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

PTZ камеры видеонаблюдения – устройства при разработке которых учитывались потребности, возникающие во время мониторинга обстановки на территориях с большой площадью. Они оборудованы моторизированными объективами с регулируемым фокусным расстоянием (zoom), а также подвижным купольным механизмом, позволяющим менять удаленно угол обзора. У нас Вы найдете поворотные видеокамеры, с помощью которых не только сократите затраты на создание охранной системы, но и повысите эффективность работы комплекса безопасности ввиду отсутствия потребности в покупке большого количества стационарного оборудования. Именно поэтому они смогли завоевать такую популярность и устанавливаются практически повсеместно. Приобрести PTZ камеру видеонаблюдения предпочитают для эксплуатации в магазинах или офисах и частных домах. С их помощью получится взять под контроль всю территорию, не оставив слепых зон или плохо просматриваемых участков на видеозаписи. Для работы в темное время суток скоростные видеокамеры оснащаются модулем адаптивной ик подсветки. При помощи встроенных в корпус мощных инфракрасных диодов, система освещает перед собой пространство до 200 метров, сохраняя полную скрытность наблюдения.

PTZ камеры видеонаблюдения

Среди всевозможных устройств, на рынке систем безопасности можно выделить уличные аналоговые PTZ камеры видеонаблюдения. Их основной особенностью является возможность изменять положения объектива с удаленного рабочего места оператора видеосистемы. Благодаря такому решению, Вам не придется контролировать изображение на большом количестве мониторов, тем самым повысив эффективность охранного комплекса. Для работы в ночное время суток следует выбирать скоростные модели с ик подсветкой. С ее помощью удается осветить территорию перед собой на расстоянии до 150 метров перед объективом, не засвечивая предметы, находящиеся в непосредственной близости.

Выбор аналоговых PTZ камер видеонаблюдения

С каждым годом на рынке охранных систем появляются купольные поворотные видеокамеры с новыми характеристиками и возможностями, которые способны удовлетворить требованиям самого взыскательного покупателя. Поэтому, чтобы выбрать подходящий прибор, рекомендуем обратить особое внимание на следующие моменты:

• Первое – наличие защиты от агрессивного воздействия окружающей среды IP66. Если для помещений подойдут устройства, оборудованные обычным пластиковым корпусом, то для эксплуатации на улице, следует использовать уличную PTZ камеру видеонаблюдения с антивандальным кожухом, обладающим защитой от воздействия дождя или снега.
• Второе – величина оптического зума. От значения данного параметра зависит, на каком расстоянии Вы сможете идентифицировать объекты. Например, для небольших помещений будет достаточно купольной видеокамеры с 10 кратным zoom. Они позволят вести наблюдение всех нюансов на удалении 200 метров и подходят для большинства территорий.

Цена PTZ камер видеонаблюдения

На PTZ камеры видеонаблюдения цена формируется в зависимости от разрешающей способности матрицы, величины зума и наличия ИК подсветки. Самое большое влияние на итоговую стоимость оказывает разрешение матрицы и фокусное расстояние оптический системы объектива. Второе, что нужно учитывать – величина zoom. От него зависит, насколько эффективно поворотная видеокамера будет справляться с задачами. Поэтому здесь не следует экономить, так как Вы рискуете получить оборудование, цена которого будет низкой, но которое не сможет обеспечить обзор территории.

Качественное изображение - решающий фактор в работе современной системы видеоконференцсвязи. Широкие каналы передачи данных, инновационные алгоритмы сжатия видео, мощные серверы - эффективность всех этих дорогостоящих подсистем может быть сведена на нет по причине неправильно подобранной камеры ВКС. Ее стоимость в контексте всего решения, в общем-то, несущественна и это как раз тот случай, когда небольшая экономия может обернуться полным разочарованием от системы в целом. Благо, сегодня рынок предлагает множество моделей - выбрать есть из чего. Но, какой тип решения предпочесть? Как показывает практика и анализ многих проектов построения систем видеоконференцсвязи, оптимальным подходом является использование цифровой PTZ-камеры.

PTZ и альтернативы

Описание основных преимуществ PTZ-камеры содержится уже в самой расшифровке ее названия - Pan-Tilt-Zoom можно перевести как дистанционное управление горизонтальным и вертикальным позиционированием, а также приближением (поэтому PTZ-устройство часто еще называют «поворотная камера»). Такой подход необходим для эффективного отображения участников видеоконференции в переговорных комнатах и конференц-залах, поскольку надо иметь возможность не только показывать общий план или крупно лицо говорящего, но и автоматически корректировать фокусировку при перемещении докладчика по залу. Ведь главное преимущество качественной системы ВКС и состоит в том, чтобы дать возможность людям чувствовать себя так же естественно, как и в условиях обычного общения.

