровых изоб-
ражений.
1.6.2. Нейросетевые методы обработки изображений
Наряду с классическими методами обработки изображений [23] в
последнее десятилетие большое внимание уделяется нейросетевым тех-
нологиям. За это время интерес к новым технологиям то возрастал, то

48 Технические средства наблюдения в охране объектов
ослабевал. Это зависело от практических результатов, которые полу-
чались при использовании нейросетевых технологий.
Как одно из преимуществ нейросетевых технологий следует отме-
тить то, что с их помощью можно получить результаты, которые нельзя
получить с помощью традиционных методов. Но нейросетевые техно-
логии достаточно трудно реализовать на практике. Это обусловлено
следующими причинами:
• сложный пусть адаптации нейросетевых методологий для задач,
решаемых традиционными методами;
• использование аппарата нейронных технологий имеет ряд особен-
ностей, не присущих традиционным методам;
• вычислительная технология традиционной архитектуры не всегда
подходит для реализации нейросетевых методов.
Одной из наиболее сложных задач при обработке изображений,
представленных последовательностью оцифрованных кадров, являет-
ся выделение и распознавание движущихся объектов в условиях дей-
ствия различных возмущений.
Для решения такой задачи уже разработан ряд специализирован-
ных систем. Подобные системы позволяют осуществлять:
• выделение нужного объекта;
• фильтрацию помех;
• скоростную фильтрацию;
• выделение объекта (в зависимости от скорости);
• идентификацию и сопровождение объекта.
Системы с использованием нейросетевых технологий реализуются
на ПК с добавлением нейроплат и специального ПО.
Одной из особенностей нейросетевых методов обработки изобра-
жений является параллелизм вычислений, что обеспечивает повыше-
ние производительности.
В НТЦ «Модуль» разработана серия процессоров семейства Neuro-
Matrix [29], ориентированные на матрично-векторную обработку боль-
шого потока данных в реальном времени. Например, нейронный про-
цессор 1879ВМ4 работает на частоте 150 МГц с пиковой производи-
тельностью до 300 млн операций в секунду при разрядеости данныъ
32, имеет внутреннюю память 2 Мбайт и богатый набор периферийных
блоков различного назначения.
По своей архитектуре 1879ВМ4 — это специальный нейропроцес-
сор, совмещающий в себе как универсальное, так и специализированное
устройство, ориентированное на выполнение нейросетевых операций.
Нейропроцессор состоит из двух основных блоков — скалярно-
го, выполняющего роль универсального вычислительного устройства,

1. Системы охранного телевидения 49
и векторного, ориентированного на выполнение векторно-матричных
операций. Процессор позволяет обрабатывать большие массивы цело-
численных данных. Для нейропроцессора имеется полный пакет си-
стемного ПО, включая символьный отладчик и ряд ППП.
В НИИ измерительных систем им. Ю.Е. Седакова разработана ар-
хитектура полносвязной нейронной сети (НС) типа многослойного пер-
септрона [27]. После процесса обучения ошибка этой сети при клас-
сификации предложенных объектов составляет 0,0473, а качество —
0,9955.
Под ошибкой в данном случае понималась квадратичная ошибка,
равная сумме квадратов разностей между ожидаемыми целевыми и
фактическими значениями функции активации каждого выхода ней-
рона при подаче на вход наблюдения из определенного fc-ro подмноже-
ства.
Под качеством сети на к-м подмножестве понималась доля пра-
вильно классифицированных наблюдений из этого подмножества.
В качестве тестовых изображений использовались объекты город-
ской застройки на фоне неоднородного антропогенного пейзажа. Со-
здание разных тестовых объектов видеоизображений проводилось под
различными ракурсами наблюдения в диапазоне углов ~ 30° и на уда-
лении от объектов поиска 200...2000 м. Предлагаемая методика обра-
ботки видеоизображения была реализована в виде экспериментального
макета системы идентификации. В качестве элементной базы исполь-
зовался нейропроцессор Л1879ВМ1.
Проверка работоспособности предложенного метода на макете по-
казала, что система идентификации уверенно определяет местополо-
жение искомого объекта в 80 % случаев, не находит объект примерно в
5 % предъявлений и примерно в 15 % случаев происходит ложное обна-
ружение.
Общее время работы системы идентификации, затрачиваемое на
обработку одного видеоизображения формата 128x64, составляет 0,3 с.
1.7. Выбор СОТ и их использование
1.7.1. Условия выбора СОТ
При выборе и установке СОТ нужно соблюдать ряд простейших
условий.
Во-первых, необходимо следить за тем, чтобы СОТ соответствова-
ла требованиям действующей нормативной базы в области охранного
телевидения.

50 Технические средства наблюдения в охране объектов
Во-вторых, необходимо четко представлять, что может, а что не
может выполнять охранное телевидение в настоящее время. Хотя мно-
гочисленные публикации говорят о несомненных преимуществах циф-
ровых СОТ, необходимо знать и то, что некоторые аналоговые СОТ,
особенно для простых систем видеонаблюдения, еще достаточно эф-
фективны и дают хорошие результаты.
В-третьих, необходимо четко представлять, какие задачи должны
решать СОТ. От этого будет зависеть и структура СОТ, и ее стоимость.
Например, для контроля за обстановкой в доме, небольшом офисе, да-
че можно применять простые СОТ (видеокамеру и монитор, видеока-
меры и квадраторы). При решении сложных задач следует применять
профессиональные СОТ (видеокамеры, охранные датчики, квадрато-
ры, мультиплексоры, специализированные видеомагнитофоны и др.)
Независимо от того какую СОТ предполагается использовать, не-
обходимо решить: где будет установлено оборудование (на улице, в
помещении), какова освещенность объекта, какое количество инфор-
мации предстоит воспринять и обработать, в каком режиме будет ра-
ботать видеосистема (днем, ночью или круглосуточно).
В-четвертых, следует помнить, что 70...85 % информации чело-
век воспринимает с помощью органов зрения. Поэтому при выборе СОТ
особое внимание следует обратить на выбор и систему установки видео-
камер.
В-пятых, практика показывает, что при выборе и монтаже СОТ
необходимо участие тех специалистов, которые будут ее эксплуатиро-
вать.
В-шестых, необходимо особое внимание обратить на ввод в эксплу-
атацию смонтированной СОТ. При этом немаловажное значение име-
ет наличие необходимой документации и инструкций по эксплуатации
СОТ.
1.7.2. Тактические вопросы применения СОТ
Определив общие требования при выборе СОТ, рассмотрим некото-
рые тактические вопросы применения СОТ [20]. Исходим из того, что
СОТ в основном используется для общего наблюдения появившихся в
поле зрения телекамер людей, автомашин, животных и других предме-
тов и идентификации обнаруженных образов. Кроме того, СОТ могут
обеспечить создание различных контролируемых зон: зоны видеона-
блюдения; зоны видеоконтроля; зоны видеохраны; зоны видеозащиты.
В соответствии с действующей нормативной базой СОТ может
функционировать в следующих состояниях:
состояние тревоги (результат реагирования системы на тревожное
событие);

1. Системы охранного телевидения 51
состояние наблюдения (система выполняет функции, достаточные
для просмотра сцены оператором либо ручного сопровождения цели);
состояние охраны (система выполняет функции, достаточные для
автоматического и при необходимости ручного сопровождения цели).
Среди типовых задач, выполняемых СОТ, можно выделить следу-
ющие.
1. Оперативное наблюдение за охраняемой территорией, здания-
ми и помещениями, при котором видеокамеры могут устанавливаться
скрытно или открыто в зависимости от решаемой задачи. Обнаруже-
ние нарушителя возложено на оператора.
2. Оценка сигнала тревоги — видеокамера используется совместно
с техническим средством охраны для подтверждения факта срабаты-
вания последнего. Обнаружение и оценка — две разные задачи. Обна-
ружение — это сообщение о возможном событии, критическом с точки
зрения обеспечения безопасности. Оценка — мероприятия по выяс-
нению того, действительно ли произошло нападение или имеет место
ложная тревога. Операторы лучше решают задачу оценки, чем за-
дачи обнаружения. Поэтому на небольшом и не очень важном объ-
екте применение людей для обнаружения вполне допустимо, но для
обеспечения высокого «уровня безопасности» требуется функция ав-
томатической оценки событий.
3. Телевидение может использоваться совместно с системой управ-
ления доступом для повышения эффективности контрольно-пропуск-
ных функций. Например, при проходе через КПП с низким трафиком
и отсутствием оператора можно дистанционно устанавливать личность
человека по хранящейся в базе данных фотографии.
4. Психологическое воздействие на нарушителя. Телекамеры, да-
же неработающие, могут оказывать «отпугивающее» действие, выпол-
няя таким образом предупредительно-профилактическую функцию.
5. Документирование событий на объекте. Материал видеоархивов
может оказаться полезным в качестве доказательной базы при рассле-
довании несанкционированных действий.
Это самые простые функции телевидения в системе охраны.
К «интеллектуальным» функциям относятся такие, в которых те-
левидение берет на себя функцию автоматической оценки обстановки
или же выступает в роли технического средства обнаружения. Выде-
лим три основные интеллектуальные функции.
1. Обнаружение перемещения в зоне наблюдения (видеодетекция).
При этом оператор может задавать зону на экране монитора, движение
в которой вызывает сигнал тревоги.
2. Распознавание (классификация) объектов. Более сложная фун-
кция. Система должна не только обнаружить динамический объект,

52 Технические средства наблюдения в охране объектов
но и правильно отнести его к какому-либо классу, отличить человека
от животного и от качания веток деревьев. Это позволяет резко по-
высить помехоустойчивость видеодетектора, действующего в сложной
помеховой обстановке, например на открытом воздухе. Основными па-
раметрами, по которым производится распознавание образов, являют-
ся пространственные характеристики объектов: габаритные размеры,
периметр, площадь и т.д.
3. Динамическое слежение за нарушителем. Системы динамиче-
ского целеуказания анализируют изменения координат характерных
точек объекта, например центра тяжести, цвета.
Преимущества использования средств охранного телевидения в ка-
честве технических средств обнаружения состоят в следующем:
во-первых, отпадает необходимость устройства контрольно-следо-
вой полосы в запретной зоне. Такую схему желательно применять при
постоянном наблюдении (записи) обстановки в запретной зоне;
во-вторых, пассивный принцип действия обеспечивает маскируе-
мость рубежа наблюдения. Аппаратура теленаблюдения работает в
видимом (инфракрасном) диапазоне электромагнитных волн, и ее об-
наружить техническими средствами разведки трудно;
в-третьих, высокое быстродействие СОТ. Сигнал от телекаме-
ры представляет собой растровый пространственно-временной сигнал.
Цифровые методы обработки позволяют в реальном времени провести
экспресс-анализ видеосигнала в задачах обнаружения и распознавания
объектов в зоне наблюдения, что особенно важно при быстром разви-
тии конфликтной ситуации в системе «охрана — нарушитель».

2. ЦИФРОВЫЕ
(КОМПЬЮТЕРНЫЕ) СОТ
Рассмотрев в гл. 1 общие принципы построения СОТ и их использо-
вания, перейдем к более подробному описанию цифровых (компьютер-
ных) систем охранного телевидения (СОТ с использованием IP-техно-
логий).
Под цифровыми (компьютерными) СОТ будем понимать техниче-
ские средства видеонаблюдения и/или видеорегистрации, выполнен-
ные на базе современной компьютерной техники и/или специализиро-
ванных цифровых устройств обработки видеоинформации. В последнее
время они начинают вытеснять аналоговое оборудование видеоконтро-
ля [30]. Многочисленные исследования подтверждают, что будущее
за профессиональными многофункциональными цифровыми система-
ми, которые как по качеству, так и по характеристикам наиболее точ-
но соответствуют современным требованиям безопасности охраняемых
объектов. Подобные СОТ позволяют:
• повысить качество видеоотображения и степень разрешения кана-
ла записи/воспроизведения;
• формировать и оперативно использовать видеоархив в режиме три-
плекса;
• существенно увеличить число встроенных многоканальных детек-
торов движения (активности);
• использовать апробированные сетевые и телекоммуникационные
решения на базе современной компьютерной техники.
По характеристикам современное цифровое оборудование видео-
контроля все больше приближается к современным интеллектуаль-
ным компьютерным системам, что позволяет строить гибкую политику
обеспечения безопасности объектов с функциями принятия решений,
близкими к человеческой логике.
Цифровые системы наблюдения в настоящее время пока не полу-
чили широкого распространения из-за высокой стоимости аппаратуры,
Долговременных носителей информации и перегрузки используемых
телефонные линии [30, 31].

54 Технические средства наблюдения в охране объектов
2.1. Классификация и принципы
построения компьютерных СОТ
При классификации цифровых СОТ в качестве основных призна-
ков классификации примем следующие:
• функциональное назначение;
• сложность и интеллект;
• состав оборудования;
• сетевые свойства;
• специализация.
В соответствии с этими признаками общая классификационная
схема цифровых СОТ имеет вид, представленный на рис. 2.1.
По функциональному назначению все цифровые СОТ подразделя-
ются на системы видеонаблюдения и системы видеорегистрации.
Видеонаблюдение связано с многоканальным дистанционным на-
блюдением за выделенными зонами объекта охраны с максимальным
качеством видеоотображения с помощью специальных технических
средств и устройств телеметрического управления видеокамерами.
Видеорегистрация связана с организацией качественной многока-
нальной цифровой видеозаписи, как правило при срабатывании де-
тектора движения (активности) и/или тревожных входов, с возможно-
стью выдачи в процессе работы управляющих сигналов для остального
охранного оборудования общей системы безопасности охраняемого объ-
екта.
Современные цифровые средства видеоконтроля принято разде-
лять также на интегрированные и неинтегрированные.
Интегрированные цифровые СОТ могут эффективно взаимодей-
ствовать со всеми подсистемами общей системы безопасности объек-
та: подсистемой контроля и управления доступом (СКУД), подсисте-
мой аудиоконтроля (АК), подсистемой охранно-пожарной сигнализа-
ции (ОПС) и другими инженерно-техническими средствами обеспече-
ния безопасности и жизнедеятельности охраняемого объекта.
Неинтегрированные системы являются автономными системами, в
лучшем случае имеющими несколько простых тревожных входов/вы-
ходов, как в обычной аналоговой технике видеоконтроля.
В зависимости от набора технических характеристик из всего спек-
тра цифровых систем видеоконтроля принято выделять профессио-
нальные системы, имеющие до 16-64 видеоканалов на один систем-
ный блок, обрабатывающие мультиплексированные или немультиплек-
сированные видеосигналы со скоростью 12,5-25 кадр/с для форма-
тов кадра 768x288 и 768x576 (иногда 720(704) х576 и даже 640x480)
с разрешением до 500-600 (иногда 450-500) ТВЛ по горизонтали для

Признаки
Цифровые
СОТ
Классификация
Функциональные
признаки
Специализация
Сложность
и интеллект
Состав
оборудования
±
Сетевые
свойства
Видео-
наблюдение
Видео-
регистрация
Узко-
специализированные
Много-
функциональные
Неинтегрированные
Интеллектуальные
(интегрируемые)
Простые
Профессиональные
Работа в
Интернете
Многосерверные
сети
Удаленное
администрирование
Работа в
локальных сетях
Рис. 2.1. Общая классификационная схема цифровых СОТ

56 Технические средства наблюдения в охране объектов
черно-белого изображения и до 350-400 ТВЛ — для цветного. При
записи компрессированных видеосигналов разрешение должно оста-
ваться на приемлемом уровне (150-300 ТВЛ) даже для отдельных ви-
деокадров размером 2-10 Кбайт. Оособенностью профессиональных
систем является также наличие в них профессионального детектора
движения, в отличие от обычных детекторов активности в остальных
систем видеоконтроля.
В последнее время разрабатываются профессиональные цифровые
системы видеоконтроля, реализующие функции детектирования дви-
жения, обнаружения, анализа и слежения за движущимися объектами.
Детектор движений реализуется на базе программного модуля, основ-
ной задачей которого является обнаружение перемещающихся объек-
тов в поле зрения видеокамеры. Система видеодетектирования дви-
жения автоматически привязывает источник тревоги к конкретной ка-
мере, в видеопотоке которой обнаружена подозрительная активность.
Возможность первичного обнаружения тревоги детектором движения
повышает эффективность системы видеонаблюдения, так как вероят-
ность ложных срабатываний снижается и сотрудники охраны внима-
тельнее относятся к сигналам тревоги. Детектор движения не только
обнаруживает движение в поле изображения, но и определяет габари-
ты объекта и скорость его движения. В зависимости от задач видео-
контроля и требований к выявляемому движению в реальных усло-
виях охраны объектов детектор движения настраивают на обнаруже-
ние движения объектов с предельной минимизацией ложных срабаты-
ваний (фильтрацией помех), задают гибкую логику обработки тревог
(тревожная запись, пред- и постзапись, интеграция с другим охран-
ным оборудованием).
Детектору задается размер движущегося объекта, что позволяет
фиксировать перемещения объектов одного типа (например, автомо-
билей) и игнорировать перемещения других объектов (людей, живот-
ных). Параметры должны корректироваться при настройке системы
на конкретные условия. Детектор движений избирательно реагирует
только на появление в поле зрения видеокамеры движущегося объек-
та. При этом осуществляется фильтрация видеоинформации, содер-
жащей статические сцены.
Детектор не реагирует на изменение освещенности, фона (колы-
шущаяся трава, листва) и на прочие помехи, часто возникающие при
работе наружной камеры. Если камеры установлены внутри помеще-
ния, то детектор отслеживает перемещения и при плохой освещенности,
выделяя контуры движущихся объектов. Работоспособность видеока-
мер постоянно контролируется — если от камеры не поступает сигнал,
система немедленно оповещает об этом оператора.

2. Цифровые (компьютерные) СОТ 57
Функциональные возможности детектора движений:
• использование одновременно нескольких измерительных циклов
делает возможной фиксацию как быстрых, так и медленных пе-
ремещений объектов;
• для каждой видеокамеры можно задать несколько сотен зон детек-
ции, что позволяет обнаруживать движение в одних частях кадра
и игнорировать его в других;
• регулировать чувствительность детектора очень просто — интер-
фейс настройки интуитивно понятен и дружествен к пользователю.
Пользователь такой системы получает следующие преимущества:
• автоматически регистрируется любое несанкционированное пере-
мещение в зоне;
• снижается влияние человеческого фактора в управлении охранной
системой;
• имеет возможность самостоятельно задавать уровень чувствитель-
ности детектора (десять градаций) и определять зоны контроля,
что практически исключает ложные срабатывания;
• технология, реализованная в модуле слежения за объектом, спо-
собствует решению задач обнаружения, анализа, слежения за дви-
жущимися объектами в больших помещениях (залах ожидания,
крытых перронах, таможенных зонах контроля и др.).
Система слежения, состоящая из купольной и нескольких пово-
ротных камер, контролирует все перемещения в зоне видимости. Ку-
польная камера, находящаяся в центре, фиксирует движения объек-
тов. При обнаружении цели заданного типа программным модулем
анализируется «ЦЕЛЬ» (место появления объекта, направление его
перемещения). Поворотной камере подается сигнал, и она начина-
ет слежение за объектом в течение всего времени его пребывания в
зоне наблюдения. Программный модуль планирует поведение камер
в условиях неопределенности; работает в режиме реального времени,
мгновенно подстраивается под изменяющиеся условия, продолжая эф-
фективно «держать цель» даже при резких изменениях траектории.
Модуль позволяет отслеживать отдельные движущиеся объекты, ана-
лизировать существенные изменения в кадре, наблюдать за оставлен-
ными статическими предметами. Камеры, применяемые для общего
наблюдения, имеют широкий угол наблюдения, но при этом сохраня-
ется ручное управление камерой.
Традиционные технологии распознавания базируются на теорети-
ческих и экспериментальных исследованиях эффективных вычисли-
тельных алгоритмов для отнесения анализируемых объектов и ситу-
аций к соответствующим классам Альтернативные им нейросетевые
технологии распознавания предполагают процедуру обучения сети из

58 Технические средства наблюдения в охране объектов
нейроподобных элементов для выполнения последующей автоматиче-
ской классификации образов. Нейросетевые технологии распознава-
ния включают следующие этапы.
1. Предварительная обработка и кодирование информации для
передачи данных на нейронную сеть.
2. Тренировка нейронной сети на основе обучающей выборки обра-
зов.
3. Собственно распознавание или классификация образа как ре-
зультат активации одного из нейроподобных элементов оконечного
слоя.
Примером такой системы может служить компьютерная система
видеонаблюдения и распознавания лиц «ВидеОко», которая позволяет
не только вести наблюдение за окружающей обстановкой, но и благо-
даря уникальным алгоритмам детектировать определенные события,
такие как движения различной интенсивности, статические изменения
в кадре и распознавание лиц. Все эти события сохраняются в базе
данных, из которой можно просматривать произошедшие события с за-
просами по времени и типу события. С дополнительными элемента-
ми искусственного интеллекта система может дополнить или заменить
функцию проверки личности при контроле доступа. В базе данных
фиксируется только полезная видеоинформация: изменения, проис-
ходящие в поле зрения видеокамеры, изображения лица человека в
кадре, факт его распознавания или нераспознавания. Допустимо па-
раллельное выполнение нескольких функций: регистрация событий и
одновременный поиск и просмотр ранее записанных событий. Системы
такого типа предназначаются для создания интеллектуальных систем
видеонаблюдения, упрощения работы постов видеонаблюдения и ав-
томатизации контроля доступа. Они могут дополнительно выполнять
следующие функции: определять и регистрировать события в зоне кон-
троля (движение, изменение фона), автоматически идентифицировать
личности (распознавание лиц), в параллельном режиме проводить по-
иск и просмотр ранее записанных и регистрировать происходящие со-
бытия, фильтровать просматриваемые события по дате и типу, сигна-
лизировать при предопределенных событиях. Возможности используе-
мого спецматобеспечения дополнительно позволяют сохранять архивы,
изображения в виде отдельных кадров, распечатывать изображения,
подключать необходимые исполнительные устройства.
Важной характеристикой цифровых систем видеоконтроля явля-
ется возможность работы в LAN/WAN компьютерных сетях, т.е. ее
сетевые свойства. При этом следует различать возможность орга-
низации удаленного видеонаблюдения с помощью специальных сете-
вых клиентов и/или Интернет и обычных Интернет-браузеров (напри-

2. Цифровые (компьютерные) СОТ 59
мер, Microsoft Internet Explorer, Netscape, Opera и т.п.), от многосер-
верных сетевых конструкций с возможностью удаленного перекрестно-
го видеонаблюдения и видеорегистрации, а также удаленного адми-
нистрирования всей системы.
Другая одна важная характеристика современных цифровых си-
стем видеоконтроля — их специализация. Различают узкоспециали-
зированные системы видеоконтроля с ограниченным набором функций
и многофункциональные цифровые средства видеоконтроля, наиболее
полно сочетающие в себе весь арсенал современных функций видео-
контроля, ранее недоступных в аналоговой технике (функции простой,
удобной и гибкой работы с видеоархивами, многоканальной цифровой
видеозаписи, встроенного многоканального обнаружения движения, од-
новременной работы режимов «запись» и воспроизведение», возможно-
сти цифровой обработки и улучшения качества видеосигналов, совме-
щение в одном устройстве сразу нескольких функций — мультиплек-
сирования, мультиотображения, видеокоммутации, видеозаписи и т.д.).
Узкоспециализированные цифровые системы видеоконтроля обыч-
но реализуют ограниченный набор функций, например, служат для ре-
гистрации проезжающего автотранспорта с определением их государ-
ственных номерных знаков и скорости их движения.
2.2. Основные элементы цифровых СОТ
Основные элементы цифровых СОТ такие же как и для анало-
говых систем (см. рис. 1.4).
Учитывая высокую функциональность цифровых систем видеона-
блюдения, а также существенные отличия систем различного назначе-
ния, рассмотрим возможности реализации основных элементов в ти-
повых вариантах построения.
Черно-белая IP-камера AXIS 2420IR (компании AXIS Com-
munications) предназначена для организации цифрового видеонаблю-
дения в инфракрасном диапазоне на объектах (склад, автостоянка,
особняк, музей или АЗС), где традиционно применялись аналоговые
черно-белые видеокамеры с чувствительностью менее 1 лк [24].
В отличие от аналоговых телекамер, AXIS 2420IR может переда-
вать видеосигнал по компьютерной сети и уведомлять охрану о тре-
воге на объекте, использовать IP-камеру в составе уже существую-
щей аналоговой системы видеонаблюдения, так как она имеет чувстви-
тельность 0,5 лк и обеспечивает качественное изображение с разре-
шением 480 ТВЛ как в видимой, так и в инфракрасной части спек-
тра (при длине световой волны до 1000 нм) и может использовать-
ся на объектах с низкой освещенностью при наличии ИК-прожектора

60 Технические средства наблюдения в охране объектов
подсветки. Благодаря автоматической регулировке баланса белого и
АРУ, эта IP-камера стабильно работает при динамически меняющем-
ся освещении. Максимально допустимая освещенность объекта со-
ставляет до 200000 лк.
IP-камера AXIS 2420IR имеет встроенный сетевой интерфейс, по-
этому передаваемое ею изображение можно просматривать на любом
сетевом компьютере в окне стандартного веб-браузера (Internet Explor-
er или Netscape Navigator) при подключении камеры через Интернет,
через модем. При работе в сети AXIS 2420IR передает поток кадров
в формате JPEG со скоростью до 25 кадров в секунду с разрешением
352x288 пикселей или до 10 кадр/с с разрешением 704x576 пикселей.
В IP-камере поступающий с ПЗС-матрицы сигнал оцифровывает-
ся и сжимается в формат JPEG процессором компрессии ARTPEC-1,
а затем обрабатывается микросхемой ETRAX 100LX (эта микросхема
включает 32-битовый RISC-процессор, контроллеры памяти, сетевой
интерфейс Ethernet и др.). Благодаря такому техническому решению
обработка видеосигнала и передача его по сети происходят с минималь-
ной задержкой, а операционная система Embedded Linux обеспечивает
длительную стабильную работу IP-камеры без перезагрузок.
В IP-камере AXIS 2420IR реализована возможность уведомления
о тревоге по электронной почте или по сотовому телефону. Источ-
ником сообщения о тревоге может быть сигнал с детектора движения
или внешних охранных датчиков.
Кроме того, IP-камера AXIS 2420IR может работать с аудиомоду-
лем AXIS 2191, который обеспечивает звуковое сопровождение видео-
информации и работает в полнодуплексном, полудуплексном и сим-
плексном режимах. Если камера и микрофон установлены, например,
у входа в помещение, то оператор может, не покидая поста, выяснить
цели визита посетителя.
«ВидеОко» — компьютерная система видеонаблюдения и распо-
знавания лиц. Назначение системы — создание интеллектуальных си-
стем видеонаблюдения, упрощение работы постов видеонаблюдения и
автоматизация контроля доступа. Она позволяет не только вести на-
блюдение за окружающей обстановкой, но и благодаря уникальным
алгоритмам детектировать определенные события, такие как движе-
ния различной интенсивности, статические изменения, нахождение ли-
ца в кадре и распознавание лиц. Все эти события сохраняются в базе
данных, из которой можно просматривать произошедшие события с за-
просами по времени и типу события.
Новые научные и технические подходы в системе «ВидеОко» поз-
воляют добавить в системы видеонаблюдения элемент искусственного

2. Цифровые (компьютерные) СОТ 61
интеллекта. Система сама определяет происходящие события и фикси-
рует их, может дополнить или заменить функцию проверки личности
при контроле доступа. Система сохраняет в базе данных только полез-
ную видеоинформацию: изменения, происходящие в поле зрения видео-
камеры; есть изображение лица человека в кадре; человек распознан
или не распознан. В отличие от систем наблюдения с записью инфор-
мации на видеомагнитофоны в системе «ВидеОко» все произошедшие
события сохраняются в виде отдельных изображений и допускается па-
раллельное выполнение нескольких функций: регистрация событий и
одновременный поиск и просмотр ранее записанных событий.
Дополнительные возможности системы: сохранение архивов, со-
хранение изображений в виде отдельных кадров, печать изображений,
подключение исполнительных устройств через RS-232.
Купольная камера PIN-7625TR представлена на российском
рынке компанией «Сатро — Паладин СБ». Это высокоскоростная ка-
мера «день-ночь» с функцией слежения. Видеокамера обеспечивает
25-кратное оптическое увеличение, дает разрешение 480 ТВЛ в цвет-
ном режиме и 520 ТВЛ в черно-белом. В камере используется матрица
Sony Ex View HAD CCD. Камера работает в двух режимах — ручном и
автоматическом. Гарантируется четкое распознавание и визуализация
объекта в условиях темноты или слабого освещения.
Video Мах — система цифровой видеорегистрации, предназначе-
ная для синхронной цифровой записи и наблюдения видео- и аудиоин-
формации с 16 камер и 8 микрофонов на персональный компьютер.
Особенности системы:
• максимальная скорость отображения 400 кадр/с;
• максимальная скорость записи 480 кадр/с (до 25 кадров в секунду
на канал) регулируется для каждого канала;
• разрешение записываемого видеоизображения — 640x480 или
320x240;
• стандартизированный формат записи потока MJPEG, кадр — от 3
до 15 Кбайт;
• отображение на экране монитора информации от 1 до 16 камер,
наличие выхода на стандартные видеомониторы;
• требуемый объем дискового пространства — 80 Гбайт на 48 ч не-
прерывной записи при максимальном качестве 4;
• возможность управления поворотными устройствами, тревожные
входы/выходы;
• встроенный интерфейс RS-232/RS-485;
• запись по дате, времени, тревоге, детектору движения, детектору
звука;
• отображение номера канала, даты и времени;

62 Технические средства наблюдения в охране объектов
• емкость встроенного диска из расчета 40 Гбайт непрерывной запи-
си в течение 24 ч при максимальном качестве;
• передача видеоданных и возможность управления системой по ло-
кальной компьютерной сети (10 Мбайт Ethernet, TCP/IP);
• возможность подключения внешнего накопителя;
• возможность записи архива на CD-R/CD-RW диски.
Net Eye Lite — автономное устройство передачи видео- и аудио-
информации с удаленных камер теленаблюдения на центральный ком-
пьютер. Net Eye Lite не требует установки компьютера на контролиру-
емом объекте. В устройстве аналоговые видео- и аудиосигналы преоб-
разуются в цифровую форму, сжимаются в режиме реального времени
процессором и передаются по стандартным линиям связи (по городским
телефонным линиям, каналам сотовой связи, ISDN-линиям, локаль-
ным сетям TCP/IP). Устройство NetEye Lite может полностью управ-
ляться с персонального компьютера, установленного на посту охраны
или на станции видеонаблюдения.
Комплект поставки включает специальные программные средства
для обеспечения удаленного наблюдения. Отличительные особенности
устройства:
• поддерживает 4 цветные или черно-белые камеры, 4 аудиоканала,
4 тревожных триггера и 4 релейных выхода;
• интегрируется в уже имеющиеся или новые системы безопасности;
• обеспечивает автоматическое подключение к каналу связи по тре-
воге/по требованию;
• производит автоматическую запись до и после тревожного собы-
тия, произошедшего на объекте;
• обеспечивает быстрый доступ к записанной информации, легкий
поиск и воспроизведение записанных событий;
• наличие видеовыхода позволяет использовать устройство для ви-
деонаблюдения непосредственно на объекте;
• обеспечивает хорошую скорость передачи качественных видеопо-
токов и цветных изображений, дуплексную аудиосвязь.
Memo Cam Plus — цифровой видеорегистратор, представляющий
собой полнофункциональную компактную систему охранного телена-
блюдения: цифровой регистратор на сменной ММС флеш-карте, ви-
деокамеру, видеодетектор движения - в корпусе работоспособного пас-
сивного ИК- датчика движения.
MemoCam по тревоге автоматически записывает события на карту
памяти. Тревожные сигналы могут поступать как с наружных кон-
тактов, так и/или со встроенного видео детектора движения, и/или с
пассивного ИК-датчика движения.

