• 1. Technologies des caméras
• 1.1. Caméra CCD
• 1.2. Caméra CMOS
• 1.3. Caméra analogique
• 1.4. Caméra numérique (caméra IP)
• 1.5. Caméra infrarouge
• 1.6. Caméra discrète
• 2. Caméras dômes et tourelles
• 2.1. Caméras dômes motorisées intérieures et extérieures
• 2.2. Caméra motorisée sur rail
• 2.3. Caméra tourelle motorisée
• 2.4. Pilotage des dômes motorisés
• 3. Caractéristiques techniques
• 3.1. Résolution
• 3.2. Sensibilité
• 3.3. Réponse spectrale
• 4. Conditions d’utilisation : éclairage et positionnement
• 4.1. Réflexion
• 4.2. Emplacements des caméras
• 5. Dynamique et plage de fonctionnement

Dans la chaîne d’acquisition de l’image, la caméra joue un rôle fondamental quant à la qualité de l’image (elle joue le rôle de l’oeil humain). Après avoir recueilli les besoins exprimés par l’utilisateur et effectué une visite de site lorsque cela s’impose, on peut commencer à répondre aux questions suivantes :

• Quel type de caméra ?
• Couleur et/ou noir et blanc ?
• Quelle résolution ?
• Faut-il une compensation de contre-jour ?
• Quelle sensibilité ? etc.

1. Les Technologies des caméras:

      La caméra est un système de prise d’images animées qui génère un signal vidéo noir et blanc ou couleur. La caméra capte la lumière pour la transformer en signal électrique. Elle se compose parfois d’un capteur d’image et d’une électronique de traitement permettant de générer le signal vidéo.

      Vous pouvez trouver actuellement sur le marché pléthore de caméras. L’objectif n’est pas ici de toutes les énumérer mais de présenter celles que l’on trouve le plus couramment dans le domaine de la vidéosurveillance.

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1.1. Caméra CCD:

      Le capteur CCD ne fait pas de distinction entre les couleurs. L’analyse des couleurs se fait via des filtres qui permettent de récupérer les signaux RVB avant traitement. Dans le domaine de la CCTV, on trouve une grande majorité de caméras CCD (Charge Coupled Device). La technologie CCD est un assemblage composé d’éléments photosensibles à la lumière (figure ci-dessous). Le CCD est un capteur qui délivre un signal suivant le degré d’éclairement de ce dernier. Il existe deux types de caméras :

• Les caméras linéaires; elles sont destinées à l’acquisition d’images ou de textes (fax, scanner, photocopieur) ;
• Les caméras matricielles qui sont constituées de X lignes et de Y colonnes ; chaque intersection correspond à un pixel.

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a) Capteur CCD à transfert de trame:

      Ce capteur CCD associe deux matrices dont le principe de fonctionnement est le suivant. La première matrice capte l’image (capture de photons) et la transfère à la zone mémoire ; lors du transfert la zone image est masquée (obturateur électronique). Ce type de capteur a pour principal défaut de « doubler la taille du capteur » pour une même définition.

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b) Capteur CCD à interligne de transfert:

      Ce capteur est plus petit que le capteur à transfert de trame entraînant par la même occasion un coût moindre.

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1.2. Caméra CMOS:

      La fabrication des capteurs CCD requiert une fabrication spécifique engendrant des coûts importants. En revanche, la technologie CMOS est très utilisée dans la fabrication de composants électroniques, ce qui la rend économique pour la fabrication de caméras CMOS. Elles permettent une intégration à très grande échelle et consomment une quantité minime d’énergie par rapport aux CCD ; une caméra peut fonctionner avec une batterie au NiCd pendant une semaine tandis que la caméra CCD ne fonctionnerait que quelques heures. La caméra CMOS génère un signal comportant du bruit nuisant à la fourniture d’une image de qualité. Cependant des progrès sensibles se font sentir et la caméra CMOS gagne inexorablement du terrain sur sa consoeur la caméra CCD.

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1.3. Caméra analogique:

      A ce jour, le choix en caméras analogiques est beaucoup plus grand. En effet, certains modèles de caméras sont encore peu répandus en caméras IP ou sont encore très chers. Ces caméras sont facilement reconnaissables ; elles ont une sortie de type BNC, la liaison se fait via le câble coaxial.

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1.4. Caméra numérique (caméra IP):

      Une caméra numérique contrairement à sa consoeur analogique, ne dispose pas de sortie coaxiale. En revanche elle dispose d’une liaison via une prise RJ 45 qui permet le raccordement au réseau informatique.

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1.5. Caméra infrarouge:

      Si l’on se réfère à la figure ci-dessous représentant la courbe photopique concernant les longueurs d’onde, on s’aperçoit que l’infrarouge est une lumière invisible de ce fait ces caméras sont très coseillées Lorsqu’il n’y a pas de lumière. Les infrarouges ne se mesurent pas en lux.

