что такое pir датчик в видеокамере

Тестирование камеры B12CR с PIR-сенсором

Охрана помещения от несанкционированного проникновения является непростой задачей. Для надежного обнаружения движения живых объектов (в частности людей) в небольших помещениях существует специальное решение. Им являются инфракрасные датчики движения, или PIR-датчики. Эти датчики замечают человека в кадре за счёт того, что его температура выше температуры окружающей среды. Чтобы фиксировать, что происходило на объекте создали комбинированное решение из камеры и PIR-датчика. После срабатывания, в таких камерах обычно инициируется запись видео с перемещениями нарушителя. Встроенный PIR-датчик, как заявляют производители, будет реагировать только на движение человека.

Принцип работы PIR-датчика

В основе конструкции инфракрасного датчика движения лежат 2 чувствительных к ИК-излучению сенсора. Причем PIR-датчик срабатывает только на движение живого объекта, в частности человека. Благодаря применению линзы Френеля и определенной ориентации лучей любое движение теплого объекта в кадре будет фиксироваться датчиком движения.

Рисунок 1 Принцип работы PIR-датчика. Слева только два чувствительных сенсора, справа добавлена линза Френеля

У используемого физического процесса есть одна особенность. Медленно движущийся объект или объект, обладающий температурой окружающей среды, не вызовет срабатывания. Отсюда становится понятно, почему применение PIR-датчика на практике направлено на решение специфичной задачи – обнаружение движения теплого объекта. Насколько хорошо он с ней справится решила проверить лаборатория CCTVLab.

Что тестировали

В этом тесте измерялись базовые характеристики PIR-датчика движения:

— дальность обнаружения, как максимальное расстояние до объекта, на котором детектор движения срабатывает безошибочно;

— угол обнаружения, как величину угла перед детектором, в котором он фиксирует движение объекта;

— точность обнаружения, как отношение количества зафиксированных перемещений к реальному числу перемещений.

Результаты испытаний B12CR

Рисунок 2 Изменение точности обнаружения с увеличением расстояния до объекта при: скорость движения 1,7 м/с; разность температур 4°C (больше-лучше)

До определенного расстояния PIR-датчик фиксирует движение объекта без ошибок. За пределами этого расстояния PIR-датчик может просто не зафиксировать движение. С увеличением расстояния до объекта растет и количество пропусков перемещений объекта. В итоге датчик полностью перестает реагировать на движение. Расстояние, на котором это происходит, несильно отличается от дальности обнаружения камер.

Рисунок 3 Дальность обнаружения при: разница температур 4°C (больше-лучше)

Дальность обнаружения при низкой скорости 0,3 м/с оказалась значительно меньше, чем при большой скорости 1,7 м/с. Вероятно это связано с тем, что изменения тока с чувствительного сенсора при медленном движении недостаточно для срабатывания детектора. А значит, чем быстрее в нашем тесте движется нарушитель, тем надежнее будет работать система обнаружения движения. Вполне предсказуемый результат.

Рисунок 4 Дальность обнаружения при: скорость объекта 1,7 м/с (больше-лучше)

Уменьшение разницы температур между объектом и окружающей средой с 4°C до 2°C приводит к закономерному снижению дальности обнаружения детектора. Но даже при разнице температур всего в 2°C детектор стабильно фиксирует движение. В большинстве случаев человек будет иметь существенно более высокую температуру, чем помещение

Изменение условий съемки в помещении привело к ожидаемым результатам. PIR-датчик стабильно обнаруживает движение теплого объекта в любых условиях. На холодный же объект реакция отсутствует, а значит PIR-датчик реагирует только на движение живого объекта. Что характерно – включение ИК-подсветки никак не повлияло на работу PIR-датчика. Хотя ИК-подсветка и PIR-датчик работают в инфракрасном спектре, диапазоны их рабочих длин волн сильно отличаются и не пересекаются. На работу PIR-датчика движения влияет только скорость, температура объекта и расстояние до него. Насколько хорошо PIR-датчик будет замечать объекты зависит от его чувствительности.

Программный детектор движения, в свою очередь, обнаруживает движение только если объект отчетливо виден на изображении. При этом стабильно фиксируются любые изменения в кадре. Причем, увеличивая чувствительность программного детектора, можно получить большую чем у PIR-датчика дальность срабатывания. Нам удалось добиться стабильной фиксации движения на расстоянии более 40 м. Стоит понимать, что дальнейшее увеличение чувствительности может привести и к появлению ложных срабатываний.