2. Цифровые (компьютерные) СОТ 63
Записанные снимки могут быть легко перенесены на компьютер
на съемной карте памяти при помощи прилагающегося считывателя,
где далее записанные события могут быть проанализированы. Пульт
дистанционного управления позволяет пользователю активировать или
отключить режим автоматической съемки, а также производить запись
интересующих событий вручную. Особенности:
• возможность подключения двух дополнительных внешних камер;
• наличие видеовыхода для подключения монитора упрощает про-
цесс настройки камеры и обеспечивает возможность непосредст-
венного наблюдения за событиями;
• наличие двух релейных выходов, которые могут использоваться
для управления внешними исполнительными устройствами, на-
пример для включения/выключения магнитофона, световой сиг-
нализации или сирены;
• возможность подключения до трех датчиков, управляющих про-
цессом записи;
• наличие видеодетектора движения, позволяющего пользователю
выбирать интересующие его области в пределах зоны наблюдения
и отслеживать там наличие движения;
• полностью работоспособный ИК-датчик движения может быть
подключен к внешней контрольной панели и тем самым интегри-
рован в существующую систему охраны;
• сочетание видеодетектора движения и пассивного ИК-датчика дви-
жения значительно увеличивает достоверность детекции движе-
ния, тем самым сокращая вероятность ложных тревог.
Memo Cam DVR — цифровой видеорегистратор, компактное ин-
теллектуальное устройство цифровой видеозаписи со съемной картой
памяти и встроенным видеодетектором движения. К устройству можно
подключить три внешние камеры наблюдения. По тревоге MemoCam
DVR автоматически записывает отснятые события на MultiMedia-кар-
ту памяти при наличии в контролируемой зоне тревожного события.
Тревожные сигналы могут поступать со встроенного видеодетектора
движения и/или с внешних устройств (дверной контакт, датчик дви-
жения, кнопка тревоги). Записанные снимки могут быть легко перене-
сены на компьютер на съемной карте памяти с помощью прилагаемого
считывателя для карты, где записанные события могут быть проанали-
зированы.
Пульт дистанционного управления позволяет пользователю акти-
вировать или отключить режим автоматической съемки, а также про-
изводить запись интересующих событий вручную. Особенности:
• возможность подключения трех внешних видеокамер;

64
Технические средства наблюдения в охране объектов
• встроенный видеодетектор движения позволяет пользователю вы-
бирать интересующие его области в пределах зоны наблюдения и
отслеживать в них движение;
• наличие видеовыхода для подключения монитора упрощает про-
цесс настройки камеры и обеспечивает возможность непосредствен-
ного наблюдения за событиями;
• наличие релейного выхода, который может использоваться для
управления внешними исполнительными устройствами, например
для включения/выключения магнитофона, световой сигнализации
или сирены;
• наличие трех независимых входов для подачи внешних сигналов
управления записью;
• три подключаемые камеры могут быть разнесены в пространстве
с самим устройством записи и расположены в удобном месте. При
этом сам блок MemoCam DVR может быть установлен в потайном
месте и оставаться незаметным для злоумышленника.
WJ-RT416 — 16-канальный цифровой видеорегистратор для за-
писи в реальном времени компании Panasonic. Запись осуществляется
в формате MPEG-4. В табл. 2.1 приведены сравнительные характери-
стики видеорегистратора WJ-RT416 с представленным на российском
рынке цифровым видеорегистратором WJ-HD316A.
«СуперГЛАЗ» — автоматический комплекс охранного наблюде-
ния для выявления несанкционированных действий в кабинете перво-
го лица или в комнате для переговоров, выявление фактов несанк-
ционированного прохода или пропуска людей на территорию объекта
или в охраняемое помещение, автоматический контроль за приходом
и уходом сотрудников.
Таблица 2.1
Характеристики видеорегистраторов
Характеристика
Частота записи, кадр/с
Размер кадра, пикселей
Формат записи
Передача по сети
Дизайн передней панели
Число каналов звука
Дисковое пространство,
Тбайт, не более
Средства поиска
Средства архивирования
Применение
WJ-RT416
400
704x288
MPEG-4
Сетевая производительность
Упрощенный
16
3
По времени, дате, событию
-
Скоростная запись
с высоким разрешением и
работа в распределенной
структуре
WJ-HD316A
40
720x288
Droplet
Низкая скорость
Функциональный
2
15
Интеллектуальный поиск
RAID 5
Головное устройство
крупной системы
видеонаблюдения

2. Цифровые (компьютерные) СОТ 65
Комплекс строится на базе платы ввода видеоизображений FLY
VIDEO EZ, устанавливаемой в PCI-разъем персонального компьютера.
Программная оболочка работает в среде Windows как обычное прило-
жение.
Сигнал с видеокамеры может быть выведен для просмотра в ре-
альном времени. Последовательность кадров может быть обработана
интеллектуальным детектором движения, подвергнута программному
сжатию и компактно записана на жесткий диск. Степень сжатия и,
следовательно, качество изображения регулируются в широких преде-
лах. Детектор на нейроноподобных структурах с регулируемой обла-
стью чувствительности позволяет надежно обнаруживать движение в
кадре. При наличии в компьютере звуковой карты программа пода-
ет звуковой сигнал тревоги. В режиме воспроизведения пользователь
может просмотреть всю запись с ускорением в 30...40 раз. Просмотр
возможен в автоматическом или покадровом режиме. На экран могут
быть выведены только участки с движением или отдельный кадр, соот-
ветствующий требуемому моменту времени. Любой кадр или его уча-
сток можно увеличить для более детального просмотра на весь экран
компьютера и/или сохранить в отдельном файле.
Минимальные требуемые возможности компьютера: процессор
Pentium с тактовой частотой от 150 МГц, 16 Мбайт оперативной па-
мяти и практически любая видеокарта.
«ОКО» — портативная телевизионная телескопическая система.
Области применения: на таможене — при досмотре и контроле пасса-
жирских и грузовых перевозок; при ликвидации последствий чрезвы-
чайных происшествий — для осмотра завалов, труднодоступных мест,
осмотра объектов под водой и т.п.; в службах безопасности — при
осмотре помещений, автомобилей и пр.; в коммунальном хозяйстве —
для осмотра подвальных помещений, коллекторов, люков, лифтово-
го оборудования и т.п.; в службах спасения — при работе на месте
происшествия; в подразделениях ГИБДД — при проведении техниче-
ского осмотра транспортных средств (при досмотре автотранспорта на
КПП, при проведении ГТО).
Система состоит из выносной миниатюрной видеокамеры на теле-
скопической штанге, портативного монитора с встроенным автономным
питанием, элементов встроенной подсветки, сетевого зарядного устрой-
ства и соединительных кабелей. При необходимости в систему можно
Добавить приспособления, повышающими эксплуатационные характе-
ристики.
В отличие от других видеоустройств эта система обеспечивает воз-
можность доставки телевизионной камеры непосредственно в зону до-
смотра, удаленную от оператора на расстояние до 5...6 м, что позволяет

66 Технические средства наблюдения в охране объектов
детально обследовать на этих расстояниях мелкие детали (текст разме-
ром 5...7 мм, отдельные мелкие элементы обследуемого объекта и т.п.).
При этом сохраняется возможность панорамного обзора зоны осмот-
ра на дальности до 10... 12 метров с требуемой четкостью изображения.
Устройство встроенной автоматической подмотки кабеля, соединяюще-
го видеокамеру и рукоятку удержания телескопической штанги, позво-
ляет оперативно, в ходе досмотра, менять длину штанги и не требует
контролировать «излишки» кабеля. Встроенные в защитный кожух ви-
деокамеры элементы ИК-подсветки обеспечивают возможность работы
при нулевом уровне освещенности в зоне объекта. При этом возможна
оперативная регулировка яркости подсветки, что исключает эффект
«засвечивания». Монитор на основе ЭЛТ с боковым расположением
ОС, а также быстросъемный солнцезащитный кожух позволяют рабо-
тать при высоких уровнях естественной освещенности (при солнечной
погоде). В системе имеется стандартный видеовыход, позволяющий
вести оперативную видеозапись изображения на внешние устройства.
Visetel — комплекс дистанционного видеонаблюдения и управле-
ния по телефонным линиям, позволяющий из любой удаленной точки
визуально наблюдать и управлять нужным объектом (даже бытовой
техникой), передавая информацию по обычным телефонным линиям и
пользуясь телефоном и бытовым телевизором.
Устройство подключается к телевизору, телефону, датчикам и
электрическим устройствам (поставляются отдельно), затем подсоеди-
няется к стандартной телефонной линии. Особенности комплекса:
• устройство имеет следующие функции: автоматического сенсорно-
го опознавания, визуальное наблюдение, визуальное дистанцион-
ное управление (функция автоматизации);
• любая стандартная телефонная линия, телевизор и телефон, име-
ющиеся на рынке, легко подключаются;
• ПК не требуется.
Дополнительные свойства:
• для обеспечения полной секретности имеется секретный код досту-
па, который может быть изменен пользователем в любое время;
• возможность подключения неограниченного количества камер;
• возможность установки и использования в автомобиле;
• при повреждении электропроводки и/или телефонной линии авто-
матически включается резервный источник питания, что обеспе-
чивает непрерывность защиты.
Состав системы VISETEL: устройство визуальной связи, адаптер
безопасности, различные датчики (оповещения о попытке ограбления,
пожарной тревоги, датчики наблюдения за состоянием здоровья).

2. Цифровые (компьютерные) СОТ 67
«Альфа-4а» — малогабаритный комплекс беспроводного видео-
наблюдения, предназначенный для передачи видеоинформации по ра-
диоканалу с объектов наблюдения с помощью носимых телевизионных
устройств (в виде жилета) на телевизионные приемные станции. По-
лученная информация может просматриваться на экране монитора, а
также документироваться на ленте видеомагнитофона. Комплекс обо-
рудован двумя видеокамерами, одна — скрытого ношения на жилете
сотрудника (выполнена в виде пуговицы), другая — на телескопиче-
ской досмотровой штанге с ИК-подсветкой. Носимая часть комплекса
закрепляется на специальном поясе, одеваемом под одежду, а видео-
камера маскируется в галстуке.
Возможности комплекса:
• дальность передачи видеосигнала на приемную часть комплекса —
1000 м;
• время работы передающей части комплекса от одного комплекта
батарей (2 шт.) без подзарядки — до 6 ч;
• устойчивое изображение при падении освещенности до 0,1 лк (при
работе с телескопической досмотровой штангой возможна работа
в полной темноте);
• угол поля зрения видеокамер по горизонтали — 74°;
• зона чувствительности встроенного миниатюрного микрофона —
1 м;
• возможность работы комплекса на трех фиксированных, оператив-
но перенастраиваемых частотах или возможность одновременной
работы одной приемной части с тремя передающими.
«Авто-Инспектор» — система видеонаблюдения на контрольно-
пропускных пунктах (КПП) проезда автотранспорта, пешеходных про-
ходных, смешанных проходных (для пропуска автотранспорта и персо-
нала). К таким системам предъявляются особые требования [21]: необ-
ходимо обеспечить не только регистрацию изображения автомобиля,
но и распознать номер, запомнить время проезда, направление движе-
ния (въезд или выезд), зафиксировать наличие или отсутствие груза
в кузове. Кроме того, должна быть произведена видеозапись проце-
дур проверки документов контролерами на КПП. С такой сложной за-
дачей справляется программный модуль «Авто-Инспектор», который
фиксирует, распознает и заносит в базу данных номера автомашин,
проходящих через зону контроля. Информация о распознанных номе-
рах транспортных средств, находящихся на въезде-выезде, попадает в
систему учета товарных потоков предприятия.
При большой протяженности территории и удаленности КПП друг
от друга необходимо передавать видеоизображение на расстояние
До 5 км.

68 Технические средства наблюдения в охране объектов
Сетевые возможности комплекса «ИнспекторН-» позволяют ре-
шить эту проблему. Вместо прокладки новых коммуникаций могут
использоваться специализированные xDSL-модемы, подключаемые к
существующим телефонным парам предприятия. Для каждого видео-
канала подбирается оптимальный уровень компрессии, благодаря чему
удается добиться наилучшего соотношения качества и скорости пере-
дачи изображения. Возможно сохранение видеоархива большой емко-
сти без привлечения для этого значительных средств (чем выше сте-
пень компрессии, тем более продолжительный архив можно хранить
на данном носителе).
Решение проблем безопасности на транспорте возможно также с
использованием охранных систем ISS. Комплексные решения типа ISS
Technology, базирующиеся на интегрированной системе безопасности
«ИнспекторЧ-», позволяют:
• обеспечить безопасность наземных транспортных узлов (видеомо-
ниторинг общих и служебных помещений, посадочных зон, разгра-
ничение доступа на охраняемую территорию, управление охранно-
пожарной сигнализацией);
• организовать комплексную охрану аэропортов (фэйс-контроль пас-
сажиров, автоматическое выявление движущихся объектов, на-
блюдение за действиями персонала, видеоконтроль посадочных
полос);
• разработать систему безопасности для морских и речных портов,
грузовых и пассажирских судов;
• обеспечить видеоохрану транспортных магистралей (автомобиль-
ных и железных дорог), контроль опасных участков трасс;
• быстро реагировать в случае возникновения нештатных ситуаций:
автоматически принимается решение о «степени тревожности»,
включаются средства оповещения, выполняются запрограммиро-
ванные действия.
PELCO DRV 5100 — видеорегистратор реального времени фир-
мы PELCO (Pelco.com). Устройство имеет 4, 8 или 16 видеовходов; 2
или 4 канала записи звука; встроенный джойстик для управления теле-
метрией; DWR-RW и ряд дополнительных функций. Скорость записи
25 кадр/с с разрешением 4CIF по каждому каналу. Может использо-
ваться как автономно, так и в составе интегрированных систем.
Камера SCC-C6407P (фирмы Samsung) на основе 1/4 дюймо-
вой ПЗС-матрицы с повышенной чувствительностью в видимой ИК
области спектра (с функцией WDR; 480 твл; 32 х оптическое и 10 х
цифровое увеличение; интерфейсы RS-485, RS-422; 360° горизонталь-
ный обзор; 0...1800 вертикальный обзор; быстрый сброс с максималь-
ной скоростью 400 °/с).

2. Цифровые (компьютерные) СОТ
69
Видеорегистраторы SHR-4081, 4160 — 8(16)-канальные;
MPEG-4, CIF-300 (режим Triplex); USB 2.0 интерфейс; подключение
внешних HDD, CD/DVD-RW, USB Flash Drive; подключение к сети
Ethernet.
Видеорегистраторы SHR-2040, 2042, 2160, 2162 — 4(16)-ка-
нальные; MPEG-4; CIF-lOOips (режим Triplex); USB 2.0 интерфейс;
подключение внешних HDD, CD/DVD-RW, USB Flash Drive; подклю-
чение к сети Ethernet.
В табл. 2.2 приведены характеристики некоторых типов видеосер-
веров.
При построении распределенных СОТ решающую роль играет ли-
ния связи и пропускная способность канала. Технология сжатия видео-
сигналов позволяет передавать полноценное изображение, полученное
с профессиональных систем видеонаблюдения по каналам сравнитель-
но небольшой пропускной способности. Обмен данными и связь между
элементами СОТ осуществляются с помощью:
Таблица 2.2
Основные характеристики видеосерверов
Характеристика
Тип подключения в ло-
кальную сеть Ethernet
Число видеовходов
Число тревожных входов
Число тревожных выходов
Суммарная скорость запи-
си на канал, кадр/с
Разрешение на канал,
пиксель
Аудиосвязь
Сетевой разъем
Сжатие видеосигнала
Полное удаленное админи-
стрирование
Поставка в комплекте с
ПО TRASSIR
SDK для разработчиков
Цена
Lanser-бМ
RJ-45
6
6
2
12
704x288
—
UTP
Ethernet
10/100
Мбит
Ware Vix
+
+
+
от 399 у.е.
Lanser-4Real
RJ-45
4
4
2
100 (25 на
канал)
704x576;
704x288
Синхронно-
дуплексная
UTP
Ethernet
10/100 Мбит
Н.264
+
+
+
От 960 у.е.
Domination
PRO,
ВИПАКС+
TCP/IP
16
-
-
400
704x576
Синхронная
-
Ogg Vorbir
+
-
-
От 4640 у.е.
TANGO II
Все
основные
протоколы
4
-
-
-
-
-
-
M-JPEG
-
-
-
-

70 Технические средства наблюдения в охране объектов
• сетей LAN (локальных компьютерных сетей);
• WAN (каналов Интернет);
• Dial-Up (телефонных линий).
Просмотр осуществляется с помощью стандартного веб-браузера.
При анализе технических характеристик современных цифровых
систем видеоконтроля следует отличать характеристики собственно си-
стемы видеоконтроля от обычных характеристик современной компью-
терной техники, на базе которой такие системы собраны. К основным
характеристикам собственно систем видеоконтроля относятся следую-
щие:
• тип интерфейса управления/администрирования системы;
• допустимые форматы видеокадров, которые используются при ви-
деообработке и видеозаписи;
• разрешение канала видеообработки/записи, измеряемое в телеви-
зионных линиях (ТВЛ);
• метод и степень сжатия видеосигнала и другие.
В качестве примера реализации цифровой СОТ рассмотрим уст-
ройство видеонаблюдения GARS128, в состав которого входят:
• персональный компьютер, устанавливаемый у оператора на цен-
тральном пульте охраны;
• адресные устройства, обеспечивающие сбор, обработку и передачу
информации от различного оборудования на центральный пульт
охраны объекта, а также позволяющие оператору с помощью токо-
вых ключей управлять работой различного оборудования. Адрес-
ное устройство реализовано на базе ПК, который имеет энергоне-
зависимую память и встроенные средства криптозащиты. Каждое
адресное устройство обслуживает до 128 адресуемых шлейфов дат-
чиков и до 64 исполнительных устройств, позволяет подключить
до 16 пультов дистанционной постановки на охрану;
• выносные коммутаторы, обеспечивающие подключение до 16 ад-
ресных устройств к каждому последовательному порту ПК опера-
тора.
При использовании 8 последовательных портов компьютера с под-
ключенными коммутаторами 1x16 максимальное число контролиру-
емых адресуемых шлейфов достигает 16384. Возможное расстояние
между ПК оператора и коммутатором — до 1 км, коммутатором и ад-
ресным устройством — до 1 км. Экономически целесообразно устанав-
ливать GARS-128 на объектах, размерность которых превышает хотя
бы 32 шлейфа.
Технические возможности данной системы позволяют пользовате-
лю, имеющему права допуска к системе и находящемуся в любой точке
охраняемой территории или вне ее, выполнять следующие задачи:

2. Цифровые (компьютерные) СОТ 71
• получать видео- и любую другую информацию (в том числе в ре-
альном времени);
• анализировать архив;
• мгновенно находить фрагменты видеоизображения;
• оперативно принимать решения в случае возникновения тревож-
ных ситуаций;
• осуществлять сетевое архивирование с удаленных систем видео-
контроля, без остановки текущей записи;
• проводить мониторинг бизнес-процессов.
Другим примером цифровой системы является СОТ компании
«АйТи». Эта видеосистема разработана на основе технологии пере-
дачи видеоизображения по локальной сети. Система обладает высо-
ким качеством и не очень дорогая. Все процессы контроля произ-
водственной деятельности и регистрации информации с использовани-
ем ПК автоматизированы. Система позволяет автоматически считы-
вать и идентифицировать номера транспортных средств при прохож-
дении ими зоны контроля.
Основные характеристики СОТ компании «АйТи»
Ширина зоны контроля, м 3
Длина зона контроля, м 7,5
Вероятность распознавания 0,9
Число распознаваемых типов до 15
Максимальное удаление оператора, м 1000
Наработка на отказ, ч, не менее 4320
Горизонтальная освещенность покрытия дорожного полотна, лк,
не менее 50
«Видео IQ7» — интеллектуальная система видеонаблюдения
компании ITV. Эта система обеспечивает максимальную производи-
тельность поиска тревожных ситуаций, легко вписывается в любую ин-
фраструктуру. В системе реализованы технологии панорамного отоб-
ражения PrameMerge, инновационная файловая система DataSynchro,
интеллектуальные детекторы и прогрессивный алгоритм сжатия ви-
деоизображения Motion Wavelet.
Система поддерживает 64 видеокамеры на один видеосервер. Си-
стема может иметь до четырех серверов.
Цифровая многоканальная система видео- и аудиоинфор-
мации GUARD разработана компанией «ПИКСЕЛ», обладает высо-
кой надежностью, обусловленной использованием собственной ОС.
Система имеет следующие характеристики:
• до 32 видеоканалов на один сервер;
• до 16 аудиоканалов;

72 Технические средства наблюдения в охране объектов
• до 16 подключаемых датчиков;
• до 16 исполнительных устройств;
• скорость ввода/записи/отображения от 4 до 25 кадр/с на канал;
• реализация режима контроля и режима видеоквадратора;
• поддержка до 16 видеосерверов;
• самодиагностика, в том числе мониторинг текущего состояния ви-
деокамер;
• скорость передачи данных: 10/100/1000 Мбит LAN; WiFi.
«ТОПАЗ» — программно-аппаратный комплекс (ПАК), разрабо-
танный научно-техническим центром ЮРИОН, который обеспечивает
многоканальную запись аудио- и видеоинформации на серверную стой-
ку.
Информация поступает по оптоволоконным или телефонным ли-
ниям со скоростью до 30 Мбит/с.
ПАК «Топаз» обеспечивает запись аудио- и видеоинформации:
• по команде оператора;
• по таймеру;
• по акустопуску;
• по детектору движения;
• считывание с карт памяти.
ПАК «Топаз» имеет следующие основные характеристики:
• круглосуточная запись цифровых каналов аудио- и видеоинформа-
ции;
• до 16 каналов Ethernet-входов;
• до 32 рабочих мест операторов регистрации и обработки;
• высокая надежность;
• автоматическое восстановление работоспособности ПАК после
программных и аппаратных сбоев.
ПАК работает под управлением ОС LINUX. Обеспечено разверты-
вание по процессору и памяти (основные и запасные ЦП и ОП). Для
надежности ВЗУ используется RAID-массив (RAID-5) с объемом па-
мяти от 1 до 4 Тбайт.
2.3. Реализация цифровых систем
видеонаблюдения
Ниже приведены краткие характеристики основных ТТХ некото-
рых цифровых систем видеонаблюдения.
Цифровая система обеспечения безопасности помещений и лично-
сти на базе ПК «Goal 6.0» (Россия) (www.goal.ru). Windows-подобный
интерфейс, общий пульт управления, план (планы) объекта и панели

2. Цифровые (компьютерные) СОТ 73
видеоокон. Каждая видеокамера — отдельное окно со своими размера-
ми, панелями управления и информационными строками и настройка-
ми. Для ведения протоколов в системе используется тип базы данных
ADO. Система записывает синхронный с видео звук по двум немуль-
типлексируемым каналам. Выполнена на стандартных платах видео-
захвата FlyVideoEZ (4x1) на базе микросхем Bt8x8.
Многоканальная цифровая система видеонаблюдения Sivineya™
(Россия) (www.sivineya.ru). Windows-интерфейс, ввод изображений с 96
видеокамер, 8 областей анализа, архивирование изображений на жест-
кий диск или другие носители, просмотр архивов, вывод на экран до
16 видеокамер, одновременная запись, просмотр (дуплекс) и просмотр
архивов (триплекс), запись по циклу. Выполнена на платах видеоза-
хвата по схеме 4x4, Nxl и Nx4 разработки КОМКОМ Electronics на
базе микросхем Philips SAA7111A.
Цифровая система видеонаблюдения AVer-S MP200 (Тайвань)
(www.avers.com.tw и www.aver.ru). Наблюдение несколькими видео-
камерами, контроль датчиками инфракрасного типа, датчиками при-
ближения, задымления, нарушения целостности и управление сире-
ной, сигнализацией, дверными замками, освещением и др. Возмож-
но наблюдение по локальной сети или через Интернет по протоколу
TCP/IP в режиме цветного изображения. Основные области примене-
ния: видеонаблюдение, цифровая запись видео, система безопасности
для дома/офиса, видеозахват. Выполнена на базе плат видеозахва-
та и микросхем Bt8x8.
Цифровая система видеоконтроля NISS-VideoInspector (Укра-
ина) (www.security-systems.com.ua и www.iss.ru. Заменяет комплект
аналогового оборудования видеоконтроля (мультиплексоры, квадра-
торы, видеокоммутаторы, многоканальные профессиональные детек-
торы движения и видеомагнитофоны), обеспечивает видеонаблюдение;
запись на жесткий диск и просмотр, поиск информации по дате; циф-
ровое масштабирование, формат JPEG, детектор движения, маскиро-
вание областей, защита видеоархива от несанкционированного копиро-
вания, звуковое сопровождение тревог; управление работой камер по
расписанию; отправка электронной почты; автодозвон. Выполнена на
платах видеозахвата с микросхемами Bt8x8(9).
Цифровая система видеоконтроля СТЕС DVR-5600 (Южная Ко-
рея) (www.changhung.com). Информация от камер может выводить-
ся поочередно и одновременно, дополнительный монитор, управление
поворотом и объективами телекамер, раздельный просмотр видеоин-
формации от камер, наблюдение по локальным и глобальным сетям
и ТЛФ-линиям, возможен доступ через модем по телефонной линии

74 Технические средства наблюдения в охране объектов
или через Интернет. Система выполнена на платах видеозахвата с
микросхемами Bt8x8.
Многоканальная цифровая система видеонаблюдения VideoSpi-
der (Корея) (www.darim.ru). Технология МРEG 1-кодирования в ре-
альном времени, может функционировать в автономном и сетевом кли-
ент/сервер режимах, расширение границы наблюдения и удаленный
доступ к видеоизображению за счет создания системы наблюдения че-
рез LAN (WAN), управление панорамой, наклоном, масштабом и фоку-
сом камеры.
Цифровая многофункциональная система охраны и видеонаблю-
дения DigiEye (Италия) (www.syac.com). Видеонаблюдение, видеоре-
гистрация, видеоохрана, видеоверификация. База: фронт-видеосервер
DigiEye, видеосервер DigiEye и платы видеозахвата с микросхемами
Philips SAA7XXX. Коммутация и управление 16 входами и 4 выхода-
ми, регистрация на жесткий диск, обнаружение движения, тревожные
извещатели и сигнальные устройства, передача изображений по ТЛФ-
сетям, линиям ISDN, локальным и глобальным сетям, управление ви-
деокамерами, парольная защита, предотвращения несанкционирован-
ного доступа, настройка конфигурации удаленных фронт-видеосерве-
ров, передача аудиоинформации.
Цифровые системы видеоконтроля Mitsubishi DS-200 (Япония)
(www.mitsubishi-evs.de/index-e.htm). Сжатие MPEG-2 и разрешение
704x576, одновременная запись (со скоростью в 25 кадров/с по 1 (2)
видеоканалам), в встроенный детектор движения видеорасширитель
DS-203, до 64 входов, дистанционная конфигурация с LAN/WAN. Цен-
тральный пост на базе DS-200. Система выполнена на платах видео-
захвата со специализированными микросхемами.
Интегрированная компьютерная система видеоконтроля и безопас-
ности NISS-Inspector+ (Украина) (www.security-systems.com.ua,
www.iss.ru). Число видеосерверов и клиентов в одной сети не огра-
ничено, возможны интеграция, модульная архитектура, подключение
средств ОПС Ademco, Nothern Computers и др.), многоканальный де-
тектор движения, алгоритм сжатия — DELTA-WAVELET, низкоско-
ростные линии связи, специальные видеошлюзы и сетевые видеоар-
хиваторы, легко масштабируется, дистанционное администрирование
и удаленный видеомониторинг. Выполнена на платах видеозахвата с
микросхемами Bt8x8(9).
Цифровая система видеонаблюдения и видеорегистрации Video-
Net (Россия) (www.cctv.ru). Регистрация на жестком диске, передача
видеосигналов по существующим каналам связи, автоматическая реак-
ция на возникающие события; дистанционное управление исполнитель-
ными устройствами, метод компрессии h.261, программа VideoNet 7, на-

2. Цифровые (компьютерные) СОТ 75
стройка и конфигурирование, от 4 до 16 видеовходов, встроенные режи-
мы мультиплексора, интеллектуальный видеодетектор движения, воз-
можно подключение тревожных датчиков, телеметрии, управление ре-
лейными выходами. Выполнена на платах видеозахвата с микросхема-
ми Bt8x8(9).
Многоканальные компьютерные системы видеоконтроля CVS.NT
(Россия) (online.stack.net/~cvs-nt). Профессиональные видеодетекто-
ры движения (до 8 камер). Варианты: от 4 до 32 каналов наблюдения,
3 дополнительных видеовыходов на контрольные мониторы (модель
Nx4 «E») и без мониторов (Nxl «E»), коммутатор видеосигналов в ви-
де внешнего блока, соединяемого с компьютером через порт RS-232/422
(удаление до 600 м). Автоматическая подстройка под тип синхрони-
зации: 25 FPS для синхронных камер и 16,6...20 FPS — при захвате
полей. 12,5...20 FPS выполнен на платах видеозахвата по схеме 1x1
или 4x4 с микросхемами Bt8x8(9).
Цифровая система мультиплексированной видеозаписи «ВИ-
ДЕО-ИКС» (Россия) (www.ista.ru). Встроенный матричный комму-
татор, быстрый поиск требуемого участка записи, режимы и скорость
записи задаются индивидуально, гибкая система архивирования, со-
здание сетевых конфигураций по любым линиям связи и протоколам,
открытая архитектура, 3 варианта исполнения системы, в 16- и 32-
канальных моделях — видеомультиплексор, просмотр сигнала в пол-
ноэкранном и полиэкранном режимах, мультиплексированная видеоза-
пись, подключение до 5 аналоговых мониторов. Выполнена на платах
видеозахвата по схеме 8x1 с микросхемами Bt8x8(9).

3. СКРЫТОЕ ОХРАННОЕ
ТЕЛЕВИЗИОННОЕ
НАБЛЮДЕНИЕ
3.1. Назначение и принцип реализации
Эффективность охраны того или иного объекта существенно воз-
растает при использовании скрытого телевизионного наблюдения. Тех-
нической базой для его организации служат телекамеры на основе
ПЗС-матриц, что позволяет резко снизить габаритные размеры и уве-
личивает надежность систем теленаблюдения. Важное преимущество
ПЗС-камер — их высокая чувствительность в инфракрасном (ИК) диа-
пазоне. Это позволяет обеспечить качественную съемку даже в усло-
виях полной темноты, используя инфракрасную подсветку. Значитель-
ным плюсом такой съемки является то, что нарушитель в большинстве
случаев не предполагает самой возможности наблюдения и съемок в
темноте.
К типовым задачам скрыто установленных систем можно отнести
[8, 9, 32]:
телепаблюдепие на производстве различного профиля для борь-
бы с кражами со стороны персонала. В местах, где возможно хище-
ние, имеет смысл ставить скрытые камеры, а по периметру забора, в
недоступных местах — открытые;
теленаблюдение в выделенных помещениях (служебные кабинеты,
конференцзалы и др.) для контроля выполнения мероприятий по со-
хранению сведений, составляющих государственную и коммерческую
тайну;
телевизионное наблюдение в магазинах для борьбы с кражами как
со стороны покупателей, так и со стороны персонала. Для таких систем
целесообразно использование комбинированных систем, включающих
открытые и скрытые телекамеры. Система скрытого теленаблюдения
поможет задокументировать случаи вымогательства и шантажа;
теленаблюдение в квартирах — для предотвращения краж, раз-
бойных нападений, хулиганства. Единственным способом сохранить те-
лекамеру является скрытая установка внутрь стены или входной две-
ри;
теленаблюдение в коттедэюных и дачных поселках. В этом случае
злоумышленник имеет большой запас времени не только для похище-

3. Скрытое охранное телевизионное наблюдение
77
мон -
ВМ
БУ
МУ
БП
1—
икп
ТК1
ТК2
мэ
мэ
Рис. 3.1. Типовая схема системы телевизионного наблюдения
на основе двух телекамер
ния имущества, но и для выведения из строя систем безопасности. В та-
ких случаях эффект может дать лишь установка полностью скрытой
системы наблюдения, при этом даже внутренние части системы (напри-
мер, видеомагнитофон, монитор, блок питания и т. п.) также должны
размещаться в тайнике. В последнее время получают популярность
системы с передачей изображения и сигналов тревоги по телефонной
линии на пульт вневедомственной или частной охраны.
На рис. 3.1 приведена типовая схема системы телевизионного на-
блюдения на основе двух телекамер. В состав схемы входят: МОН —
монитор; ВМ — видеомагнитофон; БУ — блок управления; БП — блок
питания; МУ — маскирующее устройство; ИКП — блок инфракрасной
подсветки; ТК1 — телекамера № 1 с объективом; ТК2 — телекамера
№ 2 с объективом; МЭ — маскирующие элементы.
Основной частью любой системы скрытого наблюдения является
маскирующее устройство, которое представляет собой предмет, в ко-
тором размещаются телекамеры. Телекамеры могут быть стационар-
ными, вносимыми и носимыми. Стационарные изделия располагаются
главным образом в мебели, стенах, потолках и дверях зданий и соору-
жений.
Оборудованные таким образом помещения обычно наиболее хоро-
шо просматриваются и прослушиваются, так как при установке систе-
мы наблюдения есть возможность учитывать конкретную обстановку
(расположение мебели и окон, направление солнечного света, форму и
геометрические размеры помещения, высоту потолков и т.п.).
В стенах можно провести скрытую кабельную линию и получать
на выходе наиболее качественную «картинку». Кроме того, в данном
случае нет жестких ограничений относительно габаритов и массы изде-
лия, так как стены зданий имеют значительную толщину и достаточ-
ную несущую способность. Это обстоятельство позволяет применять
телекамеры и оптику с наилучшими характеристиками, использовать

78 Технические средства наблюдения в охране объектов
инфракрасную подсветку большой мощности и сетевые источники пи-
тания, наиболее емкие аккумуляторы и т.д.
Вносимые изделия размещаются в таких предметах обстановки, ко-
торые можно вносить, переставлять, выносить из помещения. Если
в качестве маскирующего устройства служит какой-либо электропри-
бор, то при его подключении к электросети от нее можно осуществ-
лять питание аппаратуры. Это позволяет сделать время непрерыв-
ной работы изделия практически неограниченным. Установка тако-
го изделия занимает, как правило, значительно меньше времени, чем
установка стационарной системы. Однако в процессе изготовления
вносимого изделия сложно учесть все особенности помещения, в ко-
тором оно будет впоследствии находиться. Передача видеосигнала
от системы осуществляется обычно по беспроводному каналу. Это
несколько снижает надежность связи, но увеличивает мобильность си-
стемы. Такое маскирующее устройство можно повернуть или пере-
местить без его демонтажа.
К недостаткам вносимых маскирующих устройств относятся:
• вынужденно малые габаритные размеры телевизионной техники
и, следовательно, ухудшение их характеристик по сравнению со
стационарными системами;
• невозможность изменения поля зрения камеры во время наблю-
дения и, следовательно, высокая вероятность выхода объекта из
зоны наблюдения;
• вынужденно малые габариты аккумулятора и, следовательно,
меньшее время автономной работы комплекса;
• сложность создания такого изделия без потери маскирующим уст-
ройством (например, бытовым прибором) своей работоспособности.
Носимые маскирующие устройства — обычно наиболее трудоем-
кие в изготовлении изделия. Аппаратура в этом случае размещается в
сумках, коробках, пакетах, чемоданах различного типа и т.д. Носимое
изделие предназначено для проведения съемки «с рук», что позволя-
ет использовать их для документирования видеоинформации в быст-
ро меняющихся условиях. Это самые мобильные системы наблюде-
ния. Они позволяют быстро менять поле зрения телекамеры, надеж-
но управлять комплексом без применения дистанционного управления,
быстро заменять элементы питания и кассеты портативного видеомаг-
нитофона, который находится обычно внутри маскирующего устройст-
ва. Недостатки носимых систем: жесткие ограничения на габаритные
размеры и массу аппаратуры и, следовательно, более трудоемкие раз-
работка и производство, относительно низкие характеристики телека-
мер и небольшая емкость аккумуляторов, ведущая к необходимости их

3. Скрытое охранное телевизионное наблюдение
79
частой замены; невозможность использования сетевого питания; дро-
жание изображения при съемке с рук (при отсутствии в камере элек-
тронного или оптического стабилизатора изображения).
3.2. Технические характеристики
устройств скрытого телевизионного
наблюдения
Основные характеристики некоторых миниатюрных корпусных те-
лекамер приведены в табл. 3.1.
Следует помнить, что согласно Постановлениям Правительства
РФ № 214 от 10.03.00 и № 770 от 01.07.96 разработка и использова-
ние большинства систем на основе вносимых и носимых маскирующих
устройств является исключительной прерогативой силовых органов.
В маскирующем устройстве размещаются телекамеры ТК1 и ТК2
(их число может меняться от 1 до 16 и более в зависимости от конкрет-
ной задачи). Применяют цветную и черно-белую камеры. При этом
цветная камера обычно работает в условиях хорошей освещенности, а
черно-белая — в темноте. Можно также использовать несколько камер
с разными полями зрения. Упомянутые выше Постановления Прави-
тельства РФ налагают ограничения на чувствительность телекамер, а
именно на телекамеры, «работающие при низкой освещенности объекта
(0,01 лк и менее) или при низкой освещенности на приемном элементе
0,0001 лк и менее». Большинство миниатюрных телекамер имеют худ-
шую чувствительность и, следовательно, могут применяться не только
правоохранительными органами.
Высокое качество маскировки — одно из главных требований при
разработке системы скрытого наблюдения. В качестве маскирующих
Таблица 3.1
Основные характеристики миниатюрных корпусных телекамер
Модель
SK-1016
SK-2005
WAT-660
КРС-400
SK-2002
КРС-190
WAT-704
AVC-594
WAT-230
SK-2155
WAT-240
Тип
Ч/б
Ч/б
Ч/б
Ч/б
Ч/б
Ч/б
Ч/б
Цветная
Цветная
Цветная
Цветная
Произво-
дитель
Корея
Корея
Япония
Корея
Корея
Корея
Япония
Тайвань
Япония
Корея
Япония
ПЗС-
матрица
1/3"
1/3"
1/4"
1/3"
1/3"
1/3"
1/4"
1/4"
1/4"
1/3"
1/4"
Разреше-
ние, ТВЛ
300
400
380
400
400
400
380
380
350
300
350
Чувствитель-
ность, л к
1,0
0,1
0,8
0,1
0,1
0,1
0,8
2,0
3,0
7,0
3,0
Габаритные
размеры, мм
18x18x29
30x30x29
36x30x27
30x30x26
023x50
023x50
018x37
36x36x30
15x30x30
30x30x29
018x43

80 Технические средства наблюдения в охране объектов
элементов (МЭ) используют отверстия малого диаметра, светофиль-
тры, мелкоячеистые сетки.
Отверстие малого диаметра. В этом используются телекаме-
ры с объективом типа pinhole. Такие объективы имеют малый вход-
ной зрачок и обеспечивают съемку через отверстие диаметром поряд-
ка 1 мм и менее. Как показывает практика, обнаружить такое от-
верстие на темном фоне при аккуратной установке можно только при
длительном и кропотливом исследовании поверхности. Важной ха-
рактеристикой объектива pinhole является вынос зрачка — расстоя-
ние от места, где можно установить диафрагму с минимальным от-
верстием, до передней кромки объектива. Естественно, чем больше
это расстояние, тем проще монтаж камеры. Дешевые однолинзовые
объективы с малым входным зрачком, которыми комплектуется боль-
шинство телекамер, не имеют выноса зрачка вовсе и, строго говоря,
не могут называться pinhole.
Кроме того, в них часто ставят не стеклянные, а пластиковые лин-
зы. Это означает меньшую стойкость к воздействию агрессивных сред,
абразива, дневного света, перепадов температуры и т.д. Технические
данные на некоторые объективы приведены в табл. 3.2.
Основным недостатком этого способа маскировки является сниже-
ние чувствительности телекамеры из-за меньшей светосилы объекти-
вов pinhole по сравнению с обычными объективами. Некоторые огра-
ничения накладываются и на угол зрения камер (объективов pinhole
с фокусным расстоянием менее 3 мм практически нет). Изображение,
полученное с помощью дешевых однолинзовых объективов, имеет зна-
чительно меньшую четкость по углам, чем в центре. Кроме того, у объ-
ективов pinhole обычно отсутствует автодиафрагма. Это затрудняет
работу телекамеры при больших перепадах освещенности на объекте.
Вместе с тем, камеры с малым отверстием объектива получили
наибольшее распространение из-за своей универсальности (малое от-
верстие можно сделать практически в любой поверхности).
Светофильтр в виде полупрозрачной пластины. Материа-
лом для такого светофильтра служит обычное или органическое стек-
ло с определенным коэффициентом пропускания. Значение этого ко-
эффициента, т.е. оптическая плотность фильтра определяется путем
компромисса между качеством маскировки телекамеры (максимально
плотный светофильтр) и сохранением хорошей чувствительности каме-
ры (максимально прозрачный светофильтр). Подобный метод маски-
ровки позволяет применять светосильные объективы с автодиафраг-
мой, что является несомненным плюсом по сравнению с первым ти-
пом маскирующих элементов, однако фильтр всегда снижает чувстви-
тельность и разрешение телекамеры. При использовании цветных ка-

3. Скрытое охранное телевизионное наблюдение
81
Технические данные на некоторые объективы
Таблица 3.2
Модель
LTV-15
KLP-34
KLP-0585
SKP-9802D
SKP-9803D
KLP-50
LTV-14
LTV-5
Произ-
води-
тель
Россия
Корея
Корея
Корея
Корея
Корея
Россия
Россия
Фокусное
расстоя-
ние, мм
3,10
3,40
3,70
3,70
4,36
5,00
6,00
9,00
Вынос
зрачка,
мм
0,3
0
0,5
0
0
0
0,5
2,5
Относи-
тельное
отверстие
2,6
3,5
3,5
-
-
3,5
2,6
2,7
Входной
зрачок,
мм
1,2
-
1,2
1,5
2,3
3,3
Угол зрения по
горизонтали
(ПЗС 1/3"), град.
90
80
72
72
60
55
46
30
Поса-
дочное
место
12x0,5
12x0,5
12x0,5
12x0,5
12x0,5
12x0,5
12x0,5
12x0,5
мер светофильтр должен быть нейтрально-серым, чтобы предотвра-
тить цветовые искажения. К недостаткам этого маскирующего элемен-
та следует отнести то, что светофильтр на маскирующем устройстве не
всегда допустим и это может привести к ненужным подозрениям.
Сетка с мелкой (менее 1 мм) ячейкой. Этот маскирующий
элемент несколько похож на светофильтр и имеет аналогичные досто-
инства и недостатки. Требования маскировки — самая мелкая сетка
с минимальным отношением между площадью отверстий и площадью
материала сетки. Для получения качественного изображения требова-
ния прямо противоположные. Как и в случае со светофильтром, при-
ходится искать некоторый компромисс. Следует помнить, что в случае
применения телекамер с автоматической фокусировкой, эту функцию
следует отключить, так как камера может сфокусироваться не на объ-
ект наблюдения, а на сетку. Кроме того, наличие на маскирующем
устройстве сетки, как и светофильтра, должно быть обоснованно. При
разработке систем с маскирующими элементами в виде светофильтра
или сетки обязательным условием является отсутствие источников све-
та внутри маскирующего устройства, а также низкая светоотражающая
способность внутренних частей системы. Это означает, что все блоки
должны быть по возможности черными и матовыми. Особую пробле-
му представляет блеск линзы объектива. Часто для его маскировки
приходится ставить более плотные фильтры и сетки, т.е. жертвовать
чувствительностью камеры.
Наибольшую сложность установки телекамер с маскирующими
элементами представляет случай неортогонального направления те-
лекамеры по отношению к маскирующему элементу, так как в этом
случае неизбежно происходит удаление объектива и резкое ухудшение
качества изображения. В первом случае может помочь применение
объективов конической формы, а во втором — лишь механическая до-
работка корпуса объектива.

