Технологии видеонаблюдения и видеоаналитики PDF
Document Details
Uploaded by ChivalrousPlot2719
HSE University
Tags
Summary
Этот электронный учебно-методический комплекс (ЭУМК) посвящен технологиям видеонаблюдения и видеоаналитики. Он предназначен для магистрантов специальности "Системы и сети инфокоммуникаций". ЭУМК содержит теоретический, практический и вспомогательный разделы, охватывающие все темы учебной программы, включая лекции, примеры презентаций, методические рекомендации к лабораторным и практическим работам, тестовые задания, учебную программу и список литературы.
Full Transcript
1 ПОЯСНИТЕЛЬНАЯ ЗАПИСКА Электронный учебно-методический комплекс (ЭУМК) по дисциплине «Технологии видеонаблюдения и видеоаналитики» представляет собой комплекс систематизированных учебных, методических и вспомогательных материалов, предназначенных для использования в об...
1 ПОЯСНИТЕЛЬНАЯ ЗАПИСКА Электронный учебно-методический комплекс (ЭУМК) по дисциплине «Технологии видеонаблюдения и видеоаналитики» представляет собой комплекс систематизированных учебных, методических и вспомогательных материалов, предназначенных для использования в образовательном процессе специальности 1-45 80 01 Системы и сети инфокоммуникаций. ЭУМК разработан в соответствии со следующими нормативными документами: 1. Положением об учебно-методическом комплексе на уровне высшего образования, утвержденном постановлением Министерства образования Республики Беларусь от 26.07.2011 №167. 2. Учебных планов УВО специальности высшего образования второй ступени (магистратура) 1-45 80 01 Системы и сети инфокоммуникаций регистрационный № I 45-2-01/Д-19 и № I 45-2-01/З-19 от 09.04.2019 г. Учебной программой по учебной дисциплине «Технологии видеонаблюдения и видеоаналитики» для специальности 1-45 80 01 Системы и сети инфокоммуникаций, утвержденной 20.05.2020, регистрационный номер УД31-2020-166/уч. Целью дисциплины «Технологии видеонаблюдения и видеоаналитики» является формирование у магистрантов знаний и умений, необходимых для успешной проектной, эксплуатационной и опытно-конструкторской деятельности в области систем видеонаблюдения и видеоаналитики. ЭУМК направлен на всестороннюю подготовку учащихся теоретическим основам и практическим навыкам разработки и введения в эксплуатацию систем видеонаблюдения и систем видеоаналитики с интеграцией их в компьютерные сети, изучение уже функционирующих систем видеонаблюдения и видеоаналитики совместно с системами пожарной и охранной сигнализации, системами контроля управления доступом в виде интегрированных высокоэффективных комплексов обеспечения безопасности объектов, персонала и посетителей. Организация изучения дисциплины на основе ЭУМК предполагает продуктивную образовательную деятельность, позволяющую получить знания в области технологий видеорегистрации, кодирования, передачи и обработки изображений в системах видеонаблюдения и видеоаналитики и приобрести навыки расчета, проектирования и технической эксплуатации систем видеонаблюдения и видеоаналитики. ЭУМК способствует успешному осуществлению учебной деятельности, дает возможность планировать и осуществлять самостоятельную управляемую работу учащихся, обеспечивает рациональное распределение учебного времени по темам учебной дисциплины и совершенствование методики проведения занятий. ЭУМК состоит из теоретического, практического и вспомогательного разделов. Теоретический раздел содержит тексты лекций и примеры презентаций. Практический раздел содержит методические рекомендации к лабораторным и практическим работам, тестовые задания. Вспомогательный раздел содержит учебную программу и список литературы. Теоретический раздел содержит лекционный материал по всем темам учебной программы, включая и темы, вынесенные на самостоятельное изучение. В разделе так же содержатся рекомендации по организации и выполнению управляемой самостоятельной работы. Практический раздел включает в себя темы лабораторных и практических занятий и задания с краткими методическими указаниями по выполнению лабораторных работ. В разделе так же приводятся некоторый набор тестовых заданий. Вспомогательный раздел содержит необходимые элементы учебно- программной документации по дисциплине с указанием рекомендуемой литературы (основной, дополнительной, вспомогательной). Все разделы ЭУМК в полной мере соответствуют содержанию учебной программы и объему учебного плана. Дисциплина учреждения высшего образования «Технологии видеонаблюдения и видеоаналитики» изучается магистрантами 2 года обучения дневной и заочной форм обучения для специальности: 1-45 80 01 Системы и сети инфокоммуникаций. Общее количество часов – 306 (9 зачетных единиц). Дневная форма обучения: аудиторное количество часов – 96; из них: лекционных занятий – 32 (в том числе уср - 16), практических занятий – 32 (в том числе уср - 22), лабораторных работ – 32. Форма отчётности – экзамен. Заочная форма обучения: аудиторное количество часов – 24; из них: лекционных занятий – 8, практических занятий – 8, лабораторных работ – 8. Форма отчётности – экзамен. 2 ТЕКСТЫ ЛЕКЦИЙ Раздел 1 Ведение в системы видеонаблюдения и видеоаналитики Видеонаблюдение — процесс, осуществляемый с применением оптико-электронных устройств, предназначенных для визуального контроля или автоматического анализа изображений (автоматическое распознавание лиц, государственных номеров). Наибольшее применение получили видеокамеры на основе ПЗС-матриц. В большинстве случаев используются короткофокусные объективы типа фикс-фокус, не требующие фокусировки, и автоматическое управление экспозицией. Основные производители матриц — Sony, Sharp, Panasonic, Samsung, LG, Hynix. Их использование позволило создать умеренные по цене и достаточно высококачественные изделия широкого применения. Обычно разница между камерами, основанными на матрицах разных производителей, проявляется в сложных условиях освещения. В линейке каждого производителя присутствуют как дешевые и стандартные по параметрам матрицы, так и матрицы повышенного разрешения и/или повышенной чувствительности. По типу выходного сигнала видеокамеры подразделяют на аналоговые и цифровые. Большинство цифровых камер передают сигнал по стандартной компьютерной сети типа Ethernet — так называемые IP-камеры. По способу передачи данных видеокамеры делятся на проводные и беспроводные. Последние имеют в своем составе передающее устройство и антенну. Беспроводными в том числе являются цифровые IP-камеры, передающие изображение по радиоканалу сети Wi-Fi — так называемые Wi-Fi-видеокамеры. Особенностью систем IP-видеонаблюдения является передача видеопотока в цифровом формате по сети Ethernet, использующей межсетевой протокол или IP, отсюда и название. Система IP-видеонаблюдения состоит из сетевых устройств, каждое из которых имеет в сети свой