Заключение

Лаборатория CCTVLab подтвердила, что PIR-датчик оптимально использовать именно для обнаружения движения человека. Специализированный датчик максимально точно реагирует на перемещение теплого объекта вплоть до пороговой дальности обнаружения. Эта дальность сравнима с размерами небольших помещений. Движение же холодного объекта полностью игнорируется.

Программный датчик фиксирует движение любых объектов. А вместе с тем обладает большей дальностью и более гибкими настройками чем PIR-датчик. Совместное использование двух этих способов детекции позволяет фиксировать движение теплого объекта с максимальной точностью.

Полную версию статьи Вы можете посмотреть на сайте лаборатории CCTVLab.

Источник

Видеокамеры с PIR-сенсором. Обзор предоставлен независимой тестовой лабораторией CCTVLAB

Охрана помещения от несанкционированного проникновения – задача непростая. Для ее облегчения доступен широкий ассортимент устройств. В основу их работы заложены различные физические принципы. Помимо камер видеонаблюдения, можно найти магнитные, акустические, вибрационные датчики, детекторы разрушения и оптические системы, работающие в области видимого и инфракрасного света. Часть этих устройств нецелесообразно использовать в небольших проектах, другие же служат для контроля целостности места установки, а движение на территории никак не фиксируют.

Для надежного обнаружения движения живых объектов (в частности, людей) в небольших помещениях существует специальное решение – инфракрасные датчики движения, или PIR-датчики. Они замечают человека в кадре за счет того, что его температура выше температуры окружающей среды. Для фиксирования происходившего на объекте было создано комбинированное решение из камеры и PIR-датчика. После срабатывания в таких камерах обычно инициируется запись видео с перемещениями нарушителя. Встроенный PIR-датчик, как заявляют производители, будет реагировать только на движение человека.

Распространенные программные детекторы движения начинают запись видео после любого изменения кадра, будь то идущий человек, мигающая лампа, шумы на изображении или качающиеся деревья за окном. А специализированные алгоритмы детекции людей обычно очень чувствительны к месту расположения камеры и направлению объектива относительно идущего человека. Иногда к камере подключают внешние датчики тревоги (контроль вскрытия двери, разбивания окна), но такой функционал часто излишний и только увеличивает сложность и стоимость проекта.

Обычно клиенту нужно просто фиксировать движение на объекте, поэтому камеры с PIR-датчиком удобно использовать как готовое универсальное решение – в качестве камеры со встроенной сигнализацией либо ограничителя ложных срабатываний от движения неживых объектов.

Принцип работы PIR-датчика

В основе конструкции инфракрасного датчика движения лежат два чувствительных к ИК-излучению сенсора, причем анализируемый спектр излучения соответствует тепловому излучению человеческого тела. Каждый сенсор формирует на своем выходе ток, пропорциональный средней температуре объектов, находящихся перед ним. Два сенсора имеют одинаковый сигнал при работе в одинаковых условиях. Появление перед одним из них объекта с более высокой температурой закономерно влияет на значение тока с этого сенсора. Различие же в токах формирует выходной сигнал самого детектора движения. Таким образом, PIR-датчик срабатывает на движение человека.

Перемещения теплого объекта только перед одним сенсором никак не отразятся на показаниях датчика, а значит получится анализировать только пересечение границ сенсоров и линии между двумя чувствительными элементами. Поэтому описанная реализация датчика движения не подходит для реальной эксплуатации.

Чтобы обнаруживать движение на всей сцене, используются линзы Френеля. Они фокусируют на сенсоре оптическое излучение из разных точек пространства, тем самым создавая множество «лучей», с которых на чувствительные сенсоры «снимается» температура.

Благодаря определенной ориентации этих лучей любое движение теплого объекта в кадре будет фиксироваться датчиком движения.
У используемого физического процесса есть одна особенность. Медленно движущийся объект или объект, обладающий температурой окружающей среды, не вызовет срабатывания.

Отсюда становится понятно, почему применение PIR-датчика на практике направлено на решение специфичной задачи – обнаружение движения теплого объекта. Насколько хорошо он с ней справится, мы решили проверить в этом тесте, а заодно и посмотреть на работу программного детектора движения в камере.

Что тестируем?
Мы будем измерять базовые характеристики PIR-датчика движения:

Предоставленные модели

В результате в лаборатории оказались следующие образцы:

Все предоставленные модели являются Cubeкамерами. Это исполнение популярно для установки в офисах и иных небольших помещениях. Неожиданным для нас стало то, что на рынке мало камер с PIR-датчиком, и производители, возможно, не стремятся значительно расширять такими устройствами свой ассортимент.