82
Технические средства наблюдения в охране объектов
МЭ №1 МЭ №2 и №3
Рис. 3.2. Варианты установки телекамеры неортогонального направления
На рис. 3.2 показаны примеры такой установки. Черным закра-
шена та часть корпуса светосильного объектива, которую приходится
удалять в случае применения светофильтра или сетки. Из-за этого
при скрытом наблюдении редко используются поворотные платформы
и, следовательно, объективы с трансфокатором. Принципиально та-
кие системы возможны только при использовании светофильтра или
сетки, однако их размер в этом случае резко увеличивается. Допол-
нительным демаскирующим фактором в этом случае служит также
шум работающей поворотной платформы. Кроме того, стоимость од-
ной телекамеры с высококачественным объективом (с автодиафрагмой
и трансфокатором) в большом термокожухе на поворотной платфор-
ме с пультом управления существенно превышает стоимость четырех
малогабаритных телекамер для наружной установки и квадратора для
одновременного вывода четырех изображений на экран монитора и на
видеомагнитофон. Такая система с несколькими телекамерами имеет
ряд следующих важных преимуществ по сравнению с однокамерной.
1. Поля зрения нескольких телекамер плотнее «накрывают» на-
блюдаемую площадь, а их частичное взаимное перекрытие делает си-
стему более надежной, так как выход из строя или уничтожение одной
телекамеры не приводит к большой потере информации.
2. Система может осуществлять видеозапись в автономном режи-
ме, без оператора. При этом всегда записываются все четыре изоб-
ражения. При использовании же одной камеры на поворотной плат-
форме высока вероятность того, что оператор, «наезжая» объективом
в одну точку, оставляет без внимания другие места. Проще говоря, по-
ка охранник пристально разглядывает «случайно» проходящую мимо
симпатичную девушку, из соседнего окна уже давно выносят мешки.
В этом случае самое главное событие вообще может остаться незафик-
сированным и деньги, потраченные на теленаблюдение, можно считать
выброшенными на ветер.

3. Скрытое охранное телевизионное наблюдение 83
3. Отсутствие движущихся деталей (поворотных платформ, мото-
ризованных объективов и т.п.) увеличивает надежность системы.
4. Простота монтажа малогабаритных камер позволяет обойтись
без найма высококвалифицированных специалистов.
Главным недостатком малогабаритных телекамер является отсут-
ствие в объективах автоматической диафрагмы.
Для съемки в полной темноте используется блок инфракрасной
подсветки (ИКП). Организация ИК-подсветки рассмотрена в гл. 5.
Питание аппаратуры осуществляется от блока питания. Он ча-
сто совмещает в себе сетевой блок питания и аккумулятор. При на-
личии сетевого напряжения происходит подзарядка аккумулятора, и
при пропадании напряжения система переключается на него. Есте-
ственно, чем больше емкость, соответственно и габариты аккумулято-
ра, тем дольше система работает в автономном режиме. Можно ис-
пользовать как серийные бесперебойные источники, так и специально
изготовленные. В более простых системах применяют либо сетевой
источник, либо аккумулятор.
Управление системой скрытого видеонаблюдения осуществляется
блоком управления. Он может коммутировать видеосигналы, вклю-
чать и выключать телекамеры и подсветку и т.д. При наличии ка-
нала телеметрии появляется возможность отображать информацию о
текущем состоянии системы (например, данные о заряде аккумулято-
ра, освещенности на объекте, номере работающей камеры и т.д.). Для
этого обычно используются жидкокристаллические экраны и светоди-
одные индикаторы. Управление блоками маскирующего устройства
и передача видеосигнала осуществляются по проводному или беспро-
водному каналу. По возможности, естественно, используют наиболее
простую и надежную передачу по кабелю. Применение специально-
го оборудования для беспроводной передачи видеосигнала разрешено
только силовым органам, поэтому приведем лишь краткое описание
некоторых возможных способов. Самым распространенным способом
является радиопередача. Преимущества радиоканала:
• относительная простота установки при использовании антенн с
круговой диаграммой направленности;
• необязательность прямой видимости между передатчиком и прием-
ником.
Недостатки радиоканала:
• высокая вероятность пеленгации и перехвата информации (при от-
сутствии кодирования сигнала);
• сложность установки эффективных узконаправленных антенн;
• возможность нарушения связи в процессе наблюдения из-за помех;

84
Технические средства наблюдения в охране объектов
Таблица 3.3
Модель
GV-S-50
GV-D-300
GV-D-900
Основные :
Производитель
SONY
SONY
SONY
характеристики видеомагнитофонов
Формат
Video 8/Hi 8
mini DV
mini DV
ЖК-дисплей
4"
5"
Цифровой вход/выход
+
+
• значительное потребление энергии мощными передатчиками ведет
к увеличению массы и габаритов блока питания (главным обра-
зом аккумулятора).
Другим вариантом беспроводной связи является применение опти-
ческого канала связи. В этом случае передатчиком сигнала служит
светоизлучающий элемент, например полупроводниковый инфракрас-
ный лазер. Главным преимуществом такого способа передачи является
сложность перехвата информации из-за узкой диаграммы направленно-
сти луча. Кроме того, на передачу в этом случае не оказывают влияние
радиопомехи. Недостатком такого метода является возможность пре-
рывания связи из-за нарушения прямой видимости между передатчи-
ком и приемником, нестабильной прозрачности атмосферы. Это озна-
чает, что дождь или туман могут сделать невозможной передачу сиг-
нала. Разумеется, связь прервется и в случае перекрывания линии
между приемником и передатчиком каким-либо предметом. Данный
способ передачи пока не нашел широкого применения.
Видеомагнитофон служит для записи изображения. Обычно при-
меняются малогабаритные видеомагнитофоны производства фирмы
SONY. Их основные характеристики приведены в табл. 3.3.
Наиболее перспективной является запись аудио- и видеоинформа-
ции на малогабаритные твердотельные накопители информации. Од-
нако эта технология записи пока мало распространена. В настоящее
время в качестве таких накопителей иногда применяют малогабарит-
ные, «карманные» персональные компьютеры. В состав видеомагнито-
фона в виде жидкокристаллического дисплея может входить монитор
(см. табл. 3.3). В недорогих бытовых системах вместо монитора иногда
используется обычный телевизор.

4. ПРИНЦИПЫ И ТЕХНИКА
НОЧНОГО ВИДЕНИЯ
Видение в темное время суток обеспечивается приборами ночного
видения (ПНВ) на электронно-оптических преобразователях (ЭОП) и
тепловизионными приборами, или тепловизорами (ТПВ) на фотоэлек-
трических приемниках. Они предназначены для наблюдения и при-
целивания в темное время суток (в сумерки и ночью). Зачастую они
используются для наблюдения, разведки, прицеливания, охраны объ-
ектов, таможенного контроля, в криминалистике, для вождения транс-
портных средств, поиска раненых на поле боя или пострадавших во
время стихийных бедствий, для работы пограничных служб, обнару-
жения мин, контроля режимов работы машин и других целей.
4.1. Приборы ночного видения
Основным элементом ПНВ является вакуумный фотоэлектронный
прибор — электронно-оптический преобразователь. Действие ЭОП ос-
новано на явлении внешнего фотоэффекта. Внешний фотоэффект —
это эмиссия электронов в вакуум из тонких полупрозрачных полу-
проводниковых слоев (фотокатода) под действием квантов оптическо-
го диапазона спектра (диапазон длин 0,001... 1000 мкм). Поток элек-
тронов ускоряется под действием напряжения порядка 10000 В, фо-
кусируется электронно-оптической системой и попадает на катодолю-
минисцентный экран, вызывая его свечение в видимой области спек-
тра (диапазон длин 0,38...0,78 мкм). Практически во всех ЭОП све-
чение является зеленым.
В развитии ПНВ можно выделить четыре этапа, соответствую-
щие четырем поколениям ЭОП. Каждое последующее поколение от-
личалось от предыдущего большей дальностью видения, лучшим ка-
чеством изображения, снижением массы и габаритных размеров, уве-
личением времени работы, повышением стойкости к воздействию све-
товых помех и целым рядом других преимуществ. Главным призна-
ком, по которому различаются поколения ПНВ, является их основной
элемент — электронно-оптический преобразователь, предназначенный
Для преобразования невидимого для человеческого глаза изображения
в видимое и для усиления его яркости.

86
Технические средства наблюдения в охране объектов
ЭОП первого поколения имеют стеклянную колбу с многощелоч-
ным фотокатодом чувствительностью до 220 мкА/лм, оптическими эле-
ментами на входе и выходе. Они могут быть одно- и многокаскадными.
Во втором поколении на ЭОП также использовались ВОЭ на входе
и выходе. Кроме того, в приборах второго поколения использовались
микроканальный усилитель (МКУ) и многощелочный фотокатод чув-
ствительностью до 300 мкА/лм. Второе поколение подразделяется на
инверторные и бипланарные ЭОП, представляющие собой два проме-
жутка с параллельным электростатическим полем: фотокатод-МКП
и МКП-экран. Бипланарные ЭОП в зависимости от чувствительно-
сти многощелочного фотокатода подразделяются на ЭОП 2-го поколе-
ния (чувствительность фотокатода S < 300 мкА/лм), 2+-го поколения
(S < 450 мкА/лм) и 2++-го поколения (5 < 600 мкА/лм).
ЭОП третьего поколения — бипланарные, с полупроводниковым
фотокатодом из арсенида галлия (AsGa). ЭОП третьего поколения
включает: фотокатод с отрицательным электронным материалом (на
основе GaAs), нанесенным на стеклянное входное окно, микроканаль-
ную пластину, экран, нанесенный на выходное стеклянное окно или на
волоконно-оптическую пластину, без оборачивания изображения для
стыковки с ПЗС-матрицей телекамеры, либо на волоконно-оптическую
пластину с оборачиванием изображения на 180°.
ЭОП четвертого поколения представляет собой высокочувстви-
тельный прибор с спектральной чувствительностью до 1,5 мкм, разре-
шающей способностью 64 штр/мм, чувствительностью на длине волны
Л = 1 мкм, S > 100 мА/Вт, отношением сигнал-шум более 63 дБ и
с интегральной чувствительность фотокатода 2200 мкА/лм. Освещен-
ность на фотокатоде, соответствующая уровню шумов, составляет 3...5-
10~10 Вт/см2. Параметры ЭОП 4-го поколения приведены в табл. 4.1
[45].
Таблица 4.1
Характеристики ЭОП третьего и четвертого поколений фирмы ITT (США)
Модель
Интегральная чувствительность фо-
токатода, мкА/лм
Отношение сигнал/шум, дБ
Разрешающая способность, штр/мм
Процент улучшения по сравнению со
стандартным ЭОП 3-го поколения, %
Дальность действия очков ночного
видения на базе ЭОП, м
Год начала производства
OMNI
1иН
1000
16,2
36
0
170...240
1986
OMNI
III
1350
19,0
45
40
300
1988
OMNI
OMNI
1800
21,0
64
70
350
1996
4-е поколение
(Gen IV)
1800
26,0
64
188
500
2000

4. Принципы и техника ночного видения 87
В настоящее время в России завершены опытно-конструкторские
работы по созданию бипланарных ЭПО с многощелочным фотокатодом
поколений 2, 2+ и 2++, а также 3-го поколения с фотокатодом А3В5.
Завершены разработки и освоены в мелкосерийном производстве АО
«Катод» ЭОП ЭПМ-42Г («Калитка»), ЭПМ-53Г («Рассвет»), ЭПМ-62Г
(«Каликон-2 РА»), АО «Геофизика-НВ» ЭПМ 50 Г-А («Кольт»), ЭПМ-
50Г («Баул»); ЭОП ЭПМ-42Г осваивается на заводе «Экран». В США
освоены в серийном производстве бипланарные ЭОП 3-го поколения
с поворотом и без поворота изображения; фирмы Европы и Израиля
освоили и серийно выпускают бипланарные ЭОП поколений 2+ и 2++.
Отечественные ЭОП в основном соответствуют зарубежным, несколько
уступая им по разрешающей способности (34 штр/мм у нас и 36 штр/мм
за рубежом) и существенно по наработке (3000 ч у нас и более 10000 ч
за рубежом). Часть ЭПО уже освоена в серийном производстве.
На основе бипланарных ЭОП разработан и частично освоен в се-
рийном производстве комплекс приборов ночного видения нового поко-
ления: псевдобинокулярные очки ночного видения «Наглазник», псев-
добинокулярный ночной бинокль «Лидер», ночной прицел для стрел-
кового оружия, авиационные очки ночного видения «Скосок» и др. По-
мимо перечисленных приборов на новом поколении ЭОП разработано
большое число разнообразных приборов с достаточно оригинальными
характеристиками. В частности, низкопрофильные очки ночного ви-
дения (ОНВ), широкопольные ОНВ (поле зрения до 60°), низкоуровне-
вый телевизионный прибор разведки с активно-импульсным каналом,
дальнометрированием и передачей изображения на расстояние, прибор
разведки с теплопеленгационным каналом, более легкий прицельный
комплекс, прицел с переменным увеличением и другие типы приборов.
В США разработан комплекс приборов на основе ЭОП 3-го поко-
ления. Страны НАТО в основном ведут разработки приборов на основе
ЭОП поколения 2++. По основным параметрам зарубежные приборы
соответствуют отечественным. Преимущество ПНВ на ЭОП 3-го поко-
ления реализуется лишь при освещенности, существенно ниже норми-
рованной (Е < 10~3 лк). При этих освещенностях приборы на ЭОП
3-го поколения превосходят по дальности действия приборы на ЭОП
поколения 2++. На открытых местностях освещенность ниже 10~3 лк
обычно составляет 10... 15 % от всего темного времени суток. Стои-
мость приборов на ЭОП 3-го поколения по сравнению с аналогами на
ЭОП поколения 2++ в 1,5...2 раза выше.
За последнее десятилетие разработка ЭОП (и соответственно ПНВ)
новых поколений интенсивно велась в США по программе OMNIBUS с
целью увеличения интегральной чувствительности фотокатода, отно-
шения сигнал/шум и разрешающей способности ЭОП 3-го поколения.

88
Технические средства наблюдения в охране объектов
10
1
КГ1
1<Г3
1(Г4
1<Г5
SA)mA/Bt
L
\
\
)%
\
L
s
Ie
ч
\
\
4
\
\
ч
4
\
4,
\\ 10% In 16% In
1 1 1 1 1 1 f I
>%
In
ii
■■•..
SA, mA/Bt
Ю"6 ' I \ I t i lit t I I I t 1Л-3 1 •П^П'^Г! II I 1 1 \l 1Q-6
1,0 1,1 1,2 1,3 1,4 1,5 1,6 0,4 0,6 0,8 1,0 1,2 1,4 1,6 1,8 2Д
А, мкм
Л, мкм
Рис. 4.1. Кривые спектральной чув- Рис. 4.2. Кривые спектральной чувст-
ствительности фотокатодов ЭОП фир- вительности фотокатодов ЭОП фирмы
мы LiHon (США) для разных уровней Litton, США
легирования индия
Новые ЭОП получили название «высокоинформативные ЭОП 3-го
поколения». В лучших образцах таких ЭОП разрешающая способность
составляет примерно 84 штр/мм, отношение сигнал/шум свыше 23 дБ,
интегральная чувствительности фотокатода более 2000 мкА/лм. Со-
ответственно этому дальность видения в ПНВ возросла в 1,5 раза по
сравнению с традиционными ПНВ 3-го поколения.
В настоящее время традиционные фотокатоды на основе GaAs,
установленные в ЭОП 3- го поколения, работают в области спектра
0,4...0,9 мкм (рис. 4.1, кривая 1). Однако за последние годы созданы
фотокатоды на основе структуры InGaAs -— InGaAsP, работающие в
области спектра 0,4...1,1 мкм.
В частности, фирма Varian Associates (США) разработала фото-
катоды трех типов: с прямым эмиттером на основе InGaAsP р-типа с
квантовым выходом 2,7 %, что в 10...20 раз лучше, чем у кислородно-
цезиевого фотокатода S-1, на основе гибридного гетероперехода InP/
InGaAsP р-типа с квантовым выходом до 10 %, на основе гетероперехо-
да InGaP/InGaAs р-типа с квантовым выходом 20...30 %. Наибольших
успехов достигла фирма Litton, создавшая ЭОП с фотокатодом так-
же на основе InGaAs, но с высоким уровнем легирования индия — до
55 %. На рис. 4.1 приведены кривые спектральной чувствительности
фотокатодов ЭОП фирмы Litton.
Из рисунка видно, что при легировании индием до 55 % область
спектральной чувствительности фотокатода ЭОП смещается в область
спектра свыше 1,6 мкм. Такой сдвиг чувствительности в ближнюю

4. Принципы и техника ночного видения 89
ИК-область спектра позволяет наблюдать в ПНВ излучение наибо-
лее распространенных в настоящее время лазерных целеуказателей-
дальномеров, работающих на длине волны 1,06 мкм. Но главное пре-
имущество заключается в том, что в ближней области спектра суще-
ственно выше уровень естественной ночной освещенности, спектраль-
ное распределение которой представлено рис. 4.2, кривая 1.
Здесь же показаны кривая 2 чувствительности фотокатода ЭОП
3-го поколения и кривая 3 чувствительности ЭОП с фотокатодом на
основе InGaAs. Преимущество такого ЭОП очевидно. Его называют
ЭПО 3+-го поколения (Near IR Gen 3). Эти ЭОП установлены в оч-
ках ночного видения AN/AVS-6 (ANVIS) и AN/PVS-7B фирмы Litton
[42], предназначенных для ночного пилотирования вертолетов, а так-
же в ночном прицеле для автомата AN/PVS-13 той же фирмы. Но в
ночном прицеле AN/PVS-14 для индивидуального оружия фирмы ITT
установлен уже ЭОП 4-го поколения. Прицел имеет увеличение 6х,
угол поля зрения 5,63°, дальность действия 700 м, массу 1,9 кг, габа-
ритные размеры 317x107x107 мм, напряжение питания 3 В, диапазон
рабочих температур —51...52 °С [42].
Однако наиболее актуальной проблемой является создание поко-
ления ПНВ с рабочей областью спектра, смещенной в диапазон 1,4... 1,8
мкм. Создание ЭОП для таких ПНВ предусмотрено программой OMNI-
BUS VI [40, 45]. Одним из путей, как уже говорилось, является созда-
ние ЭОП с фотокатодом на основе InGaAs с высоким уровнем леги-
рования индия (см. рис. 4.2).
Другой путь состоит в создании ЭОП с фотокатодом на основе ба-
рьеров Шоттки — так называемого ТЕР-фотокатода (ТЕР — Transfer-
red Electron Photocathode) [40]. На рис. 4.3 показана кривая спектраль-
ной чувствительности ТЕР-фотокатода (кривая 1) в сравнении с кри-
вой чувствительности обычного фотокатода ЭОП 3-го поколения [42].
Принимая во внимание меньшую чувствительность ТЕР-фотокатода,
представляется целесообразным использовать его в телекамере на базе
ПЗС с электронной бомбардировкой. На рис. 4.4 представлена схема
построения такой телекамеры. Разработана телекамера с форматом
2/3 дюйма, числом пикселей 768x244 при частоте кадров 60 Гц.
Предельная разрешающая способность телекамеры составляет
45 штр/мм. При работе камеры в течение 12000 часов чувствитель-
ность фотокатода падает на 50 %. Телекамера допускает режим стро-
бирования. Это позволяет использовать ее совместно с импульсным
лазерным осветителем, генерирующим на длине волны 1,54 мкм, в ка-
честве активно-импульсной ТВ-системы.
Следующим вариантом телесистемы, работающей в области спек-
тра 1...1,8 мкм, является ТВ-камера на базе ИК-видикона (Япония, те-

90
Технические средства наблюдения в охране объектов
0,5
0,4
0,3
0,2
0,1
Квантовый выход фотокатода, о/в
А
/ /
//
1/
1
\
Г
[
3
\
200 600 1000 1400 1800 _ л л _ _ й __
Длина волны, нм *ис' 4Л' Сх<;ма Т£«™еры на базое ТЕР"
фотокатода: 1 — ТЕР-фотокатод; 2 — по-
Рис. 4.3. Кривые спектральной ток электронов; 3—вакуумированный объ-
чувствительности ТЕР-фотокатода ем; 4 — матрица ПЗС; 5 — видеоусили-
(1) и фотокатода ЭОП 3-го поколе- тель; 6 — жидкокристаллический ТВ-мо-
ния (2, 3) нитор
лекамера R5509 [41]). Ее спектральная чувствительность представлена
на рис. 4.5 (кривая 1). Здесь же представлена кривая 2 спектральной
чувствительности аналогичной телекамеры (модель 7869) НПО «Элек-
трон» [42]. Телекамера выполнена на базе ИК-видикона с мишенью на
основе PbO/PbS (или Pb-0-S) с разрешением 600 ТВЛ при размере ра-
бочей площадки мишени 9,5x12,7 мм. В США фирма Optical Systems
Inc разработала телекамеру (модель Find-R-Scope 85400/95345), рабо-
тающую в области спектра до 2,2 мкм [52]. Кривые 3, 4 спектральной
чувствительности этой камеры показаны на рис. 4.5. Однако все эти
телекамеры обеспечивают работу только в лунную ночь и в сумерках.
В связи с этим наибольший интерес представляет телекамера с
использованием матричного фотоприемника на базе InGaAs с числом
элементов 640x480. Камера работает в области спектра 0,9...1,7 или
0,9...2,0 мкм (рис. 4.6). Ее обнаружительная способность составляет
свыше 1012 Вт~1Гц1/2см. Однако для обеспечения преимущества те-
лекамеры по сравнению с ЭОП 3-го поколения ее чувствительность
должна быть свыше 1014 Вт~1Гц1/2см. Для реализации такой чув-
ствительности необходимо термоэлектрическое охлаждение до темпе-
ратуры порядка 230...250 К.
Приборы ночного видения на базе ЭОП могут быть выполнены в
виде очков ночного видения, наголовных монокуляров, ночных моно-
куляров, ночных бино-, псевдо- и биокуляров [38]. Они просты кон-
структивно и в эксплуатации, имеют высокое разрешение и относи-
тельно низкую стоимость. Однако их дальность действия сильно за-

4. Принципы и техника ночного видения
91
мА/Вт
103
10
1,0
01
~С
—-I
i
А/Вт
0,8
0,6
0,4
0,2
(
/
1
л
л
1
\
\
0,5 1,0 1,5 2,0 2,5
Длина волны, мкм
°0,8 1,0 1,3 1,4 1,6 1,8
Длина волны, мкм
Рис. 4.5. Кривые спектральной чувст- Рис. 4.6. Кривая спектральной чув-
вительности телекамер на базе ИК- ствительности телекамеры с использо-
видикона ванием матричного фотоприемника на
базе InGaAs
висит от характеристик внешних условий (особенно от уровня есте-
ственной ночной освещенности, прозрачности атмосферы и контраста
цель-фон); они имеют низкую помехозащищенность [33]. Обычно даже
современные приборы ночного видения на ЭОП 3-го поколения имеют
вероятность обеспечения дальности действия не выше 80...85 %. Веро-
ятность обеспечения дальности действия определяется вероятностью
обеспечения необходимого уровня освещенности, прозрачности атмо-
сферы и уровня контрастов. В закрытых помещениях (туннели, линии
метро, подвалы и т.д.) либо в условиях сильно закрытого горизонта
(лес, лесные просеки, горные ущелья, улицы, города без освещения)
приборы ночного видения работают лишь при использовании специ-
ально организованной подсветки.
Рассмотрим некоторые типы ПНВ.
Очки ночного видения предназначены для наблюдения местно-
сти и расположенных на ней объектов в условиях естественной ночной
освещенности. Наличие защиты от общей засветки делает невозмож-
ным выход прибора из строя при случайном включении при дневном
свете. В качестве примера таких устройств рассмотрим очки ночного
видения NV/G-10 (Белорусское ОМО, рис. 4.7). Преимущества при-
бора: светосильный зеркально-линзовый объектив, автоматическая и
ручная регулировка яркости изображения, индикатор разряда элемен-
тов питания.
Технические характеристики прибора NV/G-10
Видимое увеличение, крат 1
Угловое поле зрения, угл. град 38

92
Технические средства наблюдения в охране объектов
Рис. 4.7. Очки ночного видения NV/G-10
Предел разрешения, угл. мин 4,1
Межзрачковое расстояние, мм 58...72
Напряжение питания, В 2,0 ... 3 (2 АА)
Габаритные размеры (очков без маски), мм 210x130x90
Масса (очков/маски), кг 0,68/0,26
Диапазон рабочих температур, ° С ±40
Ночные монокуляры могут быть выполнены в виде носимых
либо монтируемых на треноге переносных приборов. Эти приборы мо-
гут иметь дальномерную шкалу, позволяющую грубо оценивать даль-
ность до объекта наблюдения, либо могут быть выполнены по схе-
ме прибора-дальномера.
Фирма Bushnell (США) разработала ночной прибор-дальномер,
в котором нет фотоприемного устройства, характерного для лазерно-
дальномерного канала. Кроме того, прибор обеспечивает защиту от
световых помех. Схема такого прибора приведена на рис. 4.8. Для
защиты от световых помех используется цепь элементов 9—12. При
воздействии на прибор световой помехи в цепи ЭОП 2 возникает сигнал,
который проходит через разделительную емкость 9 на вход ФНЧ 10.
Емкость 9 нужна для отсечения постоянного напряжения, подаваемого
на экран 5 от ВИП 8, а ФНЧ 10, настроенный на указанный сигнал,
подавляет все остальные помехи. Далее сигнал усиливается в ИУ 11 и
поступает на коммутатор 12, который сбрасывает напряжение с МКП
4, запирая ее на время действия помехи.
По сравнению с обычным ночным прибором такое устройство име-
ет степень защиты от световых помех выше в 100 раз. Для измерения

4. Принципы и техника ночного видения
93
14
т
13
19
18
Рис. 4.8. Схема ночного прибора наблюдения-дальномера: 1 — объек-
тив; 2 — ЭОП; 3 — фотокатод; 4 — микроканальная пластина (МКП);
5 — экран; 6 — окуляр; 7 — источник первичного питания (ИПП);
8 — высоковольтный источник питания (ВИП); 9 — разделительная
емкость; 10 — фильтр нижних частот (ФНЧ); 11 — импульсный уси-
литель (ИУ); 12 — коммутатор; 13 — задающий генератор импульсов
(ЗГИ); Ц — блок накачки (БН),; 15 — ИЛПИ; 16 — объектив фор-
мирования излучения (ОФИ); 11— измеритель временных интервалов
(ИВИ); 18 — индикатор дальности (ИД); 19 — делитель частоты (ДЧ)
дальности включается ЗГИ 13. Он запускает БН Ц, который возбуж-
дает импульсами тока ИЛПИ 15, Последний генерирует импульсы из-
лучения, которые коллимируются с помощью ОФИ 16 и направляются
на объект наблюдения, создавая в пределах его контура пятно подсве-
та. Излучение ИЛПИ, отраженное от объекта, поступает в объектив
i, который создает изображение пятна, наложенное на изображение
объекта. Одновременно при воздействии отраженного от объекта им-
пульса подсвета на ЭОП 2 в его цепи возникает импульсный электри-
ческий сигнал, который проходит через емкость 9 на вход ФНЧ 10.
Последний отсекает все посторонние помехи, а полезный сигнал про-
ходит через него, усиливается в ИУ И и поступает на вход ИВИ 17.
На другой его вход в момент запуска БН Ц от ЗГИ 13 приходит им-

94 Технические средства наблюдения в охране объектов
пульсный сигнал. В ИВИ 17 происходит измерение интервала между
этими двумя сигналами, который соответствует дальности до объекта.
ИВИ 17 представляет этот интервал в цифровой форме и передает'его
на ИД 18, на светодиодном индикаторе которого высвечивается зна-
чение дальности в метрах.
Прибор имеет угол поля зрения 48°, дальность распознавания фи-
гуры человека 200 м при уровне естественной ночной освещенности
10~3 лк, увеличение 1х, массу 350 г, точность измерения дальности
±1 м на расстоянии до 5 км. Расходимость лазерного излучения в ре-
жиме дальнометрирования составляет 1,3°, а в режиме подсвета — от
нескольких градусов до 40° [40, 41].
Ночные бинокуляры являются приборами, в которых наблюде-
ние осуществляется одновременно двумя глазами. Они более эффек-
тивны, чем ночные монокуляры. При этом различают приборы бино-
кулярные, псевдобинокулярные и биокулярные.
В бинокулярных приборах имеются два идентичных ночных кана-
ла под правый и левый глаз наблюдателя. В псевдобинокулярных при-
борах имеется один объектив, один ЭОП и псевдобинокулярная опти-
ческая система, обеспечивающая разводку изображения с экрана ЭОП
на оба глаза. В биокулярных приборах также имеется один объектив,
один ЭОП и один окуляр — биокулярная лупа, которая имеет такой
большой диаметр выходного зрачка, что он охватывает оба глаза на-
блюдателя. Как и ночные монокуляры, бинокуляры могут удержи-
ваться в руках или устанавливаться на треноге с возможностью изме-
рения дальности до объекта, его координат и ориентации. Основные
параметры некоторых бинокулярных приборов (по данным проспек-
тов фирм)даны в табл. 4.2.
Возможно применение как монокуляров, так и бинокуляров класса
«день/ночь» [36]. Так, ночной монокулярный прибор Зенит НВ-500
(РФ) содержит дневной и ночной каналы наблюдения. Для режимов
«день» и «ночь» соответственно увеличение равно 5,7х и 5,7х, угол
поля зрения — 10 и 6,6°, разрешающая способность — 10,5 и 75".
Дальность распознавания ростовой фигуры человека с использо-
ванием ночного канала камеры, оснащенной зеркально-линзовым объ-
ективом, при естественной ночной освещенности составляет 750 м. Би-
нокль «день/ночь» БДН имеет для режимов «день» и «ночь» соответ-
ственно увеличение 7 и 2х, угол поля зрения 6,5 и 8,8°, разрешающую
способность 8 и 100', массу 1,33 кг и габариты 175x204x75 мм.
Приборы ночного видения могут работать при естественной ноч-
ной освещенности на местности от 10~3 лк (ясная звездная ночь) до
сумерек (десятые доли лк). Для работы в очень темные ночи (об-
лачная звездная ночь либо горные ущелья), а также в полной темно-

Таблица 4.2
Основные параметры ночных псевдобинокулярных приборов наблюдения
Страна, фирма
РФ, «Альфа»
РФ, «Орион»
РФ, РОМЗ
РФ, ЗОМЗ
РФ, ПО НПЗ
РФ, КОМЗ
Австрия, Leica
США, ITT
Израиль
Модель
«Альфа-3122»
«Орион-5»
БН-3
НБ-8
ПН-14К-4
«Байгыш-25»
«Байгыш-25В»
BIG-35
F 5010
N/BIS-3
Дальность
видения, м
400
650
500
500
500
100...200
450
550
Угол поля
зрения,град.
12
7,5
10
10
8
11
9
8
6
12,5
8,8
13,5
Увеличение,
крат
3
5
4
4
4,5
5
4
4,5
6
3
4,5
3
Поколение
ЭОП
2+
2+
2+
2+
2+, 3
2+, 3
2+, 3
2+, 3
3
2+,3
Масса, кг;
габариты, мм
1Д
1,2
0,9
0,9
1,1; 300x130x80
0,7; 210x137x67
0,75; 220x102x71
0,9; 320x130x65
1,1; 320x130x80
1,19; 205x153x96
1,125; 270,5x082,55
1,2; 200x115x80
Напряжение
питания, В
2,5...3
2,5
3
3
1,5
2...3,6
2...3,6
3
2,5...3
3
Таблица 4.3
Основные параметры ночных биокулярных приборов наблюдения
Страна, фирма
РФ, Turn Ltd.
РФ, ОАО
«Красногорск»
РФ, КОМЗ
США, Litton
Модель
Lynx 10М-01
Зенит НВ БН-10
«Байгыш-7»
«Байгыш-7»
1ПН50
AN/PVS-8
Дальность
видения, м
75
250
300
300
Угол поля
зрения, град.
10
7,2
11
7
11
4,7
Увеличение,
крат
1,0
2,4
2,4
2,4
6,2
Поколение
ЭОП
II
0
II
II
II
II, III
Масса, кг;
габариты, мм
1,6; 320x83x145
1,0; 270x135x67
1,8; 405x168x85
1,7; 395x135x173
1,8; 405x168x85
15,9; 638x406x465
Напряжение
питания, В
3
2,5...3
6; 9
9
6
3
о
СП

