Электронная стабилизация изображения в видеонаблюдении
Системы видеонаблюдения – область, в которой большое значение уделяется деталям.
Во-всех смыслах. Отсюда и постоянный рост разрешения камер, применение специальных технологий, позволяющих видеть дальше и лучше, вне зависимости от времени суток и погодных условий.
Производители делают всё от них зависящее, чтобы ни одна, даже самая мелкая деталь не укрылась от взора их камер. Однако, знаете ли Вы, что бывают случаи, когда установка даже самой «навороченной» камеры с самым самым высоким разрешением не обязательно позволит Вам получить идеальное изображение, на которое Вы рассчитывали?
Почему это происходит и можно ли с этим бороться?
Вот про это мы сейчас и поговрим!
Среди производителей оборудования для систем видеонаблюдения идет непрекращающееся соревнование – каждый из них старается представить на рынок очередную, «не имеющую аналогов», камеру с самым высоким разрешением.
Особенно эта борьба обострилась с введением в функционал камер видеонаблюдения элементов искусственного интеллекта (ИИ). Ведь именно высокое разрешение позволяет получить хорошо детализированное изображение даже на достаточно большом расстоянии.
А степень детализации имеет большое значение для работы алгоритмов ИИ – чем она выше, тем лучшие результаты и большую эффективность они показывают.
Ну и возрастает дистанция, на которой их применение имеет смысл. А это очень важно, в частности, для камер, осуществляющих контроль дорожного движения с применением, например, технологии распознавания регистрационных номеров автомобилей или лиц водителей.
И казалось бы, выстраивается четкая взаимосвязь: чем выше разрешение – тем дальше и лучше работают алгоритмы ИИ, тем эффективнее функционирует камера. Но, к сожалению, не всё в мире устроено просто и в данное правило грубо вторгается один неучтенный фактор.
При просмотре видео со свежеустановленной супер-пупер камеры зачастую выясняется, что реальное разрешение получаемого изображения, значительно ниже заявленного производителем и указанного в характеристиках камеры. Нет, по циферкам все отлично, камера действительно выдает заявленные, скажем, 8 Мп. Но оно все какое-то нечеткое, размытое, номера и лица не распознаются, как было обещано. В этот момент, как правило, заказчик с подозрением начинает посматривать на специалиста, производившего монтаж оборудования, и пытается выяснить, за что, собственно, он заплатил весьма немалые деньги.
Специалист же медленно седеет, представляя себе всю процедуру возврата полученных за выполнение работы денежных средств, возмещение расходов и прочие сопутствующие проблемы. В душе же при этом он клянет нехорошими словами производителя, оборудование которого выдало столь расстраивающий результат. Причем еще вчера, при проверке на стенде перед выездом к заказчику всё работало так, как было задумано.
А вот при установке… 100% - производитель виноват, оборудование подвело.
А ведь, на самом деле, оборудование в данном случае не виновато.
Инсталлятор просто не учел воздействие на него внешних факторов. А вот производитель – учёл, и в функционале многих современных камер есть одна очень интересная штука, позволяющая свести возникшие в вышеописанном случае проблемы к минимуму. И вот об этой функции мы и хотим Вам сегодня рассказать.
ВНИМАНИЕ ! На практике - реальное разрешение камеры видеонаблюдения, зачастую, значительно меньше заявленного в характеристиках вследствие воздействия разнообразных внешних факторов. И одной из причин, приводящих к этому, является воздействие на видеокамеры механической вибрации в месте установки.
Подобная вибрация практически всегда сопутствует видеокамерам, установленным вдоль автомобильных дорог на столбах или специальных мачтах и особенно заметна применительно к достаточно увесистым PTZ или ANPR камерам. В этом случае она возникает вследствие сильного ветра и нестабильности используемой для установки камеры конструкции. Кроме того, на камеру может непосредственно передаваться и вибрация от техногенного источника.
Очень часто (особенно при видеонаблюдении в помещении) рядом оказывается какой-то мощный источник вибрации: генератор, лифт, входная дверь. Кроме смазывания изображения при эксплуатации в таких условиях, происходит "дребезжание" картинки и заметное увеличение передаваемого видеопотока – это связано с особенностью работы кодеков H.264 и H.265.
Главная проблема состоит в том, что вибрация является непредсказуемым процессом, не может быть учтена, описана, а значит и полностью скомпенсирована определенным алгоритмом. Подобное ухудшение изображения сильно усложняет задачу детекции, а тем более распознавания.