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1.6. Caméra discrète:

      Les progrès des technologies font que de nos jours une caméra peut se loger dans n’importe quel accessoire. Les plus courants sont le détecteur d’intrusion, l’horloge et la tête de détection incendie ou dans une porte d'entrée d'une maison comme dans la figure ci-dessous.

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2. Caméras dômes et tourelles:

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2.1. Caméras dômes motorisées intérieures et extérieures:

     Ces caméras connaissent un grand succès dans le secteur de la vidéosurveillance. elles procurent des avantages par rapport aux caméras fixes. Ce type de caméras possède plusieurs caractéristiques appelées fonctions PTZ telles que :

• caméra pivotant sur 360° en horizontal : fonction Pan,
• caméra pivotant sur ±30° en vertical : fonction Tilt,
• caméra permettant de zoomer sur l’objet : fonction Zoom.

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2.2. Caméra motorisée sur rail:

      Le système consiste à utiliser une caméra motorisée embarquée sur un rail de guidage, la caméra circule au travers d’un chariot motorisé dans un tube avec miroir sans tain permettant de masquer le déplacement de la caméra. Ce procédé de surveillance est utilisé dans les centres commerciaux et les entrepôts logistiques.

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2.3. Caméra tourelle motorisée:

      Ce type de caméra peut être piloté à distance afin de régler sa position sur une zone définie de surveillance. Il est très utilisé pour la surveillance du trafic autoroutier Ce type de caméra peut être pourvu d’équipements spécifiques tels qu’essuie-glace, caisson tout inox, etc.

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2.4. Pilotage des dômes motorisés:

      Les télécommandes gérant les mouvements de ces caméras sont réalisées par des liaisons utilisant différents modes :

• liaison par paire torsadée de type RS422 ou RS485 (liaison série),
• liaison par fibre optique,
• liaison par câble coaxial (les données et le signal vidéo utilisent le même câble).

3. Caractéristiques techniques

      Trois principales caractéristiques permettent de juger a priori des performances d’une caméra :

• la définition horizontale exprimée en point par ligne
• la sensibilité minimale exprimée en lx
• le rapport signal/bruit exprimé en dB

3.1. Résolution

      La résolution obtenue dépend de deux facteurs qui sont la résolution du signal vidéo provenant de la caméra et la résolution de l’écran permettant l’affichage des signaux transmis. Pour les caméras CCD, cette résolution horizontale est liée au nombre de pixels qu’il y a sur le plan horizontal. La résolution est la mesure de la qualité et de la clarté de l’image ; elle est définie en nombre de lignes :

3.2. Sensibilité:

      C’est la capacité d’obtenir une image utile dans une lumière faible. Les caméras monochromes ont une sensibilité plus élevée que les modèles couleur. Elles sont également sensibles au rayonnement infrarouge de diverses sources lumineuses.

3.3. Réponse spectrale de la caméra:

      De par leur conception les caméras CCD noir et blanc ont une bonne sensibilité dans l’infrarouge. Le fait de supprimer le filtre infrarouge d’une caméra permet de multiplier par un facteur de 3 la sensibilité de la caméra en fonction de la réponse spectrale du capteur et du type d’éclairage.
Une sensibilité de caméra devrait être donnée avec un filtre IR et sans filtre IR, ce qui permettrait notamment de juger de sa sensibilité dans l’infrarouge.

4. Conditions d’utilisation : éclairage et positionnement:

      Comment marche une caméra ? La lumière éclaire l’objet. Une certaine quantité est absorbée et une partie est réfléchie et se dirige vers la lentille de la caméra. La quantité de lumière atteignant le capteur CCD dépend de l’ouverture de l’iris. Cette lumière composée de photons, frappe le capteur CCD qui transforme la lumière en charge électrique. Les paramètres suivants caractérisent les conditions d’éclairage de la prise de vue :

• réflexion
• F-stop
• signal vidéo utile
• CAG
• vitesse d’obturation.

4.1. Réflexion:

      La lumière provenant d’un objet éclairé dépend de la nature de réfléchissement de la surface. Une certaine quantité de lumière est réfléchie vers la caméra. Voici quelques exemples de surface réfléchissante :

• neige = 70 %
• surface verte = 40 %
• brique rouge = 25 %
• surface noire = 5 %.

4.2. Emplacements des caméras:

      L’emplacement de la caméra devra être déterminé afin d’éviter au maximum les éblouissements et les contre-jours. De plus, la hauteur ayant une incidence importante quant à l’angle mort sous la caméra, il faudra veiller à choisir la hauteur de fixation.

5. Dynamique et plage de fonctionnement:

      La dynamique de fonctionnement est en fait donnée par le rapport signal/bruit. Ce dernier permet de connaître l’amplitude du plus petit signal qui ne sera pas noyé dans le bruit de fond, la valeur maxi du signal étant toujours de 1 V. Si le rapport signal sur bruit est de :

• 40 dB, le rapport est de 1 % soit une échelle de 100 gris en théorie
• 46 dB, le rapport est de 1/200 soit une échelle de 200 gris
• 52 dB, le rapport est de 1/400 soit une échelle de 400 gris.