96 Технические средства наблюдения в охране объектов
те приборы могут быть укомплектованы инфракрасными (ИК) осве-
тителями (табл. 4.4).
Телевизионные (ТВ) приборы наблюдения обеспечивают дистан-
ционную передачу изображения, возможность его дублирования для
нескольких операторов одновременно и наблюдения с экрана ТВ-мо-
нитора.
Основные параметры ТВ-приборов наблюдения, производимых в
России, приведены в табл. 4.5.
Из-за наличия ЭОП на входе ТВ-приборов качество изображения
ниже, чем у рассмотренных выше приборов ночного видения. При
условии применения сверхвысокочувствительных ТВ-камер создалась
реальная возможность отказаться от ЭОП и благодаря этому устра-
нить этот недостаток.
В частности, телекамеры SCC-B2003P и SCC-B2303P фирмы Sam-
sung (Япония) формата 1/3 дюйма при разрешающей способности
480 ТВ Л могут работать при освещенности 0,004 лк (цветной режим),
0,001 лк (черно-белый режим). За последние годы появились ТВ-при-
боры, работающие в области спектра 1...2,2 мкм вместо традиционных
областей 0,4...0,9 или 0,4...1,1 мкм. Сравнительные параметры таких
приборов приведены в табл. 4.6.
Активно-импульсные приборы ночного видения могут иметь
окулярный либо ТВ-вывод изображения и обеспечивают точное изме-
рение дальности до объекта наблюдения. Принцип действия активно-
импульсных приборов ночного видения (АИ ПНВ) основан на импульс-
ном методе наблюдения. Он сводится к подсвету наблюдаемого объек-
та излучением импульсного осветителя и синхронизированным с ним
импульсным управлением (стробированием) ЭОП в приемной части
прибора ночного видения. В 1980 г. на основе твердотельных лазе-
ров (длина волны 1,06 мкм) был создан и успешно испытан экспе-
риментальный активно-импульсный приемный канал в дневное вре-
мя суток Получены дальности визуализации пятна подсвета на мест-
ности составила 7 км при уровне естественной освещенности до 10
лк. К этому же периоду следует отнести попытки использования в
АИ-приборах ночного видения полупроводниковых лазеров с накач-
кой электронным пучком.
В 80-х годах с помощью АИ-приборов ночного видения была успеш-
но решена задача обнаружения объектов наблюдения по бликам, отра-
женным от оптических или оптико-электронных средств этих объектов
в дневное и ночное время суток на дальности 4...7 км. Высокая сте-
пень защиты АИ-приборов ночного видения от световых помех допус-
кает нормальное наблюдение изображения объекта не только ночью,

Основные параметры ИК-осветителей для приборов ночного видения
Таблица 4.4
Страна, фирма
РФ, ФГУП «Альфа»
РФ, Красногорск
США, Litton
Канада, CSI
Модель
«Альфа-8011»
DI-2
GCP-1A
GCP-1B
AN/PEQ-2
CSI-IR12m
Угол под-
света, град.
5...6
8...9
5...10
9
1,8'; 2°; 10°
1,8'; 2°; 10°
1,2'; 10°
30
Длина
волны, нм
800
800
810
810
830
830
830
850
Ризл>
мВт
5
20
50
100
30
Питание
В
3
3
2,5
3
3
3
3
12
Масса,
кг
0,075
0,075
0,062
0,03
0,128
0,128
0,210
0,15
Габариты,
мм
022x120
022x120
66x32x25
72x20x30
68x68x89
Таблица 4.5
Модель
НТВК-1
НТВК-2
КТВ-1
КТВ-2
КТВ-3
КТВ-2М
КТВМ-31
КТВ-202
Кречет-1
Кречет-2
Цербер-4
Цербер-3
Lynx 120
Pearpoint P 328
Чувствитель-
ность, л к
5 Ю-3
ю-2
10~6
Ю-13 вт/эл.
3-10"6
5 • Ю-7
10"6
5-Ю-7
10~6
ю-4
2,5 Ю-4
Низкоуровневые
Угол поля
зрения,град.
7
3
2,4x40; 1,8x30
2,4x1,8
6,8
Примечания. ОЭБ — оптико-электронный блок; ПУ —
телевизионные камерь
Разрешающая
способность, ТВЛ
380
480
450
450
400
400
450
450
350
350
420
поворотное устройство.
i
Масса, кг
4,5 (ОЭБ); 6,5 (ПУ)
3,0 (ОЭБ); 6,5 (ПУ)
2,8
2,8
2,8
0,9
1,6
1,6
8
4,3
1,0
10
1,2
2,0
Напряжение
питания, В
=12, -220
=27
=27
=27
=27
= 12
= 12
220/24
= 12
=12
= 12
=12
-11

98
Технические средства наблюдения в охране объектов
Таблица 4.6
Параметры ТВ-систем в области спектра 0,9...2,0 мкм
Страна,
фирма
США,
Indigo
Systems
США,
Emerging
Technology
Модель
Merlin-NEAR
Alpha NIR
Camera
SU320-l,7RT
Область
спектра,
мкм
0,9...1,68
0,9...1,7
0,9...1,7
или
0,9...2,0
Число
пикселей
320x240
320x256
320x240
Масса,
кг
1,6
0,35
-
Габариты,
мм
102x114x203
53x64x95
158x103x103
Примечание
Размер
пикселя
30x30 мкм
Энерго-
потреб-
ление 0,1 Вт
но и днем при освещенности до 105 лк, а также в присутствии в поле
зрения прямого излучения прожектора.
В конце 80-х гг. в АИ-приборах ночного видения используют вывод
изображения в ТВ-канал на базе ГМП с использованием ЭОП 1-го, 2-го
и 2+-го поколений. АИ ПНВ на базе ИЛПИ в портативном исполнении
позволили получить распознавание морских объектов (голова водола-
за, шлюпка, корабль) на дальности 0,5, 2 и б км соответственно.
Примером таких приборов может служить модель «Аргус-АИ».
Дальность его действия в пассивном режиме составляет 350 м, в ак-
тивно-импульсном режиме — до 500 м, угол поля зрения в пассивном
режиме — 10°, в активно-импульсном режиме — 3°. Лазерный освети-
тель генерировал среднюю мощность излучения 35 мВт на длине вол-
ны 820...850 нм при частоте 50...5000 Гц. Напряжение питания прибора
12 В при энергопотреблении около 7 Вт. Глубина просматриваемой зо-
ны достигла 25 м, в предельной электронной зоне видения — до 995 м.
Следует отметить многофункциональность этих приборов: они мо-
гут измерять температуру в изображении наблюдаемых объектов как
по отдельным точкам, выбираемым с помощью лазерного маркера, так
и в заданных областях этого изображения, либо среднее значение тем-
пературы по всему изображению. Недостатком приборов является их
сравнительно высокая стоимость и зависимость качества изображения
от уровня температурных контрастов объектов с окружающим фоном.
Перспективы развития приборов ночного видения опреде-
ляются разработанными бипланарными ЭОП с фотокатодом чувстви-
тельностью до 1,1 мкм, микроканальными и волоконно-оптическими
пластинами, обеспечивающими получение разрешающей способности
до 54 штр/мм [33]. Чувствительными элементами приборов 4-го по-
коления могут служить и твердотельные преобразователи изображе-
ния (ТПИ). Они должны по параметрам соответствовать ЭОП. Работы
по созданию ТПИ ведутся в нашей стране. Созданы образцы ТПИ

4. Принципы и техника ночного видения 99
с чувствительностью до 1,7 мкм, пороговым разрешением 20 штр/мм
и с пороговой освещенностью до 10~7 Вт/см2. На основе новых ти-
пов чувствительных элементов представляется возможность создания
поколения приборов ночного видения, обеспечивающих повышение ос-
новных технических параметров в 1,5...2 раза по дальности действия
и по полям зрения, и обеспечить работу в течение всего темного вре-
мени суток практически в любых естественных условиях, благодаря
более высокой (на два порядка) естественной ночной освещенности,
чем в освоенном диапазоне спектра. Такие приборы обладают более
высокой помехозащищенностью, так как большинство световых помех
имеет спектр излучения в видимой и ближней ИК-области спектра
(А < 0,9 мкм). Приборы на ТПИ в принципе обладают практиче-
ски идеальной помехозащищенностью из-за резко нелинейной харак-
теристики «свет-свет». За рубежом, в особенности в США, также ин-
тенсивно ведутся работы по созданию ЭОП 4-го поколения. Уже в
1997 г. получены бипланарные ЭОП поколения 3+ (разрешающая спо-
собность до 64 штр/мм, чувствительность фотокатода до 1,1 мкм, по-
роговая освещенность 2,5 • 10~10 Вт/см2, чувствительность на длине
волны А = 830 нм до 100 мА/Вт, диаметр фотокатода 17,5 мм).
4.2. Тепловизионные приборы
(тепловизоры)
Более эффективным средством, обеспечивающим видимость в тем-
ное время, являются тепловизионные приборы или тепловизоры
(ТПВ). Тепловидение — это ИК-видение. Они работают в тепловом,
невидимом для глаза человека спектральном диапазоне (инфракрас-
ном) по температурному контрасту, позволяют улавливать это излу-
чение, измерять и превращать его в видимую для глаза картину, что
недоступно приборам ночного видения и телекамерам. Их дальность
действия не зависит от освещенности, более слабо зависит от состо-
яния атмосферы в связи с работой в более длинноволновой области
спектра. Они обладают большей помехозащищенностью, но в небла-
гоприятных погодных условиях тепловизоры также не обеспечивают
требуемой дальности действия. К неблагоприятным условиям отно-
сятся случаи, когда объекты наблюдения сильно покрыты влагой и
грязью, находятся в тумане, закрыты плотной дымкой, пылью и ды-
мом. Тепловизоры обладают меньшей разрешающей способностью, бо-
лее сложны конструктивно, более трудоемки в эксплуатации, стоят
дороже, чем ПНВ аналогичного назначения. Вероятность обеспечения
дальности действия составляет 90...92 %, которая определяется вероят-
ностью обеспеченности температурного контраста, определяемая кро-
ме погодных условий еще и предысторией объекта.

100
Технические средства наблюдения в охране объектов
34.21
Рис. 4.9. Функциональная схема тепловизора
Тепловизоры относятся к оптико-электронным приборам пассив-
ного типа. В них невидимое глазом человека излучение преобразуется
в электрический сигнал, который подвергается усилению и автомати-
ческой обработке, а затем преобразуется в видимое изображение теп-
лового поля объекта для его визуальной и количественной оценки.
Диапазон инфракрасного излучения делится на несколько обла-
стей:
Длина волн (мкм) Название области
0,76...1,5 Ближнее ИК-излучение
1,5...5,5 Коротковолновое ИК-излучение
5,6...25 Длинноволновое ИК-излучение
25...100 Дальнее ИК-излучение
Обобщенная функциональная схема тепловизора показана на
рис. 4.9.
Принцип устройства всех тепловизоров состоит в следующем. Ин-
фракрасное излучение концентрируется системой специальных линз
и попадает на фотоприемник, который избирательно чувствителен к
определенной длине волны инфракрасного спектра. Попадаемое на
него излучение приводит к изменению электрических свойств фото-
приемника, что регистрируется и усиливается электронной схемой.
Полученный сигнал подвергается цифровой обработке, и это значе-
ние передается на блок отображения информации. Блок отображения
информации имеет цветовую палитру, в которой каждому значению
сигнала присваивается определенный цвет. После этого на экране мо-
нитора появляется точка, цвет которой соответствует числовому зна-
чению инфракрасного излучения, которое попало на фотоприемник.
Сканирующая система (зеркала или полупроводниковая матрица) про-
водит последовательный обход всех точек в пределах поля видимости
прибора, и в результате мы получаем видимую картину инфракрасно-
го излучения объекта. Чувствительность детектора к тепловому излу-
чению тем выше, чем ниже его собственная температура, поэтому его
помещают в специальное устройство — «холодильник». Наиболее при-
митивный, неудобный и самый распространеннный вид охлаждения —

4. Принципы и техника ночного видения 101
с помощью жидкого азота. Это, конечно, позволяет охладить детектор
до низких температур, но носить с собой сосуды дюара очень неудоб-
но. Другой вид — с помощью элементов Пельтье (полупроводники,
обеспечивающие перепад температур (тепловой насос) при пропуска-
нии через них тока). Существуют также неохлаждаемые тепловизоры,
работающие по другому принципу, но их характеристики пока заметно
хуже, зато они намного мобильнее.
Таким образом, на экране тепловизора мы видим значения мощ-
ности инфракрасного излучения в каждой точке поля зрения теплови-
зора, отображенные согласно заданной цветовой палитре (черно-белой
или цветной).
Высокая чувствительность тепловизоров реализуется благодаря
высокочувствительным полупроводниковым приемникам излучения из
антимонида индия (InSb), ртуть-кадмий-теллура (Hg-Cd-Te) и др.
Тепловидение широко используется для решения задач военной
разведки и охраны объектов. В ручной тепловизионный ночной ви-
зир можно увидеть человека в полной темноте на расстоянии 300 м.
Объекты обычной военной техники видны на расстоянии 2...3 км. На
сегодняшний день созданы видеокамеры данного микроволнового диа-
пазона с выводом изображения на экран компьютера с чувствительно-
стью (способностью определить разность температур отдельных участ-
ков поверхности) в несколько сотых градуса. Это означает, что если
вы при входе в дом взялись за ручку двери, чтобы открыть ее, то
ваш тепловой отпечаток будет виден на этой ручке целых полчаса.
В метро можно спокойно отличить людей, которые только что вошли.
А наличие насморка у человека и занимался ли он чем-нибудь инте-
ресным до этого можно наблюдать на расстоянии в несколько сотен
метров. Возможно распознавание недавно выключенной машины или
кто и когда сидел в данном кресле.
Перспективно использование тепловизоров для нахождения де-
фектов в различных установках. Естественно, когда в какой-нибудь
установке или узле наблюдается повышение или понижение тепло-
выделения при каком-нибудь процессе в местах, где этого не должно
быть, или тепловыделение (теплопоглощение) в подобных узлах силь-
но различается, то неполадку можно своевременно исправить. Иногда
некоторые дефекты можно заметить только с помощью тепловизора.
Например, в мостах и тяжелых опорных конструкциях при старении
металла или нерасчетных деформациях начинает выделяться больше
энергии, чем должно. Появляется возможность диагностировать со-
стояние объекта, не нарушая его целостности, хотя могут возникнуть
трудности, связанные с не очень высокой точностью, вызванной про-
межуточными конструкциями.

102 Технические средства наблюдения в охране объектов
Тепловизор можно использовать как оперативный контроллер со-
стояния безопасности многих объектов и с его йомощью предотвращать
катастрофы. Проверка функционирования дымоходов, вентиляции,
процессов тепло- и массообмена, атмосферных явлений становится на
много удобнее, проще и информативнее.
Условно ТПВ-приборы в зависимости от их дальности действия
можно разделить на три группы:
1. ТПВ-приборььмалой дальности действия: до 0,7...1 км по ро-
стовой фигуре человека и до 1,5...2 км по автомашине.
2. ТПВ-приборы средней дальности действия: 1,2...1,5 и 2...4 км
по фигуре человека и до 8 км по самолету.
3. ТПВ-приборы повышенной дальности действия.
К ТПВ-приборам первой группы относятся приборы наблюдения
для легкого стрелкового оружия [36], наголовные [35] и удерживае-
мые в руках [35]. Ко второй группе относятся ТПВ-прицелы для пе-
реносных ракетных комплексов, удерживаемые в руках и переносные
ТПВ-приборы наблюдения.
К третьей группе относятся возимые, а также корабельные и авиа-
ционные приборы наблюдения и прицеливания.
Разработаны и серийно выпускаются приемные устройства ИК-
диапазона, определяющие качество тепловизоров приборов. В настоя-
щее время широкое распростронение получили следующие классы при-
емных устройств: фотонные и тепловые. Фотонные приемники излу-
чения обеспечивают преобразование падающего потока фотонов в элек-
трический сигнал за счет непосредственного взаимодействия фотонов
с электронной подсистемой материала приемника. Тепловые приемни-
ки, поглощая поток фотонов, изменяют температуру чувствительного
элемента, которая, в свою очередь, вызывает вторичные изменения в
приемнике: изменяется с температурой электропроводность матери-
ала или его поляризация.
В каждом классе приемников существуют многочисленные груп-
пы, различающиеся типом материала, конфигурацией и общим числом
элементов, рабочей температурой и типом охладителя и т.д. Описа-
нию типов приемников и их характеристик посвящено значительное
число работ и справочной литературы [43, 44], сложилась общеприня-
тая физически корректная система описания свойств и характеристик
чувствительных элементов приемников, позволяющая разработчикам
ИК-систем проводить расчет и моделирование приборов.
Для выработки критерия классификации приемников излучения
и тепловизионных устройств на их основе рассматривают обобщенную
задачу, решаемую тепловизионным прибором, которая заключается в
визуализации теплового поля с пространственным периодом Ф, рад, в

4. Принципы и техника ночного видения
103
Таблица 4.7
Данные классификации нескольких типов приемников излучения
Тип приемника
Микроболометр
PbSe
PbSe
KPT
KPT
KPT
Формат
mxn
160x120
320x240
320x240
1x48
1x128
1x32
1x128
4x288
Коэффициент
эффективности
Ф, К^с"1/2
670
1340
2654
2425
3954
5660
11320
33960
Уровень
эффектив-
ности
I
II
II
II
II
II
III
III
Примечание
0/<ф = 102 с"1
0/1> = 102 с"1
0/ф = 0,5 • 102 с"1
0/%1> <4-102 с"1
0/*ф ^4-102 с"1
/3/^^8-Ю3 с"1
/3/-0 < 8 • 103 с"1
/3/-0 ^ 8 -103 с"1
заданном телесном угле 5, рад2, за определенное время формирования
кадра ткадр, с, с требуемым температурным разрешением 6Т, К, для
мгновенного (элементарного) поля зрения по горизонтали Д/i, рад, и
по вертикали Av, рад. Для большинства наблюдательных тепловизо-
ров следует иметь в виду необходимость панорамирования с нормиро-
ванной угловой скоростью 6 угл. град/с (0,1 рад/с), что обеспечивает
круговой обзор местности за одну минуту. В качестве критерия темпе-
ратурной чувствительности применяется так называемая эквивалент-
ная шуму разность температур STN [43].
Пользуясь методикой оценки показателя эффективности Ф при-
емных устройств, можно ввести классификацию приемников излуче-
ния и самих тепловизоров на их основе. Термин «поколение» в этом
случае имеет смысловой оттенок временной последовательности появ-
ления различных приемников, но не уровня их эффективности. По-
этому для классификации фотонных приемников (ФПУ) и тепловизо-
ров на их основе был бы более точным термин «уровень эффектив-
ности», определяемый коэффициентом эффективности приемника. К
первому уровню эффективности можно отнести приемные устройства
и тепловизоры на их основе, коэффициент эффективности которых не
превышает 1000 К"1 с"1/2, ко второму уровню — с эффективностью
от 1000 до 10 000 К"1 с"1/2, а к третьему — с эффективностью бо-
лее более 10 000 К'гС1/2.
В табл. 4.7 приведены данные классификации в соответствии с
предлагаемой методикой нескольких типов широко известных прием-
ников излучения, где (3 — угловая скорость панорамирования по го-
ризонтали, рад/с, ф — пространственный период по горизонтали на-
блюдаемой картины, рад.
Предложенный в [43] подход к классификации приемников излу-
чения и тепловизоров на их основе представляется более объективным
и практически полезным, поскольку отражает реальные физические

104 Технические средства наблюдения в охране объектов
ограничения, присущие тому или иному типу приемных устройств, а
также позволяет оценить экономическую сторону решения технической
задачи по созданию тепловизора требуемого уровня эффективности.
Рассмотрим некоторые системы наблюдения дальнего ради-
уса действия для охраны периметра (третья группа). Эти системы
включают тепловизоры, которые являются законченными отдельны-
ми устройствами и предназначены для охраны важных объектов, где
необходим тотальный контроль.
Тепловизор Thermo Vision 2000 (Компания FLIR) — порта-
тивная инфракрасная наблюдательная система дальнего радиуса дей-
ствия, установленная на специальной платформе и совмещающая в се-
бе длинноволновый QWIP-детектор 3-го поколения и оптическую си-
стему с тремя полями зрения. Система имеет специальный защищен-
ный корпус и долговечные компоненты. Она способна выдерживать
любые погодные условия. Кроме того, имея дальность обнаружения
более 10 км, она способна увидеть любые цели на этой дистанции. Теп-
ловизор имеет длинноволновый узкополосный QWIP-детектор с мат-
рицей FPA 320x240 пикселей. Этот детектор обладает высокой темпе-
ратурной чувствительностью в различных климатических условиях и
делает систему нечувствительной ко всем существующим видам лазер-
ного вооружения противника. Три поля зрения гарантируют гибкость
и эффективность функционирования. Встроенная цифровая обработка
обеспечивает такие возможности, как инфракрасный автофокус, авто-
матическая оптимизация изображений и сетевые коммуникации.
Система устанавливается одним оператором за считанные минуты,
что делает ее идеальной для мобильной работы и быстрого разворачи-
вания. Области применения тепловизора: пограничное патрулирова-
ние, охрана правительственных зданий и сооружений, поисковые и спа-
сательные операции, внешняя безопасность, мониторинг окружающей
среды.
Тепловизор Thermo Vision Integration Series (TVIS) — си-
стема наблюдения на основе тепловизионной камеры, предназначенной
для установки внутри корпуса Pelco EH2508. Тепловизор TVIS легко
встраивается в развернутые в настоящее время системы наблюдения
с камерами, работающими в видимом диапазоне спектра, через общие
разъемы питания и интерфейсов для передачи видеосигналов.
TVIS является пассивной системой получения изображений, кото-
рая позволяет обнаруживать нарушителей без использования инфра-
красных подсвечивающих устройств, за счет чего достигается скрыт-
ность наблюдения. В тепловизорах TVIS используется технология
неохлаждаемых болометрических матриц, которые предназначены для
работы в длинноволновой ИК-области спектра, что позволяет обнару-

4. Принципы и техника ночного видения 105
живать тепловое излучение объектов и людей. Кроме того, энергопо-
требление устройств получения тепловых изображений мало по срав-
нению с энергопотреблением камер систем CCTV.
Области применения тепловизора: охрана периметра, круглосу-
точное наблюдение, патрулирование границы, системы безопасности
в промышленности, охрана сооружений, наблюдение в городских рай-
онах, защита важных объектов, автомобильных и железнодорожных
терминалов.
Тепловизор Thermo Vision Security HD (S-HD) — полноцен-
ная система охраны в дневных/ночных условиях, предназначенной для
наружной установки. Эта мультисенсорная система содержит в себя
узел панорамирования/наклона и совместима со спецификацией plug
and play.
Особенность данной системы — использование высокочувстви-
тельного устройства формирования тепловых изображений, что поз-
воляет операторам обнаруживать и контролировать происходящие на
большом расстоянии события с помощью неохлаждаемого тепловизора.
События можно обнаруживать через дым, туман, дождь и в полной
темноте. Система имеет телекамеру для работы в видимом участке
спектра, которая обеспечивает получение цветных изображений (22-
кратное оптическое и 12-кратное цифровое увеличение). Такая камера
может работать в режиме низкой освещенности, ее чувствительность до
0,02 лк. Электронная стабилизация изображения помогает получать
четкие изображения при максимальном увеличении. Преимуществом
является возможность скрытого наблюдения.
Камера имеет надежный, небольшой и легкий механизм панорами-
рования/наклона, специально предназначенный для аппаратуры
служб охраны. Управление работой камеры осуществляется с помо-
щью компьютера или джойстика. Предусмотрены три варианта инте-
грации с другими аппаратными средствами: с помощью блока управ-
ления дисплеем со встроенным монитором на ЖКД и панелью управ-
ления с джойстиком; с помощью набора средств для разработки ПО с
графическим интерфейсом пользователя Lab see или IP-сети и с ис-
пользованием архитектуры Thermo Vision Nexus System Architecture.
Система S-HD поддерживает также уже имеющиеся протоколы управ-
ления передачей данных.
Основные технические характеристики: детектор — неохлажда-
емый VOx-микроболометр, спектральный диапазон — 7, 5...13 мкм,
поле зрения — 23x9° или 14x5°.
Области применения тепловизора: развертываемые службы охра-
ны, защита границы и ценного имущества, промышленная безопас-
ность, охрана периметра, защита объектов частей вооруженных сил.

106 Технические средства наблюдения в охране объектов
Thermo Vision Sentinel — система круглосуточного наблюдения
выполнена в виде прочного герметичного и простого в использовании
модуля, обеспечивающего надежное непрерывное круглосуточное на-
блюдение. Благодаря технологии неохлаждаемых детекторов новей-
шего поколения система Sentinel имеет повышенную чувствительность,
позволяет получать четкие изображения при долговременной стабиль-
ности параметров. Два поля зрения тепловизора обеспечивают как
осведомленность об общей ситуации, так и получение при необходи-
мости детальных изображений. Тепловизионная оптическая система
имеет широкое и узкое поля зрения с соотношением 4:1.
Система проста в эксплуатации. Ее функция автофокусировки
позволяет автоматически получать четкие тепловые изображения.
Функция InstAlert обеспечивает выделение красным цветом таких объ-
ектов, как люди или автомобили, что сразу же привлекает внимания
оператора (фон изображения при этом остается черно-белым для де-
тализированного анализа сцены). Используемый в системе 14-битовый
динамический диапазон позволяет алгоритму автоматического измене-
ния контрастности мгновенно оптимизировать контрастность изобра-
жения для обеспечения максимальной четкости изображения и упро-
щения отслеживания (сопровождения).
Удовлетворяющие требованиям военных стандартов прочные со-
единители, использование протокола для передачи данных с помощью
RS-232, встроенная диагностика, а также функция Interface Control
Documentation упрощают интегрирование Sentinel в состав системы ви-
деонаблюдения.
Основные технические характеристики: детектор — неохлаждае-
мый VOx микроболометр (320x240), спектральный диапазон — 7,5...
...13,0 мкм, широкое поле зрения FOV — 20x15°, узкое поле зрения
FOV — 5x3,75°, время переключения полей зрения — <0,8 с, элек-
тронное увеличение — бесступенчатое (от 1х до 4х), фокусировка —
ручная или автоматическая.
Области применения тепловизора: охрана периметра, патрулиро-
вание границы, наблюдение в ночных условиях, защита объектов
войск, разведка, охрана аэропортов и морских терминалов.
Thermo Vision WideEye — тепловизор со сверхшироким полем
зрения. Обеспечивает в реальном времени панорамное поле зрения
180° с возможностью обнаружения человека в полной темноте на уда-
лении до 150 м. Особенность системы — получение тепловых изобра-
жений с высокой чувствительностью, которая позволяет обнаруживать
людей, автомобили и события в полной темноте, при наличии тумана и
дыма. Возможности камеры позволяют сразу же оценить степень угро-
зы. Если установить две камеры WideEye «спина к спине», то получим

4. Принципы и техника ночного видения 107
контроль с 360-градусным перекрытием. Простой ПК-интерфейс поз-
воляет операторам получать панорамный вид местности и избиратель-
но увеличивать изображения представляющих интерес участков. В од-
ной сети с камерой WideEye могут работать и другие тепловизоры для
обеспечения оптимального наблюдения в каждом конкретном случае.
Тепловизор WideEye является высоконадежной и достаточно де-
шевой альтернативой стационарным PTZ-камерам. Электропитание
может осуществляться от различных источников, а подключение для
работы в составе сети производится с помощью стандартизованных
Ethernet-кабелей и соединителей.
Основные технические характеристики: детектор — неохлажда-
емый VOx микроболометр, формат — 640x120 пикселей, спектраль-
ный диапазон — 7,5...13,5 мкм, поле зрения — 180°х38°, диапазон
обнаружения: 150 м (человек), 200 м (автомобиль), управление ка-
мерой — с помощью Ethernet (100/1000 BaseT), регулировка усиле-
ния — автоматическая.
Области применения тепловизора: охрана терминалов, дневное/
ночное наблюдение вдоль периметра, патрулирование границы, охрана
государственных учреждений, защита подразделений и объектов воору-
женных сил, наблюдение за городскими районами, контроль береговых
линий.
Выпускаемые в настоящее время ТПВ-приборы относятся
ко II и III поколениям. ТПВ-приборы II поколения имеют фотоприем-
ное устройство (ФПУ), выполненное на базе многоэлементных линеек
фоточувствительных ИК-детекторов и содержат сканирующую систе-
му, обеспечивающую развертку изображения. В случае одной линейки
ФПУ-развертка осуществляется плоским зеркалом либо зеркальным
уголком. Различают последовательный, параллельный и последова-
тельно-параллельный способы развертки изображения [37, 45].
При последовательном сканировании каждая точка изображения
сканируется каждым элементарным детектором при их линейном рас-
положении. Линия задержки обеспечивает фазовое интегрирование
сигналов всех детекторов линейки ФПУ.
При параллельном сканировании изображение «просматривается»
вертикальным рядом детекторов. Это обеспечивает высокую темпера-
турную чувствительность при некоторой потере информации в изобра-
жении. Четкость последнего определяется числом строк, равным чис-
лу детекторов линейки ФПУ. При малой величине постоянной времени
детекторов и высокой скорости развертки может быть использован так
называемый «интерлейсинг» (расположение детекторов через равные
промежутки), улучшающий качество изображения. Сканирование мо-
жет осуществляться как прямой, так и обратной разверткой. В послед-

108 Технические средства наблюдения в охране объектов
нем случае короткий период возврата может быть использован для по-
дачи контрольных команд. В результате пропуски в воспроизведении
тепловой картины при ее развертке и обработке отсутствуют. Усилен-
ные сигналы с выхода балансного усилителя поступают на линейку
светодиодов. Последние под действием этих сигналов излучают види-
мый свет. Яркость распределения излучения по линейке соответствует
распределению энергетической яркости в ИК-изображении на линей-
ке ФПУ. Объектив коллиматора передает излучение светодиодов на
обратную сторону сканирующего зеркала, где изображение, получен-
ное в плоскости расположения линейки светодиодов, развертывается
в растр. Это изображение наблюдается через электронно-оптический
преобразователь (ЭОП) и окуляр либо непосредственно через окуляр.
Преимущество параллельного сканирования — более высокая темпера-
турная чувствительность, использование сравнительно простой оптики
и блока развертки. К недостаткам метода относятся большее требуе-
мое число детекторов ФПУ, соответственно более сложная электрони-
ка, а также неравномерная яркость изображения. Неравномерность
возникает из-за различия параметров детекторов линейки ФПУ и их
каналов усиления, а также из-за возникновения межстрочной разно-
сти уровней постоянных составляющих сигнала.
Возможно последовательно-параллельное сканирование — комби-
нация двух рассмотренных выше методов. Оно предусматривает нали-
чие как вертикально, так и горизонтально расположенных детекторов
в составе ФПУ. За счет двухкоординатной развертки сканируется все
поле зрения. При этом просматриваются точки поля всеми площад-
ками соответствующего ряда детекторов ФПУ, сигналы с которых по-
сле временной задержки суммируются. При таком методе развертки
используется ФПУ с меньшим числом детекторов, а характерная для
параллельного метода развертки неравномерность в яркости изображе-
ния устраняется за счет суммирования сигналов от различных детекто-
ров ФПУ. Недостатком метода является необходимость использования
высокоскоростных двухкоординатных блоков развертки. Дальнейшее
развитие метод последовательно-параллельной развертки получил в
связи с разработкой фотоприемника SPRITE (Signal Processing In The
Element), что позволило исключает в электронные схемы, обычно при-
меняемые в линейных системах ФПУ. Это упрощает процесс обработки
сигналов. По сравнению с традиционными ФПУ детектор SPRITE име-
ет малое число проводников на входе и выходе, что упрощает систему
охлаждения. Кроме того, SPRITE-детектор имеет упрощенную схему
задержки и суммирования сигналов, но требует специфического блока
развертки изображения. В нем используется сканирующая зеркаль-
ная призма, грани которой выполнены под определенным углом к ее

4. Принципы и техника ночного видения 109
оси вращения. Погрешность углового положения, измеряемого непре-
рывно, вводится в корректирующее электронное устройство. Горизон-
тальная развертка осуществляется зеркалами, расположенными через
равные промежутки. Например, если их отношение составляет 6:1, то
это создает 120 строк ИК-изображения. Вертикальная развертка осу-
ществляется зеркалом, сканирующим под действием электромагнитно-
го поля двигателя. Сигнал от блока развертки поступает на светодиод-
ный индикатор. При этом для воспроизведения сигнала используется
грань призмы, смещенная на 120°, что Это позволяет устранить точное
определение положения призмы и синхронизацию ее вращения, а также
дает возможность свести к минимуму геометрические искажения.
В России в серийном производстве освоены тепловизоры нулевого
поколения («Пособие-1») и первого поколения («Пособие-2», «Агава-
2»). «Пособие-1» — тепловизор разведки на 50-элементном фотоприем-
нике из JnSb. Дальнейшее развитие прибора разведки «Пособие-1» —
прибор «Поколение-2» на основе фотоприемного устройства «Невесо-
мость-64» представляющего собой 64-элементную линейку из КРТ. Вы-
пускается серийно тепловизионный прицел «Агава-2» на базе фотопри-
емного устройства «Арча» на 128-элементом фоторезисторе из КРТ.
В настоящее время доминирующую роль играют пока еще ТПВ-
приборы 3-го поколения, не требующие блоков развертки. В двух-
координатных фокально-плоскостных матрицах (ФПМ) детекторов их
ФПУ-считывание осуществляется с помощью интегральных микросхем
и схем временной задержки. Для повышения разрешающей способ-
ности и увеличения отношения сигнал/шум может быть использова-
но микросканирование.
Наиболее распространенные ФПУ могут быть выполнены на базе
соединений кадмий-ртуть-теллур (КРТ), InSb, PbS, PbSe, GaAs
(QWIP-фотодетекторы на основе «квантовых ям»), микроболометри-
ческих или пироэлектрических ФПМ.
В качестве оптики используются ИК-объективы со сменными афо-
кальными насадками, допускающими ступенчатое изменение фокусно-
го расстояния объектива и соответственно увеличение ТПВ-прибора и
его поля зрения. В ряде случаев используются ИК-объективы со смен-
ными оптическими компонентами или вариобъективы с плавно изме-
няемым фокусным расстоянием. При этом время переключения полей
зрения обычно не превышает 1 с.
Системы охлаждения ФПУ бывают трех типов: разомкнутого ти-
па газобаллонные (ГБС), замкнутого типа в виде газовой холодиль-
ной машины (ГХМ) типа Сплит-Стирлинг и термоэлектрические си-
стемы охлаждения (ТЭО).