Конечно PTZ является не единственным вариантом решения подобной задачи есть и другие, но все они имеют те или иные недостатки, которые не позволяют рекомендовать их в качестве оптимальных именно для условий ВКС. Разберем подробнее.

Самым грубым подходом является использование системы из нескольких камер (часто фиксированных или с ручным позиционированием), установленных в разных точках зала - для каждого человека или группы. Этот метод представляется весьма проблематичным с точки зрения технической реализации, ведь каждую камеру нужно подключать к ПК или терминалу, что потребует дополнительных портов с картами захвата или внешних мультиплексоров. Соответственно, бюджет проекта увеличится пропорционально числу камер, но результат все равно будет не таким же эффектным как в случае использования поворотных моделей.

Еще один известный вариант - использование стационарной круговой камеры. В этом случае устройство устанавливается в центр стола, а изображение, с помощью специальных технологий сшивается в круговую панораму. Недостатки здесь также очевидны - значительные оптические аберрации, требующие специальных инструментов для компенсации, а также отсутствие контакта глаз между собеседниками (ведь люди смотрят обычно на экран, а не в камеру). Эти проблемы решаемы, но требуют дополнительных усилий или вложений. К примеру у компании Polycom есть решение Centro, оно устанавливается вместо стола переговоров и участники конференции усаживаются вокруг него. Идея интересная, но стоимость системы начинается от $50 тыс.

В числе новейших решений, которые позиционируются как альтернатива традиционным PTZ-моделям имеются камеры ультравысокого разрешения, оснащенные сенсорами 4K. Такие модели только начали выходить на рынок (их предлагают, например Cisco, Logitech) и они довольно сносно справляются с одной из главных задач камеры ВКС, которая заключается в обеспечении крупного плана лица докладчика. Достигается это путем выделения фрагмента изображения на сенсоре. Такой подход называется ePTZ (электронный PTZ). В числе главных недостатков - ограниченное поле действия (камера все же фиксированная), низкая светочувствительность по сравнению с оптикой PTZ-камер и достаточно высокая стоимость.

В итоге, самым эффективным и поэтому популярным решением остается использование традиционной PTZ-камеры с физическим приводом по осям для изменения поворота, наклона и приближения. Такая камера способна показывать как весь зал целиком, так и лица отдельных докладчиков к тому же обычно она устанавливается таким образом, что для говорящего естественно смотреть в сторону объектива.

Поворотные камеры для ВКС - технические нюансы

Отметим, что поворотные камеры применяются не только в ВКС. Похожая технология активно используется и в системах охранного видеонаблюдения (СВН), где PTZ IP-камеры очень популярны. Но не стоит ставить знак равенства между такими устройствами. Несмотря на схожесть подхода, технологии, используемые в камерах для видеоконференцсвязи и СВН, существенно отличаются, что связано с различиями в спектре решаемых задач.

Скорость передачи и качество видео. В случае IP-камеры для видеонаблюдения вполне допустима относительно низкая скорость кодирования видеосигнала - зачастую задержка, скажем, в пять секунд не является проблемой. В то же время для видеосвязи существенна и критична даже задержка в полсекунды. Поэтому модели для СВН могут позволить себе использование относительно медленных аналоговых или Ethernet-интерфейсов для передачи данных, а ВКС-камеры подключаются по гораздо более скоростным каналам USB 3.0 или HDMI (кстати, некоторые производители снабжают модели HDMI-разъемами собственной разработки, куда добавляют также и питание, чтобы к камере подсоединялся всего один кабель).

Различие также наблюдается и в таком параметре как количество кадров в секунду (FPS). У ВКС PTZ-камеры этот показатель обязательно должен поддерживаться на уровне 30-60 fps, чтобы изображение на экране выглядело натуральным и «живым». В то время как охранной IP-камере для выполнения большинства задач вполне достаточно и 5 fps. Обратите внимание - не важно, идет ли речь о PTZ HD-камере или же UltraHD-системе - если кадры обновляются реже, чем за 1/30 секунды, качество сеанса видеосвязи будет восприниматься как низкое, даже при высоком графическом разрешении.

Кроме того, любая PTZ-камера, оснащенная интерфейсом USB 3.0, снабжается встроенным аппаратным кодировщиком, что позволяет ей самостоятельно сжимать видеопоток, который транслируется в сеть. Такая функция значительно снижает нагрузку на терминал ВКС. Есть и более совершенные решения, например, камеры компании Logitech поддерживают возможность компрессии видео вообще без использования ЦП компьютера. Конечно, для того, чтобы в полной мере воспользоваться преимуществами новых технологий, они должны поддерживаться также на уровне ПО, используемого для организации ВКС. Хорошим выбором в данном случае будет TrueConf Terminal - к неоспоримым преимуществам данного программного продукта относится, не только широкая совместимость с новейшими моделями PTZ-камер, но и то, что он распространяется бесплатно.

