Хочу видеть всё или как объять необъятное
При установке системы видеонаблюдения основной задачей проектировщика является обеспечение как можно лучшего обзора территории объекта, с минимальным количеством не просматриваемых, так называемых «мертвых», зон. Существует несколько способов решения данной задачи.
Самое распространенное и простое – использование большого количества обычных камер, с тщательным планированием пересечения их зон обзора. На практике, особенно при больших открытых пространствах и малом количестве точек установки камер, например столбов освещения, такое решение выливается в создание монструозных «гнезд» камер, чем-то напоминающих вороньи «общежития» на больших деревьях. Вот несколько примеров такого монтажа, причем это еще весьма профессионально собранные и аккуратно выглядящие объекты. Обычно всё гораздо печальнее.
Впрочем, свою функцию при таком проектном решении камеры выполняют. Недостатками такого подхода является необходимость установки в таком «гнезде» отдельного шкафа с сетевым оборудованием (при использовании IP камер) и системой питания, чтобы избежать необходимости тянуть целую вязанку кабеля к каждому столбу. Кроме того, большое количество камер ведет к необходимости установки мощного регистратора в ядре системы видеонаблюдения, способного принимать и обрабатывать информацию с большого числа каналов, качественного сетевого оборудования, способного пропускать через себя большой поток данных, хорошей системы электроснабжения и резервного питания. Ну и на плечи оператора данной системы также ложится тяжелый груз – даже при использовании специального программного обеспечения, «сращивающего» картинку с камер, следить за мониторами, на которые выводится изображение, становится достаточно сложно. Частично может выручить видеоаналитика, но все равно внимание оператора распыляется на большое число каналов, в результате растет вероятность пропустить что-то важное.
Другим решением подобной технической задачи могут стать поворотные камеры с увеличительным объективом (Pan, Tilt, Zoom, PTZ). На рынке представлены PTZ-камеры всех форм и размеров, однако наиболее распространенным является купольный конструктив.
Оснащенные моторизованным механизмом, такие устройства способны контролировать объекты в 180- и 360-градусном секторах обзора, а благодаря высокому разрешению и мощному зуму позволяют разглядеть все детали, в том числе на большом удалении. Некоторые модели PTZ-камер способны «приближать» предметы с помощью оптического зума на расстоянии около 300 метров (увеличение изображения в 12 раз для обычных камер и до 36 раз для PTZ-устройств более высокого ценового диапазона). Благодаря тому, что применяется оптический, а не цифровой зум, изображение объекта, будь то человек или автомобиль, всегда остается четким, без каких-либо дефектов. Камера может быть настроена на автоматическое перемещение между заданными положениями в предопределенной последовательности. Наиболее современные модели PTZ-камер оборудованы встроенными датчиками движения. Такие устройства способны самостоятельно определять движение объектов в зоне действия. Видеокамеры с датчиками движения могут поворачиваться вслед за передвигающимся объектом, например, человеком или автомобилем, автоматически настраивать фокусное расстояние и, тем самым, акцентировать все внимание на одном предмете. По сути, одна такая камера может заменить собой целое «гнездо», которое мы рассматривали выше. Упрощается процесс монтажа, для подключения камеры используется всего один кабель, за счет уменьшения общего количества камер снижается нагрузка на локальную сеть и требования к регистратору. Для оператора в данном случае есть и плюсы, и минусы. С одной стороны, за счет уменьшения количества каналов на мониторе ему проще следить за обстановкой. С другой – даже с включенной автоматизацией PTZ камеры требуют более активного вмешательства человека в управление ними. Т.е. при необходимости что-то рассмотреть оператор должен взять управление на себя и настроить желаемый сектор обзора. Также недостатком системы видеонаблюдения, построенной на PTZ камерах, является то, что в момент, когда камера смотрит на что-то одно – она не видит остальную территорию. Глаз на затылке у неё, к сожалению, нет. Поэтому достаточно часто, при возникновении одновременно нескольких инцидентов, камера фиксирует лишь один, упуская происходящее в других местах. Кроме того, PTZ камеры, особенно оснащенные хорошим оптическим зумом, имеют высокую стоимость и не всегда вписываются в бюджет.
На самом деле – существует еще 2 решения, не слишком часто использующихся проектировщиками. Возможно потому, что они просто о них не знают. А эти решения являются совмещением возможностей двух вышеописанных вариантов. Это, так называемые, «панорамные» камеры видеонаблюдения. Панорамные камеры наблюдения в большинстве случаев позволяют заменить целый комплекс из обычных видеокамер и PTZ-камер, позволяя контролировать те же участки объекта, при меньшем числе слепых зон. Таким образом, упрощается установка оборудования и, порой, снижается стоимость всего программно-аппаратного комплекса. Естественно, для получения возможности обзора во всех направлениях используется купольный корпус. В зависимости от потребностей клиента он может иметь уличное и/или вандалозащищенное исполнение. Камеры охранного видеонаблюдения, предоставляющие панорамную картинку, с обзором до 360 градусов традиционно делятся на камеры с объективом «Fisheye» или «Рыбий глаз» и мультисенсорные видеокамеры.
Объективы «рыбий глаз» применяются в фотографии около 100 лет, однако в камерах видеонаблюдения они стали устанавливаться относительно недавно — после появления мегапиксельных сенсоров. Дело в том, что изображение с подобных камер очень тяжело для восприятия человеком и иногда даже приводит к неприятным физическим эффектам для оператора – начинает шалить вестибулярный аппарат.