К примеру, при распознавании автомобильных номеров камера, видеорегистратор или специализированное ПО может не справляться с такими условиями и выдавать большое количество ошибок. Стоит учитывать, что для длиннофокусных объективов влияние вибрации будет наиболее критичным и даже небольшое перемещение камеры может вызывать колоссальное смещение картинки. При больших увеличениях это недопустимо. А ведь малая вибрация присутствует практически всегда, но обычно ее просто не замечают.
Методики борьбы с подобной проблемой, на самом деле, придуманы достаточно давно. И активно применяются в большинстве профессиональных фотоаппаратов и бытовых видеокамер среднего и высокого ценового диапазона. Эти устройства способны стабилизировать изображение при дрожании камеры во время съемки, ведь чаще всего съемка с их помощью осуществляется, что называется «на весу», без возможности фиксации – штативы и специальные стабилизаторы есть далеко не у всех любителей фотографии.
Для этих целей используется так называемая оптическая стабилизация (это когда одна линза объектива способна двигаться для компенсации дрожания картинки).
Изначально производители пытались применить подобное решение и для камер видеонаблюдения. Но этот способ оказался слишком дорогим для этого, хотя до сих пор применяется в некоторых дорогостоящих проектных решениях.
Для массового использования был найден куда более доступный способ – программная стабилизация изображения.
Подобные алгоритмы стабилизации могут называться EIS (Electronical Image Stabilization) или DIS (Digital Image Stabilization).
Принцип работы алгоритмов цифровой стабилизации изображения заключается в программной обработке видеосигнала, поступающего с сенсора камеры. При включении режима стабилизации видеокамера фиксирует центр изображения.
Камера транслирует часть потока (так называемый «кроп»), обрезая полосу изображения по периметру. При возникновении перемещения (при вибрации) она "следит" за перемещением центра изображения, передвигая область трансляции по площади кадра вслед за перемещением. Таким образом, амплитуда цифрового стабилизатора ограничена периметральной областью, вырезанной из площади изображения.
Нужно знать и обязательно учитывать одну характерную особенность EIS - алгоритм стабилизации изображения, при его включении, снижает разрешение камеры, даже при съемке статичного изображения при отсутствии вибрации.
И далее разрешение падает с увеличением амплитуды и частоты вибрации, стабилизатор позволяет лишь сохранить разрешение на том же уровне либо ухудшает его еще больше. Но в то же время алгоритм цифровой стабилизации значительно сокращает амплитуду колебаний изображения, снижая скачок битрейта из-за вибрации, что позволяет более стабильно работать различным алгоритмам аналитики, таким как распознавание номеров, детектор движения и т.д., а также делает просмотр видео более комфортным.
Отсюда следует главная рекомендация для инсталляторов: необходимо следить, чтобы на камере алгоритм стабилизации был выключен при отсутствии веского обоснования его включения (не столько самого наличия заметной вибрации камеры в месте установки, сколько именно влияния этой вибрации на качество выполнения системой видеонаблюдения конкретных задач).
То есть это отличный инструмент, помогающий решить проблему дрожания изображения при наличии вибрации, но применять его нужно с умом и только при наличии явной необходимости.
А напоследок, мы покажем Вам, где спрятано управление этой возможностью в оборудовании Dahua. Будьте внимательны – эта функция присутствует далеко не во всех моделях камер, являясь достаточно эксклюзивной.
Мы, для примера, взяли IP PTZ видеокамеру Dahua серии «WizSense» с алгоритмами ИИ DH-SD5A232XA-HNR. Весьма недешевое и хорошо оснащенное устройство.
Впрочем, нас интересовало именно наличие функции EIS. И она в этой модели камеры присутствует.
В целом, функция EIS сможет выручить Вас в случае возникновения ситуаций, описанных в начале данной статьи. Как и многие полезные вещи - эта функция имеет свои плюсы и минусы, это важно понимать и принимать во внимание при проектировании системы видеонаблюдения.
Её применение должно быть обоснованно, иначе Вы рискуете получить ухудшение изображения вместо улучшения, на которое рассчитываете. Также необходимо учитывать, что она доступна лишь в достаточно серьезном оборудовании – бюджетные модели камер лишены возможности исправить ошибку инсталлятора применением программных алгоритмов. Поэтому старайтесь заранее тщательно оценивать возможность влияния внешних факторов на работу камеры, естественно, не забывая и про вибрацию.
Возможно, проще и дешевле будет использовать другое место для размещения камер, с меньшим уровнем механических воздействий на них.
А вот если уже альтернативы нет – тогда EIS всегда готов прийти Вам на помощь.
Хотите знать актуальные новости из мира технологий для безопасности ? ПОДПИСЫВАЙТЕСЬ на наш ТМ КАНАЛ