IP-адрес и уникальный MAC-адрес. Первым и главным компонентом любой системы IP-видеонаблюдения является IP- камера. Настолько главным, что сама IP-камера может быть полноценной системой IP- видеонаблюдения. IP-камера может снимать видео, записывать его на встроенную SD-карту, может отправлять уведомления о событиях происходящих в кадре, позволяет просматривать видео онлайн на экране монитора или смартфона, может выполнять анализ видео (видеоаналитика) например, распознавать автомобильные номера. Видеоаналитика — технология, использующая методы компьютерного зрения для автоматизированного получения различных данных на основании анализа последовательности изображений, поступающих с видеокамер в режиме реального времени или из архивных записей. Видеоаналитика представляет собой программное обеспечение (ПО) для работы с видеоконтентом. В основе программного обеспечения лежит комплекс алгоритмов машинного зрения, позволяющих вести видеомониторинг и производить анализ данных без прямого участия человека. Алгоритмы видеоаналитики могут быть интегрированы в различные бизнес-системы, чаще всего используются в видеонаблюдении и других сферах безопасности. Средства видеоаналитики позволяют обнаруживать оставленные или, наоборот, унесенные предметы, фиксировать траекторию движения объекта и даже отслеживать его перемещение от одной камеры к другой. При построении систем IP-видеонаблюдения помимо основной задачи выбора тактики охраны с учетом особенностей IP-видеонаблюдения, необходимо решать множество сопутствующих задач, которые требуют специальных знаний, и значительным образом влияют на итоговый результат. Среди таких задач можно отметить выбор активного оборудования, построение локальной сети, расчет хранилища видеоданных, выбор серверного оборудования. Тип видеокамер, разрешение и функционал выбирается исходя из конкретной задачи. Современные камеры обладают богатым функционалом и набором возможностей. Основные и наиболее значимые параметры: разрешение камеры передача данных, тип сжатия, многопоточная передача видео чувствительность для работы в темное время суток В охранном видеонаблюдении для большинства задач приоритетное значение имеет разрешение по горизонтали. Например: контроль проходов между стеллажами на складе, наблюдение за коридорами, периметральное наблюдение и т.п. В этих случаях удобно использовать камеры в режиме «коридор». В этом режиме камера устанавливается боком, а для комфортного восприятия оператором, изображение поворачивается на 90 градусов. Но стоит быть внимательным – не все камеры поддерживают этот режим. Разрешение камеры следует выбирать в соответствии с поставленной задачей (обнаружение, распознавание и идентификация). Структурированная кабельная система (СКС) для обеспечения работы ЛВС проектируется в строгом соответствии со стандартами. Здесь меньше всего поля для творчества. При этом СКС является основой будущей системы и наиболее проблемная для модернизации часть. Ошибка при проектировании СКС может привести к значительным затратам при реализации системы. При проектировании транспортной инфраструктуры для IP-видеонаблюдения у заказчика существует большой соблазн использовать сегменты существующей ЛВС. Это продиктовано стремлениями сэкономить на внедрении и укоренившимся представлением, что одним из главных преимуществ IP-видеонаблюдения является использование существующих ЛВС. При использовании существующих сетей следует учитывать: IP-видеонаблюдение характеризуется большим постоянным потоком передаваемых данных в режиме реального времени. Задержки и перебои в передаче данных приводят к потере части информации IP-видеонаблюдение может привести к проблемам в работе важных офисных сетевых приложениях (бухгалтерские программы, базы данных, и т.п.) IP-видеонаблюдение – это безопасность предприятия и следует продумать специальные меры защиты от взлома, хакерских атак, преднамеренного сбоя, при работе в общих сетях сложности в диагностике неисправности и устранения проблем при внедрении системы IP-видеонаблюдения Использовать существующую ЛВС следует только в самых крайних случаях, выполнив полный расчет трафика в сети, произведя мониторинг и аудит существующей СКС. Любые проектные решения следует в обязательном порядке согласовывать с IT службой заказчика. При расчете трафика от видеокамеры следует учитывать и суммировать все возможные потоки, которые будут запрошены у камеры. В зависимости от возможностей и особенностей программного обеспечения и тактики использования, это могут быть отдельные поток на запись, поток на отображение, поток RTSP для широковещательных запросов, просмотр камеры через WEB и т.п. При большом количестве потоков следует обратить внимание на аппаратные ограничения камеры на передачу нескольких потоков, и тем самым вести расчет исходя из максимально возможного трафика, определяемого камерой, а не поступившими запросами. Для камер с ограничением битрейта правильнее рассчитывать по максимальному значению битрейта. В любом случае, при расчете точных цифр трафика от видеокамеры следует учитывать характер наблюдаемой сцены, тип сжатия, количество к/с, степень сжатия. Все эти данные есть у любого серьезного производителя. Если указанной информации не имеется, то можно ориентироваться на аналогичные значения у другого производителя. Практика показывает, что данные будут сопоставимы. При расчете трафика на сетевых портах станционного оборудования обработки и мониторинга следует учитывать особенности работы программного обеспечения. От алгоритмов работы программного обеспечения значительным образом зависит и трафик в сети. В частности, трафик при использовании Multistreem и без, будет сильно отличаться, в виду того, что камера передает несколько потоков. Любые точные расчеты трафика в IP-видеонаблюдении всегда будут примерны, поэтому рекомендуется делать запас пропускной способности 30-40%. Этот запас позволит избежать проблем при пиковых нагрузках, создать возможность расширения системы. Стоит отметить, что в сети Ethernet реальная пропускная способность в реальных условиях (т.е. скорость передачи информации) составляет 40-50% от номинальной скорости в канале передачи данных. Т.е. для 100BASE-T скорость передачи данных составит 40-50 Мбит/с. Раздел 2 Аппаратное обеспечение систем видеонаблюдения Видеокамера представляет собой устройство, преобразующее световой поток в стандартный видеосигнал, который в дальнейшем транслируется на устройства обработки сигнала (мониторы, записывающие устройства и т. д.). Чтобы получить качественное изображение с видеокамеры, важен каждый элемент, входящий в состав устройства. Немаловажную роль в генерации видеопотока с четкой детализированной картинкой играет объектив. От качества линз, их подгонки и сборки, а также совместимости с характеристиками светочувствительной матрицы зависит эффективность работы оборудования. Поэтому при выборе объектива для камер видеонаблюдения важно правильно определить, какая оптика нужна в конкретной ситуации. Для этого нужно знать ее основные характеристики, специфику и область применения. Виды объективов камер видеонаблюдения По конструкции различают 4 типа оптики: Фиксированный (монофокальный). Имеют одно неизменяемое значение фокусного расстояния. Не требуют настройки, не могут изменять угол обзора камеры. Вариофокальные.