Можно отметить, в каком направлении стоит ожидать развития технологии ручного и автоматического управления. IP и Аналоговые Ptz камеры видеонаблюдения

И.В. Олейник
Генеральный директор компании DSSL

Данный обзор посвящен способам управления скоростными поворотными интегрированными камерами SpeedDome.

Потребление скоростных поворотных камер серьезно выросло на рынке за последние 10 лет. Сказывается значительное снижение цены на эти устройства, а также рост их технических возможностей: скорости, оптического увеличения, функциональности. Теперь нормальная скорость вращения во время установки "пресета" достигает (часто превышает) 400 градус/с, оптическое увеличение давно перешагнуло 30-кратное значение, а некоторые камеры даже получили возможность следить за объектами в поле своего зрения самостоятельно. Современные цены на "купола" колеблются от 500 до 600 долларов на китайские марки до нескольких тысяч евро за известные японские, американские или европейские бренды. В отличие от отдельных поворотных механизмов, где управление осуществляется своей парой на каждую степень свободы (в основном переменным напряжением 24 или 220 В), в SpeedDome интегрирован приемник телеметрии, что позволяет управлять камерой всего по двум проводам (в случае RS-485; некоторые модели требуют 4 проводов для управления в дуплексном режиме) или по кабелю видеосигнала. Ну а IP-видеокамеры SpeedDome вообще не требуют дополнительных проводов управления, хотя обычно и имеют возможность работать "по старинке".

Стань участником Партнерской программы «Актив-СБ» и вы получите:

Рассрочку платежа на складские позиции (при условии предоставления полного пакета документов);

Размещение компании в разделе "Монтаж", при закупке оборудования ежемесячно на сумму более 100 000 руб;

Кэшбэк по Бонусной программе в размере до 5% от суммы покупок

Контроллеры и клавиатуры

Самый простой и "древний" способ управления Speed Dome-камерой - с помощью клавиатуры, а также отдельного автономного устройства с собственным источником питания. Минимальная по стоимости клавиатура будет управлять поворотом и увеличением только с помощью кнопок и протокола RS-485. Кнопок вполне достаточно, когда нужно только настроить камеры и потом управлять, например, пресетами. Но если оператору необходимо постоянно управлять камерами, пульт будет сильно замедлять его работу. Для таких случаев намного удобней будет пульт, имеющий джойстик, - он позволяет управлять камерой сразу в двух координатах, фокусным расстоянием объектива, а также скоростью поворота одним движением руки. Чем выше стоимость клавиатуры, тем большим количеством дополнительных возможностей (например, управление видео регистраторами, отображение сигналов от видеокамер и регистраторов на встроенном TFT-мониторе) она обладает. Работу с видеорегистраторами ограничивает только то, что они должны быть выпущены той же компанией, что и клавиатура; с управлением видеокамерами таких проблем нет - обычно пульты поддерживают несколько протоколов, а значит, вы сможете управлять камерами от разных производителей. С появлением IP-видеокамер встал ребром вопрос о пультах-контроллерах для них. Конечно, почти все поворотные IP-видеокамеры имеют возможность управления через RS-485, однако тащить дополнительные провода, когда уже есть цифровая сеть с высокой пропускной способностью, бессмысленно. Единственный недостаток Ethernet-сети на медном UTP, являющейся базой для 99% IP-видеосистем, по сравнению с аналоговой - небольшая длина сегмента от устройства до коммутатора (около сотни метров, если не использовать оптику).

Возможности PTZ-камер

Здесь можно говорить о двух вещах. Первое - некоторые видеокамеры обладают встроенными средствами расширенного управления. Настроенная соответствующим образом видеокамера ведет постоянное наблюдение с максимальным углом обзора. Когда встроенный детектор обнаруживает движение, камера приближает данный участок и "ведет" движущийся объект по мере возможности. В момент такого сопровождения, камера "не видит" окружающей обстановки и не может переключиться на другой объект, не вернувшись в исходное положение с минимальным zoom. Конечно, не все камеры обладают даже встроенным детектором движения, не говоря уже об автоматическом сопровождении.

Второе касается только IP-видеокамер. Выше уже говорилось, что IP-камерой Speed Dome можно управлять как с помощью обычного пульта, так и IP-пульта. Однако IP-поворотные камеры в каком-то смысле являются самодостаточными устройствами и "имеют на борту" Web-сервер. Зайдя с любого компьютера через Web-браузер, вы сможете получить изображение c камеры, настроить ее параметры и управлять поворотным механизмом и объективом. Здесь предлагается 2 способа - простой, имитирующий кнопки пульта управления и позволяющий одновременно управлять двумя координатами, и продвинутый, отличающийся у каждого производителя в деталях. Здесь вы управляете поворотом и масштабированием при помощи компьютерной мыши. Начертив прямоугольник в любой части окна камеры, вы заставите ее приблизить данный участок или, приблизив курсор к краю изображения, получите подсказку-стрелку; которой сможете двигать камеру в нужном направлении (у левого края - налево, у правого - направо и так далее).

Управление с помощью DVR non-PC

Управление поворотными камерами уже очень давно является неотъемлемой базовой функцией видеорегистраторов. Только очень дешевые и очень ограниченные функционально DVR могут позволить себе ее отсутствие. Камеры с non-PC DVR управляются в 99% случаев с помощью интерфейса RS-485. Некоторые новые гибридные регистраторы, способные работать как с аналоговыми, так и IP-видеокамерами, могут поддерживать управление по IP. По способу управления все DVR можно разделить на 3 типа: управляющие с помощью клавиатуры видеорегистратора (с передней панели), управляющие только мышью (для регистраторов, где клавиатура отсутствует) и DVR, поддерживающие оба варианта. Первый вариант приемлем только для тех, кто очень редко использует ручное управление поворотными камерами (камеры настроены обходить "пресеты" или "туры" в автоматическом режиме). В большинстве случаев использование передней панели видео рекордера для управления PTZ-камерой - это сущее мучение, так как работать приходится исключительно с кнопками в ограниченном количестве: никаких 3D-джойстиков. Управление мышью также может сильно разнится. Простой вариант -это имитация того же ограниченного набора кнопок с передней панели, он ненамного удобней. Другие видеорегистраторы могут использовать приблизительно тот же механизм, который описан в предыдущем разделе и представлен в основном у IP-видеокамер. Конечно, настраивать все придется с помощью тех же кнопок или экранного меню, но это единственный вариант для всех регистраторов. Итого: мышь - хорошо, клавиатура - не очень. Радует то, что регистраторов, управляемых мышью, становится все больше, но и у последних внутреннее программное обеспечение может сильно различаться.

