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.