مع انتشار الذكاء الاصطناعي اليوم، باتت التطبيقات المبتكرة بحاجة متزايدة إلى الاستعانة بتقنيات الرؤية الآلية، ويكمن أساس استخدام الذكاء الاصطناعي في "الفهم" في ضرورة قدرة الجهاز على الرؤية بوضوح. وفي هذه العملية، تبرز أهمية العدسات البصرية، ويُعدّ الذكاء الاصطناعي في مجال الأمن من أبرز الأمثلة على ذلك.

مع تزايد استخدام تقنيات الذكاء الاصطناعي في مجال الأمن، يبدو أن التحديث التقني لعدسة المراقبة، التي تُعدّ عنصرًا أساسيًا في كاميرات المراقبة، أمرٌ لا مفر منه. ومن منظور اتجاهات تطوير أنظمة المراقبة بالفيديو، يتجلى مسار التحديث التقني لعدسة المراقبة بشكل رئيسي في الجوانب التالية:

الموثوقية مقابل تكلفة العدسة

تعتمد موثوقية عدسة المراقبة بشكل أساسي على مقاومتها للحرارة. إذ يجب أن تعمل كاميرات المراقبة في ظروف جوية قاسية. ويجب أن تحافظ عدسة المراقبة الجيدة على وضوح الصورة عند درجة حرارة تتراوح بين 60 و70 درجة مئوية دون تشويه ملحوظ. وفي الوقت نفسه، يتجه السوق من العدسات الزجاجية إلى العدسات الهجينة المصنوعة من الزجاج والبلاستيك (أي دمج العدسات البلاستيكية غير الكروية مع الزجاج) لتحسين الدقة وخفض التكاليف.

دقة العرض مقابل تكلفة النطاق الترددي

بالمقارنة مع عدسات الكاميرات الأخرى، لا تتطلب عدسات المراقبة عادةً دقة عالية؛ فالدقة السائدة حاليًا هي 1080 بكسل (2 ميجابكسل)، والتي سترتفع حصتها السوقية من حوالي 65% حاليًا إلى 72% بحلول عام 2020. ونظرًا لأهمية تكاليف النطاق الترددي في الأنظمة الحالية، فإن ترقية الدقة ستزيد من تكاليف إنشاء النظام وتشغيله. ومن المتوقع أن يكون التقدم في ترقيات دقة 4K بطيئًا جدًا خلال السنوات القليلة المقبلة حتى اكتمال بناء شبكات الجيل الخامس.

من التركيز الثابت إلى التكبير عالي الطاقة

يمكن تقسيم عدسات المراقبة إلى عدسات ثابتة البؤرة وعدسات متغيرة البؤرة. لا تزال العدسات ثابتة البؤرة هي الأكثر شيوعًا حاليًا، لكن العدسات متغيرة البؤرة استحوذت على 30% من السوق في عام 2016، ومن المتوقع أن ترتفع حصتها إلى أكثر من 40% بحلول عام 2020. عادةً ما يكون التكبير بمقدار 3x كافيًا للاستخدام، ولكن لا يزال هناك حاجة إلى عامل تكبير أعلى للمراقبة عن بُعد.

فتحة العدسة الكبيرة تحل مشاكل التطبيقات في بيئات الإضاءة المنخفضة

نظرًا لأن عدسات المراقبة الأمنية تُستخدم غالبًا في بيئات الإضاءة المنخفضة، فإن متطلبات فتحات العدسة الواسعة فيها أعلى بكثير من تلك المطلوبة لعدسات الهواتف المحمولة. ورغم إمكانية استخدام التصوير بالأشعة تحت الحمراء لحل مشكلة التصوير الليلي، إلا أنه لا يوفر سوى فيديو بالأبيض والأسود، لذا يُعدّ الجمع بين فتحة عدسة واسعة ومستشعر CMOS RGB عالي الحساسية الحل الأمثل لتطبيقات الإضاءة المنخفضة. وتُعدّ العدسات السائدة حاليًا كافية للبيئات الداخلية والخارجية خلال النهار، بينما طُوّرت عدسات بفتحات واسعة تُضاهي مستوى ضوء النجوم (F 1.6) ومستوى ضوء الأشعة فوق البنفسجية (F 0.98) للبيئات الليلية.

مع تزايد استخدام التكنولوجيا الإلكترونية اليوم، تتوسع العدسات البصرية، التي تُعدّ بمثابة "عيون" الآلات، لتشمل العديد من مجالات التطبيق الجديدة. فإلى جانب أسواق الأعمال الرئيسية الثلاثة، وهي الأمن والهواتف المحمولة والمركبات، أصبحت العدسات البصرية، باعتبارها المكون الرئيسي لاستقبال الإشارات الضوئية، مكونات أساسية في المنتجات الإلكترونية الطرفية الحديثة، مثل تقنيات التعرف بالذكاء الاصطناعي، وعرض الفيديو، والمنازل الذكية، والواقع الافتراضي، وعرض الليزر. وتختلف العدسات البصرية المستخدمة في الأجهزة الإلكترونية المختلفة اختلافًا طفيفًا من حيث الشكل والمعايير التقنية.