Способы управления, перечисленные выше, имеют один общий недостаток. Любая Speed Dome-камера имеет 2 скорости управления. Скорость управления в ручном режиме не превышает обычно даже и половины скорости поворота камеры в момент использования пресетов. При этом очевидно, что чем выше скорость такого ручного управления, тем меньше аккуратность, точность позиционирования камеры на интересующем участке или объекте. Здесь можно отметить, что камера используется не на все 100% возможностей, в нее заложенных, и эффективность ее использования могла бы быть выше. С этой задачей призваны справляться новые компьютерные интерфейсы и разработки.

Программное обеспечение (PC-based DVR)

Компьютерные видеорегистраторы всегда опережают по возможностям non-PC. Во-первых, новые технологии, особенно ресурсоемкие и сложные, проще разрабатывать и отлаживать на компьютерах, а во-вторых, конкуренция с DVR на базе встроенных процессоров заставляет тех же разработчиков постоянно добавлять новые функции и возможности, делать свое программное обеспечение более гибким и мощным. Что же нового предлагают нам разработчики программ для видеорегистрации и управления поворотными камерами? Если отбросить вариации, связанные с интерактивностью управления непосредственно на изображении, или имитацией 2D-джой-стика, то отдельно можно выделить 3 категории новинок (интерфейсов). Первая - добавление возможности автоматического управления тем камерам, которые не имеют ее изначально, то есть управление камерой с помощью детектора движения в программном обеспечении. Такие детекторы могут быть более мощными и развитыми, чем встроенные в камеры. Вторая и третья связаны с использованием минимум еще одной видеокамеры (обзорной), поле зрения которой совпадает полностью или частично с поворотной при минимальном значении фокусного расстояния.

Ручное управление

В этом режиме связка обзорной и поворотной камеры дает возможность оператору управлять поворотной камерой одним кликом мыши или, выделив ею прямоугольный участок изображения с обзорной, получить его оптически увеличенным с помощью поворотной. При этом исчезает сразу 2 недостатка интерфейсов, описанных выше, управление производится со скоростью1, максимально доступной для видеокамеры (обычно заявленной как скорость позиционирования по пресетам), и оператор не теряет из поля зрения охраняемую территорию - он видит и всю ситуацию в целом и ее детали с максимальным оптическим увеличением, поэтому может так быстро наводить камеру из одного положения в другое, как не смог бы с помощью традиционных интерфейсов.

Свою роль в скорости управления играет и то, что Speed Dome-камере нет необходимости возвращаться в обзорное положение для того, чтобы выбрать новый объект, а это, как было уже отмечено, самая медленная часть позиционирования. Когда камера позиционируется без сильных изменений масштаба изображения (почти не используя zoom), скорость значительно возрастает.

Автоматическое управление

Здесь подразумевается та же связка обзорной и поворотной камеры. Детектор движения анализирует изображение с обзорной камеры и подает команды для поворотной - теперь управление происходит полностью в автоматическом режиме. Подобного рода системы появились уже много лет назад, правда, тогда они работали по пресетам - каждому квадрату изображения обзорной камеры назначалась своя позиция, а как мы помним, Speed Dome может иметь до 256 пресетов. Однако теперь разработчики используют возможности не только современных детекторов, но и видеокамер. Детекторы достаточно "умны", чтобы передавать не просто координаты объекта, но и вектор его движения, так как пока камера будет поворачиваться к объекту, он может уже сместиться. А камеры имеют возможность не только работать по пресетам, но и выполнять прямые команды на установку по определенным координатам; они также обладают достаточной скоростью. Нужно лишь заметить, что не все Speed Dome-камеры даже из среднего ценового диапазона будут эти функции поддерживать. Не стоит рассчитывать, что китайский noname окажется таким же быстрым и будет иметь полностью реализованный протокол, тем более заимствованный. Если в поле зрения обзорной камеры появится несколько объектов, поворотная будет переключаться между ними, следя за каждым в течение установленного времени. Сегодня некоторые разработчики поставляют системы, где возможны и одновременное управление несколькими Speed Dome-камерами, и практически неограниченные комбинации обзорных и поворотных камер, когда вы можете иметь живую картину происходящего на 360° вокруг, одновременно обеспечивая высокое разрешение и детализацию движущихся объектов. Казалось бы, с ростом разрешения, когда уже встречаются цифровые видеокамеры на 5, 8 Мпкс и более, надобность в таком решении не так уж высока. Но оптический zoom пока сложно заменить, а связка обзорной и поворотной видеокамер с использованием, например, 35-кратного увеличения дает эквивалент разрешения системы более чем на 300 Мпкс - достигнуть такого же результата цифровые камеры смогут нескоро. Опять же использование мегапиксельных обзорных и поворотных камер всегда будет подвигать этот барьер вперед. Конечно, данная система имеет и недостатки. Во-первых, как было сказано, не все поворотные камеры совместимы, и не все они являются достаточно быстрыми для слежения за объектами, движущимися с большой угловой скоростью. Во-вторых, система увеличивается в цене (впрочем, плата того стоит - как и любое увеличение функциональности, повышающее безопасность объекта или вашего предприятия). В-третьих, система требует калибровки - задание соответствия координат обзорной и поворотной камер (хотя здесь есть положительные сдвиги - для некоторых камер требуется задать всего 9 точек привязки координат, а остальные система рассчитает сама).

