Класифікація інструментів для проектувальників систем відеоспостереження

8

Одним із сучасних підходів до проектування складних інженерних систем є застосування спеціалізованих калькуляторів і програмного забезпечення для автоматизованого проектування. Історично, в області відеоспостереження, першими з’явилися картонні калькулятори (рис. 1) для розрахунку фокусної відстані.

Рис. 1. Картонні калькулятори об’єктивів

Як картонні калькулятори, так і перші калькулятори об’єктивів, розроблені для комп’ютерів, дані інструменти проектувальника розраховують фокусна відстань об’єктива по наступній формулі:
Фокусное_расстояние = Ширина_матрицы * Расстояние_до_объекта / Ширина_зоны_обзора,
де Ширина_матрицы і Фокусное_расстояние задаються в міліметрах, а Відстань до об’єкта і ширина зони огляди в метрах або футах.
В якості додаткового зручності подібні калькулятори замість ширини матриці в міліметрах дозволяють задавати загальноприйнятий розмір матриці в дюймах, який проектувальник може знайти в специфікаціях камер відеоспостереження.
Додатково такі калькулятори дозволяють розрахувати кути огляду камери: горизонтальний і вертикальний.
Вдосконалені інструменти
Легкість використання простих калькуляторів є їх єдиним достоїнством. Але при цьому у них є три головних недоліки.
По-перше, подібні калькулятори не враховують, що, як правило, встановлена камера знаходиться вище рівня землі і дивиться під нахилом до горизонту. А отже, безпосередньо під камерою знаходиться мертва зона, яку камера не захоплює (рис. 2).

Класифікація інструментів для проектувальників систем відеоспостереженняРис. 2. Мертва зона камери відеоспостереження. Чоловік, розташований в мертвій зоні, не буде зафіксовано камерою відеоспостереження

Ситуацію посилює традиція зображення зони огляду на плані місцевості у вигляді конуса. За такого зображення не можна правильно оцінити реальне покриття, яке забезпечує камера, що призводить до ситуацій, коли після установки замовник з’ясовує, що камера не захоплює певні частини об’єкта, що знижує захищеність об’єкта або призводить до необхідності перестановки камер, заміни об’єктивів вже після запуску системи відеоспостереження в роботу.
Цей недолік допомагають усунути калькулятори, відображають додатковий вид збоку (рис. 3). Завдяки тому що такі калькулятори враховують висоту установки камери, можна уникнути несподіванок, пов’язаних зі сліпими зонами. При цьому додатково збільшується точність розрахунку ширини зони огляду.

Класифікація інструментів для проектувальників систем відеоспостереженняРис. 3. Приклад калькулятора, що враховує висоту установки камери

Іншою проблемою, яка виникла у проектувальників систем відеоспостереження, є поява великої кількості камер, сильно відрізнялися один від одного за допомогою роздільної здатності. Ця проблема ускладнилася з поширенням мережевих і в особливості мегапикселных камер. Тепер при підборі камери, об’єктива і місця установки проектувальнику доводиться обов’язково враховувати дозвіл камери відеоспостереження.
Для вирішення даної проблеми з’явилися калькулятори, які дозволяють розраховувати кількість пікселів на заданій відстані від камери по вертикалі або горизонталі (рис. 4). Такий розрахунок дозволяє дізнатися, скількома помітними точками буде передано зображення об’єкта, що цікавить людину, автомобіля, автомобільного номера — на певній відстані від камери.

Класифікація інструментів для проектувальників систем відеоспостереженняРис. 4. Калькулятори з функцією розрахунку щільності пікселів

Використовуючи такі калькулятори, проектувальник може розрахувати необхідний дозвіл камери і фокусна відстань об’єктива, яке дозволить на заданій відстані від камери здійснити гарантоване визначення присутності людини в кадрі, розпізнавання оператором відомого йому людини або отримати зображення, достатню для ідентифікації порушника.
Найчастіше щільність пікселів вимірюють в наступних показниках: кількість пікселів на метр, кількість пікселів на фут чи ширина обличчя людини в пікселях.
Третім недоліком калькуляторів першого покоління є відсутність прив’язки зон огляду камери до карти місцевості чи планом приміщення.
Тому з’явилися інструменти, що дозволяють завантажувати план місцевості в якості підкладки (рис. 5).

Класифікація інструментів для проектувальників систем відеоспостереженняРис. 5. Інструменти для розстановки камер на 2D плані місцевості

Використовуючи такі інструменти, можна вибрати приблизну розстановку камер відеоспостереження, враховуючи особливості об’єкта, що охороняється.
Комплексні засоби для проектування систем відеоспостереження
Природним кроком розвитку інструментів проектувальника з’явилася інтеграція всіх трьох переваг удосконалених калькуляторів об’єктивів в єдиний програмний продукт.
Якщо взяти функцію розрахунку зони огляду з урахуванням висоти установки камери, функцію розрахунку щільності пікселів і функцію розміщення камер на карті або плані місцевості приміщення, то вийде інструмент, що дозволяє як розрахувати параметри камер і об’єктивів (рис. 6), так і розташувати камери на плані місцевості оптимальним чином.