Также на таком изображении было тяжело рассмотреть детали, так как камеры «рыбий глаз» позволяют получить четкое изображение на меньшем удалении, чем поворотные или обычные стационарные камеры с аналогичным сенсором. Это вызвано особенностями получения изображения: в камерах «рыбий глаз» применяются те же прямоугольные (или квадратные) сенсоры, что и в обычных камерах видеонаблюдения. Между тем линзы создают круговую проекцию, так что для формирования изображения задействуется только часть пикселей сенсора. Например, в случае 360-градусного кругового изображения и сенсора 4:3 «в тени» оказывается около 40% пикселей. Иначе говоря, при наличии сенсора 5 Мп реальное разрешение составляет 3 Мп. В 180-градусной камере круговое изображение подгоняется по ширине сенсора, то есть фактически верх и низ круговой проекции не попадают на сенсор, так что соотношение между номинальным и реальным разрешением оказывается лучше. С современными цифровыми технологиями стало возможно использовать специальные алгоритмы компенсации или так называемый «dewarping». Вероятно, корректнее было бы говорить о приведении к привычному «прямолинейному» виду, поскольку любая проекция трехмерных объектов на плоскость приводит к искажениям. Искажения могут быть устранены непосредственно на камере или позднее, на сервере. В первом случае картинка, передаваемая с камеры для записи и архивирования, предварительно обрабатывается с помощью алгоритмов компенсации и преобразуется в одно или несколько изображений. Благодаря предварительной обработке, снижающей нагрузку на программное обеспечение для управления видео и его отображения, пользователи могут использовать менее мощное серверное оборудование, но при этом увеличивается объем передаваемых по сети данных и ограничиваются возможности последующей обработки видео (по сравнению с исходным изображением). Компенсация искажений на сервере может применяться как к изображению, транслируемому в реальном времени, так и к записи, хранящейся в архиве. Камера снимает и передает полное панорамное видео, которое можно подвергать необходимой (в зависимости от поставленной задачи) обработке либо сразу же, либо позже. Например, программа просмотра выполняет приближение и поворот изображения для отслеживания объекта при его передвижении по помещению. Развитые алгоритмы компенсации предлагают те же функции, что и поворотные камеры, но в дополнение позволяют получить детальные изображения нескольких объектов в один момент времени. Правда, необходимо помнить, что панорамные камеры с «рыбьим глазом» обладают более скромными возможностями в отношении оптического увеличения, чем поворотные, так что четко различить объект можно будет на меньшем удалении.
Несмотря на некоторую непривычность подобных камер у них есть много достоинств. Однако и недостатки тоже имеются. Камеры «рыбий глаз» дают повышенную нагрузку на локальную сеть, особенно при обработке потока на сервере, а также увеличивают требования к системам обработки и хранения данных. Они не так дешевы, как обычные камеры, хотя и дешевле PTZ камер. Кроме того, считается, что вносимые при «dewarping» искажения изображения затрудняют применение алгоритмов видеоаналитики.
Помимо камер с одним сенсором и объективом «рыбий глаз», для получения панорамного изображения применяются устройства с несколькими сенсорами и обычными объективами. Естественно, они заметно дороже, но позволяют контролировать более обширную территорию. Полученное изображение не содержит искажений, к нему не нужно применять «dewarping», однако его приходится «сшивать» для получения панорамы. Аппаратное преобразование нескольких видеопотоков в одно целое изображение позволяет получить отличную «бесшовную» панораму (тем более, угол обзора каждой из камер обычно подобран так, чтобы захватывать границы кадра соседней, «перекрывая» изображение на стыках). Камеры с несколькими сенсорами делятся на, собственно, многосенсорные и многонаправленные. Последние отличаются тем, что положение их сенсоров можно регулировать, — фактически это несколько камер в одном корпусе.
В многосенсорных камерах устанавливаются обычно два или четыре сенсора. В случае 360-градусных камер каждый сенсор контролирует сектор в 90 градусов. Для передачи изображения со всех четырех сенсоров достаточно одного сетевого кабеля — так же, как и для энергопитания.
По сравнению с односенсорными, такие камеры позволяют охватить более обширную территорию. Однако, чем шире сцена, тем выше вероятность того, что она будет содержать как хорошо, так и плохо освещенные участки. Поскольку панорамное изображение формируется на основе данных нескольких сенсоров, для получения согласованного изображения такие параметры, как яркость, контрастность, баланс белого, должны настраиваться отдельно для каждого сенсора. Из-за того, что конструкция камеры фиксированная, ее следует устанавливать в таком месте, откуда просматривается вся контролируемая территория.
Многонаправленные камеры появились относительно недавно. Гнездо каждого сенсора регулируется отдельно, так что его можно позиционировать для съемки нужного сектора и, соответственно, более гибко настроить камеру для съемки под любым углом. Вместе с дистанционным зумом это позволяет добиться «PTZ-подобных» характеристик при сохранении полного обзора и контроля за ситуацией. Из-за наличия выдвижных частей такие камеры значительно больше по размерам, чем обычные многосенсорные, и самые дорогие среди всех решений для панорамной съемки. Однако они дают наиболее полный обзор, обеспечивая отсутствие мертвых зон, и детализацию изображения.
Вот на такие технические ухищрения идет человечество, чтобы видеть как можно больше и как можно лучше. А вот у стрекозы это получается само по себе легко и естественно. Даже обидно как-то…
Хотите знать актуальные новости из мира технологий для безопасности ? ПОДПИСЫВАЙТЕСЬ на наш ТМ КАНАЛ