Можно отметить, в каком направлении стоит ожидать развития технологии ручного и автоматического управления:

• переход на мегапиксельные обзорные и поворотные камеры и стремление к более высокому разрешению;
• построение панорамных изображений, составленных из картинок, получаемых от множества обзорных видеокамер, куда вписаны также изображения поворотных. Таким образом, создается единая интерактивная сцена объекта или его участка. Однако она будет неполноценной без возможности в таком же виде воспроизводить архив (хотя это может быть серьезной нагрузкой на сервер);
• улучшение характеристик детекторов движения. Новые технологии трассирования, распознавания сцен и объектов, улучшение качества трассирования в ночных условиях.

Конечно, не стоит уповать полностью на возможности детекторов. Не стоит экономить на видеокамерах, рассчитывая, что детектор справится и с шумами, и с изображением низкого разрешения. Общее правило для любой системы безопасности - система будет настолько плоха, насколько плох самый мелкий ее компонент. Дешевый объектив, поставленный на дорогую камеру, кабель с низкокачественным разъемом или любой другой компонент могут свести все ваши затраты на нет.

Глоссарий

Speed Dome - скоростная купольная поворотная камера. Скоростная по сравнению с обычными поворотными механизмами. Купольная, так как более 90% таких камер имеют исполнение в виде цилиндра с куполообразным оптически прозрачным кожухом, защищающим оптику и механизм от пыли и влаги. Speed Dome-камеры называют еще и интегрированными, подразумевая, что в один корпус собраны все необходимые компоненты: собственно видеокамера, оптика, двухкоординатный механизм и приемник телеметрии.

Preset - способность Speed Dome с максимально доступной скоростью устанавливаться в заранее запрограммированное положение. Различные модификации могут запоминать от 32 до 256 пресетов.

Туры (Tour, или Touring) - способность PTZ-ви-деокамеры выполнять ряд команд, например последовательность пресетов. Расширенный вариант предполагает запоминание камерой ваших действий с последующим циклическим исполнением. Протокол - набор команд для управления поворотными камерами, использующими приемник телеметрии. Обычно крупные производители используют свой собственный протокол, однако обязательно интегрируют еще и дополнительные типа Pelco, ставшего стандартом де-факто в связи с открытостью политики производителя. Небольшие производители используют только подобные открытые протоколы и реализуют (в зависимости от своей лени или возможностей камеры) только часть команд. PTZ - сокращение от английского Pan, Tilt и Zoom, соответственно вращение по горизонтали, вертикали и управление объективом. PTZ-ка-мера - соответственно интегрированная камера с поворотным механизмом и zoom-объективом.

Видеокамеры PTZ — это камеры, оборудованные электродвигателем и поворотным механизмом, работающие в системах ip и аналогового видеонаблюдения.

Отличительной чертой популярной камеры PTZ является возможность управления этим механизмом. Об этом информирует аббревиатура PTZ, что можно расшифровать как панорама – наклон – масштабирование. Такая камера управляется удаленно. Оператор, сидя перед монитором, имеет возможность поворачивать камеру на угол до 360 градусов, менять ее наклон, а также производить приближение за счет вариофакального объектива. Такая широкая возможность манипулирования камерой позволяет заменить ею несколько камер, которые имеют статичное положение и передают изображение только с одного видимого обзора.

Как управляется камера PTZ

Действия, направленные на управление камерой PTZ, обеспечивает встроенный в нее электромеханический привод. С его помощью камера способна осуществлять повороты, и изменять угол наклона. В камере имеется встроенный оптический трансфокатор, позволяющий в удаленном режиме управлять фокусным расстоянием объектива. Само манипулирование механизмом возможно осуществить посредством специализированных программ или через интерфейс видеорегистратора. Также имеется возможность управлять камерой посредством специального PTZ пульта. Последнее кстати самое удобное решение, но требует дополнительных затрат.

Очень просто манипулировать камерой PTZ в ручном режиме. В этом случае оператор, сидя за компьютером осуществляет повороты и наклоны с помощью кнопок клавиатуры или джойстиком.

Принцип автоматического маневрирования камерой заключается в ее реагировании на изменение пикселей в зоне действия камеры. То есть, посредством установленной программы, камера реагирует на движение в фокусе слежения. Если зафиксированный объект передвигается, то она поворачивается и отслеживает его движение. Если объект прекращает свое движение, то камера также останавливается. Остановка и возвращение камеры в первоначальное положение происходит тогда, когда зафиксированный объект покидает ее рабочую зону. Программу можно настроить таким образом, что камера не будет реагировать на зоны, где фиксируется регулярное, не представляющее опасность, передвижение. Примером такого постоянного движения может служить вольер для собак.

Еще один бесспорный плюс многих поворотных камер — возможность программировать их на автоматическое патрулирование заданной территории. В этом случае камера в автоматическом режиме отслеживает периметр, двигаясь по запрограммированной траектории. Разные модификации камер позволят программировать от 8 до 200 предустановок.

Имеющаяся функция «автопереворот» позволяет камере автоматически разворачиваться на 360 градусов до достижения ею механического ограничителя. Затем механизм продолжает свой «обход» по запрограммированному периметру.

На видео: Как происходит настройка режима патрулирования ptz камеры.

Дополнительные особенности камеры PTZ

Для аналоговых камер PTZ возможность оптического увеличения объектива может быть до 36х, в цифровых камерах — 22х. Показатель цифрового увеличения достигает по максимуму 18х.

Аналогично фиксированным механизмам видеослежения, поворотные камеры могут иметь датчики, реагирующие на движение, шумовые эффекты и т.д. Поворотные камеры имеют в своем распоряжении функцию день/ночь, которая позволяет автоматом переходить на черно-белое изображение в вечернее и ночное время суток. Помимо этого, камеры, имеющие купольное или сферическое устройство, оборудуются встроенными диодами ИК. Это дает возможность осуществлять подсветку при съемке в ночном режиме.

Модификации поворотных камер

Как статические, так и поворотные камеры, предназначенные для видеослежения, могут отличаться друг от друга своим корпусом. Также они применяются для внутреннего или наружного наблюдения. Камеры PTZ представлены в корпусном, купольном и полусферическом исполнении. Наибольшей популярностью у заказчиков пользуются купольные камеры как наиболее надежные. Сохранность обеспечивается закрытым нахождением камеры под куполом. Рабочий механизм защищен купольным устройством и предохраняет его от механических повреждений и различных негативных природных проявлений при ее непосредственной эксплуатации.