Позволяют вручную регулировать фокусное расстояние в пределах, заданных конструктивно. Такую оптику можно подстраивать под объект или быстро переконфигурировать на выполнение новой задачи. Универсальный вариант при подборе объектива для камеры видеонаблюдения. Трансфокаторный. Оборудован мотором для изменения фокусного расстояния в автоматическом режиме. Используется в PTZ оборудовании, позволяет изменять угол обзора, масштабировать зону наблюдения. Как правило, оптика оборудована системой автофокусировки при зумировании объектов. Fish-eye. Панорамная оптика, которая дает угол обзора 360°. В связи со спецификой передачи изображения, требует использования развертки картинки на плоскость. Видео, полученное с камеры, неудобно для просмотра в необработанном виде. Основные характеристики разных типов объективов камер видеонаблюдения Каждая оптическая система, установленная в видеокамерах, имеет ряд характеристик, которые влияют на специфику ее работы. Основные параметры: фокусное расстояние; угол обзора. Как подобрать объектив для камеры видеонаблюдения по углу обзора узкоугольные (3–30°). Используют для контроля небольшого сектора: коридоров, лестниц, территории под окнами; среднеугольные (30–70°). Применяют в системах видеонаблюдения на детских или спортивных площадках, парковках, небольших офисных или складских помещениях; широкоугольные (до 95°). Ставят на наблюдение за большими залами, входными конструкциями, дворами частных домов; панорамные (360°). Используются при наблюдении за помещением или уличной территорией целиком. Не оставляют «мертвых» зон. Тема 2. Типы применяемых камер систем видеонаблюдения. Основные характеристики видеокамер: Разрешение (ТВЛ) - параметр, характеризующий детальность изображения, одним словом, чем больше разрешение, чем лучше просматриваются мелкие детали, такие как номер автомобиля, лицо человека. Измеряется в телевизионных линиях (ТВЛ), причем подразумевается разрешающая способность по горизонтали, так как разрешение по вертикали у видеокамер одного стандарта одинаково и ограничено на одном уровне. Черно-белые видеокамеры стандартного разрешения имеют разрешение 380-420 ТВЛ, повышенного разрешения 560-570 ТВЛ, цветные видеокамеры 280-350 ТВЛ, высокого разрешения до 460 ТВЛ, а с цифровой обработкой видеосигнала (DSP) до 560 ТВЛ. Чувствительность (люкс) - минимальный уровень освещенности (в люксах), при котором видеокамера дает распознаваемый видеосигнал. Чем параметр меньше, тем меньше света необходимо камере для то го чтобы выдать приемлимую картинку. Для обычных черно- белых видеокамер она составляет 0,4~0,01 люкс (сумерки), для высокочувствительных до 0,00015 люкс (темная ночь), для цветных 0,2~3 люкс. Стоит упомянуть, что чувствительность черно-белых видеокамер затрагивает не только спектр видимого света, но инфракрасную область, что позволяет применять ИК-подсветки в условиях низкой освещенности. Ориентировочная освещенность объектов. На улице: безоблачный, солнечный день Более 100 000 люкс (угол солнца 55°), солнечный день, с легкими облаками 70 000 люкс, пасмурный день 20 000 люкс, раннее утро 500 люкс, сумерки 4 люкс, ясная ночь, полная луна 0.2 люкс, ясная ночь, неполная луна 0.02 люкс, ночь, луна в облаках 0.007 люкс, ясная, безлунная ночь 0.001 люкс, безлунная ночь с легкими облаками 0.0007 люкс, темная, облачная ночь 0.00005 люкс, в помещении без окон 100 — 200 люкс, хорошо освещенные помещения, офисы 200 — 1000 люкс. Размер матрицы - Основным элементом камеры видеонаблюдения является ПЗС - матрица - совокупность ячеек, способных передавать информацию о цвете. Размер матрицы меряется по диагонали в дюймах. При выборе камеры следует учитывать, что чем больше размер матрицы, тем больше размеры камеры, но размер матрицы не влияет на качество изображения. Наиболее распространены видеокамеры с размером матрицы 1/2», 1/3», 1/4». Угол обзора камеры — параметр, который определяется фокусным расстоянием (f) объектива и его форматом. Часто этот параметр указывается в градусах. Широкому углу обзора, соответствуют маленькие фокусные расстояния (2,8-5,0 mm). Для наблюдения за удаленными объектами применяют объективы с большим фокусным расстоянием (28,0 – 75,0 mm и более). При выборе объектива надо помнить, что формат объектива должен быть равен формату камеры или превосходить его. Некоторые камеры позволяют применять объективы с переменным фокусным расстоянием (трансфокатор, ZOOM). Имея объектив с широким углом обзора, то можно получить хороший панорамный обзор, но вдаль вы будете видеть хуже, мельче, уже не сможете рассмотреть там какие-то мелкие детали. А при использовании длиннофокусных объективов конечно сужается поле зрения, но вы будете лучше видеть вдаль (эффект бинокля). Камеры для видеонаблюдения в первую очередь делятся на проводные (аналоговые) и беспроводные (IP). Беспроводные или цифровые устройства обычно используются для контроля за обширными территориями и характеризуются высоким качеством картинки, быстрым доступом к видеоархиву и возможностью масштабирования изображения. Могут использовать технологию передачи данных по 3G или Wi-Fi. Аналоговые камеры популярны за счет надежности и простоты конструкции, они легки в монтаже, чаще всего устанавливаются на небольших объектах. В свою очередь каждая из этих групп подразделяется на конструкции, предназначенные для работы в помещении или на улице. Внутренние камеры более миниатюрны и легки, не имеют защиты от внешних факторов. Внешние оснащаются корпусом, защищающим их от негативных атмосферных воздействий и позволяющим вести съемку при любых погодных условиях. Кроме того, так как они чаще всего располагаются далеко от видеорегистратора и монитора, такая камера должна уметь передавать сигнал на большие расстояния. Если более детально рассматривать типы конструкций, то бывают модульные (просто плата с объективом, которую можно вставить в любой корпус) и корпусные (то же самое, но уже в комплекте с корпусом от производителя). В свою очередь, корпусные камеры видеонаблюдения подразделяются на: Неподвижные. Это наиболее распространенный тип, предназначенный для наблюдения за определенной фиксированной областью. В помещении прикрепляются при помощи кронштейна, на улице устанавливаются в термокожух с подогревом и