Журнал "Системы Безопасности" № 3‘2019

Из других функций, на которые производитель GoPro обращает особенное внимание, – воз- можность дистанционного управления по Wi-Fi и прямого доступа к Instagram и Facebook, что, впрочем, никак не влияет на качество получае- мого видеоматериала. Весит GoPro всего 116 г, все элементы достаточ- но компактно располагаются в защищенном конструктиве с шикарным дисплеем с обратной стороны. Стоимость варьируется в диапазоне 250–450 евро в зависимости функциональных возможностей конкретной модели. Sony Cybershot DCS RX1 II Второй, более серьезный вариант для летатель- ных аппаратов – компактная полноформатная камера 35 мм Sony Cybershot DCS RX1 II, осна- щенная сенсором Sony IMX571 c разрешением 42,2 Мпкс (рис. 3). В силу большого разреше- ния частота кадров ограничена всего пятью кад- рами в секунду. Зато размер пикселя по длине и ширине в три раза больше чем у GoPro и составляет вполне достойные 4,5 мкм. Именно это во многом и определяет на порядок лучшее, чем у GoPro, качество изображения, так как тех- нологии Sony задействованы практически те же, но в силу того, что сенсор большего размера, чувствительность и динамический диапазон, определяющие качество изображения, намного выше. Это тоже камера со скользящим затвором (Rolling Shutter). На аппарате установлена отличная, но намертво встроенная оптика – 35-миллиметровый объектив ZEISS Sonnar. Он универсален и в основном предназначен для репортажной съемки. Возможности поменять объектив нет. Зато это, пожалуй, самая компакт- ная ручная профессиональная камера, боль- шинство профессиональных репортеров имеют в кармане именно ее. Она весит около 0,5 кг и стоит немало – 3500 евро. Но при всех достоинствах это бытовая камера, хоть и при- знанный во всем мире лидер в своей области. Что не так? Почему, несмотря на все преимущества и воз- можности GoPro и Sony Cybershot DCS RX1 II, заказчики ищут другие решения? Причин тому несколько: 1. Коммерческий "бытовой" дизайн, размеры и форм-фактор. Видео- и фотосъемка человеком. Соответствующие органы управления и габариты. 2. Лишние, редко используемые функции (монитор, видоискатель, кнопки, "улучшатели" изображения, публикация в Instagram, Facebook и пр.). Все это не бесплатно. 3. Ограниченные возможности внешнего управ- ления. 4. Скользящий затвор – Rolling Shutter. Другими словами, обе камеры – это отличные, но бытовые приборы. Они разработаны для использования человеком, а не для работы в составе какой-либо автоматизированной системы. В них представлена масса лишних функций и деталей: дисплей, кнопки, про- граммное обеспечение для передачи изобра- жения в Instagram и т.д., а для мобильных решений наибольшую ценность представляют все-таки качество изображения движущихся объектов и возможность управлять режимами съемки. Если камера размещена на квадроко- птере, который улетел за 5 км, и с ним связь ограничена, то все кнопки и даже управление по Wi-Fi принесут мало пользы. Скользящий или глобальный затвор? На рис. 4 показаны два изображения, и на пра- вом картинка падает. Почему? Кадр представляет собой последовательность строк (рис. 5). В случае с глобальным затвором (Global Shutter) все строки экспонируются и счи- тываются одновременно. В случае со скользящим затвором (Rolling Shutter) строки считываются друг за другом и экспонируются с задержкой на считывание строки – это делается для экономии ресурсов на кристалле, за счет чего удается полу- чить нужное качество изображения по разумной стоимости. На самом деле, если снимать стати- ческие или медленно движущиеся объекты, сен- сор со скользящим затвором дает прекрасное качество изображения. Но почему тогда 12-мега- пиксельная камера с скользящим затвором стоит 500 евро, а с глобальным как минимум в пять раз дороже – уже 2500? Чем же плох скользящий затвор при съемке движущихся объектов (или с движущегося объ- екта – из окна автомобиля)? Тем, что между считыванием первой и последней строки про- исходит задержка. В зависимости от времени считывания она варьируется от 30 мс для боль- шинства камер, представленных на рынке, до 10 мс у новейших моделей. То есть в обычной камере при 3 тыс. строк задержка между пер- вой и последней составит 100 мс. Это много или мало? Объект, движущийся со скоростью 36 км/ч, за 100 мс преодолеет 1 м. Другими словами, если производить съемку при помощи камеры со скользящим затвором Rolling Shutter из автомобиля, который движется со скоростью 36 км/ч, то между первой и последней строкой на изображении будет метр. Поэтому Big Ben на фотографии, полученной камерой со скользя- щим затвором, "падает". Очевидно, что мобильные платформы и БПЛА в большинстве случаев снимают именно движу- щиеся объекты. Проблема усугубляется тем, что математически компенсировать эффект сколь- зящего затвора практически невозможно по той причине, что объект движется с разной скоро- стью, на разных расстояниях от камеры. Невоз- можно понять, насколько и как он сместится за время экспозиции, и в результате будет просто искажен случайным образом. Камеры с гло- бальным затвором полностью лишены этого недостатка. Альтернатива – камеры машинного зрения Камеры машинного зрения представлены в раз- ных ценовых категориях. Например, бестселле- ры уже прошлого сезона имеют сенсор Sony IMX249, 40 кадр/с, размер пикселя 5,86 мкм и выдают моно- или цветное изображение кинематографического качества. Цена – 399 евро плюс НДС. www.secuteck.ru июнь – июль 2019 МАШИННОЕ ЗРЕНИЕ В И Д Е О Н А Б Л Ю Д Е Н И Е 99 Рис. 3. Профессиональная камера Sony Cybershot DCS RX1 II Рис. 4. Изображения, полученные с помощью Global Shutter и Rolling Shutter Рис. 5. Последовательность строк