Системи відеоспостереження

Вступ

 

Відеокамери увійшли у  наше життя і міцно зайняли  позицію наших помічників, очей і  засобів фіксування подій. Багато хто  користуючись звичайними побутовими камерами навіть не здогадується, що в цей час за ним можуть спостерігати камери спостереження.

Система відеоспостереження в будівлі або на цілому підприємстві на сьогодні є невід'ємною частиною систем, які забезпечують безпеку. Популярність систем відеоспостереження пояснюється, перш за все, їх ефективністю в захисті  і охороні території, майна і  забезпечення власної безпеки. Прості системи відеоспостереження сьогодні можна зустріти практично на кожному  громадському об'єкті, будь то під'їзд  багатоповерхового житлового будинку  чи офіс компанії.

Переваги таких систем незаперечні: по-перше, вони виконують  свою основну функцію – спостереження, по-друге, вони прості в експлуатації і, по-третє, є відмінним поєднанням високої якості і невисокої ціни. Проте, коли мова заходить про крупніші об'єкти, не говорячи вже про стратегічно важливі та режимні, з обширними прилеглими територіями, простою системою відеоспостереження тут не обійтися. Для здійснення повного контролю над кожним метром об'єкту будуть потрібні сучасні і складніші системи відеоспостереження.

Відеокамери є "очима" будь-якої системи відеоспостереження, і від правильного їх вибору залежатиме, зображення на екрані монітора. Слід чітко  зрозуміти, що повинна бачити відеокамера, в якому місці вона буде встановлена, способі живлення і в яких умовах працюватиме. Виходячи з цього і  слід вибирати камери для відеоспостереження.

 

Глава 1. Аналіз існуючих систем відеоспостереження

 

Системи відео спостереження у сучасних комплексних системах безпеки є невід’ємною частиною, оскільки вони забезпечують не лише візуальний контроль за об’єктом, що охороняється, і записом відеоінформації, але також дозволяють програмувати реакцію всієї системи безпеки на тривожні ситуації. Як потужний інструмент підтримки системи відеоспостереження використовується в охоронній сигналізації і може бути пов'язана з нею на програмному або апаратному рівнях.

Залежно від використовуваного  устаткування, в професійній сфері системи відеоспостереження поділяють на цифрові, аналогові та змішані (гібридні). Є свої переваги і недоліки у використанні тієї або іншої системи.

Аналогові системи  відео спостереження сьогодні безнадійно застаріли, але зустрічаються ще не рідко на локальних об'єктах. В деяких випадках впровадження такої системи може бути економічно виправдане. Але оскільки сьогодні практично не використовуються аналогові пристрої запису, то і аналогові системи відеоспостереження встановлювати стало не актуально.

Популярні в епоху технічного прогресу системи відео спостереження змішаного типу (гібридні). Основою подібних систем є аналогові камери з подальшим оцифруванням зображення. За якістю отриманого відеозображення гібридні камери поступаються цифровим відеокамерам, але схожість характеристик дозволяє виконувати широкий ряд необхідних завдань, а отже - створити багатофункціональну, надійну систему відеоспостереження змішаного типу.

В чистому вигляді цифрові системи відеоспостереження – це системи побудовані на основі ip-технологій за якими майбутнє індустрії відеоспостереження.

Відеоспостереження на основі цифрових технологій встановлюють для  візуального контролю особливо відповідальних або територіально-розподілених об'єктів. В цьому випадку цифрові системи відеоспостереження інтегруються в комплексні системи безпеки. Сучасні комплекси безпеки мають можливість не лише фіксувати і записувати інформацію, що поступає від цифрової системи відеоспостереження. Такі комплекси здатні також аналізувати і "вирішувати", як діяти системі, наприклад, в автономному режимі.

Подібні комплексні системи  забезпечать надійне функціонування системи безпеки будь-якої організації.