вентиляцией, могут быть укомплектованы широкоформатным объективом для контроля за большей площадью и трансфокатором, позволяющим изменять угол обзора, фокусное расстояние. Поворотные. Поворотный механизм дает возможность камере двигаться и изменять зону наблюдения, применяются на складах, автомобильных стоянках, любых обширных территориях с большим количеством людей. Позволяют запрограммировать последовательность движения на определенные временные промежутки, масштабируют картинку, благодаря зуму. Купольные. Обладают привлекательным дизайном, могут быть установлены на потолке и стенах внутри помещения или на улице (в антивандальном исполнении), могут быть с ИК-подсветкой для работы в темноте. Это скоростное поворотное устройство в полусферическом корпусе с трансфокаторным объективом, которое может непрерывно двигаться на 180 градусов по вертикали и 360 по горизонтали, давая возможность наблюдать за большой территорией с быстро передвигающимися объектами. Миникамеры. Используются для скрытого видеонаблюдения, заключены в миниатюрный корпус и имеют объектив в виде игольного ушка диаметром менее миллиметра. Устанавливаются в предметы интерьера, потолок и т.п. так, что их невозможно заметить. За счет ограниченного обзора, способны обеспечить наблюдение за какой-либо фиксированной областью. Все вышеописанные виды могут быть цветными, черно-белыми и смешанными. Черно-белые за счет большей светочувствительности и разрешающей способности матрицы выдают более детализированную картинку. Цветные позволяют передать цвет одежды, автомобиля, волос. Это делает видеозапись более информативной. Смешанные варианты, так называемые, "день/ночь" в зависимости от времени суток изменяют цветность. А для качественной съемки ночью имеют ИК-подсветку различной дальности. Среди множества вариантов, представленных сейчас на рынке, вы всегда сможете выбрать для себя наиболее подходящий, полностью отвечающий задачам вашей системы видеонаблюдения. Камера с USB Веб-камера подключается к ноутбуку или компьютеру с помощью интерфейса USB. Продаются беспроводные модели (через Wi-fi или Bluetooth), но их стоимость высока и требует высокоскоростного интернета. Рекомендуется выбирать устройство с поддержкой USB 2.0 и 3.0. Преимущества и недостатки Бюджетные или старые модели оснащаются технологией 1.1, но получить качественное изображение невозможно. Выбирая устройство, обратите внимание на длину кабеля. Рекомендуется покупать модель со шнуром от 1.5 метра. Недостаток заключается в плохой картинке, ведь главная задача – связь между людьми, а не качество изображения. Если нет скоростного интернета – это проблема, ведь видео будет передаваться с рывками, а звук запаздывать или пропадать. Принцип работы камеры прост: ее подключают к интернету и дают адрес. Как правило, это делается автоматически. Картинка переделывается в цифровой сигнал и отправляется собеседнику. Виды веб-камер с USB В зависимости от условий использования, выбирать нужно один из видов веб-камер. Они делятся на типы: Стационарные; Мобильные; Универсальные. Настольное устройство используется для стационарных компьютеров, когда оно закреплено и не перемещается. Форма представляет собой сферу с объективом в передней части. К этому виду относятся детские камеры, которые сделаны в форме игрушки или героев мультфильмов. Они используются для наблюдения и присмотра за ребенком, когда он остается наедине с посторонним человеком (няня, соседи). Девайс не отличается от игрушки, поэтому он устанавливается незаметно. Видео записывается или транслируется на мобильное устройство: планшет, смартфон или ноутбук. Мобильные веб-камеры характеризуются компактными размерами, чтобы складывать и переносить с собой в сумке или кармане. Плоский квадрат или пластину, в форме которой сделан аппарат, удобно транспортировать. Портативные устройства делаются для ноутбуков. Крепиться с помощью прищепки, которая ставиться на экран. Оснащаются устройства эластичной ножкой для выбора нужного положения. Формы делаются разные, причем высший ценовой сегмент предлагает камеры, разработанные дизайнерами. Когда выбор типа закончен, определяются главные характеристики и подбирается устройство. Как выбрать вебкамеру с USB Выбор веб-камеры основывается на параметрах, среди которых выделяются: Матрица и чувствительность; Разрешение; Количество кадров в секунду; Интерфейс; Способ подключения; Встроенный микрофон; Стоимость. Веб-камера обязательно оснащается матрицей. Выделяется 2 типа: CCD и CMOS. Рекомендуется выбирать устройства с матрицей CCD, поскольку картинка выдается лучше. Недостаток варианта в том, что аппараты относятся к высшей ценовой категории. Бюджетные камеры с матрицей CMOS не дают высокого качества, но для бытового использования подходят. Разрешение веб-камеры напрямую влияет на качество видео. Разрешающая способность – количество пикселей по вертикали и горизонтали, которые входят в структуру матрицы. Функции На веб-камеру устанавливают разные опции. Это влияет на цену, но улучшает и повышает удобство. К ним относится: Защита паролем; Видеоэффекты; Автофокус; Детектор движения; Режим наблюдения; Работа в темноте. Стандартные веб-камеры не оснащаются защитой паролем. Кому эта функция нужна, выбирайте модели с ее поддержкой. К видео с устройства имеют доступ все пользователи сети с помощью браузеров. Простой тип защиты – пароль. Он ограничивает просмотр видео с камеры. Если этой защиты недостаточно, приобретается аппарат с многоуровневой кодировкой, которая запрещает использование или просмотр изображения участников сети. Видеоэффекты используются для изменения изображения. Некоторые модели поддерживают добавления эффектов. Функция изменяет внешние планы, накладывает текст и заставки, подставляет лица, создает анимацию (дождь, снег или туман). Функция видеоэффектов не имеет полезных свойств и используется для развлечения. Изображение с камеры делается страшным, сексуальным или веселым. Некоторые модели имеют функцию наблюдения, когда камера ставиться и работает в режиме записи или трансляции онлайн. Это позволяет организовать недорогое наблюдение дома. Недостаток заключается в том, что требуется аппарат с длинным шнуром (от 5 метров). Если он меньше, то камера устанавливается возле компьютера для осмотра всей комнаты. Изображение с некоторых моделей показывается на смартфоне онлайн. Камера с детектором движения используется в наблюдении. Веб-камера ищет объекты и фокусируется на них. Продвинутые модели включают запись при обнаружении движения, фиксируют скорость движения и размеры объекта. Качественной работой в темноте могут похвастаться немногие веб-камеры. Производители делают недорогие устройства, экономят на комплектующих для привлечения потребителей. Чтобы получить видео в условиях плохого освещения, используются