Как проводятся измерения

Измерять характеристики мы будем при помощи специального перемещающегося излучателя, имитирующего тепловое излучение человека. Его скорость, размер и температура устанавливались для наибольшего соответствия реальной эксплуатации. Исходные условия тестов были близки к нормам, принимаемым при тестировании PIR-датчиков:

Оценим влияние на работу PIR-сенсора следующих изменений:

BEWARD B12CR
Предоставлена компанией НПП «Бевард»

Лидирует по значению дальности обнаружения на скорости 1,7 м/с и показывает наилучшую дальность обнаружения при разнице температур как 4 °C, так и 2 °C.

Камера ведет съемку круглосуточно в реальном времени (25 кадр/с) с разрешением 1 Мпкс благодаря сенсору «день/ночь» и встроенной ИК-подсветке с дальностью до 8 м. Производитель предлагает при покупке оснастить камеру объективом на выбор – 2,5/2,8/3,6/6/8/12/16 мм.

Камера оборудована динамиком и активным микрофоном. По словам производителя, микрофон обладает акустической дальностью до 10 м и автоматической регулировкой усиления, что позволяет передавать звуки с минимальными искажениями.

В камере заявлены расширенный динамический диапазон с цифровой обработкой сигнала (DWDR), цифровая система шумоподавления (2D/3DNR/SmartNR) и поддержка ONVIF.
Модель поддерживает двойное кодирование видеопотока в форматах Н.264/MJPEG. Отмечается, что IP-камера позволяет задавать разнообразные сценарии действия при наступлении тревожных событий, например начать запись на карту памяти microSDHC или отправить уведомление на e-mail.

Производитель подчеркивает, что доступно исполнение камеры со встроенным Wi-Fi модулем – B12CRW.

Источник

Камеры HiWatch с PIR-датчиком движения – эффективное решение для охраны

25.03.2020

Технология детекции движения на основе пироэлектрического (пассивного) инфракрасного (PIR) датчика широко используется в системах охранной сигнализации, а также в системах видеонаблюдения для защиты различных объектов.

Внутри датчика располагаются два чувствительных элемента, фиксирующих уровень инфракрасного излучения. Перед каждым установлена линза, которая фокусирует на нём падающие на датчик инфракрасные лучи. Таким образом, окружающее пространство как бы разделено между двумя линзами, каждая из которых проецирует тепловое излучение из своей зоны на «свой» чувствительный элемент. В обычных условиях поступающее на обе части датчика излучение примерно одинаково. Когда появляется тепловой объект (человек), он сначала попадает в поле зрения только одной части датчика, так что показания двух чувствительных элементов начинают различаться, и датчик делает вывод, что имело место движение, и срабатывает тревога.

HD-TVI камеры HiWatch DS-T204 / DS-T210 / DS-T213 оснащены встроенным PIR-датчиком, что позволяет им быстро и точно выявлять тревоги, связанные с вторжением в охраняемую зону. При использовании видеорегистраторов Q- или U-серии система видеонаблюдения получает сигнал сработки PIR-датчика по общему с передачей видеосигнала кабелю и, таким образом, фильтрует ложные тревоги, вызванные нецелевыми объектами – например, небольшими животными или движением веток, сета, листьев деревьев на ветру. Это помогает сократить количество ложных срабатываний системы безопасности и повысить эффективность ее работы на объекте. При обнаружении человека в охраняемой зоне камера может запускать мигающую световую сигнализацию в качестве предупреждения для нарушителя и предотвращения дальнейших противоправных действий.

Камеры HiWatch с PIR-датчиком оснащены CMOS-матрицей с ультравысокой чувствительностью – минимальная освещенность может составлять 0,005 лк, что позволяет вести мониторинг в сумерках, в ночное время или на объектах с низким уровнем освещения. Функция интеллектуальной ИК-подсветки автоматически регулирует ее яркость и улучшает видимость в зависимости от окружающих условий съемки.

Такое решение с функцией обнаружения движения и предупреждающей световой сигнализацией подойдет для охраны складских помещений, закрытых территорий, магазинов, частных домов и квартир, офисов и т.д.

Ключевые особенности PIR-камер HiWatch DS-T204 / DS-T210 / DS-T213

Источник

Как настроить функцию PIR на IP-камере Hikvision

Многие IP-камеры Hikvision поставляются с функцией PIR, которая удобна для различных систем безопасности.