Купольные камеры дают возможность настроить ее зону наблюдения вниз под прямым углом и запрограммировать поворот на 360 градусов. Все такого рода камеры оснащены хорошей ИК подсветкой, установить которую позволяет особенности строения таких моделей.

На фото: Купольная ptz камера для крепления на патолок

Полусферические и купольные поворотные камеры, предназначенные для внешнего наблюдения, надежно защищены от всех неблагоприятных климатических проявлений, так как весь рабочий механизм заключен внутри герметической сферы.

Что касается корпусных камер, то их механизма непосредственно соприкасается с агрессивным воздействием окружающей среды, и корпус не защищает их механизм от неблагоприятного воздействия осадков и других природных проявлений. Поэтому корпусные поворотные камеры в основном используют для внутреннего слежения и в тех помещениях, где отсутствует запыленность или превышенная влажность воздуха.

Виды поворотных камер PTZ

Камеры PTZ, как и все подобные устройства, подразделяются на 2 вида: аналоговые и цифровые.

Среди аналоговых камер PTZ большего внимания достойны камеры . Данные современные устройства обладают простым подключением, высоким разрешением картинки (HD, Full HD), которое сочетаемо с IP устройством видеослежения, что не наблюдается у аналоговых механизмов старого образца. Современная аналоговая камера AHD проста в подключении, которое заключается в передаче видео и аудио-сигнала, а также в манипуляции камерой, которое производится по одному каоксиальному кабелю. Для аналогичных старых камер, для их управления, необходимо проводить дополнительный кабель.

IP поворотные камеры обладают высоким разрешением, к тому же их можно подключить к сети интернет или к серверу-облаку, предназначенному для осуществления наблюдения удаленно. Также это дает возможность управлять камерой из любого места на карте при помощи любого гаджета при наличии интернета. Передачу всех видов сигнала осуществляет один кабель UTP типа 5е.

В качестве примера поворотной IP камеры для уличного наблюдения может служить модель Hikvision DS-2DE7174-A, c матрицей 1,3 MP и максимальным разрешением 1280х720. Wi-Fi позволяет обеспечить беспроводное соединение камеры с роутером и через интернет получить возможность управления устройством через любой гаджет или компьютер. Функция WDR (широкий диапазон) обеспечивает качественное видеjлежение в нестандартных условиях плохой видимости. Считывание информации и управление устройством осуществляется или . Данная камера оборудована датчиком движения, ИК фильтром и подсветкой с дальностью до 10м. Рабочая температурная шкала для камеры расположена в диапазоне от -30 до +50 градусов.

На видео: Работа Ptz камеры Hikvision DS-2DE7174-A

Область использования поворотной камеры PTZ

Поворотный механизм камеры PTZ способен обеспечить контроль всего территориального участка. Данная камера применяется в тех случаях, где необходим общий обзор по кругу территории и в течение нескольких секунд увеличить кадр с местом происшествия. Такими объектами являются магазины, банки, учебные заведения и другие общественные объекты.

Наибольший эффект достигается совместной эксплуатацией статичных и поворотных камер. Статичные камеры производят наблюдение на постоянной основе. В случае возникновения непредвиденной ситуации подключается поворотная камера. Она дает круговой обзор места ЧП и позволяет максимально приблизить объект для определения нестандартной ситуации. Отличным решением такой задачи является программный модуль Trassir Activedom+.

Поворотные камеры могут применяться как для видеослежения внутри помещений, так и на улице. Наружные камеры помещаются в специальный кожух, защищающий их от осадков и агрессивных воздействий окружающей среды, а также от перепадов температур. Некоторые наружные камеры оборудованы системой подогрева, что позволяет им надежно работать даже при очень низких температурах. При выборе камер следует учитывать возможный диапазон отрицательных температур и выбирать соответствующие модели. В основном у камер PTZ рабочая температурная зона находится в приделах от -50 до +60 градусов.

На видео: Совместная работа скоростной камеры совместно со статическими, обще-обзорными.

В некоторых сферах современной жизни обрели свою популярность поворотные камеры видеонаблюдения. Из расшифровки аббревиатуры PTZ можно сделать вывод о том, что в таких камерах предусмотрена возможность управления движущим механизмом (Pan/Tilt/Zoom – панорамирование/наклоны/масштабирование). Таким образом управлять PTZ камерами можно удаленно, вручную регулировать ее положение с возможностью разворота на 360°, находясь за экраном монитора, и при необходимости увеличивать изображение. Эта особенность данного типа устройств позволяет заменить несколько статичных камер одной поворотной. Также можно запрограммировать устройство на автоматическую реакцию на изменяющиеся события в кадре.

Управление PTZ камерами

Возможность управления PTZ камерами реализуется за счет наличия в устройствах электромеханического привода, который обеспечивает возможность вращения и наклона поворотной камеры. Также подобные камеры оборудуются встроенным оптическим трансфокатором, который позволяет удаленно регулировать фокусное расстояние объектива. Управление механизмом осуществляется дистанционно при помощи в случае подключения цифровых камер по сетевому протоколу, или посредством пульта управления аналоговыми камерами.

В ручном управлении камерами нет ничего замысловатого – оператор сидит за экраном компьютера, и при помощи джойстика или клавиатуры осуществляет поворот камеры в необходимом направлении.

Автоматика современных PTZ камер работает по принципу реакции на изменение пикселей в определенном участке кадра. Другими словами, программа устройства при возникновении движения в области кадра замечает это, и при перемещении объекта в пространстве поворачивает камеру вслед за ним, а с прекращением движения останавливает камеру. После того, как движущийся объект покинул зону обзора, камера автоматически возвращается в исходное положение. Также возможна настройка чувствительных областей кадра, при возникновении движения в которых будет срабатывать автоматика. Можно сделать нечувствительными те зоны, в которых движение происходит постоянно, и в принципе не является существенным основанием для срабатывания датчика, например, вольер с собакой.

В большинстве поворотных камер реализована функция автоматического патрулирования территории, которая позволяет осуществлять автоматическое движение камеры по заданному маршруту. В зависимости от модели можно задавать от 8 до 200 предустановок.