110 Технические средства наблюдения в охране объектов
Индикаторы изображения тепловизоров могут быть выполнены на
базе ТВ-мониторов или светодиодных матриц зеленого либо красного
цвета свечения.
В электронном канале тепловизоров происходит обработка сигна-
ла в реальном масштабе времени, повышение контрастности, фильтра-
ция шумов, электронное масштабирование с увеличением до Г = 4х,
приведение сигнала к ТВ-стандарту для представления изображения
на экране ТВ-монитора.
Наибольшее распространение получили тепловизоры наблюдения.
Часто они используются в сочетании с лазерным дальномером, циф-
ровым компасом, дневным визуальным или ТВ-каналом, глобальной
системой позиционирования GPS (Global Positioning System). Конкрет-
ным примером такого тепловизора является система NESTOR.
Все указанные тепловизоры питаются от аккумуляторных источ-
ников.
За рубежом в виде образцов существуют тепловизоры всех типов.
В частности, бинокль Sophie французской фирмы CSF на основе суб-
матрицы 4x288 элементов, размером 0,03x0,03 мм и массой 2 кг, пан-
кратическим объективом с полем зрения 4x3 град и 8x6 град. Даль-
ность опознавания человека 1200...1300 м. На базе этой субматрицы
разработан тепловизор вождения различных военных машин, прицел
для ПТУ PC, прибор корректировки огня. На основе той же субматри-
цы разработана тепловизионная панорама для командира танка «Лек-
лерк» с дальностью действия до 2,5 км, прицельно-навигационная си-
стема для вертолета и прицел для танка «Леклерк» с дальностью опо-
знавания 3,5 км.
На основе матрицы пироэлектрических фотоприемников фирмой
Delft Sensor Systems разработан бинокль с дальностью опознавания
790...800 м, массой 2 кг, полем зрения 10x5°, тепловой матрицей произ-
водства фирмы Mulard (Великобритания) с числом элементов 512x250.
Фирмы Texas Instrumemts, Hughes (США) разработали гамму теп-
ловизоров на основе микроболометрических и пироэлектрических мат-
риц: прицел для стрелкового оружия массой 1,77 кг и дальностью дей-
ствия 800 м, прицел для крупнокалиберного пулемета и гранатомета
массой 3,2 кг и дальностью действия 1200 м, прибор разведки с массой
5 кг и дальностью действия до 2,5 км. Фирма «Инфраметрик» (США)
на основе матриц из InSb с микрохолодильником разработала серию
приборов для решения военных задач.
4.3. Развитие систем тепловидения
Развитие тепловидения связано с четко выделенным делением на
четыре поколения [33]:

4. Принципы и техника ночного видения 111
1-е поколение: тепловизоры на одиночных линейках фотопри-
емников на основе КРТ с двумерной разверткой;
2-е поколение: тепловизоры на субматрицах на оснвое КРТ с
суммированием сигналов не менее чем по 2 элементам и одномерной
разверткой;
3-е поколение: тепловизоры на матрицах CdHgTe с размером
чувствительных элементов 20мкм. Чрезвычайно высокая чувствитель-
ность таких фотоприемников (> 1011 см-Гц^-Вт"1) позволяет полу-
чить температурную чувстительность тепловизора Т < 0,07 °С;
4-е поколение: тепловизоры на тепловых неохлаждаемых мат-
рицах на основе микроболометров из кремния, а также на основе пиро-
электрических матриц и других материалов (типа VO). В тепловизорах
4-го поколения отсутствуют сканер и система глубокого охлаждения.
Среди особенностей тепловизоров 3-го и 4-го поколений отметим
следующие [33].
Они могут быть выполнены в виде мобильных систем. Приме-
ром реализации таких систем являются приборы для вождения транс-
портных средств в ухудшенных условиях видимости (прибор фирмы
Raytheon (США) на базе термостабилизированной пироэлектрической
ИК-матрицы формата 320x240, состоящий из тепловизионной каме-
ры и жидкокристаллического дисплея, изображение с экрана которо-
го проецируется на лобовое стекло водителя, область спектра 7... 14
мкм, угол поля зрения 12x9°, энергопотребление менее 7 Вт при ав-
тономном питании и от бортсети =12 В), а также нашлемные прибо-
ры (прибор Helmetcam для поиска мин используется микроболомет-
рическая матрица формата 320x240, рабочая область спектра 7... 14
мкм, NETD = 50...100 мК, угол поля зрения 30x22,5°, геометриче-
ское разрешение 1,64 мрад, масса 2 кг, энергопотребление менее 10
Вт, ресурс свыше 13000 ч).
Использование новой элементной базы для создания тепловизо-
ров 3-го поколения. На новой элементной базе созданы ночные би-
нокли 3-го поколения. На базе неохлаждаемых ИК-матриц реализо-
вана автоматическая обработка сигнала, включая его контраст и яр-
кость, время выхода на режим менее 50 с, время непрерывной рабо-
ты 10 ч, средняя наработка на отказ 500 ч); прицелы для легкого
стрелкового оружия; приборы для воздушной ИК-разведки; приборы
артиллерийской разведки.
Все указанные приборы допускают хранение изображения в циф-
ровом виде на сменных PC-картах. Выходной сигнал выводится в
соответствии со стандартом NTSC, PAL. Изображение выводится на
стандартные видеомагнитофоны (формат RS-170, CCIR, PAL, NTSC,

112 Технические средства наблюдения в охране объектов
V-S-VIDEO) или на внешний ТВ-монитор. В приборах обеспечива-
ется автоматическая регулировка усиления, фокусировки, контраста,
электронно-оптическое масштабирование, изменение полярности сиг-
нала (изображение нагретых объектов обозначается черным или белым
цветом), установка курсора по экрану дисплея, измерение температу-
ры в любой точке изображения.
Применяется программное обеспечение, которое позволяет произ-
водить анализ изображений, обеспечивает формирование цветного или
черно-белого изображения в стандартном режиме для компьютера и в
реальном масштабе времени. Цветовая палитра имеет 255 градаций по
цвету. Стандартные устройства сопряжения RS-232 и SCS-1 позволяют
использовать приборы с персональным компьютером. Присоединения
микрофона для звукового сопровождения изображения позволяет ре-
гистрировать вместе с изображением и звук. Программное обеспечение
для последующего анализа изображения хранится на жестких дисках.
Возможно дистанционное управление через интерфейсы RS-422, RS-
232. Цифровой выход имеет разрешение 12-15 бит.
Использование пировидиконов в качестве фотодетекторов в тепло-
визорах — малогабаритных устройств, не требующих оптико-механи-
ческой развертки изображения и охлаждения, и работающих в обла-
сти спектра 8... 14 мкм [45]. Примером является прибор CIRTEVS с
геометрическим разрешением до 150 ТВ-линий, температурным разре-
шением до 0,3 °С, углом поля зрения 18°, массой 5 кг, энергопотреб-
лением 18 Вт при питании от =12±1,5. Прибор ТН-4604п со встроен-
ными дневным ТВ-каналом на базе матрицы ПЗС и пирометром с ла-
зерным целеуказателем для дистанционного измерения температуры.
Этот прибор служит для контроля утечки тепла из зданий и сооруже-
ний, выявления пожаро-, взрыво- и аварийноопасных мест перегрева
и многочисленных других (в том числе специальных) применений. Он
имеет геометрическое разрешение не хуже 150 ТВ Л, температурное —
0,4 °С, рабочий диапазон температур наблюдаемых объектов от —30 до
+30 °С, время непрерывной работы 2 ч, габариты (без ИК-объектива)
285 х 150 х 130 мм, масса не более 2,9 кг, питание от сети ~220 В 50/60 Гц
или автономное от =12 В при токе 1,3 А.
В настоящее время разработана концепция построения тепловизо-
ров приборов на линейках с малым числом элементов (от 10 до 32).
На основе этой концепции серийно выпускаются прицелы для стрель-
бы: «Тракт», «Мулат», «Метис», носимый прибор разведки «Акцент».
На основе спрайт-приемника разработан прицел для наведения ПТУРС
большой дальности дейстия «Корнет». При всей заманчивости концеп-
ции построения тепловизоров на малоэлементных фотоприемниках они
уступают зарубежным на 60-элементных фотоприемниках.

4. Принципы и техника ночного видения 113
В рамках Федеральной программы разработана концепция модуль-
ного принципа конструирования тепловизоров. Проведена большая ра-
бота по стандартизации и унификации для снижения их сложности и
стоимости. Это привело к созданию тепловизоров модульного типа, по
системе «общих модулей» (Common Modules). Создание тепловизоров
на базе общих модулей не исключает оригинальных разработок, эле-
ментная база которых тоже подвержена унификации. Поскольку все
возможные варианты тепловизоров для различных применений невоз-
можно выполнить с помощью одних и тех же модулей, то они подраз-
деляются на три класса в зависимости от назначения.
Модули ТПВ-приборов первого класса (приборы прямого видения)
служат для портативных и переносных приборов с автономными ис-
точниками питания. Выходное изображение наблюдается через оку-
ляр. В состав приборов входят следующие модули: блок развертки
ФПУ, предусилители, оконечные преобразователи, электронные блоки
управления и обработки сигналов, светодиодные индикаторы, преобра-
зователь напряжения и элементы блока охлаждения.
Модули тепловизоров второго класса (приборы косвенного виде-
ния) предназначались для систем со средней дальностью действия в
переносном или возимом исполнении. В них использовался ТВ-индика-
тор, который может быть удален от прибора. При создании таких
приборов используется 12 модулей: ИК-объектив, сменные афокаль-
ные насадки, блок развертки, блок управления его работой, ФПУ, блок
преду си л ите л ей, элементы системы охлаждения, блок электронной об-
работки сигналов, блок управления и регулировки, преобразователь
сигналов в ТВ-стандарт, ТВ-индикатор, преобразователь напряжения.
Особенность тепловизоров второго класса - автоматическое регулиро-
вание чувствительности и уровня серого, а также выравнивание уси-
лений различных каналов.
Модули тепловизоров третьего класса предназначались для при-
боров с большой дальностью действия, значительной сложностью и
стоимостью — главным образом для вертолетов, самолетов и кораб-
лей. Диаметры входных зрачков объективов в приборах третьего клас-
са увеличиваются на 50 % по сравнению с тепловизорами второго клас-
са. Тепловизоры третьего класса обладают большей чувствительно-
стью и лучшим разрешением.
Появление в последнее время новых технологий и создание на их
основе современных компонентов и модулей тепловизоров позволяют
по-новому подходить к проектированию тепловизоров и достигать
принципиально новых качественных результатов. Решается основная
задача — визуализация изображений, создаваемых оптическими систе-
мами в ИК-области спектра электромагнитного излучения, т.е. на дли-

114 Технические средства наблюдения в охране объектов
нах волн более 0,76 мкм. К новым технологиям и созданным на их ос-
нове современным компонентам и модулям можно отнести следующие.
Матричные (двумерные) много элементные приемники из-
лучения (МПИ), позволившие реализовать «смотрящий» режим ра-
боты тепловизоров, т.е. отказаться от оптико-механических сканирую-
щих устройств. При этом особенно важным оказалось создание мало-
габаритных неохлаждаемых инфракрасных матричных МПИ достаточ-
но большого формата, а также соответствующих ПЗС- и КМОП-схем
считывания и первичной обработки сигналов [37]. Однако из-за рез-
кого резкого увеличения объема информации, которую нужно обраба-
тывать в реальном масштабе времени, возникли проблемы с особенно-
стями пространственной и временной обработкой, а также появление
ложных низкочастотных составляющих в спектре дискретизированно-
го сигнала (наложение спектров) из-за дискретной структуры МПИ в
инфракрасных системах (ИКС) «смотрящего» типа.
Реализация режима микросканирования для повышения геомет-
рического разрешения МПИ пропорционально числу позиций (смеще-
ний), которые занимает изображение относительно растра МПИ, при
сохранении формата МПИ и величины углового поля теми же, что и в
системе без микросканирования. Оно эффективно в системах, где ис-
пользуется МПИ со сравнительно небольшим коэффициентом запол-
нения. Траектория сдвигов при микросканировании может быть раз-
ной. Например, достаточно распространенной на практике является
четырехпозиционная траектория: исходное положение, вправо на 1/2
пикселя МПИ, вниз на 1/2 пикселя, влево на 1/2 пикселя, вверх на
1/2 пикселя, т.е. в исходное положение. Число позиций МПИ, участ-
вующих в одном цикле (периоде) микросканирования, часто опреде-
ляется необходимостью иметь число отдельных выборок изображения,
равное формату системы отображения. Таким образом, с помощью
микросканирования можно приводить в соответствие форматы МПИ
и системы отображения.
Микросканирование увеличивает частоту выборки и, следователь-
но, позволяет увеличить пространственное разрешение, оно одновре-
менно приводит к уменьшению времени накопления.
Главное ограничение микросканирования, как уже отмечалось вы-
ше, состоит в его неэффективности в случае подвижных объектов, изоб-
ражение которых нестабильно в течение времени обнаружения или рас-
познавания. Поэтому, если достижение высокого пространственного
разрешения не очень важно, но требуется устранение вредных побоч-
ных изображений, возникающих из-за наложения частот, то в случае
достаточно ярких объектов часто используется не микросканирование,
а предварительная пространственная оптическая фильтрация, в част-

4. Принципы и техника ночного видения 115
I
Вращающийся
ДИСК . , J- ..
I
Фоточувствительный
слой" •-„ А
Пиксел _
приемника Многоэлементный
приемник излучения
Рис. 4.10. Четырехпозиционное микросканирование с помощью вращающегося
диска
ности, искусственное размытие или расфокусировка изображений. На-
клонные вращающиеся плоскопараллельные пластинки применяются
в качестве сканера в тепловизоре, разработанном фирмой AEG Infrafot
Module GmbH (Германия) [32]. В этой системе используется МПИ на
базе КРТ формата 384x288 с шагом пикселей 24 мкм и с микроска-
нированием 2x2 пикселя (рис. 4.10).
При частоте кадров 25 Гц и времени накопления до 2 мс здесь об-
разуется выходное изображение формата 768x576, т.е. разрешение за
счет микросканирования увеличено вдвое. Частота вращения диска с
пластинками, равная 50 Гц, синхронизирована с частотой видеосигна-
ла. Всякий раз когда плоскопараллельная пластинка находится перед
ФПУ в одной из 4 позиций, система синхронизации выдает синхроим-
пульс в блок обработки изображений, который подает команду для
начала накопления зарядов пикселями кадра 384x288. После накопле-
ния сигналы считываются и производится коррекция неоднородности.
Затем, получив откорректированные 4 кадра от ФПУ, полное изобра-
жение формата 768x576 пикселей возвращается в быстродействующий
процессор — блок обработки изображения.
В ближайшем будущем возможно появление тепловизионного пре-
образователя (ТВП), работающего в спектральных диапазонах 3...5 и
8...12 мкм, на вход которого поступает ИК-излучение, преобразуемое в
стандартный аналоговый и цифровой видеосигналы, а затем в видео-

116
Технические средства наблюдения в охране объектов
Рис. 4.11. Тепловизионный преобразователь изображения (ТВП), ра-
ботающий в диапазоне 8... 14 мкм: 1 — микроболометрическая матрица
формата 320x240 пикселей; 2 — входное германиевое окно; 3 — герме-
тик; 4 — корпус; 5-7 — платы схемы обработки сигналов; 8 — плата
сопряжения блока схемы обработки и монитора; 9 — монитор; 10 — све-
тоизлучающий экран монитора; 11 — контактные площадки для подачи
напряжения и подключения интерфейса
изображение на микродисплее, расположенном в той же единой кон-
струкции. Габариты этого ТВП будут сравнимы с габаритами совре-
менных электронно-оптических преобразователей (ЭОП) или гибрид-
но-модульных преобразователей (ЭОП плюс ПЗС) [37]. Прототип тако-
го преобразователя разработан и изготовлен в ОАО ЦНИИ «Циклон»
и представлен схематично на рис. 4.11.
Прибор также содержит температурные датчики и специальные
шторки для автокалибровки. В ближайшее время предполагается пла-
ты схемы обработки 5-7, а также плату схемы сопряжения 8 выпол-
нить в виде отдельной микросхемы, которая в дальнейшем может быть
совмещена с мультиплексором микроболометрической матрицы.
Для полной реализации схемы такого преобразователя, т.е. для
преобразования видеосигнала в изображение высокого качества, важно
иметь высококачественный малогабаритный монитор — систему отоб-
ражения, которой может быть микродисплей. В настоящее время из-
вестно несколько разновидностей окулярных дисплеев: жидкокристал-
лические дисплеи с закреплением жидких кристаллов полиимидом и с
использованием ультрафиолетовой обработки и ионно-лучевой бомбар-
дировки; активные матричные электролюминесцентные микродисплеи

4. Принципы и техника ночного видения
117
>шмо
электрон
Свет
ИДЕАЛЬНЫЙ
АНОД
рабочая
функция
дырка
PPV - полифенилвинил
или
Поли (9,9' -
диоктилфлуорен)
U HOMO
ИДЕАЛЬНЫЙ
КАТОД
рабочая
функция
Рис. 4.12. Схема работы дисплея на СИП
в цифровом и аналоговом исполнении, причем последние обеспечивают
управление изменениями яркости и уровнем шума с помощью встроен-
ной в их конструкцию электроники; органические светоизлучающие ди-
оды (ОСИД - наиболее перспективные), позволяющие создавать гибкие
микродисплеи на пластиковых подложках и с высоким разрешением,
причем как активные, так и пассивные [39].
В настоящее время разрабатываются ОСИД на светоизлучающих
полимерах (СИП), являющихся основой плоских дисплеев следующего
поколения. Они будут представлять собой тонкие облегченные кон-
струкции с низким напряжением питания, малой потребляемой мощ-
ностью, высокой контрастностью, широким углом зрения и большим
быстродействием. Схема работы дисплея на светоизлучающих поли-
мерах очень проста (рис. 4.12).
Структура дисплея на СИП показана на рис. 4.13. Полимерные
слои между двумя металлическими контактами, по крайней мере, один
из которых прозрачен, соединяются между собой. При подаче напря-
жения больше порогового смещения (от 2 до 3 В) начинает протекать
ток. Электроны движутся от катода к LUMO (самый низкий, неза-
полненный молекулярный орбитальный уровень) полимерного слоя, а
дырки от анода к уровню HOMO (самый высокий, заполненный мо-
лекулярный орбитальный уровень), и структура излучает свет. Элек-
трон, выходящий из катода, рекомбинирует с дыркой, излучая свет с
длиной волны, определяемой шириной запрещенной зоны полимера.
Перспективы развития приборов ночного видения связаны с воз-
можностью обработки изображения. Так, системы «Охотник» и
«Бук» обеспечивают обработку изображений в реальном масштабе вре-

118
Технические средства наблюдения в охране объектов
Стеклянная подложка
Свет
Анод
Полиэтилендиокситиофен
Эмиссионный полимер
Герметизированный кожух
Катод
Рис. 4.13. Структура дисплея на СИП
мени без прореживания видеоинформации с целью улучшения видимо-
сти телевизионных и тепловизионных изображений в неблагоприятных
условиях видимости: дымка, туман, снегопад, дождь, дымовые и све-
товые помехи. Системы позволяют повысить в 1,3... 1,7 раз дальность
обнаружения и распознавания объектов в таких условиях видимости.
Размеры обрабатываемых изображений: по всему кадру 768x576 эле-
ментов разложения, по зоне интереса 384x256 элементов разложения.
Обеспечивается повышение глобального и локального контраста, нор-
мирование средней яркости, подчеркивание контуров малоразмерных
объектов, снижение флуктуационных и шумовых помех, плавное элек-
тронное масштабирование изображений от 1 до 4 раз, наложение графи-
ческой информации, адаптация параметров и алгоритмов под тип ка-
нала, автоматическая адаптация под конкретные условия наблюдения.
Наиболее эффективными являются комбинированные и комплекс-
ные приборы. В частности, сопрягаются низкоуровневый телевизион-
ный, тепловизионный и активно-импульсный каналы. Информация
с таких каналов обрабатывается совместно, обеспечивая высококаче-
ственное изображение за счет восстановления изображения по сигна-
лам с различных каналов. Наиболее полное решение проблемы ви-
дения реализуется при включении в состав комплексного прибора ра-
диолокационного канала. При этом полностью решаются проблемы
всепогодности, кругл осу точности, помехозащищенности и видимости
через дымы и в условиях пыли. В России были проведены работы
по созданию таких систем для подвижных разведывательных пунктов,
прицельной системы для самоходной артиллерии, системы управле-
ния огнем перспективного танка.
За рубежом разработан ряд комплексных систем. Все корабельные
системы и системы для авиации имеют обязательно низкоуровневый

4. Принципы и техника ночного видения 119
телевизионный и тепловизионный канал с совместной обработкой ин-
формации.
Для разведывательных целей осуществляется совмещение тепло-
визионного, низкоуровневого телевизионного и радиолокационного ка-
налов. В частности, такая система с выносной мачтой разработана в
Великобритании и представляет сочетание низкоуровневого телевизо-
ра, тепловизора и радиолокатора. В переносном комплексном приборе
разведки предусмотрен радиолокатор и тепловизор (Raptor), что обес-
печивает дальность опознавания до 6,5 км.
Примером многоканальных комплексов могут служить: комплекс
LP10TL фирмы Simrad (Норвегия), включающий лазерный дально-
мер с безопасной для зрения длиной волны 1,57 мкм, обеспечивающий
измерение дальности в пределах 50...20000 м при массе 2,5 кг и габа-
ритах 230x190x80 мм, тепловизионный прибор третьего поколения на
базе ИК-матрицы QWIP-фотоприемников формата 320x240 с рабочей
областью спектра 7,5...9,3 мкм, NETD = 35 мК, массой 3,5 кг; гонио-
метр (лимб с треногой) с цифровым магнитным компасом, обеспечива-
ющим точность измерения углов по горизонту ± мрад, по вертикали
±4 мрад в пределах изменения углов обзора 360° и ±45° соответствен-
но [46]. Гониометр имеет встроенный компьютер и микродисплей с
числом элементов 540x480.

5. ИК-ОСВЕЩЕНИЕ
(ИК-ПОДСВЕТКА) ПРИ
ВИДЕОНАБЛЮДЕНИИ
5.1. Назначение и принципы построения
ИК-освещение (ИК-подсветка) при теленаблюдении в интересах
обеспечения безопасности и охраны применяется для получения удо-
влетворительного изображения объекта при любых условиях освещен-
ности. Это относится как к закрытым помещениям с выключенным
либо дежурным освещением, так и объектам на открытом воздухе неза-
висимо от расположения зоны наблюдения, времени суток и погод-
ных условий. При использовании стандартной телевизионной техни-
ки неизбежным в этом случае является использование искусственного
освещения. Но даже для специальных и относительно дорогих высоко-
чувствительных систем ночного видения, позволяющих осуществлять
телевизионное наблюдение при освещенности порядка 0,001 лк, уже
незначительная подсветка может существенно увеличить контраст и
разрешение изображения. Для задач скрытого видеонаблюдения необ-
ходимо использование освещения, невидимого для глаза. Скрытая под-
светка не привлекает внимание к скрытой телекамере и позволяет ре-
ализовать эффективное видеонаблюдение. В качестве источника для
компенсации недостаточного освещения при видеонаблюдении приме-
няется скрытая подсветка наблюдаемых объектов с помощью инфра-
красных прожекторов, фар, ламп и т.д.
Практически все современные телекамеры выполнены на основе
светочувствительных ПЗС-матриц. Характеристика спектральной чув-
ствительности матрицы, оптимизированная по кривой чувствительно-
сти глаза (рис. 5.1), позволяет достаточно корректно воспроизводить
относительную яркость цветных фрагментов изображения в черно-бе-
лом варианте. На рис. 5.2 показано семейство типовых характеристик
спектральной чувствительности некоторых ПЗС-матриц фирмы SONY.
Во многих случаях оптимально использование обычного искусст-
венного освещения видимого диапазона. Это предпочтительно хотя
бы потому, что позволяет телекамере работать в максимуме ее чув-
ствительности (555 нм).
Но имеется ряд задач скрытого видеонаблюдения и естественно в
этом случае использовать освещение невидимого для глаза. Причем

5. ИК-освещение (ИК-подсветка) при видеонаблюдении 121
1,0
0,5
1
/
\
\\
0,4
0,5
0,6 X, мкм
Рис. 5.1. Характеристика спектраль-
ной чувствительности матрицы, оптими-
зированная по кривой чувствительности
глаза
1,0
0,7
0,5
ОД
400 500 600 700 800 900 1000 А, мкм
Рис. 5.2. Семейство типовых характе-
ристик спектральной чувствительности
некоторых ПЗС-матриц фирмы SONY
/
1 1
1
\
\
7\ 1
\\
Л
\\\
1
\о
V
это часто не связано с проведением каких-либо специальных операций.
Просто скрытая подсветка не привлекает внимание к скрытой телека-
мере, что позволяет успешнее противостоять или скорее не попадаться
на глаза современным «интеллектуальным вандалам».
Инфракрасная (ИК) подсветка применяется в двух случаях. В пер-
вом случае требуется невидимость рассеянного или диффузно отра-
женного светового потока, но допустимо демаскирующее свечение са-
мих источников излучения. При этом возможно применение излуча-
телей с длиной волны 920, 880 и даже 850 нм. Во втором случае тре-
буется безусловная невидимость самого излучателя, даже при прямом
визуальном наблюдении его с близкого расстояния. Для этого при-
меняются излучатели с длиной волны 940...950 нм. Приняты неко-
торые стандарты исполнения прожекторов, включающие диапазоны:
730...750, 800, 870...880 и 930...950 нм.
Прожекторы с длиной волны от 730 до 880 нм считаются видимы-
ми, так как при взгляде непосредственно на прожектор видно свечение
излучающего элемента. Чем меньше волна — тем отчетливей виден
элемент. Этот недостаток устранен в прожекторах с длиной волны
930...950 нм. Однако из-за снижения чувствительности камеры (см.
рис. 5.1) уменьшается дальность подсветки. Производитель обычно
нормирует потребляемую мощность, дальность подсветки и диаграмму
направленности ИК-осветителя. При этом угол раскрыва диаграммы
направленности нормируется чаще всего на уровне 0,5 от максимума
мощности. С достаточной для практики точностью можно оценить из-
лучаемую мощность по потребляемой мощности осветителя с учетом
КПД современных светодиодов, не превышающего 20...25 %.

122
Технические средства наблюдения в охране объектов
Таблица 5.1
Основные характеристики ИК- прожекторов
Тип
прожектора
Лампа
дихроическая
Лампа
галогеновая
И К-диоды
Рабочий
диапазон
730...800
730...950
800...950
Опас-
ность
для глаз
да
да
нет
Потреб-
ляемый
ток, А
6...7
11...15
0,1...3
Мощ-
ность,
Вт
75...100
300...500
1,2...36
Блок
питания
Специальный
Специальный
Стандартный
Стоимость
Относительно
высокая
Относительно
высокая
Относительно
низкая
Все ИК-прожекторы можно условно разделить на прожекторы
ближней, средней и дальней дистанции. ИК-прожекторы ближней ди-
станции обеспечивают подсветку на расстоянии от 1,5 до 10 м и приме-
няются в в панелях видеодомофонов в качестве дополнительной под-
светки к видеоглазкам и т.д. Примерами использования ИК- прожек-
торов средней (25...60 м) и дальней (80...350 м) дистанций могут быть:
подсветка для скрытого видеонаблюдения за жилыми объектами, в ки-
нотеатрах, театрах, ночных клубах, для видеонаблюдения и регистра-
ции номеров автомобилей на автостоянках, дорогах, дополнительная
подсветка для приборов ночного видения, для скрытого видеонаблю-
дения при охране периметров, протяженных участков территорий, а
также пограничного контроля; для видеокамер при охране больших
площадей: футбольного поля, поля для гольфа, двора дома и т.п.
ИК-прожекторы различаются по типу излучающего элемента. Они
могут быть ламповые и на основе светодиодов. Основные характери-
стики ИК-прожекторов приведены в табл. 5.1 [46].
Ламповые прожекторы также подразделяются на две категории.
К 1-й категории относятся прожекторы с лампами, излучающими непо-
средственно инфракрасный свет и с обычными лампами, но с приме-
нением специальных фильтров, пропускающих только инфракрасный
свет не ниже заданной длины волны.
К достоинствам ламповых прожекторов первой категории (с ди-
хроическими лампами со специальным покрытием) можно отнести то,
что эти прожекторы имеют длину волны 730...750 нм и 800 нм. Эти
диапазоны приближены к пиковой чувствительности камер, но они ви-
димы, так как в этих диапазонах отчетливо виден сам излучающий
элемент. К недостаткам можно отнести и большой потребляемый ток
таких прожекторов 6...7 А. Сама же лампа имеет очень ограниченный
срок службы, в среднем около 6 мес.
Наиболее известны осветители с лампами накаливания. Эффек-
тивность их достаточно высока вследствие спектрального максимума в

5. ИК-освещение (ИК-подсветка) при видеонаблюдении 123
1,0
о
/
J
А
\
\
\
\
—
■
[К
ИКС5
CCli/
l/f/
1/1/
Ш.
'If
iff I
Щ
/
,<
у
/
,s
И
H
K(
Г 1 1
ИКСЗ
1,0 2,0 X, мкм
600 800 1000 1300 А, мкм
Рис. 5.3. Типовой график спектраль- Рис. 5.4. Спектральные характерис-
ной плотности вольфрамовой лампы тики ряда ИКС
накаливания
области 1,0 мкм для излучателя из вольфрама с температурой
2800...3000 °С. На рис. 5.3 приведен типовой график спектральной плот-
ности вольфрамовой лампы накаливания. В основном в них использу-
ются лампы с галогенным циклом, имеющие отдельный или встроен-
ный отражатель.
Как вариант полностью скрытой подсветки с использованием осве-
тителей можно предложить создание рассеянного светового потока от
потолка или специальных экранов с диффузным отражением. Для
этих случаев максимально эффективны широкоугольные осветители с
углами излучения до 80...90°. Осветители располагаются за карниза-
ми, балками и другими элементами, скрывающими их от глаз наблюда-
теля.
Прожекторы второй категории с использованием ИК-фильтров
имеют те же достоинства и недостатки, кроме того они потребляют
больше мощности. Если прожектор с дихроической лампой потребляет
75...100 Вт, то с использованием галогеновой лампы и ИК-фильтра —
300...500 Вт. В таких прожекторах можно установить ИК-фильтр с
нижним порогом пропускания 950 нм, что исключает возможность на-
рушителя увидеть излучающий элемент. Но при этом дальность под-
светки падает в 4 раза в отличие от прожектора с длиной волны 730 нм.
Для выделения ИК-области и подавления видимой части спектра
излучения используются дисперсионные фильтры на основе ИК-стекол
(ИКС). На рис. 5.4 приведены спектральные характеристики ряда та-
ких ИКС.
В редких случаях для решения специальных задач можно исполь-
зовать интерференционные фильтры, но высокая стоимость, непроч-

124
Технические средства наблюдения в охране объектов
Таблица 5.2
Основные технические характеристики ИК-прожекторов
Тип
прожек-
тора
ОУ-ЗГ
Л-2Г
ОУ-5
Л-4
Тип
лампы
ПЖ-27-110
КГ-27-200
ДКсШ-180
ДЛсЭл-250
Мощ-
ность,
Вт
ПО
200
180
250
Сила света
без ИК-фильтра,
хЮ~6, кд
0,23
0,95
15
30
Габариты, мм
(длина/диаметр вы-
ходного отверстия)
190/190
280/296
250/190
260/296
Удельный
тепловой
поток, Вт/м2
1000
869
1059
1042
ность и малая эффективность в расходящихся пучках тепловых неко-
герентных источников существенно ограничивает их применение.
Все ламповые прожекторы опасны для сетчатки глаза, так как со-
здают поток света большой мощности. Кроме того, ИК-прожекторы
чувствительны к механическим повреждениям. Их срок службы со-
ставляет 2000 ч, стоимость лампы 30 до 70 долл.
На сегодняшний день отечественная промышленность выпускает
четыре типа наиболее широко применяемых ИК-прожекторов типов:
ОУ-3, Л-2, ОУ-5 и Л-4. Их конструктивные особенности показаны на
рис. 5.5, а основные технические характеристики приведены в табл. 5.2.
Прожекторы ОУ-3 и ОУ-5 в исполнении многовариантны. Их харак-
теристики даны в [47].
Каждый из них содержит корпус 1 из алюминиевого сплава (си-
лумин), раму с ИК-фильтром 2, оптические элементы, включающие
отражатель 3 с нанесенным на него и защищенным зеркальным слоем
алюминия, и лампу с патроном 5. В прожекторах ОУ-5 и Л-4 в задней
крышке 6 размещены блоки зажигания ксеноновых короткодуговых
разрядных ламп типа ДКсШ-180 и ДКсЭл-250 мощностью 180 и 250 Вт.
В изделиях типа ОУ-3 и Л-2Г в качестве источников света исполь-
зуются соответственно прожекторная лампа накаливания (ЛН) типа
ПЖ-27-110 и галогенная ЛН типа КГ-27-200 мощностью ПО и 200 Вт.
Применяемые в прожекторах ИК-фильтры являются абсорбционными,
изготовленными из стекол системы SiO2-ZnO-Na2O и SiO2-CaO-Na2O,
окрашенных в массе сульфидами, селенидами и сульфо-селенидами
сурьмы марки ИКС-970, термообработанными по специальной техно-
логии.
С появлением мощных и эффективных светодиодов все большее
применение находят полупроводниковые ИК-осветители. К их основ-
ным преимуществам по сравнению с лампами накаливания можно от-
нести большую спектральную яркость на рабочей длине волны, суще-
ственно больший ресурс, достигающий 100 тысяч часов и меньшую сто-
имость (см. табл. 5.2, 5.3). Для всех типов ИК-прожекторов диапазон
рабочих температур равен —50...+40 °С.

5. ИК-освещение (ИК-подсветка) при видеонаблюдении 125
в) г)
Рис. 5.5. Общий вид прожекторов типа ОУ-ЗГ (а), Л-2Г (б), ОУ-5 (в) и
Л-4 (г): 1 — корпус; 2 — блок ИК фильтра; 3 — отражатель; 4 — источ-
ник света; 5 — патрон; 6 — задняя крышка; 7 — анодный узел лампы;
8 — токоведущая шина
Основной технической проблемой для полупроводниковых ИК-ос-
ветителей является обеспечение эффективного отвода тепла от пло-
щадки светодиода. От этого зависит допустимый ток и световой поток
единичного излучателя, необходимое суммарное число светодиодов и в
конечном счете размеры и себестоимость всего прожектора.
В современных ИК-осветителях используются светодиоды с лини-
ями генерации 870...880 и 940...950 нм.
Учитывая характеристику спектральной чувствительности типо-
вых ПЗС-матриц, наиболее эффективно использовать излучатели с ми-
нимальной длиной волны. В этом случае снижение эквивалентной
чувствительности телекамеры минимально, что позволяет увеличить

126
Технические средства наблюдения в охране объектов
Таблица 5.3
Тип
ИК-про-
жектора
ИК-болт
ИК-лампа
IRL-940S(P)
ИК-лампа
IR-plate-940
ПИК-21
ПИК-22
ПИК-41
ПИК-42
ПИК-7
ПИК-11
ПИК-12
ИК-прожекторы,
Дальность
подсветки (об-
наружения), м
1...3
160
3
22*
15*
24*
15*
100**
35**
25**
Угол
подсвета,
град.
160
940
170
30
80
30
80
7
30
80
выпускаемые в России
Длина
волны,
нм
-
3(4)
940
870
870
870
870
800
870
870
Пита-
ние,
В/А
12/0,2
12/0,4
12/0,4
12/0,7
12/0,7
12/0,96
12/0,7
12/1,5
12/3,5
12/3,5
* — для камеры 0,1 Lx; ** — для камеры 0,0,8Lx.
Габаритные
размеры,
мм
-
35x20
106x72x6
100x50x40
100x50x40
60x100
100x50x40
170x130x140
160x150*150
160x150x150
Примечание
Излучатели
не видны
Установка
в обычный
патрон
Мощность
ИК-излуче-
ния 0,22 Вт
Защита от
перегрева
и перена-
пряжения.
С автоот-
ключением
То же
))
_»_
_»_
_»_
_«_
дальность подсветки. Кроме того, эффект расфокусировки изобра-
жения в результате изменения коэффициента преломления оптики, а
с ним и смещение фокальной плоскости объектива также минималь-
ны. Однако отчетливое светло-красное свечение светодиодов может
свести на нет все меры по скрытости наблюдения. Смещение линии
генерации в область 940...950 нм приводит к снижению интенсивно-
сти видимого свечения с одновременным смещением цвета свечения к
темно-вишневому. По всей видимости, меньшая видимость свечения
связана в первую очередь с приближением видимой составляющей к
границе чувствительности глаза (750 нм). Это подтверждает и цвет
свечения, по которому можно оценить видимую составляющую как
близкую к 600 и 700 нм, соответственно для излучателей с длиной
волны 870...880 и 940...950 нм.
Диаграмма направленности светодиодных ИК-осветителей форми-
руется встроенными фотонами самих светодиодов и имеет форму ко-
нуса. Величина угла раскрыва характеристики нормируется, как пра-
вило, по уровню 0,5 относительно максимума, расположенного по оси
светового пучка. Примеры типовых характеристик направленности с
углами 40 и 80° приведены на рис. 5.6. В границах уровня 0,5 практи-

5. ИК-освещение (ИК-подсветка) при видеонаблюдении
127
1,0
0,9
0,8
0,7
К/С
УСУ
0,5
10° 20° 30
"ill
од
а
Ш
0,1 0,5
0
40°
50°
60°
70°
80°
90°
1,0
0,9
0,8
0,7
KJK
ЛуК
vfV
0,5
10° 20° 30
ш
0,1
Ш
0,1 0,5
)
э
40°
50°
60°
70°
80°
90°
Рис. 5.6. Типовые характеристики направленности с углом 40° (а) и 80° (б)
чески излучается от 65 до 80 % всей мощности в зависимости от кон-
струкции фокона, наличия дополнительного отражателя и угла рас-
крыва характеристики.
ИК-прожекторы на основе светодиодов обладают следующими пре-
имуществами по сравнению с ламповыми:
низкое энергопотребление;
высокая надежность диодов, длительный срок службы (50000...
...100000 ч), следовательно, меньшие эксплуатационные расходы;
небольшие размеры, соответственно и удобство установки;
устойчивость к вибрации и ударам;
сравнительно низкая стоимость.
5.2. Инфракрасные лазерные прожекторы
Предлагаемая замена прожекторов инфракрасного (ИК) излуче-
ния на лампах накаливания и газоразрядных лампах на унифициро-
ванный малогабаритный прожектор (типа ПЛ-1) на основе эффектив-
ного импульсного лазерного полупроводникового излучателя (ИЛПИ)
позволяет не только увеличить дальность подсветки в активном режи-
ме работы, но и повысить помехоустойчивость и эффективность рабо-
ты комплекса в целом. Преимуществом применения прожектора ПЛ-1
является также возможность реализации активно-импульсного режи-
ма работы ПНВ [48].
Прожектор ПЛ-1 представляет собой новое поколение источников
ИК-подсветки на базе ИЛПИ. Он содержит единый блок, функцио-
нально объединяющий ИЛПИ, блок питания (блок накачки ИЛПИ)
и формирующую оптическую систему, а также систему обогрева за-
щитного стекла. Прожектор ПЛ-1 формирует удобное для оператора

