قابلیت تشخیص انسان از حیوان در دوربین مدار بسته

مقالاتی که بهتر است پیش از مطالعه‌ی این مقاله بخوانید:

• تشخیص حرکت، تشخیص عبور از خط و تشخیص نفوذ در دوربین هایک ویژن

حوزه‌های کاربردی برای شبکه‌های حسگر از اتوماسیون صنعتی تا مشاهدات محیطی و تا حوزه پزشکی گسترده است. تشخیص انسان از حیوان در دوربین مدار بسته یکی از موارد مهم در استفاده از شبکه‌های حسگر حرکت می‌باشد.
از مواردی که سیستم دوربین مدار بسته اهمیت بسیاری دارد مراقبت و نظارت از کودکان در محیط‌های بسته و یا شرایط امنیتی ضد سرقت هستند. همچنین با بهبود کیفیت زندگی و افزایش طول عمر، مراقبت از زندگی سالمندانِ تنها، به دلیل کاهش ظرفیت خود مراقبتی نیاز به سیستم‌های نظارتی دارد. اجرای یک شبکه حسگر که برای تمایز بین حضور یک انسان و یک حیوان استفاده می‌شود، می‌تواند در مواقع اضطراری پزشکی و یا امنیتی مفید باشد.

ساختار اصلی پلتفرم‌های شبکه تشخیص انسان از حیوان در دوربین مدار بسته، از حسگرهایی برای اندازه گیری فاصله و تعیین ارتفاع، سنسور دما و سنسورهایی برای تشخیص حرکت تشکیل شده است. در برنامه ریزی آن مواردی چون راه رفتن و ایستادن در نظر گرفته می‌شود. به منظور بهبود خطای نسبی برای تفاوت بین کودکان و حیوانات خانگی که وارد اتاق می‌شوند چندین پیکربندی آزمایش می‌شود.

1.سنسور تشخیص حرکت PIR دوربین مدار بسته چیست؟

سنسور PIR مخفف عبارت Passive Infrared Sensor یا سنسور مادون قرمز منفعل است. این سنسور برای پروژه‌هایی به کار می‌رود که در محدوده خاصی نیاز به تشخیص انسان از حیوان در دوربین مدار بسته دارند. این حسگر با عناوین سنسور حرکت  PIRیا سنسور IR نیز شناخته می‌شود.
سنسور PIR یک حسگر الکترونیکی است که نور مادون قرمزی که از اجسام موجود در میدان دید خود تابیده می‌شود را اندازه گیری می‌کند. سنسورهای PIR دارای عملکرد قدرتمند و هزینه کم هستند، به همین دلیل در پروژه‌های زیادی استفاده می‌شوند. کاربرد آنها به طور گسترده توسط جامعه سخت افزار برای پروژه‌های مرتبط با دوربین‌های مداربسته پذیرفته شده است. آنها به طور معمول در آشکارسازهای حرکتی که بر پایه PIR هستند، به کار می‌روند. همچنین در سیستم‌های هشدار امنیتی و برنامه‌های اتوماتیک روشنایی مورد استفاده قرار می‌گیرند.
سنسورهای PIR با نام‌های PID یا آشکارسازهای منفعل مادون قرمز نیز شناخته می‌شوند. یعنی سنسور PIR قادر است تابش‌های مادون قرمزی که از ذرات ساطع می‌شود را نیز تشخیص دهد.

به طور کلی، PIR می‌تواند در تشخیص انسان از حیوان در دوربین مدار بسته در محدوده مورد نیاز که توسط مشخصات سنسور خاص تعیین می‌شود، کمک کند. آشکارساز هیچ انرژی از خودش ساطع نمی‌کند اما به صورت غیر فعال آن را دریافت کرده و تشعشعات مادون قرمز محیط را تشخیص می‌دهد.

2.اجزای سنسور PIR

از نظر فنی، PIR از یک سنسور pyroelectric ساخته شده است که می‌تواند سطوح مختلف تابش مادون قرمز را تشخیص دهد. همه اشیا و موجودات سطوح مختلفی از تابش را از خود ساطع می‌کنند و هر چه دمای جسم افزایش یابد، سطح تابش نیز افزایش پیدا می‌کند.

ساختار سنسور PIR در مقایسه با دیگر سنسورها بسیار پیچیده است. این سنسورها دارای 2 شکاف هستند و هر کدام از اسلات‌ها از مواد حساس ساخته شده اند.
برای اینکه دو شیار PIR بتوانند از فاصله‌ای دورتر دیدن کنند در ساختار آنها از لنز Fresnel استفاده می‌شود.
حسگرهای حرکتی رابطه‌ای سازگاری دارند که استفاده از آن آسان است. کافی است آن را به سادگی به Base Shield متصل کرده و برنامه ریزی کنید. در اینصورت می‌توانید آن را به عنوان یک آشکارساز حرکت مناسب برای پروژه‌های دوربین مداربسته استفاده نمایید.