Эти камеры имеют встроенный детектор PIR, который улавливает инфракрасный свет, излучаемый человеческими телами, и отличает его от других визуальных «шумов». Таким образом, фильтрация ложных срабатываний снижает объем памяти и затраты, а также означает более эффективный поиск отснятого материала после события.

В этом пошаговом руководстве мы покажем, как включить функцию PIR на IP-камерах Hikvision. Сначала проверьте характеристики камеры, чтобы убедиться, что она поддерживает функцию PIR. Например, так называемые кубические IP-камеры Hikvision (2 Мп, 4 Мп или 8 Мп) поставляются с функцией PIR.

Включите функцию PIR на камере Hikvision

Шаг 2. Получите доступ к камере через веб-браузер (используйте Internet Explorer). Введите IP-адрес и введите свое имя пользователя и пароль. Если спросят, установите любой плагин.

Шаг 4. В расписании тревог установите запись на весь день и всю неделю. Таким образом, функция PIR будет активна все время.

Шаг 5. Протестируйте функцию. Когда перед камерой находится человек, PIR активирует камеру, и вы слышите звуковое предупреждение (звуковой сигнал).

Источник

Как работает PIR датчик HC-SR501, и его взаимодействие с Arduino

Лаборатория каждого сумасшедшего ученого, или секретная комната подростка, нуждается в улучшенной защите от вторжения мошенников или братьев и сестер. Если вы один из них, вам, вероятно, стоит подумать о приобретении пассивного пироэлектрического инфракрасного (PIR) датчика. PIR датчики позволяют вам определять, когда кто-то находится в комнате, когда не должен быть там.

Рисунок 1 – Как работает PIR датчик HC-SR501, и его взаимодействие с Arduino

Хотя это может показаться чем-то из шпионского фильма, но вы, вероятно, используете PIR датчики каждый день. Этот датчик вы можете найти в большинстве современных систем безопасности, автоматических выключателях света, механизмах открывания гаражных ворот и аналогичных применениях, где работа какого-либо электрического устройства необходима только в присутствии людей.

Как работает PIR датчик движения?

PIR датчик разработан специально для обнаружения таких уровней инфракрасного излучения. В основном он состоит из двух основных составляющих: пироэлектрического датчика и специальной линзы, называемой линзой Френеля, которая фокусирует инфракрасные сигналы на пироэлектрический датчик.

Рисунок 2 – PIR датчик, пироэлектрический датчик, два слота обнаружения

Пироэлектрический датчик на самом деле имеет две прямоугольные прорези, выполненные из материала, который пропускает инфракрасное излучение. За ними находятся два отдельных инфракрасных сенсорных электрода: один из которых отвечает за создание положительного выходного сигнала, а другой – отрицательного. Причина такого решения заключается в том, что мы ищем изменение инфракрасных уровней, а не сами окружающие инфракрасные уровни. Два электрода подключены так, чтобы они подавляли друг друга. Если одна половина видит больше или меньше инфракрасного излучения, чем другая, выходной сигнал будет высоким или низким.

Когда датчик находится в режиме ожидания (то есть вокруг датчика нет движения), оба слота обнаруживают одинаковое количество инфракрасного излучения, что приводит к нулевому выходному сигналу.

Но когда мимо проходит теплый объект, подобный человеку или животному; сначала он перекрывает одну половину PIR датчика, что вызывает появление положительного дифференциального изменения между двумя половинами. Когда теплый объект покидает чувствительную область, происходит обратное, в результате чего датчик генерирует отрицательное дифференциальное изменение. Соответствующий импульс сигналов приводит к тому, что датчик устанавливает на выходном выводе высокий логический уровень.

Рисунок 3 – Принцип действия PIR датчика

PIR детектор движения HC-SR501

Для большинства наших проектов на Arduino, которые должны определять, когда человек покинул или вошел в зону, или приблизился, PIR датчики HC-SR501 являются отличным выбором. Они имеют низкое энергопотребление и низкую стоимость, довольно прочные, имеют широкий диапазон линз, с ними легко взаимодействовать, и они безумно популярны среди любителей.

PIR датчик HC-SR501 имеет три вывода: питание VCC, выход и земля (показано на рисунке ниже). Он имеет встроенный стабилизатор напряжения, поэтому он может питаться от любого постоянного напряжения от 4,5 до 12 вольт, обычно используется 5В. Кроме этого, у него есть несколько настроек. Давайте проверим их.