инфракрасные датчики. Устройства маленького размера, используемые для охраны, оснащаются такими датчиками. Выбор веб-камеры основывается на ее цене и характеристиках. Использовать для общения можно устройство средней ценовой категории, которая дает детализированное изображение. Камеры ночного видения и тепловизоры ИК-видеокамера, или камера ночного видения, имеет встроенную инфракрасную подсветку. Работает такое оборудование за счёт фиксации отраженного инфракрасного излучения, которое невидимо человеческому глазу, однако достаточного для того, чтобы сделать качественный кадр. Тепловизор также работает в инфракрасном диапазоне, но изображение, получаемое с прибора, ощутимо отличается от картинки с камеры видеонаблюдения. Оборудование отображает излучаемое температурное поле объекта. Распознать фигуру человека будет несложно, но понять, кто именно на картинке, невозможно. Большинство тепловизоров способны изменять температуру и предоставлять цветное изображения, где каждому цвету соответствует определенная температура. 1. Общие характеристики систем видеонаблюдения Система видеонаблюдения – система аппаратно- программных средств, предназначенная для осуществления видеонаблюдения. Основные характеристики систем: Разрешение изображения Угол обзора Скорость смены кадров Глубина видеоархива Возможность настройки автоматического сохранения определенных моментов и оповещение пользователя Наличие дополнительных средств автоматизации на основе видеоанализа 2. Классификация технических средств систем видеонаблюдения, их основные характеристики и области применения Технические средства: Видеокамеры (модульная видеокамера, минивидеокамера, корпусная видеокамера, купольная видеокамера, управляемая) Объективы (монофокальные, вариофокальные) Корпуса Средства вывода изображения (квадратор, мультиплексор, матричный видеокаммутатор) Видео- и аудиофоны Вспомогательные устройства Дополнительное оборудование Система видеонаблюдения Область применения: Видеонаблюдение на транспорте Основные задачи: 1. фиксирование преступлений в салонах 2. контроль действий и рабочего времени водителя Развлекательные и торговые объекты Офисы Домашний сектор Высотное видеонаблюдение Основные характеристики: Чувствительность видеокамеры Минимальная освещённость Динамический диапазон Разрешающая способность видеокамеры Разрешающая способность устройства обработки и отображения Отношение сигнал/шум Скорость записи Двухпоточность Телевизионные системы мира Современная телевизионная (ТВ) система – это совокупность оптических, электронных и радиотехнических устройств, которые принимают и передают на расстояние информацию о пространственно-излучательных характеристиках подвижных цветных объектов. Изображение объекта преобразуется в электрический сигнал, который передается по каналу связи и в месте приема преобразуется в оптическое изображение. Рассмотрим характеристики существующих телевизионных систем: Система NTSC (National Television System Committe). Одновременная совместимая система цветного ТВ, в которой передается яркостной сигнал и расположенная в пределах его спектра поднесущая, квадратурно модулированная двумя цветоразностными сигналами. В приемнике осуществляется синхронное детектирование цветоразностных сигналов, для чего в пределах гасящего строчного импульса передается частота поднесущего колебания с опорной фазой. Европейский вариант NTSC: число строк 525, частота полей 60 Гц, поднесущая цветности 4.42 МГц, ширина полосы 2´1.3 МГц, несущая звука 6.5 МГц. Американский вариант NTSC: число строк 525, частота полей 60 Гц, поднесущая цветности 3.58 МГц, ширина полосы 1.3 и 0.5 МГц, несущая звука 4.5 МГц. Система PAL (Phase Alternated Line). Квазисмешанная совместимая система цветного ТВ с квадратурной модуляцией поднесущей. Фаза одной из квадратурных компонент поднесущей переключается на 180° от строки к строке и сигналы цветности соседних строк в приемнике суммируются. Система SECAM. Квазисмешанная совместимая система цветного ТВ. Поднесущие, расположенные в спектре яркостного сигнала, модулируются по частоте двумя чередующимися от строки к строке цветоразностными сигналами. В приемнике цветоразностные сигналы для каждой строки восстанавливаются сложением с использованием линии задержки. Цифровое телевидение. Основные характеристики цифрового ТВ сигнала нормированы МСЭ-Р для 525- и 625-строчных систем. Преобразование аналогового сигнала цветного ТВ осуществляется с частотой дискретизации яркостного сигнала 13.5 МГц и цветоразностных - 6.75 МГц. Это соотношение частот дискретизации обозначается 4:2:2. Для более сложных процессов обработки предусмотрен стандарт 4:4:4. Скорость передачи цифрового ТВ сигнала даже при использовании стандарта 4:2:2 получается высокой и составляет 216 Мбит/с. ТВ высокой четкости (ТВЧ). ТВЧ предполагает изменение формата изображения от 4:3 к 16:9 и увеличение числа строк свыше 1000. В Японии разработана и введена в эксплуатацию в 1989 году система 1125 строк, 60 полей. В рамках ЕС разработана система 1250 строк, 50 полей. Многопрограммное цифровое ТВ (МПТВ-6-7-8). МПТВ предполагает передачу по стандартным каналам сжатых цифровых сигналов нескольких ТВ программ вместо одной программы стандартного ТВ или ТВЧ. В настоящее время удается передать от 4 до 10 ТВ программ в одном стандартном ТВ канале. Телеви́дение высо́кой чёткости (HD, или HDTV, сокр. с англ. — «High Definition Television»; в России в официальных документах используется аббревиатура ТВЧ, первоначально применялась аббревиатура ТВВЧ) — система телевидения с разрешающей способностью по вертикали и горизонтали, увеличенной примерно вдвое по сравнению со стандартной. Действующий ГОСТ Р 53533—2009 определяет систему телевидения высокой чёткости как телевизионную систему, параметры которой выбраны исходя из расстояния наблюдения, равного трём высотам наблюдаемого изображения. Таким образом, повышенная чёткость ТВЧ позволяет рассматривать изображение с более близкого расстояния, чем телевидение стандартной чёткости, или использовать экраны бо́льших размеров. При этом строчная структура изображения остаётся незаметной и обеспечивается ясность деталей, различимых в исходном сюжете для наблюдателя со средней остротой зрения. Телевидение с медленной развёрткой (англ. slow-scan television, SSTV) — способ передачи чёрно-белого или цветного изображения по узкополосным каналам. Для передачи данных чаще всего используется любительская коротковолновая или ультракоротковолновая радиосвязь. В отличие от классического широкополосного телевидения, требующего полосы шириной 5 МГц и более, и, в зависимости от системы, передающего 25 или 30 кадров в секунду, телевидение с медленной развёрткой позволяет передавать один кадр за время от примерно 8 секунд до нескольких минут, используя полосу