3.سنسور تشخیص حرکت یا PIR چگونه کار می‌کند؟

شبکه‌های دوربین مداربسته و حسگر PIR را می‌توان برای دسته‌بندی وسیعی از کاربردها، از جمله تشخیص انسان از حیوان در دوربین مدار بسته استفاده کرد. شبکه‌های حسگر بیسیم شامل تعداد زیادی گره از حسگرهای کوچک هستند که به شیوه‌ای خاص تعیین شده‌اند و ظرفیت برقراری ارتباط با یکدیگر را از راه دور دارند. پروژه‌های متعددی از شبکه‌های حسگر در مراقبت‌های پزشکی و امنیتی و نظارت بر کودکان بهره برداری می‌کنند. این شبکه‌ها در برابر خطاهای مختلف حسگر و اندازه‌گیری‌های معیوب آسیب پذیر هستند، که ممکن است مانع کارایی و پاسخ به موقع شود.

سنسور حرکت PIR قادر است سیگنال‌های مادون قرمز ناشی از حرکت اجسام یا موجودات را تشخیص دهد. زمانیکه حسگر PIR متوجه انرژی مادون قرمز شود، آشکارساز حرکت فعال می‌شود. در اینصورت سنسور روی پین SIG خود خروجی HIGH می‌دهد. محدوده تشخیص و سرعت پاسخ یا response را می‌توان با دو پتانسیومتری که روی برد مدار است، تنظیم نمود. سرعت پاسخ از 0.3 تا 25 ثانیه و برد تشخیص 6 متر است.

در چه زمانی PIR فعال می‌شود؟

هنگامی که سنسور غیرفعال است، دو اسلات میزان یکسانی از تشعشع منفعل مادون قرمز را حس می‌کنند. مقدار تشعشع دریافتی محیط از طریق فضای باز، دیوارها یا اتاق و سایر اجسام ساکن ساطع می‌شود.
هر زمان که بدن انسان یا هر حیوانی از محدوده دید سنسور عبور می‌کند، اولین شکاف سنسور PIR را قطع می‌کند. این کار یک تغییر مثبت دیفرانسیل بین دو قسمت ایجاد می‌کند. هنگامیکه بدن از ناحیه دید حسگر خارج می‌گردد، باعث ایجاد یک تغییر دیفرانسیل منفی بین دو قسمت سنسور می‌شود.

محدوده فعال شدن سنسورهای مختلف PIR به صورت زیر است:

• تشعشع منفعل مادون قرمز داخلی: فواصل تشخیص بین 25 سانتیمتر تا 20 متر است.
• انواع موانع داخلی: فاصله تشخیص از 25 سانتیمتر تا 20 متر متغیر است.
• تشعشع مادون قرمز غیرفعال در فضای باز: فاصله تشخیص از 10 متر تا 150 متر متغیر است.
• آشکارساز مانع مادون قرمز غیرفعال در فضای باز: فاصله از 10 متر تا 150 متر است.

4.درصد خطای سنسور PIR چقدر است؟

سنسور تشخیص حرکت PIR بر اساس سنجش حرارت حاصل از انرژی مادون قرمز کار می‌کند و ضریب اطمینان بالایی دارد. بنابراین درصد خطای اعلام آلارم‌های کاذب در آن خیلی پایین است. هشدارهای زیاد و نادرست وقتی زیاد می‌شود که سیستم به صورت صحیح قادر به تشخیص انسان از حیوان در دوربین مدار بسته نباشد.
اگر هشدارهای سیستم زیاد باشد، بایستی تنظیمات مربوط به حساسیت حسگر را دوباره بررسی کنید. اندازه‌گیری‌های معیوب می‌توانند آلارم‌های کاذب ایجاد کنند. به منظور کاهش نرخ بالای هشدارهای کاذب، ارائه مکانیزمی برای تشخیص هرگونه انحراف غیرعادی و تمایز بین وضعیت اضطراری و خطای حسگر مهم است. در این مورد طراحان از یک سیستم نظارتی با نمونه برداری بیش از حد استفاده می‌کنند. اگر زمان تاخیر و میزان حساسیت را تنظیم کنید تعداد آلارم‌های کاذب کمتر می‌شود.

5.سنسور تشخیص حرکت PIR در دوربین مدار بسته هایک ویژن

آشکارساز دوربین هایک ویژن PIR به منظور نصب در محیط‌های داخلی در مکان‌هایی مانند اتاق نشیمن، آشپزخانه، راهرو، اتاق خواب یا برای استفاده در ساختمان‌های اداری در نظر گرفته شده است. سیستم دوربین مداربسته هایک ویژن شامل ردیاب دوربین PIR، آشکارساز دو طرفه بی سیم ایمن با تشخیص حرکت و دوربین داخلی با کیفیت بالا می‌باشد.

این سیستم دارای امکان محافظت در برابر خرابکاری، مصرف باتری کم و کنترل اتصال است. سیستم می‌تواند تا 6 سال با باتری داخلی کار کند. همچنین امکان تشخیص انسان از حیوان در دوربین مدار بسته را دارد. این دوربین ها به واسطه داشتن هوش مصنوعی از قابلیت‌هایی مانند تشخیص چهره، دید رنگی در شب، تشخیص حرکت و تشخیص نفوذ برخوردار است به طوری‌ که حیوانات را نادیده می‌گیرد ولی انسان‌ها را از همان وحله اول می‌شناسد. ردیاب دوربین هایک ویژن PIR می‌تواند مساحت 12 متری سنسور را برای حرکت در زاویه 85.9 درجه نظارت کند. اگر آشکارساز را در گوشه اتاق قرار دهید، کل اتاق را پوشش می‌دهد.