Требования к освещенности. Работа в условиях низкой освещенности - еще один важный фактор. Камера для переговорной комнаты или конференц-зала должна четко передавать, различные мелочи: оттенок и тон кожи (люди ведь должны выглядеть на экране естественно, «как в жизни») при различных типах освещения. Требования для охранной камеры здесь гораздо мягче, ей достаточно передать четкое изображение объекта или обстановки без учета цветовых нюансов.

Особенности оптики. ВКС-камеры обычно снабжаются объективом с широким углом обзора для охвата как можно большего числа участников переговоров, а также для того, чтобы люди располагающиеся близко к камере попадали в поле зрения объектива, без необходимости приближения. Следствием этого фактора также является и специфика фокусного расстояния объектива - у камер для СВН фокус, обычно направлен «в бесконечность». В поворотных моделях для ВКС обычно подбирается такое фокусное расстояние, чтобы была возможность охватить диапазон в пределах от 1 до 10 метров. Этого вполне достаточно для отображения как впереди сидящих участников, так и тех, кто находится, скажем, в конце стола переговоров или на дальних рядах.

Время работы и возможности управления. Важной особенностью PTZ-камер для ВКС является наличие механизмов защиты от перегрева и выгорания, что позволяет им сохранять работоспособность на протяжении долгого срока, без риска выходя из строя. Ведь нередко переговорные комнаты бывают задействованы каждый день в течение всего рабочего времени.

Удаленное управление. Обычно PTZ IP-камеры управляются и настраиваются посредством веб-интерфейса, модели, предназначенные для ВКС должны контролироваться при помощи пульта управления. Соответственно, здесь необходима поддержка специальных протоколов UVC или VISCA/PELCO, работающих по интерфейсам RS 232/485. Это важно, в частности для решения задачи автонаведения и автотрекинга.

Скорость и надежность привода камеры. Этот параметр крайне важен, ведь PTZ-камера для ВКС должна наводиться быстро и точно, причем смена позиций может происходить много раз в течение короткого времени. Соответственно, привод, отвечающий за позиционирование устройства должен быть надежным, долговечным, быстрым и прецизионным (данные характеристики ощутимо превосходят те, которые допускаются в случае PTZ-камер для видеонаблюдения). Особенно важна высокая точность наведения при использовании приближения, поскольку в этом случае даже минимальное смещение камеры ощутимо повлияет на позиционирование человека в кадре.

Чтобы добиться требуемых параметров используется несколько основных технологий позиционирования:

• Механическая система (сервоприводы вращают шестеренки в основе камеры). Классический, наиболее распространенный подход, недостатком которого является ощутимый звук при поворотах и часто недостаточно высокая точность;
• Гибридная система. В этом случае камеры оснащаются механическим приводом и цифровым увеличением. Недостатки те же, что и в предыдущем случае;
• Электронный PTZ (ePTZ) - это, по сути, симуляция физического процесса наведения камеры с очень высокой точностью позиционирования;
• Магнитная технология. На сегодняшний день является и наиболее прогрессивной с технической точки зрения. В этом случае специальный магнитный привод позволяет направлять камеру бесшумно и с очень высокой точностью. К недостаткам можно отнести высокую стоимость, поэтому PTZ-камеры с магнитным приводом используются только в самых дорогих ВКС-системах.

На практике, в большинстве случаев, оптимальным решением по соотношению цены и качества являются все же модели камер с механическим приводом.

Тип крепления. Этот параметр также важен. Современная камера для ВКС должна иметь возможность установки над любым типом экрана - будь то ЖК-телевизор или специальная видеопанель.

Если необходимо организовать систему видеоконференцсвязи для переговорной комнаты или большого зала, то оптимальным решением, несмотря на наличие альтернатив, здесь будет использование одной или нескольких PTZ-камер. К техническим особенностям таких устройств, делающих их незаменимыми в своем роде, относятся такие качества как:

• Высокая скорость обработки и передачи видеосигнала - без искажений и задержек;
• Разрешение FullHD (UltraHD в ближайшем будущем);
• Наличие функции автонаведения, автотрекинга, сенсора глубины (чтобы отделять говорящего от фона) и т.д.;
• Наличие высокоскоростных интерфейсов подключения (USB 3.0, HDMI);
• Идеальная цветопередача даже в условиях низкой или меняющейся освещенности, а также качественное «живое» отображение картинки;
• Специальные объективы, оптимизированные для работы в условиях; ограниченного пространства переговорных комнат и конференц-залов;
• Особый высокоскоростной прецизионный привод позиционирования камеры;;
• Длительное время непрерывной работы;
• Специальный тип крепления;
• Совместимость с современными (в т.ч. бесплатными) версиями ПО для ВКС.