порядка 3 кГц. Современные системы телевидения с медленной развёрткой используют персональный компьютер и соответствующее программное обеспечение для формирования сигнала, выводимого обычно через аналоговый выход звуковой карты. Ввод изображения может быть сделан при помощи цифрового фотоаппарата или веб-камеры. Телевидение с медленной развёрткой использовалось для передачи изображений на большие расстояния, например, снимков обратной стороны Луны во время экспедиции советской межпланетной станции Луна-3. В большинстве случаев использовались фототелевизионные системы для передачи фотографий высокой чёткости по узкополосному радиоканалу. Замкнутое телевидение (CCTV), также известное как видеонаблюдение, - это использование видеокамер для передачи сигнала в определенное место на ограниченном наборе мониторов. Он отличается от широковещательного телевидения тем, что сигнал не передается открыто, хотя может использоваться двухточечная (P2P), многоточечная (P2MP) или ячеистая проводная или беспроводная связь. Несмотря на то, что почти все видеокамеры подходят под это определение, этот термин чаще всего применяется к тем, которые используются для наблюдения в областях, требующих дополнительной безопасности или постоянного наблюдения. С другой стороны, видеотелефонияредко называют «видеонаблюдением», что является одним из исключений использования видео в дистанционном образовании , где оно является важным инструментом. Наблюдение за населением с помощью видеонаблюдения широко распространено во многих регионах мира. В последние годы использование нательных видеокамер было введено как новая форма наблюдения, часто используемая в правоохранительных органах, с камерами, расположенными на груди или голове полицейского. Видеонаблюдение вызвало серьезные споры о том, чтобы сбалансировать его использование с правом людей на неприкосновенность частной жизни, даже когда они находятся в общественных местах. На промышленных предприятиях оборудование видеонаблюдения может использоваться для наблюдения за частями процесса из центральной диспетчерской, например, когда окружающая среда не подходит для людей. Системы видеонаблюдения могут работать непрерывно или только по мере необходимости для наблюдения за определенным событием. Более продвинутая форма видеонаблюдения, использующая цифровые видеомагнитофоны (DVR), обеспечивает запись в течение, возможно, многих лет, с различными параметрами качества и производительности и дополнительными функциями (такими как обнаружение движения и оповещения по электронной почте). В последнее время децентрализованные IP-камеры , возможно, оснащенные мегапиксельными датчиками, поддерживают запись непосредственно на сетевые устройства хранения данных или внутреннюю флеш-память для полностью автономной работы. Использование CCTV Предупреждение преступности Раскрытие преступлений Мониторинг транспортного потока Спортивные мероприятия Использование в школах Технические характеристики: Современное цифровое телевидение высокой чёткости основано на рекомендации ITU- R ВТ.709 Международного союза электросвязи и обеспечивает соотношение сторон экрана 16:9 с разрешением 1920×1080 пикселей. Такое телевизионное изображение, в зависимости от типа развёртки (чересстрочная или прогрессивная), называется 1080i или 1080p. Кроме высокого качества изображения, ТВЧ предусматривает передачу многоканального звука, чаще всего стандарта Dolby Digital. Российским национальным стандартом, определяющим основные параметры телевещания высокой чёткости, является ГОСТ Р 53533-2009. Корпоративные и национальные стандарты телевидения высокой чёткости могут отличаться от российского. Так, некоторые американские и европейские телевизионные компании (ABC, Fox, ESPN, ARD, ZDF, VRT) практикуют рекомендованное Европейским вещательным союзом изображение 720p (разрешение 1280×720 с прогрессивной развёрткой), которое в России считается телевидением повышенной чёткости (ГОСТ Р 53536-2009). 5. Разрешение Разрешение – величина, определяющая количество точек (элементов растрового изображения) на единицу площади (или единицу длины). Термин обычно применяется к изображениям в цифровой форме, хотя его можно применить, например, для описания уровня грануляции фотоплёнки, фотобумаги или иного физического носителя. Более высокое разрешение (больше элементов) типично обеспечивает более точные представления оригинала. Другой важной характеристикой изображения является разрядность цветовой палитры. Разрешение изображения: Растровая графика – размеры растровых изображений выражают в виде количества пикселей по горизонтали и вертикали, например: 1600×1200. В данном случае это означает, что ширина изображения составляет 1600, а высота — 1200 точек. Векторная графика – Для векторных изображений, в силу принципа построения изображения, понятие разрешения неприменимо. Разрешение устройства: Разрешение принтера указывают в dpi Разрешение сканера изображений указывается в ppi Разрешение экрана монитора в пикселах Разрешение матрицы цифровой фотокамеры в пикселах. Оптика телевизионных систем. Некоторые считают качество оптики в системах видеонаблюдения доказанным. С повышением разрешающей способности телекамер и с миниатюризацией ПЗС-матриц мы все ближе подходим к пределу разрешающей способности, определяемому оптикой, поэтому нам требуется знать несколько больше, чем среднему технику. В этой главе обсуждаются, опять же в упрощенном виде, наиболее общие оптические термины, концепции и устройства, используемые в системах видеонаблюдения. Преломление Самая первая и основная концепция, с которой следует ознакомиться, это концепция преломления и отражения. Когда луч света, распространяющийся в воздухе или вакууме, попадает в плотную среду, вроде воды или стекла, его скорость снижается в ? раз (? всегда больше 1); ? называется показателем преломления. Различные среды (прозрачные для света) имеют различные показатели преломления. Например, скорость света в воздухе составляет 300000 км/с (и почти столько же в вакууме). А когда луч света проходит через стекло, показатель преломления которого равен 1.5, скорость уменьшается до 200000 км/с. Согласно волновой теории света уменьшение скорости света отражается в уменьшении длины волны. Это явление представляет собой основу концепции преломления. Если луч света падает на поверхность стекла перпендикулярно, длина световой волны уменьшается, но когда луч покидает стекло, скорость восстанавливается до нормального значения, т. е. восстанавливается начальная «воздушная длина волны», и свет продолжает распространяться в том же направлении. Однако же, если луч света падает на поверхность стекла под любым другим углом, получаются интересные вещи: луч (в этом случае он рассматривается с точки зрения волновой природы света) имеет