Функция автопереворота обеспечивает автоматический разворот камерного блока на 360° при достижении механического ограничителя, после этого камера продолжает двигаться по заданному маршруту.

Прочие характеристики

Оптическое увеличение объектива аналоговых PTZ камер может достигать 36х, цифровых – 22х. Максимальный показатель цифрового увеличения 18х.

Как и фиксированные камеры, поворотные устройства могут оснащаться различными датчиками событий с реакцией на движение, шум и пр. Также реализуются стандартная функция автоматического перехода в черно-белый режим съемки с наступлением темноты (функция день/ночь). Помимо всего прочего, все купольные и полусферические устройства оснащаются встроенными диоды ИК подсветки для .

Варианты исполнения

Поворотные камеры видеонаблюдения, как и статичные, различаются между собой по корпусному исполнению. Помимо подразделения на уличные и внутренние, PTZ камеры бывают корпусные, купольные и полусферические, но наибольшую популярность получили именно купольные устройства видеозахвата ввиду своей надежности обусловленной расположением всего механизма под «куполом». Антивандальный корпус купольных поворотных камер надежно защищает их от всевозможных механических воздействий и неблагоприятных условий эксплуатации.

При помощи купольной камеры можно настраивать область обзора под прямым углом вниз и осуществлять панорамирование на 360°. Благодаря особенности строения сферических купольных камер все они имеют мощную ИК подсветку.

Полусферические уличные камеры, как и купольные, имеют высокую защиту от воздействий окружающей среды благодаря нахождению всех частей подвижного механизма внутри герметичной полусферы.

Механизм корпусных поворотных камер тесно граничит с окружающей средой, поэтому их защищенность от атмосферных воздействий очень низкая. Из-за этой особенности применение корпусных поворотных камер ограничено внутренними помещениями при отсутствии неблагоприятных условий в виде повышенной влажности и запыленности.

Разновидности поворотных камер

Как и любые другие камеры, PTZ имеют четкое разделение на аналоговые и цифровые устройства.

В качестве аналоговых PTZ камер сегодня целесообразнее всего применять . Выбор в пользу данного типа устройств может быть сделан исходя из показателей простоты подключения, а также высокого разрешения изображения (HD, Full HD), сопоставимого с IP устройствами видеонаблюдения, которым не могут похвастаться старые аналоговые камеры. Простота подключения AHD камер обуславливается возможностью передачи сигналов видео, аудио, и управления поворотным механизмом по одному коаксиальному , когда как для простых аналоговых устройств пришлось бы прокладывать отдельный кабель для управления.

Поворотные IP камеры имеют высокое разрешение изображения, а также могут быть напрямую подключены к сети интернет или интегрированы с облачными сервисами для удаленного видеонаблюдения и управления движущим механизмом камеры с любого гаджета из любой точки земного шара при наличии выхода в интернет. Передача всех сигналов осуществляется по одному UTP кабелю () типа 5е.

Купольная поворотная IP WiFi камера IVUE-IV8513PZ

В качестве примера уличной поворотной IP камеры приведем модель IVUE IV8513PZ, с матрицей 1,3 MP, и максимальным разрешением записи 720p (1280х720). Реализация технологии Wi-Fi обеспечивает возможность беспроводного соединения камеры с роутером для настройки удаленного доступа через интернет, доступа к устройству с мобильного телефона или компьютера. Также в данной реализована технология WDR (широкий динамический диапазон), которая позволяет вести видеонаблюдение в сложных условиях с неравномерным распределением освещения. Просмотр видеопотока с камеры и управление поворотным механизмом производится через CMS программу, или интерфейс браузера. IVUE IV8513PZ имеет встроенный датчик движения, ИК фильтр и ИК подсветку дальностью до 10 метров. Диапазон рабочих температур от -30 до +50°C. Стоимость устройства на момент написания статьи составляет около 21 т. р. К слову говоря, ценовой диапазон практически всех поворотных уличных камер приблизительно равен или начинается с этой цифры, за исключением некоторых моделей.

Область и особенности применения

Благодаря поворотному механизму можно при помощи одной PTZ камеры обеспечивать контроль над всей территорией. На сегодняшний день данный тип камер получил широкое распространение в системах безопасности магазинов, крупных торговых центров, банках, школах, в общем везде, где необходим круговой обзор территории объекта и возможность мгновенного увеличения очага тревожного события.

Чаще всего для достижения максимальной эффективности системы видеонаблюдения поворотные PTZ камеры используются вкупе с фиксированными устройствами видеозахвата, когда статичные камеры постоянно «бдят», а поворотные включаются в работу в случае необходимости оперативной реакции на неординарное событие для получения достойной детализации изображения путем оптического увеличения.

Исходя из места установки, поворотные камеры видеонаблюдения могут использоваться как внутри помещений, так и снаружи. оснащаются специальным герметичным кожухом, который защищает устройство от низких и высоких температур, атмосферных осадков, влаги и пыли. В корпус некоторых уличных камер встраивается система обогрева, благодаря которой обеспечивается бесперебойная работа устройства даже в сильные морозы. Поэтому, при выборе камер для эксплуатации в низких температурах необходимо обращать внимание на диапазон рабочих температур. Данный параметр у большинства типов наружных PTZ камер находится в пределах от -50 до +60°C.

При организации наблюдения внутри достаточно большого объекта, контроля за прилегающей территории — всегда стоит задача отслеживания проникновения или мониторинга происходящего на значительной площади.

Решением может стать установка нескольких камер. Однако такой шаг повлечет за собой удорожание системы и необходимость контролировать и записывать множество видеопотоков. Гораздо привлекательнее для решения мониторинга большой площади выглядит PTZ камера.

Принцип работы PTZ камер

PTZ - это технически сложное устройство, в котором реализовано сразу несколько механик, необходимых для слежения за объектами на большой площади.