128 Технические средства наблюдения в охране объектов
j v m
Рис. 5.7. Распределение интенсивности и форма пятна подсветки ИК-прожектора
пятно излучения прямоугольной формы с однородным распределением
яркости излучения, в то время как ламповые прожектора формируют
колоколообразное распределение (рис. 5.7).
Прожектор ПЛ-1 потребляет меньше мощности и имеет повышен-
ный ресурс работы по сравнению с существующими аналогами, мень-
шую массу и габариты. В частности, прожектор ПЛ-1 имеет массу
7,0 кг, габариты 246x174x177 мм, энергопотребление 50 Вт, в то вре-
мя как ламповый прожектор Л4 имеет аналогичные параметры со-
ответственно 20,5 кг, 0300x280 мм, 400 Вт. При этом исключаются
такие дефекты ламповых прожекторов, как взрыв лампы, незажига-
ние, нестабильность яркости, разрушение отражателя и светофильтра
при взрыве лампы и др.
Основные параметры лазерных прожекторов на базе ИЛПИ приве-
дены в табл. 5.4.
Таблица 5.4
Технические характеристики инфракрасных лазерных прожекторов
Характеристика
Выходная мощность излучения, Вт
Длина волны излучения, мкм
Угловая расходимость излучения на уровне 0,25 от
максимума энергии, град:
по вертикали
по горизонтали
Время непрерывной работы с сохранением характе-
ристик, ч
Потребляемая мощность, Вт:
без системы обогрева защитного стекла
с системой обогрева защитного стекла
Масса, кг
ПЛ-1
0,15
0,85
0,75
1,5
6
20
50
7
ОУ-б (ОУ-6-01)
0,15
0,85
0,75
1,5
6
100
15

5. ИК-освещение (ИК-подсветка) при видеонаблюдении 129
н
Рис. 5.8. Оптическая схема ИК-про-
жектора ПЛ-1: 1 — импульсный лазер-
ный полупроводниковый излучатель;
2 — фильтр; 3 — линза; 4 — защитное
стекло
7
\
В результате натурных испытаний ПНВ на базе ЭОП 2+-го и 3-
го поколений, имеющего объектив с фокусным расстоянием 150 мм
и относительным отверстие 1:1,7, установлено, что дальность распо-
знавания цели ночью, при коэффициенте прозрачности атмосферы на
1 км не менее 0,8 и уровне естественной ночной освещенности мест-
ности (3...5) • 10~3 лк составляет 1100...1200 м в пассивном режиме и
1200...1300 м в активном режиме с прожектором ПЛ-1.
Следует также отметить хорошее спектральное согласование ла-
зерного прожектора ПЛ-1 с фотокатодом ЭОП 2+-го и 3-го поколе-
ний. Однако из-за снижения контраста в изображении вследствие вли-
яния эффекта обратного рассеяния излучения подсветки ПНВ дол-
жен работать в активно-импульсном режиме. Кроме увеличения даль-
ности распознавания до 2 км активно-импульсный режим позволяет
повысить степень защиты от локальных световых помех, обеспечить
наблюдение при пониженной прозрачности атмосферы и точное из-
мерение дальности до объекта наблюдения. Прожектор ПЛ-1 рабо-
тает в импульсном режиме, соответствующем требованию к реализа-
ции активно-импульсного режима работы ПНВ. Требуется незначи-
тельная доработка прожектора для обеспечения синхронизации с бло-
ком стробирования ПНВ.
Прожектор выполнен на базе ИЛПИ типа ИЛПИ-114 со следую-
щими параметрами: средняя мощность излучения 0,2 Вт (на выходе
оптики осветителя — 0,15 Вт) в конусе с углом при вершине 40°, ра-
бочая длина волны 850 нм, рабочая максимальная частота следования
импульсов подсвета 5,2 кГц, длительность импульса излучения — 130
не, рабочий ток накачки в импульсе 50 А на сопротивлении 3,2 Ом.
Оптическая схема прожектора представлена на рис. 5.8.
ИЛПИ 1 создает поток излучения. Фильтр 2 предназначен для
коррекции спектра излучения ИЛПИ с целью уменьшения демаски-
ровки работающего прожектора. Дальность видения излучения ИК-

130
Технические средства наблюдения в охране объектов
прожектора невооруженным глазом не превышает 200 м. Линза 3 слу-
жит для формирования пятна подсветки требуемых размеров. Она
имеет фокусное расстояние 114,5 мм при относительном отверстии
1:1,4. Прямоугольная форма пятна подсветки определяется формой
тела свечения И Л ПИ 1.
В простейшем случае в качестве оптики может быть использована
линза, рассчитанная на минимум сферической аберрации (см. рис. 5.8).
Такая оптика проста, но из-за больших аберраций излучение сильно
рассеивается вне заданного угла подсветки, что приводит к энергети-
ческим потерям, доходящим до 25...30 %. Для снижения аберраций
и повышения КПД оптики можно использовать линзы с одной асфе-
рической поверхностью. Но для еще большего снижения массы линзы
одна из оптических поверхностей может быть выполнена киноформной.
Эти линзы имеют фокусное расстояние 115 и 245 мм и относительное
отверстие 1:1,25 и 1:1,4. Максимальный диаметр кружка рассеяния
составляет для линз 0,17...0,25 мм. При использовании линз с ки-
ноформной поверхностью достигается минимальная масса объектива
(0,446... 1,2 кг) при минимальных аберрациях. Линзы изготавливают-
ся из недефицитного стекла марки К8. Потери энергии излучения за
счет аберраций не превышают 10 %. Для работы на различных даль-
ностях целесообразно соответственно изменять также угол подсветки,
который можно функционально связать с соответствующим изменени-
ем временной задержки в АИ ПНВ. Для этого вместо линзы может
быть использован вариообъектив с плавно изменяемым фокусным рас-
стоянием. Его фокусное расстояние изменяется в пределах 60...240 мм
при относительном отверстии 1:1,4. Угол подсветки соответственно из-
меняется от 6x3° до 1,5x0,75°. Масса объектива в стекле составляет
3,2 кг, габариты 0180x354,5 мм.
Функциональная схема прожектора ПЛ-1 представлена на рис. 5.9.
Фильтр низкочастотных помех предназначен для подавления помех в
цепи питания при работе блока питания ИЛПИ. Фильтр снижает уро-
+27 В
Прожектор
Фильтр
НЧ-
помех
+27 В
Блок
питания
излучателя
/=25...45А
/=5200 Гц
Гимп=120 не
/фр=25нс
/среза =35 НС
Излучатель
ИЛПИ-114
+27 В
Обогрев
Термо-
регулятор
+27 В
Обогрев
Защитное
стекло
Датчик
температуры
Рис. 5.9. Функциональная схема ИК-прожектора ПЛ-1

5. ИК-освещение (ИК-подсветка) при видеонаблюдении 131
Рис. 5.10. Конструкция ИК-прожектора ПЛ-1: 1 — корпус; 2— крышка; 3 —
защитная крышка; 4 — лазерный излучатель; 5 — фильтр в оправе; 6 — линза в
оправе; 7— блок питания; 8 — защитное стекло; 9 — дроссель; 10 — влагопогло-
титель; 11 — винт; 12 — терморегулятор
вень помех до значений, не влияющих на нормальную работу радио-
станции и переговорного устройства объекта установки прожектора.
Блок питания ИЛПИ предназначен для формирования импульсов тока
накачки ИЛПИ. В блоке питания предусмотрена система управления
амплитудой импульсов тока накачки в зависимости от температуры
окружающей среды. Амплитуда настраивается отдельно для каждого
конкретного ИЛПИ в соответствии с его температурной характеристи-
кой.
Конструкция прожектора показана на рис. 5.10.
Для предохранения стекла 8 от запотевания и заиндевения исполь-
зуется терморегулятор в сочетании с нагревательным элементом —
токопроводящим покрытием, нанесенным на внутреннюю поверхность
стекла 8. В крышке 2 установлен дроссель Р, являющийся фильтром
низких частот. Защитная крышка 3 в закрытом и открытом состоянии
крепится на корпусе винтом 11.
Все системы прожектора работоспособны при напряжении борто-
вой сети 27 В, а также сохраняют работоспособность после воздей-
ствия импульсного перенапряжения амплитудой до 70 В длительно-
стью до 3 мс. Снижения напряжения бортсети до 10 В длительно-

132 Технические средства наблюдения в охране объектов
стью до 1 мин, и после воздействия напряжения обратной полярности
30 В длительностью до 1 мин.
Дальнейшим развитием схемы прожектора ПЛ-1 следует считать
лазерные прожектора ОУ-б и ОУ-6-01. Их важным достоинством явля-
ется возможность слежения за оптической осью ПНВ по горизонту и по
вертикали. Это достигается с помощью электромеханического приво-
да. При этом может быть реализовано автоматическое удержание пе-
ремещающегося по фронту объекта наблюдения в пределах пятна под-
светки за счет формирования вспомогательных пятен подсветки, распо-
ложенных по периметру основного пятна. Для этого по периметру ос-
новного ИЛПИ следует расположить четыре вспомогательных ИЛПИ.
Их рабочая частота должна быть пренебрежимо малой по сравнению
с рабочей частотой основного ИЛПИ, чтобы оператор не видел через
ПНВ эти пятна подсветки. Пусть частота вспомогательных ИЛПИ,
находящихся слева и справа от основного ИЛПИ, составляет соответ-
ственно 3 и 5 Гц, а находящихся сверху и снизу от основного ИЛПИ —
соответственно 7 и 9 Гц. При этом на выходе ПНВ установлен фото-
приемник для регистрации сигналов с этими частотами. Фотоприемник
подключен к компаратору, который через регистр управления связан
с приводом перемещения оси прожектора по горизонту и по вертикали.
Предположим, что объект наблюдения сместился вправо от пятна под-
светки, формируемого основным ИЛПИ. Тогда объект попадет в пятно
подсветки, формируемого вспомогательным ИЛПИ с рабочей частотой
5 Гц. Фотоприемник воспримет этот сигнал с экрана ЭОП и преобра-
зует его в электрический сигнал, который поступит в компаратор.
Последний выработаеа разностный сигнал по отношению к часто-
те основного ИЛПИ и будет через регистр управлять работой привода
в направлении устранения сигнала с частотой 5 Гц. Это произойдет,
когда объект снова окажется в пределах основного пятна подсветки.
Аналогичным образом осуществляется управление приводом при попа-
дании объекта в другие вспомогательные пятна подсветки. Таким обра-
зом, привод осуществляет слежение за объектом наблюдения, обеспе-
чивая его постоянное положение в пределах основного пятна подсветки.
Для увеличения мощности прожектора можно использовать два
способа:
• создание прожектора по принципу «группового модуля» ;
• объединение в одном прожекторе излучения двух ИЛПИ, сразли-
чыми спектрами.
«Групповой модуль» представляет собой два или несколько ИЛ-
ПИ с индивидуальным объективом, образующие стандартные модули.
Их оптические оси взаимно параллельны, так что излучение модулей

5. ИК-освещение (ИК-подсветка) при видеонаблюдении 133
суммируется в едином угле подсветки, равном углу подсветки одного
модуля.
5.3. Потери качества изображения
при ИК-подсветке
Критерием минимального качества изображения является отчет-
ливое различение неподвижной границы черного и белого полей на
уровне шума. Подсветка ИК-излучением имеет общие недостатки:
• заметная размытость изображения за счет изменения фокусного
расстояния в ИК-диапазоне при использовании типовых объекти-
вов;
• снижение контрастности в результате нивелирования коэффици-
ентов отражения и поглощения различными материалами при мо-
нохромным узкополосном освещении.
В простейших случаях для устранения эффекта расфокусировки
при ИК-подсветке можно ограничить спектральный диапазон телека-
меры ИК-областью, установив перед объективом ИК-фильтр. Одна-
ко для сохранения требуемых характеристик в дневное время у каме-
ры должен быть практически десятикратный запас по чувствительно-
сти и возможность более эффективно использовать специальную ши-
рокополосную оптику.
Инфракрасные ПЗС-матрицы имеют недостатки в качестве изобра-
жения, которые могут при некоторых обстоятельствах ввести наблю-
дателя в заблуждение. Так, почти все растения отражают ИК-свет,
поэтому изображение деревьев, лужаек и другой растительности в по-
ле зрения ПЗС-видеокамеры с ИК-чувствительностью имеет высокую
яркость, что приводит к ошибке — наблюдатель принимает ночные
изображения за дневные. Кроме того, отраженный ИК-свет повышает
уровень яркости заднего плана до уровня, где действительно ярко, что
будет существенно влиять на восприятие изображения.
Человеческая кожа отражает много ИК-света, но кровеносные со-
суды, волосяной покров, а также ткани и части тела с высокой цве-
товой плотностью типа шрамов, сосков поглощают ИК-свет. Черты
лица в ИК-свете часто кажутся бледными и лицо принимает сердитое
выражение. Различные косметические изделия и крашеные волосы от-
ражают ИК-свет по-разному, что может нарушать идентификацию при
использовании ИК-изображений. Различия в отражающей способности
ИК-света, вызванной разными тканями, их изготовлением и окраской,
могут привести к серьезным искажениям в полученных изображениях,
препятствуя идентификации объектов и изображений.

134
Технические средства наблюдения в охране объектов
Пыль, дождь, туман, дождь и летающие насекомые могут созда-
вать ослепляющую яркость перед видеокамерой, существенно блоки-
руя или мешая наблюдению объектов. Качество и достоверность изоб-
ражений, получаемых в течение дня ПЗС-видеокамерами с ИК-чувст-
вительностью, можно повысить, используя сменные инфракрасные от-
секающие фильтры. При ярком солнечном свете или ярком снеге в
зоне наблюдения повышается уровень прямого или отраженного ИК-
света и изображения оказываются пустыми и непригодными для обра-
ботки. В этом случае можно использовать нейтрально-серый фильтр
или установить электронный затвор видеокамеры. Поскольку ИК-свет
невидим для невооруженного глаза, трудно предвидеть все ситуации,
в которых объекты в поле зрения могут снижать качество получен-
ных изображений. Это могут быть стеклянные окна в высоких здани-
ях, кафель или краска, заснеженная земля, пустынная поверхность,
поверхности озер и рек.
Фокусные расстояния объективов для ИК-света и видимого све-
та различаются, поэтому некоторые части изображений, полученных в
инфракрасном и видимом свете, могут оказаться расфокусированны-
ми, что повлияет на качество всего изображения.
5.4. Технические характеристики
и особенности применения средств
ИК-подсветки
В табл. 5.5 и 5.6 приведены параметры и характеристики некото-
рых ИК-прожекторов зарубежного и отечественного производства.
Для российских изделий углы излучения определены по уровню
0,5 от максимальной плотности мощности. Дальность подсветки оце-
нивается как порог распознавания белого поля на черном для телека-
меры с чувствительностью 0,1 лк на объекте.
Прожекторы серии «Луна», ИКП-100 представляют особый инте-
рес, так как в них встроен стабилизатор тока, который обеспечивает
малую зависимость светового потока от напряжения питания, длины
линии (сопротивления проводов) и числа действующих излучателей
Таблица 5.5
Характеристики некоторых ИК-прожекторов
Характеристика
Длина волны, нм
Угол излучения, град
Дальность, м
Мощность, Вт
Ресурс, ч
IR-VE-75
IR-TK-300
830
6...12; 18...25; 30...40
до 100
75
-
300
-
HS-1000A
65 + 15
30
50
HS-1000B
840...1200
25 + 5
50
50
2000
HS-1000C
65 + 15
100
120

5. ИК-освещение (ИК-подсветка) при видеонаблюдении
135
Характеристики некоторых ИК-прожекторов
Таблица 5.6
Характеристика
HS-1000LED
ИКП-90
ИКП-48-18/30
ИКП-98-25/30
Длина волны, нм
Угол излучения, угл. град
Дальность, м
Питание, В
Мощность, Вт
Диапазон температур, °С
840
70
15
ПО/ 220
12
-20/60
880
40
15
=12
10
-30/40
940
30
18
= 12
б
-30/40
940
30
25
=12
12
-30/40
Характеристика
Луна-8
Луна-10
Луна-50
ИКП-100
Длина волны, нм
Угол излучения, угл. град
Дальность, м
Питание, В
Мощность, Вт
Диапазон температур, °С
20
8 10
40
6 8
80
4 6
870±
20
10...15
20
40
7...10
80
5
=11..14
-30/40
=22...27
50
850.. .960
10...35
120...15
11,7...16
20
-30/40
(в случае их частичного выхода из строя). Диапазон длин волн 850...
...960 нм в изделии ИКП-100 обеспечивается использованием светоди-
одов на одну из длин волн этого диапазона.
Кроме прожекторов, собранных на дискретных элементах, получи-
ли распространение малогабаритные излучатели, на основе шестиэле-
ментных светодиодных матриц с питающим напряжением 12 В. Свето-
диоды матрицы разварены на едином металлическом основании, вклю-
чены последовательно и снабжены встроенным балластным резисто-
ром. Выпускается целый ряд излучателей в различном конструктив-
ном исполнении и с углами излучения 160, 120, 40 и 20°. Снабжен-
ные радиатором, излучатели используются в качестве миниатюрных
прожекторов, либо встраиваются в конструктивные элементы зданий
или оборудования для скрытой подсветки. Технические характеристи-
ки излучателей приведены в табл. 5.7. Внешний вид изделий пред-
ставлен на рис. 5.11.
В последние годы все более широкое применение находят специа-
лизированные устройства ИК-подсветки с камуфлированным внешним
Таблица 5.7
Характеристики малогабаритных ИК-излучателей
Характеристика
ИК6/20 ИКб/40 ИКб/120
ИК6/160
Длина волны, нм
Угол излучения, угл. град
Дальность, м
Напряжение питания, В
Мощность, Вт
Габариты, мм
20
6...8
40
4...6
880 или 920
120
2...3
12±0,6
2,5
160
1...2
15x25x12 для HK6R; М10х20 для ИКбаЯ

136
Технические средства наблюдения в охране объектов
ИКОК 1Ы» ИК6Н 120 HKbR-40
о
HK6R 20
Р
1Ш»а1МЫ) MKMiR-120
Hk6aR-20
Рис. 5.11. Внешний вид излучателей на основе шестиэлементных светодиодных
матриц
видом (патент РФ № 2134906). Основной причиной этого является ван-
дализмом и только потом требования скрытности наблюдения.
Одним из вариантов «вандалозащищенного» осветительного уст-
ройства скрытой подсветки для телевизионной камеры является плос-
кая панель, в которой излучатели спрятаны за непрозрачным в види-
мой области инфракрасным светофильтром. На эту панель наносится
надпись, пиктограмма или номер квартиры или офиса. Элементы над-
писи, пиктограммы, номера или знаки располагаются таким образом,
чтобы не перекрывать излучение. Панель с ИК-фильтром имеет чер-
ный цвет, что несколько ограничивает ее применение. На светлых и
белых поверхностях может использоваться пластина со светофильтром
молочного цвета, но в этом случае потери излучения могут достигать
30...50 %. Другим вариантом камуфлированного осветительного уст-
ройства является исполнение в виде болта и резьбовой шпильки, в тор-
цах которых установлены излучатели. На рис. 5.12 представлены ИК-
осветители в виде номера квартиры, болта и шпильки, на рис. 5.13 —
их телевизионное изображение во включенном состоянии.
Пример установки камуфлированной ИК-подсветки на входной
двери в виде ИК-пластины с надписью «Выход» показан на рис. 5.14.
324
Рис. 5.12. ИК-осветители в виде номера квартиры, болта и шпильки

5. ИК-освещение (ИК-подсветка) при видеонаблюдении
137
Рис. 5.13. Телевизионное изображение ИК-осветителей во включенном
состоянии
Рис. 5.14. Пример установки камуфлированной ИК-подсветки
Технические характеристики камуфлированных излучателей при-
ведены в табл. 5.8.
Технические характеристики камуфлированных
Характеристика
Длина волны, нм
Угол излучения, угл.град
Дальность, м
Напряжение питания, В
Мощность, Вт
Габариты, мм
ИК-Болт
ИК-Шпил
920/950
160 | 160
1...2
2,5
010x20
ИКПл.880
880
160
2...4
0,6
95x80x6
Таблица 5.8
излучателей
ИКПл.940
940
170
1,5
5
106x72x6
ИКПл.950
950
160
...3
95x80x6

6. ПЕРСПЕКТИВЫ РАЗВИТИЯ
ИНТЕЛЛЕКТУАЛЬНЫХ
СИСТЕМ ВИДЕОНАБЛЮДЕНИЯ
В современных комплексных (интегрированных) системах безопас-
ности (КСБ, ИСБ) системы охранного телевидения играют основную
роль. Это глаза всей системы безопасности. В отличие от осталь-
ных подсистем КСБ, СОТ представляют пользователю информацию о
состоянии безопасности на объекте в привычном для восприятия ви-
зуальном виде. Именно системы видеонаблюдения являются наиболее
информативными для пользователя и именно они обеспечивают воз-
можность персоналу службы безопасности оперативно принимать ре-
шения в зависимости от обстановки на охраняемом объекте, проводить
расследование по всем тревожным ситуациям.
Однако потенциальные возможности видеосистем в настоящее вре-
мя реализованы не полностью. Системы видеонаблюдения могут быть
не только глазами, но и мозгом комплексных систем безопасности.
Эту перспективу стоит иметь в виду уже сейчас, и, выбирая систему
видеонаблюдения, полезно поинтересоваться не только ее актуальны-
ми возможностями и функциональными данными, но и перспективами
развития, ведь по существующей на рынке охранных систем практике
вы не будете платить дополнительные деньги за новые функции си-
стемы, их установят вам бесплатно в качестве UpGrade. Таким об-
разом, покупая систему видеонаблюдения, вы покупаете не только
компьютер, видеокамеры и программный продукт, но и перспективы
развития этой системы.
Если оценить перспективы дальнейшего развития комплексных си-
стем безопасности, как центральной аппаратуры КСБ, так и ее состав-
ляющих компонент, то мы придем к следующим выводам.
1. Системы пожарной, охранной сигнализации, системы ограни-
чения доступа работают с очень ограниченным объемом информации
(сработал какой-либо датчик либо нет, правильно ли считан номер с
электронного ключа либо нет и т.д.). Вся информация, циркулиру-
ющая в таких системах, имеет четко определенную специфику, свя-
занную исключительно с прямым функциональным назначением этих
систем. Все эти системы, безусловно, будут развиваться, становиться
надежнее, будет увеличиваться число оконечных устройств, подклю-
чаемых к одной системе, оптимизироваться алгоритмы управления ис-

6. Перспективы развития систем видеонаблюдения 139
полнительными устройствами и т.д. Развитие этих систем не прекра-
тится, но оно может быть только экстенсивным.
2. Системы видеонаблюдения, конкретно — цифровые компьютер-
ные системы видеонаблюдения, переживают сейчас момент революци-
онных преобразований, переводящих эти системы на совершенно дру-
гой уровень решаемых ими задач. Причины таких преобразований сле-
дующие:
• появляются новые видеокамеры, более мощные и быстродейству-
ющие компьютеры, совершенствуется аппаратура передачи видео-
данных на расстояние. Все это не может не отражаться на си-
стемах видеонаблюдения;
• основное направление развития систем видеонаблюдения — это
внедрение в них новейших методов анализа видеоинформации. Че-
рез эти системы проходит огромное количество информации, но
механизмы ее обработки крайне примитивны и не справляются с
информационными потоками. Самая информационно насыщенная
подсистема КСБ оказывается не способной к обработке поступа-
ющей информации. Возможности огромные, а результаты пока
более чем скромные. Область обработки видеоинформации — эта
та область, прогресс в которой за последние годы наиболее заме-
тен, и которая будет в дальнейшем играть определяющую роль в
развитии комплексных систем безопасности;
• уже на современном уровне развития техники система видеонаблю-
дения с помощью специально разработанных видеокамер и объ-
ективов может получать визуальную информацию, недоступную
человеческому глазу, а в результате дальнейшего совершенствова-
ния математического аппарата система должна стать своего рода
аналогом человеческого мозга в том, что касается восприятия и
анализа визуальной информации. Механизмы анализа, програм-
мируемые в системах охранного телевидения должны быть много-
кратно сложнее, чем аналогичный математический аппарат в си-
стемах охранной сигнализации.
Рассмотрим более подробно основные перспективы развития ви-
деосистем в области методов анализа накапливаемой системой инфор-
мации. Эта информация крайне многообразна и неоднородна, часть
ее является избыточной, часть просто не имеет отношения к задачам
обеспечения безопасности.
Современная система видеонаблюдения должна классифицировать
информацию по степени оперативной важности, значимости для задачи
защиты объекта, определять формы реагирования сил охраны.
На первом этапе анализа необходимо отсечь информационные
шумы, т.е. система не должна реагировать на изменение природных

140 Технические средства наблюдения в охране объектов
условий (дождь, снег и т.д.), на изменение освещенности, связанное
с изменением времени суток, переменной облачностью. В настоящее
время существуют и успешно применяются в системах видеонаблюде-
ния множество эффективных алгоритмов отсечения шумовой (избы-
точной) информации.
В работе системы также необходимо учитывать среднестатистиче-
ские характеристики условий применения, характерные для опреде-
ленных регионов страны. Для того чтобы грамотно оценить рамки
нормального функционирования видеосистемы наблюдения, оснащен-
ной камерой с определенными техническими характеристиками, необ-
ходимы, прежде всего, данные о визуальной обстановке на объектах
наблюдения. К ним относятся статистические данные по естествен-
ной освещенности и метеорологической дальности видимости (МДВ)
для местных метеоусловий.
В литературе по видеосистемам наблюдения приводятся данные о
значениях освещенности, не связанные временными рамками, а приво-
дятся цифры, связанные со временем суток при различных погодных
условиях. Называются крайние значения освещенностей от 5 • 10~~5 до
105 лк.
Для средней полосы России освещенность 5 • 10~5 лк возможна в
декабрьские короткие дни в звездную полночь при неблагоприятных
погодных условиях, когда звезды закрыты плотным слоем низких об-
лаков. Освещенность 105 лк возможна в полдень, в июньские дни при
абсолютно чистом небе при МДВ свыше 5... 10 км. Многолетняя ста-
тистика свидетельствует о том, что такие ситуации с освещенностью
встречаются очень редко и если они случаются, то на практике необ-
ходимо прибегать к адекватным средствам охраны. Обратимся теперь
к суточным изменениям освещенности в эти экстремальные дни, ко-
торые показаны на рис. 6.1 [50]. При использовании в видеосистеме
типичной ПЗС-камеры, имеющей чувствительность не хуже 0,5 лк на
объекте и средства адаптации к изменениям освещенности 105 раз, ка-
мера будет обеспечивать круглосуточное наблюдение объекта в летнее
время в ясные лунные ночи. В зимние дни камера обеспечивает рабо-
тоспособность системы наблюдения в течение 6 ч. В остальное время
необходима подсветка объекта наблюдения.
Двухмодовые гистограммы распределения уровней естественных
освещенностей для июля и декабря месяцев (рис. 6.2), свидетельству-
ют о том, что наиболее вероятные значения освещенностей в дневное
время составляют 2 • 103 лк, а ночью 2 • 10~2 лк. Крайние же значения
освещенностей (5 • 10~5 и 105 лк) маловероятны даже в эти месяцы.
Обеспечение всепогодности работы камеры однозначно связано с
статистическими данными по МДВ. В табл. 6.1 представлены времен-

6. Перспективы развития систем видеонаблюдения
141
Освещенность
104
102
1
1
/
/
/
/
^»
/
1
/
/
/
±
fr
п
т
5каб
\_
\
\
\
[К)Н1
L
J:
=t
s
s
\
\
V
\
\
к
■л
еКаир
/
/
/
\
\
X
ь
ч
к,
J
1
г
\
1
/
{
1
[ЮЛ1
7
\
\
\
>
\
К
1(Г4
0 2 4 6 8 10 12 14 16 18 20 22 24
Время суток
Рис. 6.1. Суточные изменения освещенности в экстремальные дни
50
40
30
20
10
Рис. 6.2. Распределение уровней 0
естественной освещенности для ию- ^ ^ * ™ ^
ля и декабря Освещенность
ные вероятностные характеристики (в процентах) погодных условий
для средней полосы России, определяющие соответствующие им зна-
чения МДВ [49]. Если предположить, что дальности наблюдения не
превышают 300...500 м, что весьма типично для большинства систем
наблюдения, то можно сделать вывод, что нарушение работоспособно-
сти последних из-за погодных условий маловероятно.
Однако в случае превышения указанных дальностей наблюдения
следует воспользоваться приведенной таблицей для принятия соответ-
ствующих технических или организационных решений, при этом сле-
дует иметь в виду, что техника дальнего ИК-диапазона (8... 14 мкм) не
всегда помогает и к тому же весьма дорогостоящая.

142
Технические средства наблюдения в охране объектов
Таблица 6.1
МДВ, км
<0,05
0,05...0,2
0,2...0,05
0,5...1,0
1,0...2,0
2,0...4,0
4,0...10,0
10,0...20,0
20,0...50,0
>50
Сумма, %
Вероятностные характеристики
Дождь
—
—
0,1
0,1
0,5
0,1
1Д
0,1
0,1
—
2Д
Мокрый
снег
—
—
од
0,1
0,3
0,1
1,6
0,2
0,2
—
2,6
Снег,
метель
—
—
—
0,2
0,4
0,1
2,8
0,3
0,3
—
4,1
Туман
0,1
0,4
0,4
1,2
2,9
0,3
—
—
—
—
5,3
погодных условий
Дымка
—
—
—
—
0,1
—
37,9
10,6
0,8
ОД
49,5
Без природных
явлений
—
—
—
—
—
—
—
8,6
27,1
0,7
36,4
Сумма,
%
0,1
0,4
0,6
1,6
4,2
0,6
43,4
19,8
28,5
0,8
100
Таким образом, знание визуальной обстановки на этапе проектиро-
вания и эксплуатации системы наблюдения позволит избежать ошибок
в выборе аппаратных средств, а также посредством организационных
мероприятий закрыть те маловероятные моменты потери визуальной
информации при плохих погодных условиях и весьма низких значени-
ях естественных освещенностей.
На втором этапе система, признав изменение в зоне видимости
нешумовым и зафиксировав его, продолжает анализ информации на бо-
лее высоком уровне. Если задача фильтрации видеоинформации явля-
ется общей для всех систем и практически не зависит от типа объекта,
на котором система применяется, то второй уровень анализа связан с
распознаванием и категорированием тревожных ситуаций на объекте,
и методы такого анализа целиком и полностью определяются специ-
фикой оперативных задач, решаемых на конкретном объекте. Систему
можно запрограммировать так, что она будет реагировать только на
появление в зоне видимости человека и оставлять без внимания пробе-
гающих кошек или собак, можно запрограммировать так, что она будет
реагировать только на все проезжающие автомобили или только на гру-
зовой транспорт. Более тонкие методы анализа, находящиеся пока в
процессе разработки и тестирования, могут распознавать конкретного
человека или номера проезжающих машин.
На третьем этапе система будет анализировать траектории за-
фиксированного объекта. На практике нередко встречаются ситуации,
когда нахождение людей в зоне охраняемого объекта является ситуа-
цией штатной и не требующей реакции службы безопасности, но есть
некоторые особенности движения людей по территории, которые явля-
ются подозрительными. Например, охранник ходит по территории по
заранее заданному маршруту — это нормально, а если он остановил-

6. Перспективы развития систем видеонаблюдения 143
ся, то на эту ситуацию стоит обратить внимание. Кроме того, анализ
траекторий позволяет с высокой точностью определить скорость на-
блюдаемого предмета, что особенно важно на объектах с ограничени-
ем скоростного режима. Другим немаловажным применением методов
вычисления и анализа траекторий является возможность на их осно-
ве управлять поворотными устройствами и трансфокаторами видеока-
мер и в автоматическом режиме следить за всеми перемещениями в
зоне охраняемого объекта.
Итак, основными направлениями анализа видеоинформации явля-
ются адекватное отсечение информационных шумов и все более точ-
ная и тонкая классификация тревожных изменений в зоне охраняемого
объекта.
Точный и детальный анализ видеоиформации важен потому, что
обеспечив гарантированно точное распознавание и категорирование
тревожных ситуаций на охраняемом объекте, мы получаем возмож-
ность подключения к системе видеомониторинга исполнительных уст-
ройств. Типы реакций, формируемых системой видеонаблюдения,
можно условно разделить на две подгруппы. Первая — это информаци-
онные реакции, вторая — подача команд на внешние исполнительные
устройства.
Уже в настоящее время существует множество информационных
реакций, которые могут быть запрограммированы в системе видеона-
блюдения. К ним относятся звуковое оповещение (когда при появле-
нии тревожной ситуации система подает либо общий звуковой сигнал
в виде сирены или информирует оператора системе о месте и харак-
тере произошедшего нарушения), отображение на плане объекта места
установленного нарушения, дозвон по выделенной телефонной линии
с передачей текстового сообщения о характере тревоги, передача SMS-
сообщений на мобильные телефоны, передача видеоснимков с тревож-
ной ситуацией по сети Интернет.
Вторая группа реакций — подача команд на внешние исполни-
тельные устройства — требует более тщательного анализа. Слиш-
ком велика в этом случае цена ошибки. Заблокированные в резуль-
тате ложного срабатывания системы лифты могут парализовать всю
работу на объекте. Поэтому на данном этапе производители систем
видеоконтроля очень осторожно подходят к вопросам применения ис-
полнительных устройств.
Таким образом, основные принципы построения современных си-
стем видеонаблюдения:
• возможность программирования в них целого ряда математиче-
ских алгоритмов анализа видеоинформации;

144 Технические средства наблюдения в охране объектов
• обеспечение совместимости таких алгоритмов и возможности по-
строения цепочек (иерархических последовательностей) алго-
ритмов;
• разработка систем с учетом перспектив на будущее, т.е. обеспече-
ние возможности гибкой перенастройки системы в целом и внед-
рения в нее новейших разработок в области анализа видеоинфор-
мации;
• обеспечение возможности подключения к системе видеонаблюде-
ния исполнительных устройств с возможностью подачи на них мно-
гоуровневых команд, т.е. применить/не применить, и каким об-
разом применить.