фронт, который не одновременно пересекает стекло (потому что падает под углом). Часть фронта, которая первой попадает в новую среду, «замедляется» первой. Конечным результатом становится преломление луча света, т. е. луч слегка отклоняется от первоначального направления. Величина отклонения зависит от оптической плотности среды. Чем плотнее среда, т. е. чем выше показатель преломления, тем больше луч отклоняется от первоначального направления. Существует очень простое соотношение между углами падения и отражения и показателями преломления двух различных сред. Это соотношение было открыто голландским физиком Виллеброр-дом Снелиусом в начале XVII века. Используя простые вычисления, мы можем определить углы отражения в различных средах. Мы рассмотрим это позже, при вычислении углов полного отражения и числовой апертуры в волоконной оптике. Теория преломления и отражения будет использоваться в последующих разделах, когда мы будем рассматривать теорию линз и волоконной оптики. Линзы как оптические элементы Есть два основных типа линз: выпуклые и вогнутые. Линзы первого типа, выпуклые, имеют положительное фокусное расстояние, т. е. действительный фокус, и называются такие линзы увеличивающими, так как они увеличивают изображение объекта. Линзы второго типа, вогнутые, имеют отрицательное фокусное расстояние, т. е. мнимый фокус, они уменьшают изображение объекта. Каждая линза характеризуется следующими основными параметрами: оптическая плоскость (плоскость, проходящая через центр линзы); оптическая ось (ось, перпендикулярная оптической плоскости и проходящая через ее центр); фокус (точка пересечения лучей, падающих параллельно оптической оси); фокусное расстояние (расстояние между оптической плоскостью и фокусом в метрах); диоптрии (величина, обратная фокусному расстоянию, выраженному в метрах). В зависимости от физических размеров и типа поверхности существует множество различных типов линз: плосковыпуклые, выпукло-вогнутые, плосковогнутые и т. д. Название типа многое говорит о физическом строении линз, при этом «плоско» означает, что одна из двух поверхностей линзы плоская. Чтобы скорректировать различные искажения (аберрации), вызванные рядом факторов, приходится объединять различные типы линз. В качестве примера, поясняющего необходимость коррекции, давайте рассмотрим солнечный луч, падающий на призму. Нам всем знаком эффект радуги, возникающей на второй стороне призмы. Эффект возникает из-за того, что «белые» солнечные лучи содержат все длины волн (т. е. цвета), которые только может различать человеческий глаз. Поскольку все эти лучи входят в стекло призмы с показателем преломления п^^, то различные длины волн меняются в несколько разной степени (пропорционально их частоте), таким образом создавая радугу на второй стороне призмы. Это реальное разложение белого света. Красному цвету соответствует самая большая длина волны (низкая частота), и поэтому его преломление наименьшее. Фиолетовому цвету соответствуют самые короткие волны (наибольшая частота), и поэтому он больше всего преломляется. Аналогичный эффект возникает в изумительной радуге после дождя, когда происходит преломление и отражение солнечных лучей в капельках дождя. Несмотря на впечатляющий эффект этого явления, оно нежелательно при создании линз. Выпуклая линза может быть аппроксимирована большим количеством маленьких призм, прилегающих друг к другу и образующих мозаику. Понятно, что изображение, созданное такой линзой на основе дневного света (что происходит наиболее часто), будет разлагаться на основные цвета так же, как это происходит в случае разложения света призмой. Это означает, что когда белые лучи падают на простую выпуклую линзу, то разным цветам будут соответствовать разные фокусные расстояния. Это нежелательный эффект, называется он цветовым искажением линзы или хроматической аберрацией. Итак, следует четко понимать, что причины хроматической аберрации кроются не столько в недостатках изготовления линзы (хотя и это не исключено), сколько в физическом процессе разложения белого света на основные длины волн при прохождении света сквозь единичный элемент линзы. Хроматическая аберрация может быть минимизирована объединением выпуклых и вогнутых линз, при этом белый луч вначале разделяется выпуклой линзой на «дисперсную радугу», а затем «собирается обратно» вогнутой линзой благодаря обратному эффекту вогнутой линзы (относительно угла падения). Если две линзы (выпуклая и вогнутая) тщательно подобраны (по толщине и фокусным точкам), то лучи всех цветов собираются в одном и том же фокусе. Этого можно достичь лишь благодаря тщательному подбору выпукло-вогнутых пар, сохраняющих требуемое фокусное расстояние, как у одноэлементной линзы. Для скрепления двух линз используется специальный прозрачный клей. Мы привели здесь самый простой пример того, почему для создания линзы с определенным фокусным расстоянием требуются многочисленные оптические элементы. Имеется множество других оптических искажений, не только хроматическая аберрация, но и геометрическая («подушкообразное» и «бочкообразное» искажения), сферическая и пр. Название само подсказывает, какой тип искажения накладывается на изображение. Эти искажения могут быть исправлены добавлением в систему дополнительных оптических элементов. При проектировании линз оптикам приходится балансировать между максимально возможной коррекцией (чтобы получить изображение высокого качества) и минимальным числом оптических элементов (с целью экономии и технологической приемлемости). Можете себе представить, сколько возможных комбинаций придется перебрать, если вы проектируете объектив с заданным фокусным расстоянием, состоящий из полудюжины (или более) различных оптических элементов. Раньше оптикам при проектировании линз с заданным фокусным расстоянием и размерами приходилось работать совместно с математиками и проделывать сотни и сотни вычислительных операций вручную. Физические размеры, фокусное расстояние, абсолютное и относительное расположение элементов — это все переменные. Единственный способ найти подходящую комбинацию для известного фокусного расстояния — это мучительно долгий итерационный процесс. Очевидно, желаемым результатом было получение объектива хорошего качества с минимальным количеством оптических элементов. Поскольку задача эта довольно непростая, то производители регистрировали конкретную конструкцию объектива, выполненного по их «рецепту»: сколько линз использовано, чему равно фокусное расстояние, как расположены оптические элементы. Вот почему в кинематографии и фотографии мы все еще можем встретить линзы конкретных производителей, вроде «Planar», «Xenar». Такие имена — это запатентованные проекты объективов для конкретных размеров и фокусного расстояния. Сегодня, в век компьютеров, существует множество профессиональных программ для оптического моделирования. Оптимальные результаты вы можете получить всего за несколько минут, при этом в систему будет включено лишь необходимое число оптических элементов, но достаточное для корректировки всех оптических искажений. Вот почему объективы с определенным фокусным расстоянием (одинаковым углом зрения) имеют столь разные цены, размеры и качество изображения. Качество объектива зависит от многих факторов и не стоит считать его гарантированным. Особенно важно это для вариообъективов, ведь при их проектировании так много переменных. Вариообъективы широко используются в наиболее крупных системах видеонаблюдения, так что при их выборе нужно быть очень внимательным. Простых правил на этот счет не существует, и лучшее, что можно предложить — провести тестирование и сравнение. Факторы, определяющие качество объективов, можно свести к ряду моментов: 1. Конструкция объектива: число элементов; взаимное расположение; коррекция аберрации на этапе проектирования. 