Рисунок 4 – Распиновка PIR датчика. Расположение компонентов на плате.

На плате есть два потенциометра для настройки пары параметров:

Наконец, на плате есть перемычка (на некоторых моделях перемычка не впаяна). У нее есть два варианта настройки:

Повышение универсальности PIR датчика HC-SR501

Печатная плата HC-SR501 имеет площадки для двух дополнительных компонентов. Они обычно обозначаются как «RT» и «RL». Обратите внимание, что на некоторых платах обозначения могут быть закрыты «купольной» линзой на стороне, противоположной компонентам.

Дополнительные компоненты могут быть припаяны непосредственно к плате или выведены в удаленные места с помощью проводов и разъемов.

Распиновка PIR датчика HC-SR501

HC-SR501 имеет 3-контактный разъем, который соединяет его с внешним миром. На него выведены следующие контакты:

Рисунок 8 – Распиновка PIR датчика HC-SR501

VCC – вывод питания для PIR датчика HC-SR501, к которому мы подключаем вывод 5V на Arduino.

Выходной контакт – логический выход с TTL уровнем 3,3 В. Низкий логический уровень означает, что движение не обнаружено, высокий логический уровень означает, что было обнаружено какое-то движение.

GND должен быть подключен к земле Arduino.

Использование PIR датчика в качестве автономного устройства

Одна из причин, по которой PIR датчик HC-SR501 является чрезвычайно популярным, заключается в том, что он является очень универсальным датчиком, который самодостаточен. А подключив его к каким-либо микроконтроллерам, таким как Arduino, вы сможете еще больше расширить его универсальность. Для нашего первого эксперимента мы будем использовать HC-SR501 отдельно, чтобы показать, насколько он полезен сам по себе.

Схема соединений для этого эксперимента очень проста. Батареи подключены к выводам датчика VCC и GND, а маленький красный светодиод подключен к выходному контакту через ограничивающий ток резистор 220 Ом. И всё!

Теперь, когда PIR обнаруживает движение, на выходном контакте появляется высокий логический уровень, и светодиод загорается!

Рисунок 9 – Тестовая схема подключения PIR датчика без использования Arduino. Она показывает, как можно использовать PIR датчик в автономных приложениях.

Помните, что при включении питания необходимо подождать 30-60 секунд, пока PIR датчик не адаптируется к инфракрасной энергии в помещении. В течение этого времени светодиод может немного мигать. Подождите, пока светодиод не погаснет, а затем подвигайтесь перед ним, махая рукой, чтобы увидеть, что светодиод загорается.

Подключение PIR датчика к Arduino UNO

Теперь, когда у нас есть полное понимание того, как работает PIR датчик, мы можем подключить его к нашей плате Arduino!

Подключить PIR датчики к микроконтроллеру очень просто. PIR действует как цифровой выход, поэтому всё, что вам нужно делать, это отслеживать, когда на его выходном выводе установится высокий логический уровень (обнаружено движение) или низкий логический уровень (не обнаружено). Подайте на PIR датчик напряжение 5 В и подключите землю. Затем подключите выход к цифровому выводу 2.

Вам нужно установить перемычку на HC-SR501 в положение H (повторный запуск), чтобы он работал правильно. Вам также нужно будет установить время на минимум (3 секунды), повернув потенциометр «время» против часовой стрелки до упора. Установите чувствительность в любое положение, которое вам нужно, либо, если не уверены, установите ее в среднее положение.

Теперь вы готовы загрузить код и начать работу PIR датчиком.

Рисунок 10 – Подключение PIR датчика к Arduino UNO

Код Arduino

Код очень прост и в основном отслеживает, является ли входной сигнал на выводе 2 высоким или низким.

В конце, при обнаружении движения мы печатаем сообщение в монитор последовательного порта.

Рисунок 11 – Вывод приложения PIR датчика в мониторе последовательного порта

Что нужно учесть перед проектированием приложений на базе PIR датчиков

Как и для большинства PIR датчиков, HC-SR501 требуется некоторое время для адаптации к инфракрасной энергии в помещении. Это занимает от 30 до 60 секунд при первом включении датчика.

Кроме того, датчик имеет период «сброса» около 5 или 6 секунд после считывания. В течение этого времени он не обнаружит никакого движения.

При проектировании системы на базе HC-SR501 вам необходимо будет учитывать эти длительности задержек.

Источник