Вместе с тем, как показывает практика, для получения идеальных характеристик видео лучшим вариантом будет использование не одной, а двух PTZ-камер одновременно, особенно, если речь идет о достаточно большом зале или значительном количестве участников.

Как не сломать PTZ-камеру.

PTZ-камера для видеоконференцсвязи - сложный и достаточно хрупкий механизм сломать который очень просто. При этом повреждение камеры вследствие неправильной эксплуатации не является гарантийным случаем у любого производителя! Но, если соблюдать все меры предосторожности, то устройство прослужит долгие годы и сохранит все ключевые характеристики. Итак, чего же не стоит делать с камерой, чтобы случайно ее не сломать механизм позиционирования и не вывести из ее строя:

• Не берите камеру за объектив, если ее надо перенести;
• Не стоит наклонять объектив руками - вверх более чем на 90° и вниз свыше 30°;
• Во время работы или транспортировки камеры рекомендовано удерживать руками основание.

И, конечно же, перед началом эксплуатации стоит внимательно изучить инструкцию к устройству. Как ни странно, следование именно этому, вполне очевидному совету, спасает от большинства неприятностей в процессе пользования любым устройством - и PTZ-камеры не исключение.

Альтернативой фиксированным камерам являются видеокамеры с функциями поворота, наклона и масштабирования (иначе известные, как камеры PTZ), получившие название благодаря способности поворачиваться влево и вправо, наклоняться вверх и вниз и увеличить изображение. Поворотные камеры выполняют эти действия благодаря уникальному сочетанию функций управления панорамированием, наклоном и объективом с приближением. Общая способность камеры PTZ по приближению изображения складывается из значения цифрового и оптического зумов. Цифровой зум использует электронику для увеличения и уменьшения изображения, в то время как оптический зум использует движение линз. Общее значение возможности приближения видеокамеры можно рассчитать, умножив значение цифрового и оптического зума. Для обеспечения возможностей панорамирования, наклона и масштабирования у видеокамер необходимы клавиатура и приемник сигналов. Однако большинство купольных камер PTZ поставляются уже со встроенными в них приемниками.

Типы PTZ видеокамер

Поворотные видеокамеры бывают для наружного и внутреннего применения, что добавляет к ним универсальность. Камеры PTZ для наружного применения оснащаются прочным корпусом, устойчивым к воздействию сложных погодных условий, и более надежны, чем камеры для установки в помещениях. Причиной этого является то, что им приходится перемещать тяжелый корпус, иногда оснащенный ИК-прожекторами . Поворотные камеры для размещения в помещениях часто делают с корпусами из пластика, и поэтому они легче.

Одним из недавних этапов эволюции камер PTZ является создание популярной купольной поворотной камеры. Купольные видеокамеры работают так же, как традиционные камеры PTZ, но отличаются тем, что устройство панорамирования, наклона и управляющая электроника находятся внутри купола. Ассортимент куполов крайне разнообразный: от прозрачных или полупрозрачных до непрозрачных, что делает их подходящими даже для специального применения. Поворотные купольные камеры имеют ряд преимуществ перед традиционными камерами PTZ. Купол может эффективно перемещать во всех направлениях, в том числе на 360 градусов для просмотра прямо вниз. У купольных камер есть функция Auto-Flip для просмотра прямо под ним: когда, достигнув механического ограничителя, камерный блок автоматически выполняет разворот на 360° и продолжает движение в выбранном оператором направлении.

Особенности камеры PTZ

В большинстве камер PTZ можно создавать алгоритмы для автоматического слежения с заданной позиции по определенному маршруту для постоянного обследования этих зон. Количество предустановленных позиций варьируется в зависимости от производителя и модели камеры, но в среднем от 8 до 32. Способность камеры точно вернуться к заданной позиции различается в зависимости от механики, электроники и программного обеспечения. В дополнении к предустановке позиций, PTZ камеры можно настраивать, чтобы они действовали только в случае конкретных изменений в наблюдаемой зоне, например, шум, движение. Это возможно с помощью детекторов движения, встроенных в видеокамеру или интегрированных с ней. Таким образом, процесс записи может быть сведен к минимуму и только по важнейшим событиям.

Кроме того, поворотные IP камеры могут обеспечить доступ к просмотру видеоинформации и управлению камерой из любой точки мира благодаря возможности назначать IP-адрес.

Еще одной особенностью общей для PTZ камер является возможность маскирования. Это позволяет замаскировать некоторые области в области наблюдения камеры, такие как окно или дверь одного из домов. Позицию маски можно взаимно соединить с движением камеры, чтобы в случае наклона или масштабирования камеры маска соответственно перемещалась и изменяла размер. Это дает пользователю избежать судебных разбирательств в связи с нарушением конфиденциальности и вторжением в личную жизнь.

Фотографии до и после маскирования

Перевод Хай-Тек Секьюрити.

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