Краткий список конструктивных узлов можно описать так:

1. регистратор, состоящий из светочувствительного элемента и системы первичной обработки сигнала;
2. система оптики, оснащенная сервоприводами для фокусировки;
3. поворотный блок, осуществляющий вращение регистратора в горизонтальной плоскости;
4. сервопривод, осуществляющий наклон регистратора по вертикали;
5. система вторичной обработки сигнала;
6. структура, отвечающая за формирование итогового видеопотока, реализующее сигнальное реагирование, проводящее обработку импульсов управления.

Говоря простыми словами, PTZ камеры по сигналу управления может нацелиться на указанную точку, провести фокусировку (в том числе автоматическую) для формирования четкого изображения, по желанию оператора или головного устройства провести масштабирование (зум, в том числе цифровой).

Современные модели предлагают гораздо больше. Например, встроенное управление PTZ камерами видеонаблюдения может включать реагирование и фиксацию обзора на движущемся объекте, следование за нарушителем периметра, определение дальности для последующей настройки четкости картинки.

Конструктивные особенности и технические характеристики камер

Выбор модели должен делаться с позиции будущих условий ее эксплуатации. Сегодня на рынке представлено несколько разновидностей камер.

Хотя основной список конструкционных значимых узлов у них одинаков, устройства различаются по ряду параметров.

• Роботизированные камеры. Данный класс устройств мало распространен, поскольку считается морально устаревшим. Это некий гибрид среднестатистической уличной камеры, установленной на систему позиционирования. Устройства не могут предложить (в большинстве случаев) ни автоматизированной фокусировки, ни умного управления с реагированием на события.
• PTZ камера ориентирована на использование внутри помещения. Данный сегмент моделей отличается максимальной открытостью конструкции и малой защитой от влаги и пыли. Такие устройства рекомендуется эксплуатировать при температуре от 0 до 55 градусов Цельсия.
• Купольная для установки внутри помещений — такая Ptz камера отличается малой защищенностью конструкции от проникновения влаги и загрязнений, может работать при температуре 0-55 градусов. Ее отличие от поворотной в высокой эстетике и несколько сниженной необходимостью в обслуживании.
• купольные продукты с общим названием Speed Dome отличаются высокой защитой от влаги и пыли, а благодаря устанавливаемому куполу — и антивандальной стойкостью. Такая камера может работать при температуре от -50 до 60 градусов Цельсия.

Верх технологического совершенства — это купольные PTZ камеры уличного типа. Они отличаются скоростным приводом, наличием мощной , умными технологиями автоматизированного управления и реагирования.

В этом сегменте устройств можно отыскать модель, способную решить практически любые задачи. К примеру, допускающую подключение внешних датчиков ( , воды, газа) для событийного реагирования и фокусировке на проблемной зоне для мониторинга. Уличная купольная камера может работать при температуре от -40 до 60 градусов, защищена от воды, пыли, вандалов.

К другим конструктивным особенностям отдельных изделий может относиться оснащение для осуществления дополнительных функций.

К примеру:

1. для записи аудио;
2. динамик для двустороннего диалога;
3. отключаемый ИК фильтр для получения хорошей картинки днем и ночью;
4. система панорамного обзора (привод, непрерывно поворачивающий камеру на 360 градусов);
5. порт подключения карт памяти;
6. блок беспроводной (или по сетям мобильных провайдеров) связи;
7. система подогрева и контроля температуры.

В зависимости от стоящих перед видеонаблюдением задач — можно остановить выбор на той или иной модели с нужным уровнем надежности, защиты и функционала.

Настройка и подготовка к работе

Настройка камеры - это не только установка параметров работы с нею в видеорегистраторе или ином головном устройстве.

PTZ камера только тогда покажет весь свой потенциал, когда:

• оптимально выбрано место установки, без слепых зон, с зоной обзора, подразумевающей минимальные промежутки времени на поворот следящего устройства;
• предпринята защита от вибрации, простого доступа для повреждения;
• проконтролирована минимальная возможность попадания прямых солнечных лучей на обзорный купол, что может как вызвать перегрев, так и повлиять на картинку (вызвать засветку).

Программная настройка камеры зависит от типа головного устройства, но в общих терминах может быть описана так:

1. выбор канала;
2. настройка всех транслируемых каналов (уровни программной компенсации, яркость-насыщенность и другие);
3. выбор одного из поддерживаемых протоколов управления;
4. задание параметров видеопотока (скорости, а следовательно — степени загрузки канала данных);
5. настройка схемы стоповых битов, которые применяются для деления потока;
6. выбор протокола коррекции ошибок данных;
7. заполнение временной диаграммы (интервалы движения, углы наклона — формирование полной карты обзора территории).

В обязательные пункты настройки PTZ камеры входит задание IP адреса для цифровых устройств. Также, сегодня на рынке легко приобрести модели, предлагающие , поддерживающие стандартные протоколы авторизации, оборудованные собственными трансмиттерами беспроводной связи.

Для таких устройств может потребоваться указать имя точки доступа, регистрироваться в . Чтобы провести корректную настройку — рекомендуется следовать указаниям производителя.

Преимущества и недостатки

PTZ камеры видеонаблюдения должны оцениваться комплексно, в привязке к задаче, для решения которой их можно использовать.

В отдельных случаях — минусы устройств данного класса не играют никакой роли, на первую позицию выходят преимущества.

Аналогично, если обращать внимание только на плюсы и не полностью использовать предлагаемые возможности — минусы могут свести на нет всю полезность системы PTZ видеонаблюдения.

Камеры рассматриваемого класса имеют преимущества:

• значительный угол обзора, до панорамного и объемного (360 по горизонтали и близко к 90 по вертикали);
• масштабируемость, наряду с оптическим зумом оптики с сервоприводом большинство моделей предлагает цифровое увеличение картинки;
• возможность задать расписание, временную диаграмму, которая включает как перемещение точки обзора, так и изменение масштабирования и фокусировки;
• полностью роботизированное управление, позволяющее поставить четкие цели, остальное (перемещение, фокусировку, переключение режимов) — сделает умное встроенное управление ptz камерами видеонаблюдения;
• возможность реализовывать разные схемы реакции на события.

При правильном проектировании системы наблюдения — PTZ устройства способны показать снижение расходов, заменяя сразу несколько стационарных моделей.