7. РАДИОВИДЕНИЕ
7.1. Принципы и способы реализации
радиовидения
Радиовидение — это метод интроскопии, позволяющий с помощью
радиоволн (отраженных или излучаемых) визуально наблюдать пред-
меты (обнаруживать и опознавать), невидимые невооруженным глазом,
например, находящиеся в светонепроницаемой среде, скрытые непро-
зрачной для световых лучей стенкой, в условиях плохой видимости
(туман, снегопад). Широкое распространение систем радиовидения и,
особенно, систем пассивного радиовидения невозможно без достиже-
ния характеристик, конкурентноспособных по сравнению с системами
инфракрасного и оптического диапазонов. К важнейшим характери-
стикам, требующим особого внимания, относятся угловое разрешение,
быстродействие и чувствительность.
Система радиовидения является оптимальным датчиком для ши-
рокого круга информационных систем:
• предотвращения столкновений объектов;
• автомобильного «круиз—контроля»;
• многоканального измерения дальности и скорости;
• мониторинга с борта ЛА;
• управления движением наземных и водных транспортных средств,
посадки ЛА;
• охраны периметров и площадей;
• технического зрения и автоматического управления.
Система радиовидения работает в разрешенном частотном диа-
пазоне и не влияет на работу других радиоэлектронных устройств.
Пространственное разрешение такой системы обеспечивает надежную
идентификацию подвижных и неподвижных объектов. Излучаемая
мощность системы в несколько раз меньше мощности излучения мо-
бильного телефона стандарта GSM. Масса и габариты системы позво-
ляют реализовать ее в переносном варианте.
Система радиовидения состоит из двух компактных и высокотех-
нологичных модулей (рис. 7.1):

146
Технические средства наблюдения в охране объектов
Рис. 7.1. Внешний вид индикаторной панели системы радиовидения
Рис. 7.2. Изображение человека, полученное системой формирования ра-
диометрического изображения в трехмиллиметровом диапазоне длин волн
• внешний модуль размещается в зоне радиопрозрачности и вклю-
чает в себя антенный и приемо-передающий модули;
• внутренний — состоит из блока цифровой обработки и индикатор-
ной панели.
Изображение человека, полученное системой формирования ра-
диометрического изображения в трехмиллиметровом диапазоне длин
волн (разработка группы компаний «Сатурн»), показано на рис. 7.2.
В радиовидении обычно используют радиоволны миллиметрово-
го и сантиметрового диапазонов, что позволяет различать на оптиче-
ском изображении достаточно мелкие детали структуры объекта. Ра-
диоволны, излученные (при пассивном радиовидении) или рассеянные
(при активном радиовидении) телами, несут информацию об их стро-
ении и состоянии. Эта информация содержится в распределении ин-
тенсивности и фазы радиоволн, в характере их поляризации, време-
ни запаздывания и т.д.
Принцип действия всех систем пассивного радиовидения основан
на регистрации собственного теплового электромагнитного излучения

7. Радиовидение 147
контролируемых объектов. Тепловое излучение носит шумовой харак-
тер и в области радиоволн имеет весьма низкую интенсивность. Спек-
тральная плотность потока излучения абсолютно черного тела (АЧТ)
дается формулой Планка:
2nf hf
С2 ehf/kT _ i'
где / — частота; h — постоянная Планка; Т — температура, К; А: —
постоянная Больцмана.
Согласно этой формуле, излучение в миллиметровой области име-
ет порядок ~ 10~15 Вт/(Гц-м2). Для детектирования столь слабых
сигналов применяются радиометры — сверхчувствительные приемни-
ки, принцип действия которых основан на накоплении полезного сиг-
нала. В современных условиях при комнатной температуре удается
достичь чувствительности в десятые и сотые доли градуса Кельвина.
В области радиоволн ТгТ <С fcT, и вместо формулы Планка приме-
няется формула Рэлея-Джинса:
Таким образом, интенсивность микроволнового излучения пропор-
циональна физической температуре черного тела, что ведет к заметно-
му упрощению методов радиометрии и интерпретации данных.
Для реальных тел вводят понятие радиояркостной температуры
Гя, которая по определению равна физической температуре такого
АЧТ, которое создавало бы излучение такой же интенсивности в ис-
следуемом диапазоне частот.
Рабочий диапазон частот систем пассивного радиовидения обычно
выбирается в окне прозрачности атмосферы, чтобы минимизировать
потери сигнала в атмосфере и тем самым увеличить дальность дей-
ствия и улучшить всепогодные характеристики систем. Используются
системы трех- и восьми-миллиметрового диапазонов.
Задача антенной системы радиовидения — сформировать как мож-
но более узкую диаграмму направленности — «луч». Самыми распро-
страненными антеннными системами являются следующие: зеркаль-
ная система, линзовая система, с электронным управлением лучом
(фазированные антенные решетки), с использованием апертурного син-
теза.
На рис. 7.3 представлен пример многоканальной системы радио-
видения. Излучение от исследуемого объекта фокусируется линзой в
фокальной плоскости, где располагается линейка облучателей на входе
сенсоров.

148
Технические средства наблюдения в охране объектов
Рис. 7.3. Оптическая схема многоканальной системы радиовидения: 1 — ди-
электрическая линза; 2 — линейная решетка сенсоров; 3 — наблюдаемый объект
Для получения полного радиометрического изображения объекта
необходимо произвести измерения при различных направлениях «лу-
ча», т.е. провести сканирование объекта. В рассматриваемой систе-
ме и ей подобных сканирование осуществляется механическим пово-
ротом системы в горизонтальном и вертикальном направлениях. По-
сле установки в заданное положение производится радиометрическое
измерение интенсивности излучения. Результатом описанной процеду-
ры является одна точка (пиксель) изображения и ассоциированная с
ней пара угловых координат. Совокупность достаточно большого чис-
ла таких измерений позволяет сформировать из них изображение, со-
ответствующее распределению радиояркостной температуры. Обычно
сканирование производится по равномерной прямоугольной сетке.
В реальных системах из-за дифракционных ограничений резуль-
тат измерения интенсивности всегда является усреднением по неко-
торой области вблизи направления основного максимума. Численной
характеристикой направленности является аппаратная функция систе-
мы, она равна отклику системы на единичный входной сигнал в зави-
симости от его положения относительно оптической оси системы.
На рис. 7.4 представлены аппаратные функции б из 11 каналов
многоканальной системы пассивного радиовидения 8-мм диапазона.
Как видно, в данном случае их ширина (по полувысоте) составляет
примерно 2,5°.
Одним из недостатков таких систем является их малое быстродей-
ствие, т.е. скорость получения конечного изображения [60]. Эта ско-
рость ограничена самим принципом радиометрии.
Радиометрический выигрыш пропорционален корню квадратному
из постоянной времени интегрирования выходного каскада радиометра.
Так, для повышения чувствительности в два раза требуется увеличить

7. Радиовидение
149
1
0,9
0,8
0,7
0,6
0,5
0,4
0,3
0,2
0,1
-10 -5 0 5 10 15 20
Рис. 7.4. Аппаратные функции шести различных каналов в Е-плоскости
chanel 1 /
chanel 2
.chanel 3
chanel 4
-chanel 5
chanel 6
i
:
:
:
:
:
:
:
:
:
\
:
\
•
f
\
1 Г
\ 1 x
', /
'. f
1
1
1
1
'•1
i
1
I
I
1
1
1
1
1
1
1
1
/
\ i
11
i|
'.'
j
и
11
' i
i
л
', <
и
!'
1
I
M
I1
I1
•!
( i
f \
V
\
1
1
1
1
1
1
1
1
1
1
I
выходное время интегрирования в четыре раза при прочих постоянных
параметрах. Типичное значение постоянной времени интегрирования
составляет примерно 0,1 с, при этом интегратор может быть реализо-
ван как аналоговый фильтр или как цифровая обработка сигнала. При
такие значениях постоянной времени за 1 с будет измерено 10 пиксе-
лей (минимальных элементов изображения), а на получение изображе-
ния 200x200 пикселей понадобится около 1 ч. Если же учесть время,
необходимое для осуществления механического сканирования, то об-
щее время измерения еще более возрастет.
При заданной чувствительности существует несколько способов
увеличить скорость получения изображения. Один из способов —
уменьшение времени интегрирования за счет изменения характеристик
остальных систем радиометра. Возможно, например, увеличение ши-
рины входной полосы частот радиометра, понижение собственных шу-
мов радиометра за счет использования охлаждаемых детекторов и т.п.
Другой способ — применение многоканальных систем, в которых од-
новременно работают несколько каналов радиометра. Применение, на-
пример, десятиканальной системы радиовидения позволяет ускорить
процесс получения изображения в десять раз по сравнению с анало-
гичной одноканальной системой.
Другой проблемой в системах радиовидения является угловое раз-
решение Rp, которое ограничено рэлеевским пределом R^ « A/D, где
А — рабочая длина волны; D — входная апертура.

150 Технические средства наблюдения в охране объектов
Повысить угловое разрешение можно двумя путями: варьируя па-
раметры Л и D или применяя методы сверхразрешения, основанные
на математической обработке измеренных радиометрических данных.
Цель такой обработки — компенсировать искажения изображения, вы-
званные конечным угловым разрешением системы, путем математиче-
ского решения обратной задачи. В то время как уменьшение рабочей
длины волны и увеличение апертуры является либо стоят дорого, либо
вообще невозможны по техническим причинам, сверхразрешение может
быть применено практически в любой системе радиовидения. Одна-
ко, как известно, алгоритмы сверхразрешения требуют значительных
вычислительных ресурсов.
В последнее время начинает широко применяться пассивное радио-
видение, открывающее большие возможности при создании компакт-
ных средств всепогодного видения для аппаратуры обзора прибрежных
акваторий, видения объектов, скрытых непрозрачным для оптических
излучений камуфляжем [61]. Миллиметровые волны (ММВ), явля-
ясь самыми короткими из радиоволн, свободно пропускаемых атмо-
сферой, обеспечивают максимальное разрешение среди устройств все-
погодного радиовидения. ММВ легко проникают в воздухе сквозь гид-
рометеоры и аэрозоли — дымку, туман, снег, дождь, пылевые обла-
ка, дымовые завесы и т.п.
Требуемое пространственное разрешение и быстродействие пассив-
ного радиовидения в миллиметровом диапазоне достигается:
• применением решеток сенсоров, позволяющих ускорить процесс
сканирования (особенно важно при съемке в реальном времени);
• использованием режимов сверхрэлеевского разрешения (называе-
мого сверхразрешением), реализуемых в процессе математической
обработки полученных радиоизображений.
В настоящее время макеты таких систем уже созданы: они по-
явятся в составе наземных установок всепогодного (включая ночное)
видения, обнаружения спрятанных под одеждой предметов, например,
оружия в аэропортах. Такие установки способны обнаруживать объ-
екты из различных материалов неорганического и органического про-
исхождения (металлов, керамики, пластических и порошковых мате-
риалов) и не связаны с генерацией в общественных местах каких-либо
дополнительных электромагнитных полей и направленных излучений,
способных оказать негативное воздействие как на обследуемые объек-
ты, так и на обслуживающий персонал.
Совершенствование приборов пассивного радиовидения будет до-
стигаться за счет уменьшения времени сканирования, совершенствова-
нием процесса получения и обработки информации.

7. Радиовидение 151
В радиовидении используются различные физические эффекты и
явления: свойства люминофоров, жидких кристаллов.
Люминофоры в радиовизорах изменяют интенсивность свечения с
изменением температуры. Люминофоры (от латинского lumen — свет
и греческого phoros — несущий) — твердые и жидкие вещества, спо-
собные люминесцировать под действием различного рода возбуждений
По типу возбуждения различают фотолюминофоры, рентгенолюми-
нофоры, радиолюминофоры, катодолюминофоры, электролюминофо-
ры. Некоторые люминофоры могут выступать в качестве люминофо-
ров смешанных типов (например, ZnS-Cu является фото-, катодо- и
электролюминофором). По химической природе различают органиче-
ские люминофоры — органолюминофоры, и неорганические — фос-
форы. Фосфоры, имеющие кристаллическую структуру, называются
кристаллофосфорами.
Свечение люминофоров может быть обусловлено как свойствами
основного вещества, так и наличием примеси — активатора. Активатор
образует в основном веществе (основании) центры свечения. Название
активированных люминофоров складывается из названия основания
и названия активаторов, например: ZnS-Cu, Co обозначает люмино-
фор ZnS, активированный Си и Со. Если основание смешанное, то
перечисляют сначала названия оснований, а затем активаторов (на-
пример, ZnS, CdS-Cu, Co).
Люминофоры применяют для преобразования различных видов
энергии в световую. В зависимости от условий применения предъявля-
ются определенные требования к тем или иным параметрам люмино-
форов: типу возбуждения, спектру возбуждения (для фотолюминофо-
ров), спектру излучения, выходу излучения (отношению излученной
энергии к поглощенной), временным характеристикам (времени воз-
буждения свечения и длительности послесвечения). Наибольшее раз-
нообразие параметров можно получить у кристаллофосфоров, варьи-
руя активаторы (в основном тяжелые металлы) и состав основания,
причем в зависимости от концентрации активаторов свойства люмино-
форов в значительной степени меняются. Например, для ZnS-Си при
концентрации Си 10~5 г/г оптимальным является фотовозбуждение, а
при концентрации Си > 10~4 г/г — электровозбуждение.
Спектр излучения может лежать в видимой, инфракрасной и уль-
трафиолетовой областях. Ширина спектральных полос излучения от-
дельных люминофоров меняется от тысяч (для органолюминофоров)
до единиц (для кристаллофосфоров, активированных редкоземельны-
ми элементами) Гц и сильно зависит от концентрации люминофоров
и активатора, а также от температуры.

152 Технические средства наблюдения в охране объектов
Энергетический выход излучения люминофоров зависит от вида
возбуждения, его спектра (при фотолюминесценции) и механизма пре-
образования энергии в световую. Он резко падает при повышении кон-
центрации люминофоров и активатора (концентрационное тушение) и
температуры (температурное тушение). Яркость люминесценции лю-
минофоров нарастает с начала возбуждения в течение промежутка вре-
мени от 10~~9 с до нескольких минут. Длительность послесвечения
различных люминофоров колеблется от 10~9 с до нескольких часов
и определяется характером преобразования энергии и временем жиз-
ни возбужденного состояния. Наиболее короткое время послесвечения
имеют органолюминофоры, наиболее длительное — кристаллофосфо-
ры. В зависимости от условий применения могут играть существен-
ную роль и другие свойства люминофоров — стойкость к действию
света, тепла, влаги и т.д.
Основными типами применяемых люминофоров являются крис-
таллофосфоры, органические люминофоры, люминесцирующие стек-
ла. Наибольшее распространение получили кристаллофосфоры. Зна-
чительная часть их представляет собой полупроводниковые соедине-
ния с шириной запрещенной зоны 1...10 эВ, люминесценция которых
обусловлена примесью (активатора) или дефектами решетки. Концен-
трация активатора варьируется в пределах 10~3...10~7 г/г. Некото-
рые посторонние примеси, например Fe, в концентрациях уже 10~6 г/г
могут уменьшать яркость люминесценции, поэтому приготовление лю-
минофоров требует особого контроля чистоты исходных материалов.
Такие люминофоры изготовляют путем прокалки шихты. Для улуч-
шения процесса кристаллизации в шихту добавляются плавни — соли
типа KCI, LiF, СаСЬ и тому подобные. Люминесцирующие монокри-
сталлы выращиваются из расплава, раствора или газовой фазы.
Жидкие кристаллы образуют вещества, молекулы которых имеют
форму палочек или вытянутых пластинок [52-55]. Различают термот-
роппые и лиотропные жидкие кристаллы Первые — вещества, которые
существуют в мезоморфном состоянии в определенном температурном
интервале, ниже которого вещество является твердым кристаллом, вы-
ше — обычной жидкостью. Примеры: параазоксианизол (в интерва-
ле температур 114...135 °С), этиловый эфир азоксибензойной кислоты
(100...120 °С), пропиловый эфир (102...116 °С). Лиотропные жидкие
кристаллы - растворы некоторых веществ в определенных растворите-
лях. Примеры: водные растворы, мыльные растворы синтетических
полипептидов (поли^-бензил-Ь-глутамат) в ряде органических раство-
рителей (диоксан, дихлорэтан).
Взаимное расположение молекул в жидких кристаллах является
промежуточным между твердыми кристаллами, где существует трех-

7. Радиовидение 153
мерный координационный дальний порядок (упорядоченность в распо-
ложении центров тяжести молекул) и ориентационный дальний поря-
док (упорядоченность в ориентации молекул), и аморфными жидко-
стями, в которых дальний порядок полностью отсутствует. По степени
молекулярной упорядоченности различают нематические и смекти-
ческие жидкие кристаллы (терминология Ж. Фриделя (G. Friedel)).
Нематические жидкие кристаллы (параазоксианизол, растворы син-
тетических полипептидов) характеризуются ориентацией продольных
осей молекул вдоль некоторого направления (дальний ориентацнонный
порядок). Упорядоченность в ориентации поперечных осей молекул
и в расположении их центров тяжести отсутствует. Это обеспечива-
ет свободу поступательных перемещений молекул. Поэтому вязкость
вещества в нематической фазе лишь незначительно отличается от вяз-
кости в аморфно-жидком состоянии.
В смектических жидких кристаллах (этиловый эфир азоксибен-
зойной кислоты, водные растворы мыл) концы молекул как бы за-
креплены в плоскостях, перпендикулярных продольным осям молекул
(смектические плоскости). Дальний порядок в расположении попереч-
ных осей и центров тяжести молекул также отсутствует. Текучесть
обеспечивается взаимным скольжением смектических плоскостей.
Существуют также жидкие кристаллы холестерического типа (раз-
новидность нематических). Такие жидкие кристаллы образуют веще-
ства (например, пропиловый эфир холестерина), молекулы которых
имеют форму продолговатых пластинок, расположенных параллельно
друг другу. Координационный дальний порядок отсутствует. Теку-
честь вещества обеспечивается поступательным перемещением и вра-
щением молекул в их плоскости.
С ростом температуры анизотропия свойств жидких кристаллов
уменьшается, что обусловлено уменьшением упорядоченности в рас-
положении молекул. В магнитном поле жидкие кристаллы ориенти-
руются так, чтобы их ось симметрии была параллельна силовым ли-
ниям магнитного поля. В электрическом поле ориентация оси сим-
метрии может быть как параллельной, так и перпендикулярной си-
ловым линиям поля.
Холестперические жидкие кристаллы обладают весьма большой
оптической активностью, на два-три порядка превышающей оптиче-
скую активность органических жидкостей и твердых кристаллов. Хо-
лестерические жидкие кристаллы резко изменяют окраску при изме-
нении температуры среды на десятые доли градуса, а также при из-
менении состава среды на доли процента.
Основная задача радиовидения — собрать информацию и отобра-
зить ее в видимом изображении. Это достигается с помощью специ-

154
Технические средства наблюдения в охране объектов
2 3 4
Рис. 7.5. Схема устройства радио-
визора: 1 — радиоизлучение; 2 —
корпус прибора; 3 — полиэтиленте-
рефталатная (лавсановая) пленка;
4 — слой алюминия; 5 — ультра-
фиолетовые лучи; 6 — источники
ультрафиолетового излучения; 7 —
слой люминофора
альных приборов — радиоинтроскопов (например, радиовизоров). Ос-
новной элемент таких приборов — экран — представляет собой на-
тянутую пленку из полиэтилентерефталата (лавсана) с напыленным
на нее тонким слоем алюминия, который покрыт слоем термочувстви-
тельного люминофора (рис. 7.5) [56-58].
Экран со стороны люминофора подсвечивается ультрафиолетовы-
ми лучами и испускает неяркое ровное свечение. При попадании на
экран радиоизлучения со сложным пространственным распределени-
ем интенсивности алюминиевая подложка, поглощая его, нагревается,
причем сильнее там, где интенсивность излучения больше.
При нагреве люминофора от алюминиевой подложки его свечение
ослабевает, и на экране возникает видимое негативное изображение.
Такой радиовизор позволяет «видеть» объекты в диапазоне от инфра-
красных волн до диапазона СВЧ с одинаковой чувствительностью; чув-
ствительность экрана определяется характеристиками люминофора и
мощностью излучения. Порог визуальной регистрации прибора состав-
ляет около 1 мВт/см2. На экране радиовизора можно разглядеть де-
тали изображения размером порядка десятых долей миллиметра.
В радиоинтроскопах других конструкций в качестве чувствитель-
ного элемента используют жидкие кристаллы, полупроводниковые мо-
нокристаллы, специальные фотопленки и т.д. У всех таких элементов
при воздействии радиоволн изменяются оптические характеристики —
коэффициент отражения или прозрачность для видимого света.
Наиболее часто радиоизображения объектов получают методом
сканирования узкого пучка радиоволн и приема отраженных от объ-
екта сигналов. Сканирование осуществляют, например, механическим
вращением излучающей и приемной антенн либо электрическим спо-
собом, при котором фаза излученных многими источниками радио-
волн изменяется так, что в пространстве образуется узкий пучок ра-

7. Радиовидение 155
диоволн, «осматривающий» объект или местность. Иногда исполь-
зуют способ формирования отраженных от объекта радиоволн с по-
мощью радиообъективов, подобно тому как это происходит в делают
в оптических приборах. Дальнейшее развитие радиовидения связа-
но с использованием принципов голографии, а также с получением
цветных изображений.
При выборе реальных систем радиовидения, обеспечивающих воз-
можность получения изображения объектов на больших расстояниях,
необходимо руководствоваться следующими требованиями [62]:
• максимальное разрешение объекта;
• достаточная удаленность элементов системы от наблюдаемого объ-
екта;
• экономичность системы;
• минимум искажений в изображении объекта, вызванных конечным
размером апертуры и низким (по сравнению с оптическим диапа-
зоном) качеством используемых радиооптических элементов (объ-
ективы, излучатели и т.п.).
7.2. Перспективы развития систем
радиовидения
В настоящее время квазиоптическое радиовидение в основном раз-
вивается по двум направлениям:
• формирование изображения с помощью различного вида радиообъ-
ективов — прямое радиовидение;
• построение изображения голографическими методами — гологра-
фическое радиовидение.
Методы прямого радиовидения могут быть подразделены в зави-
симости от схемы расположения приемника и СВЧ-излучателя отно-
сительно контролируемого объекта:
• на прохождение (двусторонний доступ);
• на отражение (односторонний доступ);
• комбинированные.
Основные расчетные соотношения голографического и прямого
квазиоптического методов радиовидения представлены в табл. 7.1.
Быстродействующие системы радиовидения с заполненной апер-
турой, основанные на моделировании оптических методов построения
изображения — квазиоптическое радиовидение — могут быть созданы
в миллиметровом и субмиллиметровом диапазонах длин волн [62]. Си-
стемы квазиоптического радиовидения соединяют методы современной
когерентной и некогерентной оптики с достижениями СВЧ-техники.

156
Технические средства наблюдения в охране объектов
Таблица 7.1
Основные расчетные соотношения голографического и прямого
квазиоптического методов радиовидения
Характеристика
Голографический метод
Квазиоптический метод
Поперечное разрешение:
реальное
предельное
ДА* = -vW(D/2-fzi)2
ЛЛ -> А/2|д-о
ДА »1,22Аг/Д)
ДА ^ А/2
Продольное разрешение:
реальное
предельное
А
2 D
ДА, «
Г А£)/4ГЬ>Г
ДА2 «4,88Аг2/£>2
Формирование радиоизображений в миллиметровом и субмиллиметро-
вом диапазонах длин волн имеет определенную специфику.
Она состоит в том, что размеры системы, формирующей изображе-
ние, и наблюдаемые объекты (их характерные размеры) оказываются
сравнимы с длиной волны. Поэтому при расчете структуры изображе-
ния необходимо принимать во внимание его дифракционный характер.
В миллиметровом диапазоне, как и в оптическом, для целей фор-
мирования радиоизображений объекта используются диэлектрические
линзы и зеркальные СВЧ-антенны. Применение этих фокусирующих
элементов не решает полностью задачи, так как для формирования
качественных радиоизображений необходимы объективы с достаточно
большими апертурами (даже в коротковолновой части миллиметрово-
го диапазона — порядка нескольких метров). Наиболее практичными
для указанных целей являются линзы, имеющие коэффициент пре-
ломления 1,3... 1,6 и фокусное расстояние, равное апертуре. При этом
толщина линзы составляет несколько десятков процентов от разме-
ра апертуры. Заметим, что для дифракционных линз и объективов
толщина не зависит от величины апертуры. Однако изготовление по-
добных радиообъективов связано со значительными технологически-
ми трудностями. Такой радиообъектив имеет большую массу, велики
потери энергии, связанные с поглощением проходящего излучения в
материале линзы (так как даже лучшие диэлектрики в миллиметро-
вом диапазоне длин волн, такие, как плавленый кварц, фторопласт,
полистирол, полиэтилен, имеют значительные потери, и реальный ра-
диообъектив с апертурой D/X = 250 имеет пропускание около 10 %).
Использование же зеркал для получения радиоизображений огра-
ничивается тем, что объект и его изображение находятся с одной сто-
роны от фокусирующей системы. Кроме того, требования к относи-

7. Радиовидение
157
Рис. 7.6. Принципиальная схема установки для получения радиоизоб-
ражений трехмерных объектов: 1 — объект; 2 — генератор пилообраз-
ного напряжения; 3, 4 — источник и приемник СВЧ излучения; 5 —
видеоконтрольное устройство; 6—управляемый источник питания; 7 —
устройство трехмерного сканирования; 8, 9 — передающая и приемная
внеосевые зонные пластины; 10 — экран
тельной точности изготовления поверхности выше, чем у дифракци-
онных зеркальных антенн.
Перспективными аналогами линз в СВЧ-диапазоне являются ра-
диообъективы на основе дифракционных элементов. На рис. 7.6 пока-
зана принципиальная схема разработанного и испытанного устройства
для получения радиоизображений объемных предметов при сканиро-
вании сфокусированным излучением по глубине объекта и автомати-
ческим приемом отраженного из области фокусировки излучения.
Работа устройства основана на частотных свойствах внеосевых ди-
фракционных элементов, в данном случае — внеосевых зонных пла-
стин. Это позволяет электронным способом осуществить просмотр кон-
тролируемой сцены по глубине и автоматически отслеживать положе-
ние области фокусировки, что увеличивает качество получаемого ра-
диоизображения (в основном за счет улучшения отношения сигнал/
шум и селекции дефокусированных слоев радиоизображения).
Устройство работает следующим образом. Источник излучения 1
облучает передающий радиообъектив (3), фокусирующий излучение в
точке на объекте 5, положение которой по глубине сцены определяется
текущей длиной волны излучения. Отраженное от объекта 5 излучение
из области фокусировки радиообъектива 3 принимается приемным ра-
диообъективом 4 и поступает на приемник излучения 2. Сканирование
по строкам и кадрам осуществляется за счет перемещения объекта.

158 Технические средства наблюдения в охране объектов
Основная идея построения системы прямого квазиоптического ра-
диовидения на основе элементов дифракционной оптики миллиметро-
вого и субмиллиметрового диапазонов заключается в возможности ча-
стотного сканирования по одной координате (глубине сцены). В ре-
зультате снимаются ограничения по пространственному разрешению и
глубине просматриваемого пространства.
Возможность получения дифракционных оптических элементов с
увеличенной глубиной фокуса в миллиметровом и субмиллиметровом
диапазонах открывает путь к созданию других типов систем радиови-
дения. В данном случае возможен следующий подход.
Для просмотра сцены по глубине достаточно сформировать сла-
бо расходящийся пучок (дифракционную линию) протяженностью не
менее требуемой глубины просмотра сцены. Принципиальным в дан-
ном случае является возможность сканирования таким пучком про-
странства по другой координате путем изменения положения источни-
ка (приемника) излучения и коррекция длины (протяженности) обла-
сти фокусировки за счет изменения длины волны излучения. Следо-
вательно, отпадает необходимость сканирования области контроля по
глубине сцены.

8. ЗВУКОВИДЕНИЕ
Звуковидепие — получение с помощью звука (преимущественно
ультразвука), используя его свойство распространяться в различных
средах с неодинаковой скоростью, видимого изображения объекта, на-
ходящегося в оптически непрозрачной среде (не видимого невооружен-
ным глазом). Звуковидение основано на проникающей способности
звука и особенно ультразвука [63-68].
Ультразвук, так же как и звук, представляет собой упругие вол-
ны. Частотная граница между звуковыми и ультразвуковыми волнами
условна; она определяется субъективными свойствами человеческого
слуха и соответствует усредненной верхней границе слышимого звука.
Область частот ультразвука можно подразделить на три подоб-
ласти: ультразвук низких частот 1,5 • 104...105 Гц (УНЧ), ультразвук
средних частот (105... 107 Гц) (УСЧ) и область высоких частот уль-
тразвука (107...109 Гц) (УЗВЧ) [10-20]. Каждая подобласть характе-
ризуется своими специфическими особенностями генерации, приема,
распространения и применения ультразвука.
Так, длины волн в воздухе для УЗВЧ составляют 3,4 • 10~3...
...3,4-Ю"5 см, в воде 1,5-10~2...1,5-10~4 см и в стали 5-10~2...5-10"4 см.
Ультразвук в газах и, в частности, в воздухе распространяется с боль-
шим затуханием. Жидкости и твердые тела (особенно монокристаллы)
представляют собой, как правило, хорошие проводники ультразвука,
затухание в которых значительно меньше. Так, например, в воде за-
тухание ультразвука при прочих равных условиях приблизительно в
1000 раз меньше, чем в воздухе. Поэтому области использования УСЧ
и УЗВЧ относятся почти исключительно к жидкостям и твердым те-
лам, а в воздухе и газах применяют только УНЧ. Из-за малой длины
волны ультразвука на характере его распространения сказывается мо-
лекулярная структура среды, поэтому, измеряя скорость ультразвука
и коэффициент поглощения, можно судить о молекулярных свойствах
вещества. Коэффициент поглощения ультразвука в ряде жидкостей
существенно превышает рассчитанный по классической теории и не об-
наруживается его зависимость от квадрата частоты. Все эти эффекты
находят объяснение в релаксационной теории, которая описывает рас-
пространение ультразвука в любых средах и является теоретической
базой современной молекулярной акустики.

160 Технические средства наблюдения в охране объектов
Другая важная особенность ультразвука — возможность получе-
ния большой интенсивности даже при сравнительно небольших ампли-
тудах колебаний, так как при данной амплитуде плотность потока
энергии пропорциональна квадрату частоты. Ультразвуковые волны
большой интенсивности сопровождаются рядом эффектов, которые мо-
гут быть описаны лишь законами нелинейной акустики. Так, распро-
странению ультразвуковых волн в газах и в жидкостях сопутствует
движение среды, которое называют акустическим течением. Скорость
акустического течения зависит от вязкости среды, интенсивности уль-
тразвука и его частоты и составляет доли процентов от скорости уль-
тразвука.
Для генерирования ультразвуковых колебаний используют уст-
ройства, которые могут быть разбиты на две основные группы — меха-
нические (источником ультразвука служит механическая энергия по-
тока газа или жидкости) и электромеханические ультразвуковая энер-
гия создается в результате преобразования электрической). Механиче-
ские излучатели ультразвука (воздушные и жидкостные ультразвукые
свистки, сирены) отличаются сравнительной простотой устройства и
эксплуатации, не требуют дорогостоящей электрической энергии высо-
кой частоты, их КПД составляет 10...20 %. Основной недостаток всех
механических ультразвуковых излучателей — сравнительно широкий
спектр излучаемых частот и нестабильность частоты и амплитуды, что
не позволяет их использовать для контрольно-измерительных целей.
Они применяются главным образом в промышленной ультразвуковой
технологии и частично как средства сигнализации.
Основной метод излучения ультразвука — преобразование тем или
иным способом электрических колебаний в механические колебания.
В диапазоне УНЧ возможно применение электродинамических и элек-
тростатических излучателей. Широкое применение в этом диапазоне
частот нашли излучатели ультразвука, использующие магнитострик-
ционный эффект в никеле и в ряде специальных сплавов. Для из-
лучения УСЧ и УЗВЧ используется главным образом УСЧ-излучение
пьезоэлектриков. Основными пьезоэлектрическими материалами для
излучателей ультразвука служат пьезокварц, ниобат лития, дигидро-
фосфат калия, а в диапазоне УНЧ и УСЧ — главным образом раз-
личные пьезокерамические материалы.
Магнитострикционные излучатели представляют собой сердечник
стержневой или кольцевой формы с обмоткой, по которой протекает
переменный ток, а пьезоэлектрические — пластинку или стержень из
пьезоэлектрического материала с металлическими электродами, к ко-
торым прикладывается переменное электрическое напряжение. В диа-
пазоне УНЧ широкое распространение получили составные пьезоизлу-

8. Звуковидение 161
чатели, в которых пьезокерамическая пластинка зажимается между
металлическими блоками. Как правило, для увеличения амплитуды
колебаний и излучаемой в среду мощности применяются колебания
магнитострикционных и пьезоэлектрических элементов на их собствен-
ной резонансной частоте.
Предельная интенсивность излучения ультразвука определяется
прочностными и нелинейными свойствами материала излучателей, а
также особенностями использования излучателей. Диапазон интенсив-
ности при генерации ультразвука в области УСЧ чрезвычайно широк:
интенсивности от 10~14...10~15 до 0,1 Вт/см2 считаются малыми. Для
увеличения амплитуды колебаний твердых тел в диапазоне УНЧ часто
используются стержневые ультразвуковые концентраторы, позволяю-
щими получать амплитуды смещения до 10~4 см.
В звуковидении обычно используются упругие колебания в диапа-
зоне частот от 10 кГц до 100 МГц и выше. Ультразвуковые волны хоро-
шо проходят через металлы, пластмассы, большинство строительных
материалов, живые ткани и жидкости. По отражению и преломлению
ультразвуковых лучей от границ раздела твердое тело-газ (вследствие
неодинаковых скоростей распространения ультразвуковых волн в раз-
личных средах) можно обнаруживать твердые тела и газовые пузыри
в жидкостях и живых тканях, а также трещины, раковины и пустоты
в твердых телах, что используется для изучения и контроля структу-
ры и геометрии внутренней неоднородностей оптически непрозрачных
тел. Звуковидение выгодно отличается, например, от рентгеноскопии
тем, что ультразвук легко фокусируется акустическими линзами и зер-
калами в узкие, ограниченные в пространстве пучки (лучи), тогда как
рентгеновские лучи, обладающие высокой проникающей способностью,
практически невозможно сфокусировать — при рентгеноскопии полу-
чаются лишь теневые, силуэтные изображения.
Общая схема звуковидения (рис. 8.1, а) включает источник уль-
тразвука, объект наблюдения, акустический объектив, с помощью ко-
торого формируется ультразвуковое изображение, и преобразователь
ультразвукового изображения в оптически видимое.
Применяют также способ звуковидения, основанный на свойстве
свободно взвешенных мельчайших металлических пластинок-чешуек
поворачиваться плоскостью поперек направления распространения уль-
тразвука. Исследуемый объект помещается между источником ультра-
звука и сосудом с жидкостью, в которой плавают чешуйки. В отсут-
ствие звука эти чешуйки ориентированы беспорядочно, образуя при
освещении матово-серую поверхность, а под действием звуковой волны
часть из них принимает определенную ориентацию и в результате отра-
жения света на сером фоне появляется видимое изображение звуково-

162
Технические средства наблюдения в охране объектов
Рис. 8.1. Схемы звуковидения: а — в отраженных лучах (общая схема);
б— по методу дифракции; в — в «звуковизоре» (лабораторная модель);
1 — источник (излучатель) ультразвука; 2 — объект наблюдения; 3 —
акустический объектив; 4 — ультразвуковое изображение; 5 — преобра-
зователь; 6 — видимое изображение (экран); 7—лазер; 8—ультразву-
ковые волны; 9 — электронно-акустический преобразователь; 10 — уси-
литель
го поля, соответствующее распределению интенсивности ультразвука
(звукового давления), прошедшего сквозь объект.
Схема установки для получения видимого изображения с исполь-
зованием явления дифракции лазерного луча на ультразвуковой волне,
прошедшей через объект наблюдения, показана на рис. 8.1,5.
Световой пучок лазера, сформированный оптической системой,
пронизывает жидкость, в которой находится объект наблюдения. По-

8. Звуковидение 163
казатель преломления жидкости, облучаемой ультразвуком, изменя-
ется таким образом, что оптический луч, проходя жидкость, создает
на экране дифракционные полосы, содержащие изображение объекта.
Существуют методы звуковидения, основанные на вторичных эф-
фектах, возникающих при распространении интенсивных ультразвуко-
вых волн в жидкости (тепловой эффект, дегазация жидкости, ускоре-
ние процессов акустической диффузии) [69-71].
Так для реализации теплового метода в исследуемое поле помеща-
ют тонкий экран из хорошо поглощающего звук материала. Неравно-
мерный нагрев этого экрана под действием поглощаемых ультразвуко-
вых лучей может быть визуализирован различными способами: с помо-
щью термочувствительных красок или чувствительного к инфракрас-
ным лучам электронно-оптического преобразователя, возбуждения или
гашения люминесцентного экрана и т.д.
На ускорении фотографического проявления основан фотодиффу-
зионный способ звуковидения, при котором обычная, предварительно
засвеченная фотобумага погружается в разбавленный раствор прояви-
теля. В местах, на которые действует ультразвук, диффузия прояви-
теля в желатин сильно ускоряется и бумага быстро чернеет.
Системы звуковидения, использующие рассмотренные выше мето-
ды визуализации ультразвуковых полей, имеют чувствительность по-
рядка 1...0,01 Вт/см2. Однако для многих практических целей необхо-
дима значительно более высокая чувствительность. Этому требованию
отвечают электронно-акустические преобразователи (ЭАП), чувстви-
тельность которых 10~9...10~10 Вт/см2. Впервые о возможности преоб-
разования ультразвукового изображения в оптически видимое с помо-
щью электронно-лучевых трубок писал советский ученый С.Я. Соколов
(1936 г.).
Развитие методов визуализации ультразвуковых полей и совер-
шенствование аппаратуры звуковидения, в частности разработка высо-
кочувствительных ЭАП, позволили создать «звуковизоры» (рис. 8.1,в)
и другие средства звуковидения для их применения при решении за-
дач обеспечения безопасности, дефектоскопии, в диагностике, в под-
водной навигации и др.
Примером практического звуковидения может служить метод по-
верхностного рельефа, при котором ультразвуковое изображение ис-
следуемого объекта воссоздается на свободной поверхности жидкости.
Под воздействием ультразвука на поверхности жидкости, например во-
ды, образуется рябь, хорошо заметная при косом освещении. Очерта-
ния и рельеф ряби воспроизводят ультразвуковое изображение объекта
(рис. 8.2).

