Stabilizarea electronică a imaginii (EIS)

EIS (eng. Electronic Image Stabilization) este prescurtarea pentru stabilizarea electronică a imaginii.

Aceasta este o tehnică de îmbunătățire a calității imaginii folosind prelucrarea electronică a datelor cu ajutorul procesorului grafic al camerei. EIS minimizează neclaritatea și compensează vibrațiile echipamentului, care sunt deseori cauzate de factorii externi, ca de exemplu vântul, vibrațiile suprafeței cauzate de deplasarea vehiculelor grele sau din cauza fixării inadecvate a camerei, de exemplu pe un catarg foarte înalt sau foarte elastic.

Sistemul EIS nu minimizează neclaritatea imaginii cauzată de mișcarea obiectului sau de vibrațiile extreme ale camerei, dar a fost proiectat în așa fel încât să minimizeze neclaritățile care rezultă din mișcarea normală a obiectivului camerei. Unele dintre camere și obiective au moduri active mult mai evoluate.

Figura 1. Imaginea din cameră cu funcția EIS oprită și pornită

Stabilizarea imaginii este efectuată în cadrul procesului de prelucrare a imaginii care se execută în matrița camerei. Procesorul de imagine urmărește datele de pe senzor în timp real. După aceea, apoi, acestea sunt analizate, prin intermediul unor algoritmi de detecție și măsurare a mișcării imaginii care este creată. Dacă algoritmul va clasifica mișcarea ca și o vibrație, va fi implementată transformarea adecvată (în mod normal mutarea) imaginii pentru a nivela schimbarea. Pentru ca sistemul EIS să poată nivela efectiv vibrațiile și să poată muta imaginea în limitele prestabilite este necesară asigurarea unor zone adiționale la marginea sectorului observat.

Aceasta se poate realiza în două moduri.

Primul mod constă în mărirea digitală (foarte redusă) a părții centrale a imaginii. Fragmentul scenei dintr-un cadru care a fost înregistrat este oarecum o parte a întregului, a cărui poziție în cadrul imaginii complete analizate se poate schimba în funcție de necesități. Dacă conținutul cadrului de imagine astfel definit se va muta către o anumită zonă în raport cu următorul cadru al imaginii, va avea loc mutarea concomitentă a limitelor cadrului imaginii. În acest mod, pixelul mutat pe matriță este salvat fără a fi mutat în cadrul noului sistem de coordonate. Sistemul care funcționeze în acest fel micșorează puțin cadrul de vedere al camerei, ceea ce se observă în momentul pornirii acestuia.
Între diferitele cadre sunt analizate diferențele de imagine, de cele mai multe ori imaginea fiind împărțită în sectoare. Dacă la momentul dat se observă o mișcare numai în o parte a sectoarelor imaginii, acest fapt va fi interpretat ca și mișcarea obiectului observat. Dacă totuși mișcarea va cuprinde o marte mai mare a zonei observate, acest fapt va fi interpretat ca și deplasarea fundalului. Așadar – când algoritmul va interpreta această deplasare ca și o vibrație, va avea loc corectarea adecvată evenimentului. Din păcate acest sistem este destul de ușor de păcălit; este îndeajuns ca în cadru să apară un obiect mobil de dimensiuni sporite. În această situație poate trece o anumită perioadă de timp până când algoritmul va recunoaște dacă este vorba de deplasarea obiectului sau de vibrații ale camerei.

Al doilea mod este asemănător, dar este realizat prin intermediul echipamentelor fizice. Matrița camerei este prevăzută pe margini cu o zonă care nu este utilizată în timpul funcționării normale. În cazul detectării vibrațiilor, coordonatele centrului zonei de citire a imagini sunt mutate în conformitate cu gradul de deplasare.

Bineînțeles că eficiența sistemului EIS depinde de eficiența metodelor de detectare.
Introducerea pe piață a camerelor cu rezoluție înaltă a adus beneficii substanțiale în domeniul proiectării sistemelor de supraveghere. Acestea asigură obținerea unei imaginii cu mai multe detalii și analizarea numai anumitor fragmente ale imaginii – așa zisele puncte de interes. O astfel de apropiere a ideii se bazează deseori pe teleobiective. Rezultatul îl poate constituii scăderea calității imaginii și pierderea detaliilor cauzată de mișcare și vibrații.

Figura 3. Înregistrări din camera Hikvision cu funcția EIS oprită și pornită

Sistemul EIS este o soluție bazată pe compromis, dar este de asemenea relativ ieftină. Utilizarea stabilizării electronice influențează negativ rezoluția imaginii obținute. Rezultatul este oarecum un produs secundar, care a fost obținut ca urmare a utilizării anumitor algoritmi. De cele mai multe ori se micșorează contrastul, claritatea detaliilor și a câmpului de vedere. Cu cât de mult se va înrăutăți imaginea depinde de amplitudinea vibrațiilor la care va fi supus sistemul EIS. În cazul unor focalizări nu prea mari și situațiile tipice, observatorul obișnuit nu ar trebuie să resimtă în mod special disconfortul cauzat de sistem. Punctul forte al sistemului electronic este viteza de reacție foarte rapidă și – în varianta cea mai simplă – lipsa completă a elementelor mecanice. Datorită acestor caracteristici, un astfel de sistem nu duce la creșterea masei echipamentului și nici a dimensiunilor acestuia.