У залежності від мети, системи відеоспостереження можуть складатися як з провідних камер, так і бездротових камер. Чим вони відрізняються? У даному випадку відмінність однієї системи відеоспостереження від іншої буде полягати лише в тому, що камери в першу будуть передавати сигнал по дроту, заздалегідь прокладеному між камерами і записуючим пристроєм, а в другому по радіохвилях. Якість сигналу звичайно ж буде відрізнятися, адже перешкод по радіоканалу завжди буде більше ніж по дроту. Як показує досвід, системи відеоспостереження що складаються з радіо-камер дуже ненадійні, особливо в закритому просторі. Лише в тому випадки, коли якість і сила передавача і приймача дуже великі, можна говорити про надійність системи відеоспостереження. Звичайно ж бувають випадки, коли просто не залишається іншого виходу, саме для таких варіантів і були розроблені бездротові системи відеоспостереження. Але в такому випадки не варто ображатися на якість зображення, а також на створені різними пристроями перешкоди.

Також системи відеоспостереження характеризуються кількістю камер.

Вони передають зображення на пристрій відображення і запису. Кількість може досягати декількох  сотень камер, а також тисяч. У  ділових центрах світу системи відеоспостереження складаються з кількох сотень камер, а іноді і тисяч. Системи відеоспостереження дуже необхідні для нинішнього суспільства, в якому так багато непередбачуваності. Системи відеоспостереження спочатку призначені для контролю, а точніше для хорошого контролю оточення. Існують також системи відеоспостереження, які спочатку встановлюються для передачі даних на великі відстані з використанням Інтернет-технологій. Звичайно, дуже багато залежить від якості Інтернету, але при необхідності можна вдатися до дорогих, але завжди працює безвідмовно технологіям, таким як супутниковий Інтернет. У цьому випадку розташування об'єкту вже просто не має значення, тому що супутниковий Інтернет можна встановити де завгодно.

Системи відеоспостереження ускладнюються  залежно від поставлених завдань.

А також від місця розташування об'єкта, дистанції між камерами і записуючим пристроєм.

У цілому будь-які системи відеоспостереження не існували в природі, все завжди визначається поставленими завданнями і цілями всієї системи цілком. Якщо це бiзнес-центр, або кафе, а може бути завод або просто дача. Мета встановлення системи відеоспостереження може бути зовсім різна саме з цього, на різних об'єктах застосовуються ті чи інші рішення. Системи відеоспостереження завжди спростять вам роботу і створять вам вільний час, адже існуючі технології на стільки прогресують, що багато чого вони можуть виконають автоматично, заздалегідь запрограмувавши ту чи іншу функцію.

 

Структурні схеми систем відеоспостереження

 

У найпростішому випадку  телевізійна система спостереження  складається з однієї або декількох  камер, що передають зображення по коаксіальному  кабелю на один чи кілька моніторів (рис. 1.1). Але така система не ефективна для великих, або територіально розрізнених підприємств. Тому, сьогодні тенденція веде усе більше й більше до установок, виконаними у виді комплексу системної техніки.

Рисунок 1.1. Найпростіша телевізійна  система спостереження

Більш складні системи  можуть нараховувати десятки камер. Для керування ними використовуються кілька різних типів приладів: відеокомутатори, квадратори, мультиплексори, матричні комутатори. Вибір того чи іншого типу устаткування залежить від завдань охорони, кількості камер у системі і вимог, що накладаються на якість відеозапису і виведеного на екран зображення. В якості записуючого пристрою в аналогових системах використовується аналоговий відеомагнітофон і носій відеокасета, а для якісного запису зображення від декількох камер використовується мультиплексор (рис. 1.2).

Рисунок 1.2. Аналогова система відеоспостереження

В даний час цифрові  системи представляють реальну  альтернативу аналоговим і мають  переваги в наданих можливостях  обробки, запису і передачі (мережних можливостей) відеозображення. Такий перелом зв’язаний у першу чергу, із наступними факторами:

• падінням вартості збереження 1 Мбайта даних на жорстких дисках і інших носіях;
• доступність могутніх обчислювальних засобів і засобів передачі даних;
• розвиток апаратних і програмних засобів, орієнтованих на роботу з відеосигналами.