Однако такие технические средства имеют и недостатки:

1. цена. Стоимость равной по характеристикам видеопотока PTZ камеры в несколько раз выше аналогичного устройства IP класса;
2. обслуживание. Из-за сложности технической реализации, большого числа движущихся деталей, уровень отказов и износа компонентов PTZ системы достаточно высока. Камеры требуют периодического сервиса, осмотра, профилактического обслуживания;
3. низкие показатели стандартизации. Каждый производитель PTZ предлагает собственное ПО, которое не совместимо с продуктами конкурентов. Поэтому построить оптимальную структуру, используя камеры разных брендов — трудно или невозможно.

Минусы роботизированных камер — понятны и достаточно ожидаемые. Поэтому при правильном проектировании систем видеонаблюдения и трезвой оценке возможностей, они не играют важной роли.

Заключение

Роботизированные PTZ камеры еще недавно были дорогой роскошью.

Однако благодаря техническому прогрессу, множество конструкционных решений показали резкое снижение цены и как следствие — умные, автоматические устройства стали доступны и среднестатистическому массовому потребителю.

При правильном проектировании системы видеонаблюдения — PTZ камеры способны реализовать весь свой положительный потенциал.

Видео: Настройка поворотной PTZ камеры видеонаблюдения

Автоматизация системы управления купольной поворотной камеры (PTZ-камеры) – интересная и актуальная задача. По мере концентрации ситуационных центров и внедрения видеоаналитики возникает потребность в интеллектуальных алгоритмах, позволяющих не только анализировать видео со стационарных (неподвижных) камер, но и наводить роботизированную камеру на цель без участия оператора. Задержка, вносимая цифровой подсистемой кодирования и декодирования видео, ограничивает возможности дистанционного слежения за целью при помощи поворотной камеры и усиливает необходимость локальной автоматизации слежения. Наш пост Хабру содержит обзор основных задач по интеллектуализации PTZ-камер, подходов к их решению и предложений на рынке.

Задачи автоматизации

Рассмотрим основные задачи, решаемые при автоматизации системы управления PTZ-камерой:

1. Автоматическое патрулирование

В рамках функции патрулирования, PTZ-камера циклически «обходит» предпозиции наблюдения, заданные оператором, останавливается в каждой позиции на заданное время и транслирует видео с выбранным увеличением. Данная функция является стандартной и встроена практически во все модели купольных поворотных камер. Преимуществом патрулирования по предпозициям является возможность охватить большую территорию и получить изображения в каждой позиции с хорошей детализацией. Недостатки функции – наличие слепой зоны во всех позициях кроме текущей и постоянное изменение фона сцены, что затрудняет анализ видео аналитикой и оператором. В режиме патрулирования сложно распознать медленные изменения сцены за короткий интервал нахождения камеры в каждой позиции. Если оператор направляет камеру в некоторую позицию, то события, происходящие в других позициях, не регистрируются в видеоархив.

Перечисленные недостатки могут быть устранены установкой обзорных неподвижных камер, полностью закрывающих охраняемую территорию. Тогда PTZ-камера используется исключительно для получения детализированного изображения целей, обнаруживаемых при помощи обзорных камер. Так же увеличивается срок службы PTZ-камеры за счет того, что уменьшается ее механическая нагрузка.

2. Автоматический выбор цели для PTZ-слежения

Источниками сигнала для автоматического выбора цели могу быть: а) обзорная неподвижная камера, используемая параллельно с купольной; б) купольная камера в режиме патрулирования; в) другие сенсоры, например, радиоволновые или вибрационные датчики периметральной системы. Видеосигнал с телевизионной или тепловизионной камеры обрабатывается видеоаналитикой, которая детектирует цели и определяет их местонахождения для наведения PTZ-камеры без участия оператора. Пример установки, реализуемый данных подход представлен на рис. 1. Если используется несколько обзорных камер с перекрывающимися зонами действия, то желательно . Особенно важна многоканальная видеоаналитика при частом появлении целей. Повторное детектирование цели каждой камерой будет приводить к неэффективному использованию PTZ-камер и срывам слежения, что затруднит ретроспективный анализ архива.

3. Автоматическая расстановка приоритетов для детализации и слежения

В случае, когда в поле зрения системы наблюдения находится несколько целей, а число PTZ-камер ограничено, требуется распределять задачи между PTZ-камерами оптимальным образом с точки зрения их важности. Алгоритм может вычислять приоритет цели с учетом нескольких критериев, таких как: а) местонахождения цели (близость к охраняемому рубежу или наиболее важному объекту); б) время слежения за объектом (например, каждая цель может должна сопровождаться PTZ-камерой не менее 10 секунд, после чего возможно переключение на другую цель); в) классификации поведения человека (например, поведение «праздношатание в зоне» может иметь более высокий приоритет, чем «вход в зону»). Все найденные цели ставятся в приоритезированную очередь для последующей обработки интеллектуальной системой видеонаблюдения.

4. Автоматический выбор PTZ-камеры

Алгоритм должен забирать цели из приоритезированной очереди в порядке их важности и распределять цели между доступными PTZ-камерами с учетом взаимного расположения целей и доступных камер. В работу алгоритма может вмешаться оператор, подающий команды на PTZ-камеру с помощью джойстика или программного интерфейса (рис. 4). В этом случае, алгоритм должен задействовать другие PTZ-камеры для слежения за целями, оставшимися без внимания оператора. На сложных объектах необходимо применение трехмерных моделей охраняемого объекта и зон действия камер .

5. Автоматическое наведение PTZ-камеры

В простейшем случае, алгоритм наведения может быть реализован при помощи многозонного детектора движения обзорной камеры: кадр разбивается на множество зон, каждая из которых ассоциируются с препозициями PTZ-камеры. При срабатывании детектора движения в зоне (рис. 2), PTZ-камера переводится в соответствующую предпозицию (риc. 4). Чем больше зон задается при настройке, тем большее увеличение можно получить на PTZ-камере. Недостатком данного подхода являются неустойчивая работа при наличии нескольких целей и ограничения точности наведения, связанными с выбранными предпозициями PTZ-камеры.
На объекте с большим пространством наблюдения и большим числом камер рекомендуется аналитическое преобразование координат обзорной камеры в систему координаты поворотной камеры без разделения кадров на зоны (рис. 3,4).

