Elektronická stabilizace obrazu (EIS)

EIS (ang. Electronic Image Stabilization) je zkratka znamenající elektronickou stabilizaci obrazu.

Jde o techniku zlepšení kvality obrazu využívající elektronické zpracování s pomocí grafického procesu kamery. EIS minimalizuje rozmazání a kompenzuje vibrace zařízení, které jsou často způsobeny vnějšími faktory, jako je vítr, vibrace podkladu vlivem pohybu těžkých vozidel, nebo kvůli nesprávnému připevnění kamery, např. na příliš vysokém a ohebném stožáru.

Systém EIS nezabraňuje rozmazání obrazu způsobenému pohyby objektu nebo extrémními vibracemi kamery, ale byl navržen tak, aby minimalizoval rozmazání vyplývající z běžného pohybu objektivu. Některé kamery a objektivy mají ještě propracovanější aktivní režimy.

Obr. 1. Obraz z kamery s vypnutou a zapnutou funkcí EIS

Stabilizace obrazu se provádí v procesu zpracování obrazu vznikajícího na matrici kamery. Procesor obrazu sleduje údaje z měniče v reálném čase. Následně jsou analyzovány, např. s pomocí algoritmů detekujících a měřících pohyb vznikajícího obrazu. Pokud algoritmus klasifikuje přesun jako otřes, bude zahájeno příslušné převedení (obecně posunutí) obrazu zmírňující změnu. Aby mohl systém EIS efektivně zmírňovat otřesy a posouvat obraz ve stanovených hranicích, je nezbytné vytvoření jistých záložních oblastí na jeho okrajích.

Lze to provést dvěma způsoby.

První spočívá v digitálním (velmi mírném) zvětšení středové části obrazu. Fragment scény jednoho políčka, který podléhá registraci, je jistým výřezem celku, jehož poloha na analyzovaném plném obrazu se může měnit v závislosti na potřebách. Pokud se obsah takto definované části obrazu ve vztahu k dalšímu políčku obrazu přesune na některou stranu, dochází paralelně k posunutí hranic výřezu. Ve výsledku je na matici posunutý pixel uložen bez posunu v novém systému souřadnic. Takto fungující systém o něco zmenšuje zorný úhel kamery, což můžeme pozorovat v okamžiku jeho spuštění.
Mezi jednotlivými políčky jsou analyzovány rozdíly obrazu, přičemž je obraz nejčastěji dělen na sektory. Pokud bylo v daný okamžik zjištěno posunutí jen u jisté části sektorů obrazu, bude to interpretováno jako pohyb registrovaného objektu. Pokud ovšem pohyb zasáhne značnou část obrazu, bude to přijato jako posun pozadí. Ve výsledku - když algoritmus interpretuje tento posun jako otřes - dojde k příslušné korekci. Bohužel, takovýto systém může být dost snadné oklamat; stačí, že se v záběru objeví velmi velký pohyblivý objekt. Za takové situace musí uplynout trochu času, aby algoritmus rozeznal, jestli jde o posun objektu nebo o vibraci kamery.

Druhý způsob je dost podobný s tím, že se realizuje hardwarově. Matrice kamery má na okrajích oblast, která není během normální práce využívána. V případě detekce otřesů jsou souřadnice středu oblasti snímání obrazu odpovídajícím způsobem posunuty.

Samozřejmě efektivita systému EIS závisí na účinnosti metod jejich detekce.
Uvádění kamer s vysokým rozlišením na trh přineslo výrazné výhody v navrhování systémů dozoru. Vyšší zajišťují větší podrobnost obrazu a analyzování pouze jeho vybraných částí, tzv. oblastí zájmu. Takovýto přístup se často opírá o teleobjektivy. Výsledkem může být snížení kvality obrazu a ztráta detailů způsobená pohybem a vibracemi.

Obr. 3. Nahrávky z kamery Hikvision s vypnutou a zapnutou funkcí EIS

Systém EIS je kompromisní, ale také poměrně levné řešení. Působení elektronické stabilizace zhoršuje rozlišení získávaného obrazu. Je to vlastně sekundární produkt, výsledek práce jistých algoritmů. Nejčastěji se snižuje kontrast, ostrost detailů a zorné pole. To, o kolik se obraz zhorší, závisí na amplitudě otřesů, s níž se bude muset systém EIS vypořádávat. Při nepříliš velkých ohniskových vzdálenostech a za typických situací by to ale neměl běžný pozorovatel nějak zvlášť citelně pociťovat. Výhodou elektronického systému je jeho vysoká rychlost činnosti a v nejjednodušší verzi bez mechanických prvků. Díky tomu takovýto systém nezvětšuje hmotnost ani rozměry zařízení.