Класифікація інструментів для проектувальників систем відеоспостереженняРис. 6. Розташування камер і тестових об’єктів на плані приміщень

Якщо при цьому до плоского планом приміщень додати третій вимір, то ми отримаємо вже тривимірну модель об’єкта, що охороняється, яка дозволяє проектувальнику побачити всі нюанси перекриття зон огляду і перешкод і отримати макети зображень з камери відеоспостереження (рис. 7). При цьому для створення реалістичної моделі ми можемо додати стіни, вікна, двері та інші елементи об’єкта, що охороняється, так і розмістити тривимірні моделі людей, автомобілів та інших тестових об’єктів.

Класифікація інструментів для проектувальників систем відеоспостереженняРис. 7. Макет зображення з камери

Відображення областей з різною щільністю пікселів на плані приміщень за допомогою різних кольорів (наприклад, зелений — зона гарантованого детекції людини, жовтий — зона розпізнавання, рожевий — зона ідентифікації) дає можливість уникнути помилок при виборі камер і об’єктивів і дозволяє легко побачити, чи зможе камера забезпечити вирішення покладених на неї завдань. Також це дає можливість обґрунтувати замовнику необхідність застосування камер високого дозволу або пояснити, чому для реалізації вимог замовника необхідно встановити більшу кількість камер, що замовник спочатку планував.
Найчастіше подібні програми для проектування систем відеоспостереження дозволяють додатково промоделювати вплив роздільної здатності камери на одержуване зображення і оцінити погіршення зображення при використанні популярних методів відеокомпресії зображення. Так, наприклад, вказавши в програмі, що використовується відеокамера з дозволом б40х480 і застосовується метод відеокомпресії MotionJPEG рівня 20, можна побачити, які деталі будуть втрачені в результуючому зображенні.
Відображення зон детекції/розпізнавання/ідентифікації і можливість моделювання зображення з камери дозволяє вирішити ще одну серйозну проблему: проблему комунікації з замовником. З допомогою таких інструментів можна ще на етапі проектування показати замовнику і узгодити з ним очікуваний результат, що дозволить уникнути сюрпризів на етапі здачі проекту. Так як часто нечіткі вимоги замовника та відсутність наочних засобів для демонстрації технічних можливостей відеокамер і об’єктивів стосовно до конкретного об’єкту, що охороняється можуть призвести до того, що замовник отримає не те, що очікував. Використання макетів, отриманих в результаті тривимірного моделювання, дозволяє повністю уникнути цієї проблеми.
Типовий порядок дій з комплексними програмними продуктами для проектування систем відеоспостереження наступний:
1. Завантаження плану приміщень або карти місцевості в якості підкладки. При відсутності готового плану приміщень можна створити безпосередньо в програмі.
2. Додавання стін, дверей, вікон і об’єктів-перешкод, які можуть істотно перекривати зони огляду камер.
3. Первісне додавання камер і візуальне планування зон огляду.
4. Додавання тестових об’єктів: людей, автомобілів.
5. Оптимізація розташування камер за кількістю. Мінімізація сліпих зон.
6. Розрахунок необхідного дозволу камер, фокусної відстані об’єктивів.
7. Копіювання макетів зображень в пояснювальну записку або комерційну пропозицію для узгодження з замовником.
8. Перенесення списку обладнання в розділ «Специфікація обладнання» проектної документації.
9. Оцінка обсягу відеоархіву та необхідної пропускної здатності мережі. Реалістичність модельованих зображень камер відеоспостереження і якісні тривимірні моделі тестових об’єктів дозволяють створити більш привабливі технічні пропозиції та справити більше враження на потенційних клієнтів і таким чином отримати додаткову конкурентну перевагу.
Єдиним потенційним недоліком таких систем може бути підвищена складність освоєння, тому ідеальне програмне забезпечення повинно забезпечувати наочність і очевидність всіх елементів управління.
Допоміжні калькулятори
Крім розрахунку об’єктивів і дозволу камери під час створення проекту відеоспостереження часто потрібно вирішити й інші завдання. Розрахувати токопотребление камер або довжину кабелів можна з допомогою електронних таблиць, а вирішити таке завдання, як оцінка місця на диску, навантаження на локальну мережу або розрахувати втрати у волоконно-оптичному сегменті дозволяють відповідні допоміжні калькулятори.
Для розрахунку втрат у волоконно-оптичних лініях використовуються калькулятори оптичного бюджету, що дозволяють врахувати загасання сигналу як у волоконно-оптичних кабелях, так і в місцях з’єднання (рис. 8).

Класифікація інструментів для проектувальників систем відеоспостереженняРис. 8. Приклад калькулятора для розрахунку волоконно-оптичних ліній зв’язку

Калькулятори для оцінки місця на диску, як правило, надають більшість виробників камер. Подібні калькулятори для мережевих камер дозволяють також оцінити навантаження на локальну мережу (рис. 9). Можна зустріти калькулятори для диска прямо в складі комплексних програм для проектування систем відеоспостереження.

Класифікація інструментів для проектувальників систем відеоспостереженняРис. 9. Приклад калькуляторів для оцінки обсягу відеоархіву та смуги пропущення локальної мережі

На завершення статті хочеться відзначити, що калькулятори та інші інструменти для проектування систем відеоспостереження постійно розвиваються, пропонуючи все більш нові функції для того, щоб позбавити процес проектування від помилок, скоротити рутинні операції і досягти більшого порозуміння між проектувальником і замовником.