Обзор элементной базы спектрозональных систем с многоэлементными приемниками излучения

Современные оптико-электронные системы (ОЭС) невозможно представить без использования оптико-электронные устройства с матричными приемниками излучения (ОЭУ МПИ) [39]. В настоящий момент существует большое количество различных ОЭУ МПИ, которые имеют свои достоинства и недостатки [40].

Все ОЭУ МПИ делятся на две категории: аналоговые и цифровые. Главное их отличие - это способ обработки и передачи обрабатываемого сигнала. В аналоговых ОЭУ МПИ сигнал поступает от КМОП- или ПЗС-матрицы в аналоговом виде, далее происходит его оцифровка [41]. Для передачи данных в аналоговых ОЭУ МПИ оцифрованный сигнал опять преобразуется в аналоговый, после чего передается на регистрирующее устройство для дальнейшей кодировки, сжатия или записи. В цифровых ОЭУ МПИ сигнал не преобразуется в аналоговый, он передается на регистрирующее устройство в цифровом виде.

Несмотря на это, аналоговые ОЭУ МПИ до сих пор находят свое широкое применение за счет своих преимуществ:

- устойчивость в работе;

- отсутствие потерь и задержек сигнала;

- простота монтажа и дальнейшего использования;

- возможность использования и модернизации с использованием уже действующей кабельной инфраструктуры;

- низкая стоимость.

Но кроме достоинств у аналоговых ОЭУ МПИ имеются недостатки:

- незащищенность передачи сигнала;

- необходимость прокладки дополнительного питающего кабеля;

- плохая масштабируемость уже установленных систем.

До недавнего времени самые лучшие аналоговые ОЭУ МПИ не могли предложить выходное изображение лучшего качества, чем изображение с

разрешением 960H (960x480, 0,7 мегапикселя). В то время как цифровые ОЭУ МПИ предлагали изображение HD или Full HD качества с разрешением 720p (1280х720) или 1080p (1920х1080) (рисунок 1.3).

Рисунок 1.3 - Сравнение получаемых изображений различных ОЭУ МПИ

В связи с этим использование аналоговых ОЭУ МПИ начало снижаться, но несколько лет назад появились новые стандарты для аналоговых ОЭУ МПИ (AHD, HD-TVI, HDCVI), которые уравняли их с цифровыми ОЭУ МПИ.

В настоящее время аналоговые ОЭУ МПИ можно разделить на:

- ОЭУ МПИ старых стандартов (960Н и более старые);

- ОЭУ МПИ новых стандартов (HDCVI, HD-TVI, AHD).

Рассмотрим подробнее аналоговые ОЭУ МПИ новых стандартов. Данные устройства дают разрешение HD 720р (1280х720), Full HD 1080р (1920x1080) и выше.

ОЭУ МПИ AHD стандарта

ОЭУ МПИ AHD стандарта передают 3 типа сигнала (видео, звук, управление) в режиме реального времени по кабелю на расстояние до 500 метров. Для подключения таких устройств необходим регистратор, работающий с этим стандартом. Пример такого ОЭУ МПИ представлен на рисунке 1.4.

Рисунок 1.4 - ОЭУ МПИ AHD стандарта

ОЭУ МПИ HDVTI стандарта

ОЭУ МПИ HDVTI стандарта впервые были реализованы в ОЭУ “HIKVISION”. Данные устройства обладают высоким разрешением (720р и 1080р), также могут передавать 3 типа сигналов (видео, звук и управление) в режиме реального времени по кабелю на расстояние до 500 метров. В отличие от ОЭУ МПИ AHD стандарта существует возможность использования HD-TVI регистратора, позволяющего подключать к системе как обычные аналоговые ОЭУ МПИ, так и ОЭУ МПИ HDVTI стандарта одновременно. На рисунке 1.5 показан образец такого ОЭУ МПИ.

Рисунок 1.5 - ОЭУ МПИ HDVTI стандарта

ОЭУ МПИ Turbo HD стандарта

Данные устройства являются устройства нового поколения с улучшенными характеристиками (разрешение - 3 мегапикселя). Остальные характеристика аналогичны характеристикам ОЭУ МПИ HDVTI стандарта. Образец ОЭУ МПИ Turbo HD стандарта представлен на рисунке 1.6.

Рисунок 1.6 - ОЭУ МПИ Turbo HD стандарта

Гибридные ОЭУ МПИ

Данные ОЭУ содержат два и более выхода, обычно это HD-TVI + CVBS 960H. Данные ОЭУ возникли в связи с большим количеством стандартов и необходимостью универсальных ОЭУ для упрощения построения систем обработки и анализа изображений (рисунок 1.

Рисунок 1.7 - Гибридные ОЭУ МПИ

IP-ОЭУ МПИ

Главное отличие данных ОЭУ МПИ от аналогов - это передача данных в цифровом закодированном виде (рисунок 1.8). Также данные устройства работают без регистрирующего устройства и не требуют отдельного сетевого кабеля. Дальность работы - любая, главное - это наличие сетевой кабельной или беспроводной связи. Устройства дают изображение очень высокого качества (разрешение - 12 мегапикселей). Системы, включающие в свой состав такие ОЭУ МПИ, легко могут быть масштабированы или оптимизированы.

Следует отметить недостатки таких устройств:

- более высокая стоимость по сравнению с аналоговыми устройствами;

- создание систем с IP-ОЭУ МПИ намного сложнее;

- задержка времени при получении изображения;

- зашумленность изображений, возникшая в связи с кодированием и сжатием.

Рисунок 1.8 - IP-ОЭУ МПИ

ОЭУ МПИ HD-SDI (HD CCTV) стандарта

Данные устройства относятся к профессиональным устройствам. Сигнал передается в несжатом виде. Главное их преимущество - очень высокое качество изображения, поступающего в режиме реального времени. Изображение передается на расстояние до 200 метров. Данные ОЭУ используется при решении задач, требуется изображение очень высокой четкости и быстрая реакция на происходящее.

1.1.6.