Более качественное наведение может быть получено при помощи профессиональной видеоаналитики . Связь обзорной и управляемой камерой устанавливается через глобальную систему координат реального мира, к которой . Точность преобразования из двумерной системы координат кадра в трехмерное пространство реального мира ограничивает приближение PTZ-камеры, т.к. в случае ошибки преобразования, на сильном увеличении объект может оказаться вне поля зрения. Поэтому особенные требования предъявляются к видеоаналитики обзорной камеры: необходима качественная локализация (сегментирование) цели и качественная калибровка для связи его координат с поворотной камерой.

6. Автоматическое слежение за целью

После того как PTZ-камера наведена на цель, желательно применение алгоритмов слежения для отображения и записи целостного фрагмента видео цели, сопровождаемой PTZ-камерой. В процессе настройки алгоритма слежения приходиться искать компромисс между степенью увеличения (и, следовательно, детализацией) цели и частотой смещений PTZ-камеры. Чем сильнее увеличение, тем чаще приходиться передвигать камеру.

Распространенные PTZ-камеры не позволяют плавно поворачивать камеру с переменно скоростью. При шаговом смещении положение PTZ-камеры изображение «дергается» и смазывается. Поэтому хороший алгоритм слежения должен минимизировать количество смещений камеры для заданного увеличения. Алгоритм слежения должен корректно работать в случае временного взаимного перекрытия целей, например, если люди идут навстречу друг-другу (см. видеодемострацию и слайды про алгоритм).

PTZ-cлежение за целью может осуществляться тремя способами: а) при помощи PTZ-камеры (самослежение); б) при помощи обзорной камеры (внешнее слежение) и в) гибридными образом. Каждый из способов имеет свои преимущества и недостатки, которые мы сравним в отдельной публикации. Алгоритм самослежения удобен в случае, когда оператор задает цель в ручную, а обзорная камера отсутствуют или не видит цель. Алгоритм внешнего слежения более устойчиво работает при наличии нескольких целей. Для объектов одинокого видимого размера, алгоритмы слежения на подвижной камере работают хуже, чем на неподвижной камере, т.к. в последнем случае алгоритм может лучше адаптироваться к неподвижному фону. В теории, гибридный способ должен обеспечить наиболее устойчивое слежение во всех ситуациях, но в известных нам системах он пока не реализован

Влияние задержки

Слежение за целью при помощи привода PTZ – задача реального масштаба времени, чувствительная к задержке. Если общая задержка видео в IP-сети превышает 500 мс (половина секунды), то эффективно управлять камерой не может ни оператор, ни серверная видеоаналитика. Как правило, около 300 мс вносится передающим устройством (камерой или кодером) и около 100 мс вносится VMS-системой, декодирующей видео.

Качественное слежение за объектом может быть реализовано при локальной обработке видео до компрессии. В этом случае координаты цели могут быть рассчитаны по данным обзорной или PTZ-камеры за 20-40 мс. Такая система может сопровождать быстродвижущиеся цели, такие как бегущий человек и транспортное средство, на хорошем увеличении.

Поддержка стандартов

Начиная с версии 1.02, международный стандарт ONVIF позволяет строить унифицированные решения для автоматического и ручного управления PTZ-камерами. В частности, стандарт описывает команды управления и считывания положения PTZ-камеры, системы координат, а так же формат передачи метаданных о подвижных объектов с обзорной камеры в систему управления видео (VMS) и/или иные устройства для управления PTZ-камерой.

Оживленные сцены

Применение интеллектуальных функций PTZ в общественных местах ограничено возможностями видеоаналитики слежения. Сегодня на рынке не существует видеоаналитики, способной сопровождать человека в толпе без применения детектора лиц на обзорной камере. Если разрешающая способность и угол наблюдения обзорной камеры позволяет использовать детектор лиц, то возможно автоматизация наведения PTZ-камеры для более точного распознавания лиц и записи детализированного изображения. При этом необходима реализация системы слежения по данным детектора лиц, чтобы оптимизировать работу PTZ-камеры для нужного сценария, например, для слежения за одним человеком или для быстрого сканирования всех лиц в поле зрения.

Специальные требования к PTZ-камере

Большинство PTZ-камер, представленных на рынке, с интерфейсами Pelco D (для последовательного интерфейса RS422/485) или ONVIF (для IP-сети) не имеют обратной связи системой управления, в частности, невозможно запросить текущую позицию камеры и установить камеру по абсолютным координатам. Это ограничение не позволяет использовать PTZ-камеру для слежения по координатам обзорной камеры.

Обзор решений на рынке

В модуле Trassir ActiveDome компании DSSL реализована функция PTZ-слежения с аналитическим преобразованием координат. В кадре обзорной камеры задается область, которая путем процедуры калибровки создает связь координат с поворотной видеокамерой. По информации от разработчика, количество обзорных камер в системе видеонаблюдения может быть неограниченно и связано с размером контролируемой зоны. Например, чтобы обеспечить обзор в 360°, рекомендуется установить 4 обзорные и одну поворотную камеру.

В продукте Интеллект компании iTV может быть реализовано PTZ-слежение при помощи многозонного детектора движения обзорной камеры без автоматизации процесса калибровки. Для этого необходимо выполнить шаги: 1) разбить кадр обзорной камеры на множество зон детектирования движения; 2) запрограммировать соответствующие предпозиции на PTZ-камере; 3) написать скрипт, который будет устанавливать PTZ-камеру в предпозицию, соответствующую зоне движения. Для PTZ-слежения в условиях движения двух и более целей, необходима реализация более сложной логики, при помощи скрипта или компонента ActiveX.

Наша компания работает над реализацией PTZ-слежения с многозонным детектором движения и аналитическим преобразованием координат в IP-видеосервере MagicBox. В текущей версии прошивки устройства, передача метаданных с координатами целей и управления приводом PTZ осуществляется в рамках международного стандарта ONVIF, что позволяет реализовать внешнюю логику управления PTZ-камеры. Приложение Менеджер устройств ONVIF, с которым Хабр уже