164
Технические средства наблюдения в охране объектов
Рис. 8.2. Звуковидение по методу поверхностного рельефа: а — схема; б— види-
мое изображение; 1 — источник звука; 2 — объект; 3 — вогнутое зеркало (объек-
тив); 4 — жидкость; 5 — сосуд; 6 — экран
По такому принципу работают установки для обнаружения рассло-
ений и трещин в листовом материале. Исследуемый лист перемещается
в водяной ванне над облучающим ультразвуковым «прожектором».
Звуковая линза, помещенная над листом, фокусирует звуковое
изображение дефектов на поверхности воды.
Современный вариант метода звуковидения осуществляется в эле-
ктронно-акустических преобразователях: распределение звукового
давления преобразуется с помощью пьезоэлектрической пластинки в
соответствующее распределение электрического потенциала на ее по-
верхности, которое считывается электронным лучом, и далее с помо-
щью обычных телевизионных приемов (подобно тому, как это делает-
ся в звуковизорах) на экране кинескопа получается видимое изобра-
жение звукового поля. Изменение плотности среды в звуковом поле
приводит к изменению показателя преломления для световых лучей;
оно может быть выявлено чисто оптическими приемами, как, напри-
мер, теневым методом.
Акустическая голография — интерференционный способ получе-
ния изображения с помощью акустических волн. По сравнению с дру-
гими известными способами получения звуковых изображений акусти-
ческая голография не требует применения специальных устройств для
фокусировки акустических линз, зонных пластинок и т.д., дает прин-
ципиальную возможность получать объемные изображения предметов.
Основной принцип получения акустических голографических изоб-
ражений аналогичен оптической голографии: сначала регистрирует-
ся картина, полученная в результате интерференции двух звуковых
волн — рассеянной предметом и опорной, а затем по полученной за-
писи — акустической голограмме — восстанавливается либо исход-

8. Звуковидение 165
ное изображение, либо структура рассеянного этим предметом поля
на некотором расстоянии от него.
В акустической голографии, использующей ультразвуковой диапа-
зон частот, восстановление исходного поля по акустической голограмме
обычно производится с помощью когерентного света подобно тому, как
восстанавливается оптическая голограмма.
Для того чтобы оптически восстановить голограмму, ее надо сде-
лать видимой. Оптическое изображение акустической голограммы мо-
жет быть зафиксировано на фотопленке и затем восстановлено в коге-
рентном свете.
Голографический метод, обладая целым рядом особых преиму-
ществ, таких как трехмерность восстановленного изображения, высо-
кая помехоустройчивость, возможность апостериорной обработки ин-
формации и ее коррекции и т.д., находит все новые и новые приме-
нения в различных областях физики и техники, являясь основой для
создания новой аппаратуры различного назначения.
Рассмотрим, как осуществляется
голографирование объекта в виде од-
ной светящейся точки А (рис. 8.3).
Кратчайший путь от этой точки до
плоскости голограммы определяется
перпендикуляром АО. Примем в точке
О угловое значение фазы нулевым. По
мере удаления от точки О, например
от точки О до точки М, путь свето-
вой волны будет удлиняться на вели-
чину AS = л/АО2 +ОМ2 - АО. Если Рис- 8-3* Голографирование объ-
удаление ОМ значительно меньше рас- екта в виде одной светящейся
А/-\ л п ТОЧКИ
стояния до голограммы АО, то АЬ «
« 0,5ОМ2/ЛО. Это означает, что приращение расстояния до соот-
ветствующей точки голограммы от излучателя, и следовательно из-
менение фазы сигнала на голограмме становится более резким по мере
удаления от точки О.
Габор предложил помимо основного луча пучка световых лучей,
падающих на голограмму от предмета (этот световой пучок в гологра-
фии называют предметным) направлять на ту же поверхность голо-
граммы другой пучок световых лучей, называемый опорным. Опор-
ный пучок лучей должен иметь постоянную фазу на всей поверхности
голограммы. В оптической голографии свет лазера разделяется на
два пучка, из которых один направляется на освещение голографи-
ческого объекта, а после отражения от него на голограмму. Второй

166 Технические средства наблюдения в охране объектов
пучок направляется на голограмму в качестве опорного, равномерно
освещая поверхность голограммы.
Предметный пучок точечного объекта имеет на поверхности голо-
граммы примерно постоянную интенсивность и плавно изменяющуюся
фазу. Поскольку светочувствительные материалы, как и светочувстви-
тельные приборы, реагируют только на интенсивность света и не вос-
принимают изменение фазы, то восприятие одного лишь предметного
пучка не позволяет зафиксировать всю необходимую информацию об
объекте, содержащуюся в световой волне. Суммирование предметного
пучка с опорным позволяет получать изменение интенсивности света,
распределенного по голограмме.
Выберем на поверхности голограммы две точки: первой примем
точку кратчайшего расстояния до объекта О, в качестве второй точку
М, удаленную от О на малое расстояние, которое соответствует из-
менению расстояния AM в сравнении с расстоянием АО на половину
длины волны ASm — А/2.
Пусть в точке О фазы опорного и предметного пучков отличались
на половину периода. Это показано на рис. 8.4,а. При равенстве интен-
сивности опорная и предметная волны, суммируясь, гасят друг друга
(линия 3). Это означает, что вблизи точки О голограмма не будет
засвечена. В действительности, интенсивность опорной волны в оп-
тической голографии больше, чем интенсивность предметной волны.
Поэтому в реальных голограммах в точках, где происходит суммиро-
вание опорной и предметной волн в противофазе, результирующая ин-
тенсивность будет уменьшено не до нуля, а до некоторого минимума,
но эти детали несущественны.
Рис. 8.4. Изменение фазы предмет-
ной волны на противоположную вслед-
ствие удлинения проходимого ею пу- 3
ти на половину длины волны: 1 —
опорная; 2 — предметная волны

8. Звуковидение
167
а) б)
Рис. 8.5. Центральное сечение для голограммы точечного объекта
В точке М предметная волна вследствие удлинения проходимого
ею пути на половину длины волны изменит свою фазу на противопо-
ложную (рис. 8.4,6). После сложения в фазе амплитуда суммарной
волны 3 будет максимальной. Это приведет к максимальной засвет-
ке и соответственно к максимальному почернению фотослоя голограм-
мы. По мере удаления от точки М фаза предметного пучка будет про-
должать изменяться. Так, при некотором расстоянии окажется, что
фазовый сдвиг между опорной и предметной волнами снова достигнет
половины, периода. Это означает, что как и в точке О предметная и
опорная волны опять погасят друг друга.
При дальнейшем удалении наступит положение, когда волны сно-
ва окажутся в фазе и т.д. В результате после освещения и проявления
голограммы изображение на ней примет вид, показанный на рис. 8.5,о.
Это так называемая зонная решетка Френеля.
После прохождения через голограмму опорный пучок фактически
превращается в предметный. Есть возможность преобразовать световое
поле опорной волны практически в точную копию световой волны, ис-
пускаемой голографируемым объектом. Для этого нужно выполнить
отбеливание голограммы, сущность которого заключается в следую-
щем.
На рис. 8.5,#показано центральное сечение для голограммы точеч-
ного объекта. Дело в том, что в обычных фотоматериалах увеличение
почернения достигается увеличением толщины поглощающего слоя.
Иными словами, чем меньше почернение в фотографиях, тем мень-
ше величина фотослоя после окончания фотохимических процессов.
Отбеливание представляет собой превращение почерневшего фото-
слоя в прозрачный. В обычном белом свете отбеленная голограмма ка-

168 Технические средства наблюдения в охране объектов
жется прозрачной. Однако при пропускании монохроматического све-
та влияние прозрачного фотослоя очень существенно. Дело в том, что
скорость света в материале фотоэмульсии несколько ниже, чем в воз-
духе. Поэтому световая волна запаздывает при прохождении через фо-
тослой. Если подобрать толщину прозрачного слоя так, чтобы в точках
голограммы, в которых фазовый сдвиг должен составлять половину пе-
риода, запаздывание световой волны достигало именно такой величины
и чтобы при других значениях сохранялась пропорциональность, то по-
сле прохождения опорного пучка постоянной фазы через голограмму
на выходе ее будет наблюдаться такое же соотношение фазовых сдви-
гов, которое было в ее плоскости у светового пучка, отраженного голо-
графическим объектом. Это фактически означает, что от голограммы
исходит тот же световой сигнал, что и от голографируемого объекта.
Физические принципы акустической голографии заключаются в
следующем. При облучении плоской волной точечный объект, соглас-
но принципу Гюйгенса-Френеля, рассеивает сферическую волну Us-
Если одновременно послать другую, опорную волну С/о, когерентную
первой, то в плоскости Р, поставленной на пути этих волн, будет иметь
место интерференционная картина. Располагая в плоскости Р аку-
стически пространственный квадратичный детектор, реагирующий на
звуковое давление изменением оптической прозрачности, получим рас-
пределение оптической прозрачности на плоскости детектора в соот-
ветствии с формулой
U2 = Ц% + [702 + 2USUO cos(cps - tpo),
где Us, Uo — амплитуды, a <ps, <A) — фазы предметной и опорной
волн соответственно. Таким образом, прозрачность в разных местах
пространственного детектора будет переменной: на нем будут видны
чередующиеся темные и светлые полосы. Зарегистрированная картина
плоской и сферических волн имеет вид концентрических окружностей.
Это так называемая зонная решетка, или зонная линза Френеля; в
акустике ее иногда называют пластинкой Сорэ (рис. 8.5,а).
Для восстановления голограмму освещают плоской волной от ис-
точника когерентного света; при этом ее можно рассматривать как
обычную дифракционную решетку. Если прозрачность решетки изме-
няется по синусоидальному закону, то волны порядка выше 1-го отсут-
ствуют. Углы, под которыми распространяются волны ±1-го порядка,
увеличиваются при переходе от центра данной решетки к ее краям.
Все лучи 4-1-го порядка пересекаются в одной точке, а все лучи —1-го
порядка исходят из одной точки, т.е. лучи первых порядков образу-
ют две сферические волны — сходящуюся и расходящуюся. Точка,
из которой расходится волна, и точка, в которой она сходится, распо-

8. Звуковидение 169
ложены симметрично по обе стороны голограммы, образуя мнимое и
действительное изображения источника.
Голограмма протяженного предмета представляет собой совокуп-
ность многих точек, поэтому каждая из них, являясь источником сфе-
рических волн, при интерференции с опорной волной (плоской) создает
свою зонную решетку Френеля на пространственном детекторе. Вос-
становление изображения этих точечных источников образует изобра-
жение протяженного предмета. Чем ближе точка предмета к плос-
кости регистрации, тем чаще чередуются кольца ее зонной решетки,
и, наоборот, более удаленная точка создает более редкую структуру
колец. Именно плоская голограмма при восстановлении передает глу-
бину предмета и позволяет получать объемные изображения.
Особенность акустической голографии — возможность получения
голограмм с помощью неподвижного точечного приемника при непре-
рывном облучении исследуемого объекта точечным излучателем, а так-
же возможность синтезирования голограмм путем сканирования излу-
чателем. Эти свойства подтверждают более общий принцип — прин-
цип взаимности, справедливый для любой линейной системы. Согласно
этому принципу, величина воздействия на любой элемент линейной си-
стемы не изменяется, если в системе произвести замену этого элемента
источником энергии. В данном случае это свойство позволяет заме-
нить точечный сканирующий приемник точечным сканирующим излу-
чателем, и, таким образом, регистрировать голограмму в единственной
точке при непрерывном облучении объекта движущимся точечным из-
лучателем; полученная подобным методом голограмма не будет отли-
чаться от голограммы, полученной обычным методом сканирования.
Более перспективным является способ восстановления изображе-
ния с голограмм с помощью ЭВМ.
Качество голографических изображений зависит от монохрома-
тичности излучения и разрешающей способности фотоматериалов, ис-
пользуемых при получении голограмм. Качество интерференционной
картины определяется также разрешающей способностью фотомате-
риала, т.е. числом интерференционных линий, которое можно фик-
сировать на 1 мм. Чем больше это число, тем лучше качество вос-
становленного изображения. В связи с этим в голографии применя-
ются фотоматериалы, имеющие высокое разрешение (1000 линий на
1 мм и более). На качество голографических изображений влияют
также условия съемки.
Применение голограммы открывает принципиальную возможность
создания объемного цветного телевидения [74-77]. Голограмму объек-
та можно зафиксировать на светочувствительной поверхности переда-
ющей телевизионной трубки, а затем передать ее по радио- или опти-

170 Технические средства наблюдения в охране объектов
ческому каналу. На приемном конце голограмму можно восстановить,
записав ее, например, на светочувствительной пленке. Это позволит
наблюдать трехмерное изображение объекта. Реализация такой си-
стемы даже для специальных применений пока связана с большими
техническими трудностями.

ПРИЛОЖЕНИЯ
Приложение 1. Условные графические обозначения
для СОТ
Видеокамера с объективом
Видеокамера (объектив с
автодиафрагмой) в термокожухе
Видеокамера в термокожухе
(питание видеокамеры и
термокожуха не показано)
Видеокамера (объектив с
автодиафрагмой) в термокожухе
на поворотном устройстве
Видеокамера (объектив с
дистанционно управляемой
диафрагмой) в термокожухе на
поворотном устройстве
SW
Видеомонитор со встроенным
коммутатором
SP
Видеомонитор со встроенным
разделителем экрана
(квадратора)

172 Технические средства наблюдения в охране объектов
SW
Видеокоммутатор (4 входа)
SW
abed
Видеокоммутатор (4 входа) с
входами тревоги
SP
МРХ
abed
Т
Разделитель экрана (квадратор) Видеомультиплексор (4 входа)
МРХ
abed
ттт
Видеомультиплексор (4 входа)
со сквозными видеовходами и
входами тревоги
О
Цифровой 1-канальный
видеорегистратор
NPX
DVR
Цифровой 4-канальный
видеорегистратор
Магистральный видеоусилитель

Приложения
173
МРХ
abed
тттт
Видеомультиплексор (16 входов)
NPX
DVR
Цифровой 16-канальный
видеорегистратор
тх
ЭОООООООС
RX
Комплект передачи
видеосигнала по витой паре
■о
Охранный видеомагнитофон
тх
RX
Комплект передачи
видеосигнала по радиоканалу
МРХ
Компьютерные системы
охранного телевидения

Приложение 2. Основные тактико-технические характеристики современных видеокамер
Черно-белые видеокамеры
Название видеокамеры
и производитель
GMB-30M, Glalct
SK-M201XC, SunkWang
HCGB57X, Honeywell
SK-1002AIC, SunkWang
WAT-902HB2S, Watec.Co
VM32 BSHRX-B36, Vision-
Hi-Tech
STC-IP3070, Smartec
Vandy-МЮО, CBC.Co
MTV-13 WIC, Mintron
WAT-137 LH, Watec. Co
LTC 0385, Bosch Security
Systems
TCB-3142, Tedd Electronic
MBK-08, OOO «Байт-Эрг»
MBK-18, OOO «Байт-Эрг»
KPC-5650 BH, KT&C Co.
(Южная Корея)
QN-309, QWONN
WAT-137LH, Watec
WAT-902H2, Watec
MC3651H, Pelco (США)
BBK 1000, ЗАО «Безопас-
ность»
LTC 0385, Bosch
VC 34-BSHRX-12, Vision
Hi-Tech
VFD 13M, VISTA, Велико-
британия
Разрешение
по горизон-
тали, ТВЛ
420
570
570
420
570
600
480
570
600
570
570
600
580
580
более 600
570
570
570
570
570
570
600
380
Число пикселей
ПЗС-матрицы/
рабочей зоны
512x582
510x492
752x582
510x492
795x596
752x582
720x576/352x288
752x582
795x596
380 тыс.
752x582
752x582
795x596/752x582
795x596/752x582
752x582
795x596
795x596
752x582/768x492
752x582
440 К пиксе-
лей, 752x582
Чувстви-
тельность,
лк
0,1
0,003
0,08
0,1
0,0003
0,02
0,05
<0,3
0,08. ..0,004
0,002
0,046
0,01
0,001
0,01
0,0003
0,0003
0,002
0,0003
0,07
0,0031...
0,046
0,0031...
0,23
0,007
0,1
Габариты, мм;
масса, г
33x32x26
32x32x27
38x38x15; 12
42x42x38
40x40x21
32x32x24
63x52x120; 450
136x92; 300
115x50
67,5x66x122; 450
58x66x122; 450
46x50x112,5; 450
760x95; 570
-Х44Х115; 340
31x36x55; 300
34x37x62; 130
67,5x44x43,5; 140
36x36x58; 90
10,8x7,4x6,2; 350
Модуль 8,5 кг,
коробка 2,4 кг
450 без
объектива
34x34x50; 200
87x69
Цена
39 долл.
185 евро
2884 руб.
2286 руб.
841 долл.
433 долл.
300 долл.
215 долл.
598 евро
98 долл.
6985 руб.
3795 руб.
170 долл.
249 долл.
483 долл.
2410 евро
598 евро
3540 руб.
Напряжение
питания и ток
9...12 В; 100 мА (12 В)
12 В; 150 мА
-17...32 В, Р=2,5 Вт
12 В; 200 мА
12 В
12 В; 80 мА
12 В
24 В; 3 Вт
12 В; 250 мА
-24 В, =12 В
-24 В, =12 В, 4 Вт
=24 В, 1,04 Вт
12...33 В; до 7 Вт
10...13,5 В; 100 мА
180 мА
12 В; 180 мА
85 мА
12 В; 160 мА
18...30 В; 3,3 Вт
20...30 В или 220 В
12...24 В; 265 В
12 В; 90 мА

iVM/iVMSX/iVMSHX,
фирма «Система», Россия
WV-BP330, Panasonic
МВК, Байт-Эрг, Россия
420/420/600
570
400/420/
450/580
768x582
0,5/0,01/
0,01
0,08
0,1/0,01/
0,001
85x170; 500
635
76x144x120; 300
263 долл.
12 В; 100 мА
220...240 В
12 В; 100 мА
Цветные видеокамеры
Название ТК
и производитель
WAT-2500, Watec. Co
PVC-0121 СН
MTV-63 WI, Mintron
WAT-231S, Watec. Co
STC-2500, Smartec
СС371ОН, Pelco
VM38CS, Vision
NWC-0495, Bosch
WV-NP-1000, Panasonic
Ai-WD75, Acumen Int. Corp
(Тайвань)
STC-2002, Smartec
KPC-S680 CNQ, KT&C Co.
LTD
VD70CSHR-W361R, Vision
Hi-tech (Южная Корея)
AutoDome 200, Bosch Secu-
rity Systems
WAT-230VIVID, Watec. Co
iVCX/iVVCSHX, фирма
«Система», Россия
VCC-4790P, Sanyo Electic.Co
TAB CD 344R, STR Inter-
national, Канада
Разре-
шение,
ТВЛ
450
460
480
450
480
480
420
540
600/780
черн/бел.
580
540
520
480/540
470
450
420/480
520
420
Чувст-
витель-
ность, лк
0,1
2,0
0,5
0,1
0,8
0,7
0,2
1,0
0,1
0,15
0,05
0,2/0,1
1,6
0,05/0,1
0,01/0,3
1,0
Число
пикселей
матрицы
704x576
1280x966
811x508/
795x596
795x596
Темпера-
тура эксплуа-
тации, °С
-10...+40
-30...+50
-10...+50
-10...+50
-20...+50
-60...+50
-10...+40
-60...+70
-10...+50
Габариты, мм;
масса, г
35,5x36x64; 160
63,9x133,4x64
60x49x99; 300
31x31x55; 300
30x30x13; 35
85x170, 500
300x114x114
Цена
660 долл.
153 долл.
2200 евро
79 долл.
Напряжение
питания
и ток
12 В; 150 мА
220 В или 12/24 В
9...15 В
12 В; 140 мА
5...7,6 В; 180 мА
12 В; 300 мА
~220 В
12 В
CD
СП

176
Технические средства наблюдения в охране объектов
Приложение 3. Защитные свойства кожухов
(по ГОСТ 14254-96)
Первая цифра
0
1
2
3
4
5
6
7
8
Нет защиты
Защита от проникновения твер-
дого тела диаметром более 50
мм (рука человека)
Защита от проникновения твер-
дого тела диаметром более 12
мм (пальцы человека)
Защита от проникновения твер-
дого тела диаметром более 2,5
мм (инструмент)
Защита от проникновения твер-
дого тела диаметром более 1 мм
(проволока)
Неполная защита от песка и пы-
ли — количество пыли не меша-
ет работе оборудования
Полная пылезащитность
Вторая цифра
0
1
2
3
4
5
6
7
8
Нет защиты
Защита от капель, падающих
вертикально сверху
Защита от капель, падающих
вертикально сверху с отклоне-
нием по вертикали не более 15
град
Защита от капель, падающих
вертикально сверху с отклонени-
ем не более 60 град
Неполная защита от струй лю-
бого направления — попада-
ющая вода не мешает работе
оборудования
Защита от водяных струй любо-
го направления
Защита от мощных потоков и
сильных водяных струй любого
направления
Неполная защита от проникно-
вения воды при погружении при
оговоренных условиях на опре-
деленное время — проникающая
вода не наносит существенного
ущерба оборудованию
Защита от проникновения воды
при постоянном погружении в
воду при оговоренных условиях

ЛИТЕРАТУРА
Источники
1. ГОСТ Р51558-2000. Системы охранные телевизионные. Общие
технические требования и методы испытаний.
2. РД 78.36.003-2002. Руководящий документ «Инженерно-техни-
ческая укрепленность. Технические системы охраны. Требования и
нормативы проектирования по защите объектов от крупных посяга-
тельств».
3. ГОСТ 21879-88. Телевидение вещательное. Термины и опреде-
ления.
4. ГОСТ 23456-79. Установки телевизионные прикладного назна-
чения. Методы измерений и испытаний.
5. Патент № 2231233 РФ. МКИ7НОЧ№ 5/335, 3/14, 5/202. Устрой-
ство формирования сигнала изображения / Смелков В.М. // Б.И. 2004.
№ 17.
6. Патент № 21998227 РФ. НОЧ. № 5/202. Способ расширения
динамического диапазона передаваемых градаций яркости и/или осве-
щенности в телевизионной системе.
Литература
7. Руцков М.В. IP-революция // Системы безопасности. 2007. № 6
(72). С. 56-58.
8. Синилов В. Охранное телевидение в системах безопасности //
Скрытая камера. 2003. № 3.
9. Белей А. Сетевые камеры в телевизионных системах безопас-
ности // Алгоритмы безопасности. 2003. № 4.
10. Майоров В.П., Овчинников Л.Ф., Семин М.С. Рассуждения о
телевизионных камерах // Компьютера. 1998.
11. Аникин Д.В. Краткий обзор перспектив развития интеллек-
туальных систем видеонаблюдения. — НТЦ «Дозор, международного
общественного фонда «Правопорядок-Центр». 2002.
12. Куликов А.Н. Телевизионные наблюдения в сложных условиях
// Специальная техника. 2000. № 5.

178 Технические средства наблюдения в охране объектов
13. Стелков В.М. Метод минимизации искажений телевизионной
камеры при работе в условиях световой перегрузки // Специальная
техника. 2006. № 5. С. 20-22.
14. Стеклов В.М. Возможности построения охранной телевизион-
ной камеры при работе в условиях световой перегрузки // Специаль-
ная техника. 2006. № 1.
15. Куликов А.Н. Телевизионное наблюдение при ярком солнеч-
ном свете. Специальная техника. 2001. № 1. С. 11-20.
16. Стеклов В.М. Оценка времени восстановления телевизионной
камеры на ПЗС-матрице после воздействия световой перегрузки //
Специальная техника. 2004. № 1. С. 38-40.
17. Стелков В.М. Аналоговый метод автоматического режима ра-
боты охранной телевизионной камеры для наблюдения в условиях слож-
ного освещения // Системы и средства связи, телевидения и радиове-
щания. 2002. № 1, 2. С. 35-39.
18. Соколов Е.Е. Подходы к созданию интегрированной системы
охраны. «Системы безопасности. 2005. № 3 (63). С. 98-101.
19. Архипов А., Кисельков А., Кочетков Е. Особенности пере-
датчиков видеоизображения по витой паре // Алгоритм безопасности.
2007. № 2.
20. Журин С, Панин О. Средства охранного телевидения в системе
безопасности // Мир и безопасность. 2003. № 6.
21. Головачев М.М., Голубева А.Ю., Староверов Д.В. Охранное
телевидение на страже грузопотоков // Конфидент. 2001. № 6.
22. Дамьяновски В. CCTV. Библия охранного телевидения. — М.:
Ай-Эс-Эс Пресс, 2002.
23. Прэтт У. Цифровая обработка изображений. В 2-х кн. — М.:
Мир, 1982.
24. Ляпин А.И., Хрусталев А.А., Суворов Е.Ю. Методы обработки
изображений и распознавания объектов на меняющемся фоне // Тру-
ды международной специализированной конференции. — Н. Новгород,
2002.
25. Гедзберг Ю.М. Как не ошибаться при заказе охранного теле-
видения. — М.: Электробук.ру, 2006.
26. Гедзберг Ю.М. Охранное телевидение. — М.: Горячая ли-
ния — Телеком, 2005. — 312 с.
27. Ляпин А.И., Суворов Е.Ю., Сидоров СБ. Анализ и поиск ин-
формации // Сборник докладов на VI международной конференции
«Цифровая обработка сигналов и ее применение». — М., 2004.
28. Борисов Ю., Кашкаров В., Сорокин С. Нейросетевые мето-
ды обработки информации и средства их программно-аппаратной под-
держки // Открытые системы. 1997. № 4.

Литература 179
29. Черников В.М., Виксне П.Е., Шелухин A.M. и др. Семейство
процессоров обработки сигналов с векторно-матричной архитектурой
Neuro-Matrix // Компоненты и технологии. 2006. № 6.
30. Калпаков А. Цифровые (компьютерные) системы видеоконтро-
ля. Критерии сравнения и выбора ч. 1, 2. — www.sec.ru.
31. Володин А. Видеонаблюдение как оно есть // Банковские тех-
нологии. 1999. № 3.
32. Арсентьев М.Ю. Скрытое охранное телевизионное наблюдение
// Специальная техника. 2001. № 3.
33. Кашавцев Н.Ф., Федотова С.Ф. Состояние и перспективы раз-
вития техники ночного видения. — М.: СКВ техники ночного видения,
2006.
34. Волков В.Г. Телевизионные приборы средней дальности дей-
ствия // Специальная техника. 2005. № 4.
35. Гейхман И.Л., Волков В.Г. Основы улучшения видимости в
сложных условиях. — М.: ООО «Недра — Бизнесцентр», 1999. — 286 с.
36. Волков В.Г. Малогабаритные ночные прицелы // Специальная
техника. 2004. № 1. С. 12-23.
37. Волков В.Г., Ковалев А.В., Федчишин В.Г. Телевизионные при-
боры нового поколения // Специальная техника. 2001. № 6. С. 16-21;
2002. № 1. С. 18-24, 26.
38. Волков В.Г. Ночные приборы наблюдения // Специальная тех-
ника. 2005. № 1. С. 2-20.
39. Электронно-оптический преобразователь нового поколения
(ЭОП). 4-я международная выставка «Наука. Ночные приборы — 2000.
16-20 октября 2000, РАН Сибирское отделение, каталог. — М., 2000.
С. 25.
40. Кошавцев Н.Ф., Кошавцев А.Н., Федотова С.Ф. Анализ пер-
спектив развития приборов ночного видения // Прикладная физика.
1999. Вып. 3. С. 66-69.
41. Коршунова Г.И., Степанов P.M., Наумов Ю.В., Андреева К.П.
Телевизионный передающий прибор для области спектра 0,4-2 мкм //
Прикладная физика. 1999. Вып. 3. С. 96-101.
42. Каталоги и проспекты фирм Litton (США, 2000), Hamatsu
(Япония, 2000), FJS Optical Systems (США, 1999).
43. Фроимсон И.М. Эффективность тепловизионных приборов.
Метод классификации тепловизионных систем. Школа эквивалентно-
сти приемников излучения // Специальная техника. 2004. № 6.
44. Хадсон Р. Инфракрасные системы. — М.: Мир, 1972.
45. Волков В.Г. Приборы ночного видения новых поколений //
Специальная техника. 2004. № 4. С. 2-15.

180 Технические средства наблюдения в охране объектов
46. Чура Н.И. Некоторые аспекты применения ИК-подсветки при
видеонаблюдении // Специальная техника. 2002. № 3.
47. Басов Ю., Раквиашвили А., Сысун В. Инфракрасные лазерные
прожекторы // Оптический журнал. 2003. Т. 70, № 3.
48. Архутик СТ., Волков В.Г., Козлов К.В. и др. Инфракрасные
лазерные прожекторы // Специальная техника. 2005. № 2.
49. Барсуков А.С, Летуновский А.В. Телевизионные системы. —
М.: Изд-во МО СССР, 1986. — 376 с.
50. Шаронов В.В. Таблицы для расчета природной освещенности
и видимости. — М.: Изд-во АН СССР, 1945.
51. Аникин Д.В. Перспективы развития интеллектуальных систем
видеонаблюдения // Прогноз финансовых рисков. 2007.
52. Цветков В.Н. Современные взгляды на природу анизотропно-
жидкой фазы // Уч. зап. Ленинградского пед. института. 1938. Т. 10.
С. 33.
53. Чистяков И.Г. Жидкие кристаллы. — М., 1966.
54. Gray G.W. Molecular structure and the properties of liquid crys-
tals. — L. — N.Y., 1962.
55. Жидкие кристаллы. Пер. с франц. // Природа. 1972. № 2.
56. Чистяков И.Г., Вистинь Л.К. Симметрия, структура и свойства
жидких кристаллов. Пер. с франц. // Природа. 1972. № 2.
57. Ощепков П.К., Меркулов А.П. Интроскопия. — М., 1967.
58. Павельев П.А. Радиовидение наземных объектов в сложных
метеоусловиях. — М.: Радиотехника, 2007.
59. ИрисоваН.А., Тимофеев Ю.П., Фридман С.А. Люминесценция
позволяет видеть невидимое // Природа. 1975. № 1.
60. Пирогов Ю.А., Гладун В.В., Тищенко Д.А., Тимановский А.Л.,
Шлемин И.В., Джен С.Ф. Разрешение в системах радиовидения мил-
лиметрового диапазона // Журнал радиоэлектроники. 2004. № 3.
61. Павлов Р.А., Котов А.В. Пассивное радиовидение в милли-
метровом диапазоне. — М.: МГУ им. М.В. Ломоносова, 2007. —
www.lomonosov-msu.ru.
62. Минин О.В. Особенности применения дифракционной оптики
миллиметровых и субмиллиметровых волн в системах активного виде-
ния. — М,: Институт прикладных физических проблем. 2006.
63. Розенберг Л. Д. Визуализация ультразвуковых изображений
// Вестник АН СССР. 1958. № 3.
64. Ворона В.А., Тихонов В.А. Системы контроля и управления
доступом. — М.: Горячая линия — Телеком, 2010. — 272 с.
65. Азаров Н.Т., Телешевский В,И. Визуализация объектов в уль-
тразвуковых полях методом дифракции света на ультразвуке // Аку-
стический журнал. 1971. Т. 17. Вып. 3.

Литература 181
66. Holder F.W. Sonic holography // Electronics World. 1970. V. 83,
№ 6.
67. Aprahamian R., Bhuta P.G. NDT by acousto-optical imagine //
Materials Evaluation. 1971. V. 29, № 5.
68. Саликов В.П. Эпоха ночной войны // Специальная техника.
2000. № 5. С. 21-32.
69. Бергман Л. Ультразвук и его применение в науке и технике.
Пер. с нем. 2-е изд. — М., 1957. Гл. 3, 4, 6.
70. Розенберг Л.Д. Визуализация ультразвуковых изображений
// Вестник АН СССР. 1958.
71. Матаушек И. Ультразвуковая техника. Пер. с нем.—М., 1962.
72. Бергман Л. Ультразвук. Пер. с нем. — М., 1956.
73. Красильников В. Звуковые и ультразвуковые волны в воздухе,
воде и твердых телах. 3-е изд. — М., 1960.
74. Лэйт., Упатниекс Ю. Фотографирование с помощью лазеров
// Успехи физических наук. 1965. Т. 87. Вып. 3.
75. Сороко Л. Голография и интерференционная обработка ин-
формации // Успехи физических наук. 1966. Т. 90. Вып. 1.
76. Микаэлян А. Голография. — М., 1968.
77. Гудмен Д. Введение в Фурье-оптику. Пер. с англ. — М., 1970.
78. Уваров Н.Е. Визуальная обстановка в системах телевизионного
наблюдения // Прогноз финансовых рисков. 2005.
79. Никулин О.Ю., Петрушин А.Н. Системы телевизионного на-
блюдения. — М.: Оберег-РБ, 1997.
80. Ковалев М.С., Шакиров Ф.А. Системы охранного телевиде-
ния (телевизионные системы видеонаблюдения). — М.: НПО «Защита
информации», 2002. — 76 с.
81. Рудаков П.И., Сафонов И.В. Обработка сигналов и изображе-
ний. MATLAB S.X. / Под общей ред. В.Т. Потемкина. — М.: Диалог-
МИФИ, 2000. — 416 с.
82. Рабинер П., Гоулд Б. Теория и применение цифровой обра-
ботки сигналов. — М.: Мир, 1978.
83. Гольденберг Б.Д. и др. Цифровая обработка сигналов. — М.:
Радио и связь, 1990.
84. Ярославский Л.П. Введение в цифровую обработку сигналов. —
М.: Сов. радио, 1979.
85. Потемкин В.Г. Система инженерных и научных расчетов MAT-
LAB S.X. В 2 т. — М.: Диалог-МИФИ, 1999.
Справочные и информационные материалы
86. Проспекты фирм-производителей для СОТ.

182 Технические средства наблюдения в охране объектов
87. Рекомендации по выбору и применению телевизионных систем
видеоконтроля. — М.: ВНИИПО МВД России, НИЦ «Охрана», 1996.
88. Омельянчук А.М // Применение видеотехники в охране (Крат-
кий справочник). — М.: Безопасность, 1995.
89. Крахмалев А.Х., Николаева Е.Ю. Аналитический обзор инфор-
мационных материалов по теме «применение телевизионной техники в
охране объектов. — НИЦ «Охрана» ГУВО МВД России, 2003. — 67 с.

ОГЛАВЛЕНИЕ
Список сокращений 3
Введение 5
Глава 1. Системы охранного телевидения 8
1.1. Назначение и принципы построения СОТ 8
1.2. Классификация СОТ 9
1.3. Структура СОТ 16
1.3.1. Телевизионные камеры 17
1.3.2. Видеомониторы 23
1.3.3. Дополнительные устройства СОТ 24
1.4. Эффективность СОТ 35
1.5. Повышение качества наблюдения в условиях сложного
освещения 38
1.6. Методы обработки информации в СОТ 43
1.6.1. Описание изображений 43
1.6.2. Нейросетевые методы обработки изображений 47
1.7. Выбор СОТ и их использование 49
1.7.1. Условия выбора СОТ 49
1.7.2. Тактические вопросы применения СОТ 50
Глава 2. Цифровые (компьютерные) СОТ 53
2.1. Классификация и принципы построения компьютерных
СОТ 54
2.2. Основные элементы цифровых СОТ 59
2.3. Реализация цифровых систем видеонаблюдения 72
Глава 3. Скрытое охранное телевизионное наблюдение 76
3.1. Назначение и принцип реализации 76
3.2. Технические характеристики устройств скрытого телеви-
зионного наблюдения 79
Глава 4. Принципы и техника ночного видения 85
4.1. Приборы ночного видения 85
4.2. Тепловизионные приборы 99

184 Технические средства наблюдения в охране объектов
4.3. Развитие тепловидения 110
Глава 5. ИК-освещение (ИК-подсветка) при видеонаблю-
дении 120
5.1. Назначение и принципы построения 120
5.2. Инфракрасные лазерные прожекторы 127
5.3. Потери качества изображения при ИК-подсветке 133
5.4. Технические характеристики и особенности применения
средств ИК-подсветки 134
Глава 6. Перспективы развития интеллектуальных си-
стем видеонаблюдения 138
Глава 7. Радиовидение 145
7.1. Принципы и способы реализации радиовидения 145
7.2. Перспективы развития систем радиовидения 155
Глава 8. Звуковидение 159
Приложения 171
Приложение 1. Условные графические обозначения для
СОТ 171
Приложение 2. Основные ТТХ современных ТК 174
Приложение 3. Защитные свойства кожухов (ПО ГОСТ
14254-96) 176
Литература 177