2. Производство оптических элементов: тип стекла; технология и тип стеклопроизводства (нагревание, охлаждение, беспримесность); точность шлифовки и полировки (это очень важно); просветляющее покрытие стекла (микронное покрытие, минимизирующее потери, вызванные отражением). 3. Механическая конструкция объектива: фиксация положения объектива и стабильность (к ударам, температуре…); механические движущиеся части объектива (особенно, трансфокатор, фокусировка, лепестки диафрагмы); внутреннее отражение света (черное поглощающее покрытие); шестерни для объективов с сервоприводом (пластмасса, металл, точность). 4. Электроника (у автодиафрагм и объективов с сервоприводом): качество электроники автоматической диафрагмы (усиление, стабильность, точность); энергопотребление (для автоматической диафрагмы, как правило, низкое, но некоторые старые модели могут требовать больше, чем может дать телекамера, поскольку телекамера питает объектив с автодиафрагмой); схема трансфокатора и фокусировки (напряжение: 6 В, 9 В или 12 В, трех или четырехпроводный кабель управления). Геометрическое построение изображений Изображения могут быть построены при помощи простых правил оптики и геометрии. Как можно увидеть, для построения изображения объекта требуется, как минимум, два луча. При построении изображений следует придерживаться следующих трех правил: Объекты, находящиеся на различных расстояниях, на схеме должны одним концом касаться оптической оси. По определению, лучи, проходящие через центр линзы, не меняют своего направления, т. е. в центре линза ведет себя как плоскопараллельная стеклянная пластина, не вызывая преломления. По определению, лучи, параллельные оптической оси, проходят через фокус. Вспомним теперь основную формулу линзы, которую мы используем при расчете количества света, падающего на ПЗС-матрицу: 1/D + 1/d = 1/f (30) здесь D — расстояние от объекта до линзы, d — расстояние от линзы до изображения f — фокусное расстояние линзы. Отметим, что d здесь относится к изображению не бесконечно удаленного объекта, и поэтому оно больше, чем 1; а в случае бесконечно удаленного объекта d будет равно 1. Обратите, пожалуйста, внимание на изображения объектов, находящихся на различном расстоянии. Фокусировка линзы достигается за счет изменения расстояния между линзой и плоскостью изображения (где расположена ПЗС-матрица). Итак, проекция изображения совпадает с фокальной плоскостью только в том случае, когда линза сфокусирована на бесконечно удаленный объект. Во всех остальных случаях расстояние между линзой и изображением больше, чем фокусное расстояние линзы. Следует также отметить, что (как упоминалось выше) на практике объектив состоит из нескольких оптических элементов. Следовательно, их можно представить эквивалентной одноэлементной линзой, расположенной в главной точке. Объектив, образованный из нескольких оптических элементов (единичных тонких линз), имеет две главных точки — первую и вторую главные точки. Для тонкой линзы эти точки совпадают и расположены в центре линзы. Плоскости, пересекающие эти главные точки и перпендикулярные оптической оси, называются главными плоскостями. Главные плоскости обладают следующими свойствами: Луч, падающий на первую главную плоскость (параллельно оптической оси), покинет вторую главную плоскость на той же высоте, распространяясь в направлении точки фокуса. Луч, падающий в направлении первой главной точки, покинет вторую главную точку под тем же углом. Фокусное расстояние такой линзы принимается равным расстоянию от второй главной плоскости до фокуса. Пользуясь этими свойствами, можно построить геометрическое изображение таким же образом, как в случае линзы, состоящей из одного оптического элемента. Следует отметить, что вторая главная точка может попасть за объективов с маленьким фокусным расстоянием. Чем меньше пределы системы линз — в случае фокусное расстояние, тем больше оптических элементов необходимо добавлять для коррекции различных искажений, что увеличивает стоимость объектива. С уменьшением формата ПЗС-матриц (от 2/3" до 1/2" и 1/3", a теперь и до 1/4". В настоящее время выпускаются телекамеры с ПЗС- матрицами 1/6". Прим. ред.) приходится производить объективы с более коротким фокусным расстоянием, чтобы сохранить тот же по ширине угол зрения. Это, в свою очередь, вынудило промышленность уменьшить расстояние от фланца объектива до плоскости изображения, которое для «С» типа крепления равно 17.5 мм с тем, чтобы оптика стала проще, меньше, дешевле. Новый формат расстояния равен 12.5 мм, и поскольку он меньше, он называется стандартом CS (S-small). Асферические линзы Как уже упоминалось выше, сферическая аберрация — это общий тип искажения, присущий большинству линз сферического типа. Линзы сферического типа наиболее распространены, поскольку изготавливаются они при помощи самых простых механических способов шлифовки и полировки, подчиняющихся сферическим законам. Полировка выполняется круговой машиной, в результате чего линза имеет сферическую форму. Можно показать, что кроме хроматической аберрации, присущей простому оптическому элементу («разложение на цвета» белого света), есть еще и сферическая аберрация, вызванная сферическим профилем линзы. Фокус не является в точности одной точкой. На основе физических законов преломления можно показать (но мы не будем вдаваться в эти детали), что колоколоподобная линза (не сферическая) является идеальной для получения единой фокусной точки без сферических искажений. Поперечное сечение такой линзы представляет собой кривую, несколько отклоняющуюся от формы окружности и имеющую форму колокола. Такая линза называется асферической. Понятно, что такую форму трудно воспроизвести при помощи стандартных полировочных технологий, но, если все-таки обеспечить качес