ميزات العدسات في مجالات التطبيق المختلفة

عدسات المنزل الذكي

مع تحسن مستويات المعيشة عامًا بعد عام، دخلت المنازل الذكية آلاف المنازل. وتوفر أجهزة المنزل الذكية، كالكاميرات المنزلية، وفتحات التجسس الذكية، وأجراس الأبواب المزودة بكاميرات فيديو، وروبوتات التنظيف، منصات متنوعة لدخول العدسات البصرية إلى سوق المنازل الذكية. تتميز هذه الأجهزة بمرونتها وصغر حجمها، وقدرتها على العمل في جميع الظروف الجوية. أما العدسات البصرية، فتُركز بشكل أساسي على دقتها العالية، وفتحة عدستها الواسعة، وانخفاض التشوه، وكفاءتها العالية من حيث التكلفة. وتُعد هذه العدسات من المعايير الأساسية في الإنتاج.

عدسات كاميرات الطائرات بدون طيار أو الطائرات بدون طيار

أدى انتشار طائرات الدرون الاستهلاكية إلى فتح آفاق جديدة في عالم التصوير الفوتوغرافي اليومي، حيث تُستخدم هذه الطائرات بشكل رئيسي في البيئات الخارجية. وقد فرضت متطلبات التصوير عن بُعد، وزوايا الرؤية الواسعة، والقدرة على التعامل مع البيئات الخارجية المعقدة، معايير عالية على تصميم عدساتها. ومن بين الوظائف الأساسية التي يجب أن تتمتع بها عدسة كاميرا الدرون: اختراق الضباب، وتقليل التشويش، ونطاق ديناميكي واسع، والتحويل التلقائي بين الليل والنهار، ووظائف إخفاء المناطق الكروية.

بيئة الطيران معقدة، وتحتاج عدسة الطائرة المسيّرة إلى تغيير وضع التصوير بسلاسة وفقًا لظروف الرؤية في أي وقت، لضمان جودة الصورة. في هذه العملية، تُعدّ عدسة التكبير ضرورية. وبفضل الجمع بين عدسة التكبير ومعدات الطيران، يُمكن الطيران على ارتفاعات عالية مع إمكانية التبديل السريع بين التصوير بزاوية واسعة والتصوير عن قرب.

عدسة كاميرا محمولة باليد

يشهد قطاع البث المباشر ازدهارًا ملحوظًا. ولتلبية متطلبات البث المباشر في مختلف الظروف، ظهرت كاميرات ذكية محمولة لتلبية احتياجات العصر. وقد أصبحت الدقة العالية، ومقاومة الاهتزاز، وخلوّ الصورة من التشويش، معايير أساسية لهذا النوع من الكاميرات. إضافةً إلى ذلك، ولتحقيق أفضل النتائج، من الضروري أيضًا ضمان دقة الألوان، بحيث تكون الصورة مطابقة تمامًا لما تراه، مع إمكانية التكيف الديناميكي الواسع جدًا لتغطية جميع ظروف التصوير.

معدات الفيديو

أدى تفشي جائحة كورونا إلى زيادة استخدام المؤتمرات عبر الإنترنت والفصول الدراسية المباشرة. ونظرًا لأن بيئة الاستخدام ثابتة نسبيًا، فإن معايير تصميم هذا النوع من العدسات ليست معقدة. وباعتبارها بمثابة "نظارات" لأجهزة الفيديو، فإنها تلبي عمومًا متطلبات زاوية الرؤية الواسعة، وعدم وجود تشويه، والوضوح العالي، والتقريب. ومع تزايد شعبية التطبيقات ذات الصلة في مجالات التدريب عن بُعد، والطب عن بُعد، والمساعدة عن بُعد، والمكاتب التعاونية، يتزايد أيضًا إنتاج هذه العدسات.

تُعدّ قطاعات الأمن والهواتف المحمولة والمركبات حاليًا الأسواق الرئيسية الثلاثة للعدسات البصرية. ومع تنوّع أنماط الحياة العامة، تشهد أسواق فرعية أخرى للعدسات البصرية نموًا ملحوظًا، مثل أجهزة العرض ومعدات الواقع المعزز/الواقع الافتراضي، التي تُركّز على التكنولوجيا البصرية والفنون، وتُضفي بُعدًا جديدًا على حياة الناس وعملهم.