Сучасні системи в переважній більшості випадків є “гібридними” (рис. 1.3). Це означає, що відеосигнал формується ПЗС-матрицею відео-камери в цифровому виді. Далі ця цифрова інформація перетвориться електронікою відеокамери в аналоговий сигнал (наприклад, у стандарт PAL), що надалі надходить на пристрій оцифровки, що перетворює його знову в цифрову форму. Оцифрований сигнал можна зберегти на жорсткому диску комп’ютера і/або передати його через інтерфейсний модуль, наприклад, у мережу Fast Ethernet.

Рисунок 1.3. Гібридна (цифро-аналогова) система відеозапису і передачі відеосигналів

Існують і цілком цифрові  системи, що оперують винятково з  відеоданими в цифровій формі. Зокрема, така система може бути побудована на основі мережної відеокамери з  убудованим WEB-сервером, або цифрової відеокамери і сервера на базі комп’ютера (рис. 1.4). Такі системи можуть, активізуватися по сигналу тривоги і передавати через мережу відеосигнал з невеликою передісторією на віддалений комп’ютер. Можлива і безупинна передача цифрового відеосигналу від такої системи в мережу Fast Ethernet.

Рис. 1.4 – Цілком цифрова система відеозапису і передачі відеосигналів

Виникає вибір між гібридними цифро-аналоговими і цілком цифровими  системами відеореєстрації. На користь гібридних систем виступає простота переходу на їхню експлуатацію. Користувачу при переході з аналогової системи, не треба змінювати уже встановлені на об’єкті камери, досить замінити лише пристрої відеозапису. Але присутні і недоліки, наприклад, потрібно додатково встановлювати пристрої передачі оцифрованого відеосигналу по комп’ютерній мережі. Цифровим системам такі додаткові пристрої не потрібні. Тому цифрові системи відеореєстрації і передачі відеосигналів мають привабливіший вигляд.

Камери

 

Одним з основних пристроїв системи  відеоспостереження є – відеокамери.

Камера – прилад для прийому  і первинної обробки відеоінформації. Існують камери на електронно-променевих трубках, що у даний час уже  не використовуються і на ПЗС матрицях (CCD-камера). Усі сучасні камери будуються  на основі напівпровідникових ПЗС-матриць. Світло, що падає на матрицю, перетворюється в електричний сигнал, що потім буде оброблятися. Поверхня ПЗС-матриць складається з безлічі світлочуттєвих комірок - пікселів (від 270 000 до 440000). Чим більше число пікселів, тим виходить більш якісне і чітке зображення. Розмір матриці виміряється в дюймах і приймає значення: 1”, 2/3”, 1/2”, 1/3”, 1/4”. Більшість камер у даний час виробляється на основі матриць фірм “Sony”, “Samsung”, “Sharp”.

Професійні системи повинні  забезпечувати дозволену здатність  каналу відео обробки по горизонталі 500-600 ТВЛ для чорно-білого зображення і 350-400 ТВЛ - для кольорового. Дозволена здатність каналу відеообробки зв’язано, як з форматом відео кадру, так і з методом обробки відеосигналу. Для кольорових композиційних відеосигналів саме цифрова обробка є визначальною в обмеженні максимальної дозволеної здатності каналу обробки, що накладає жорсткі обмеження на максимально можливу дозволену здатність по горизонталі 350-450 ТВЛ (звичайно, 78-100 ТВЛ на 1 МГц смуги відеосигналу). Більш висока дозволена здатність (400-500 ТВЛ і вище) для кольорових зображень можлива тільки у випадку роботи з компонентним кольоровим сигналом Y:C. Природно, у цьому випадку необхідно використовувати і відповідні відеокамери з відповідними роздільними виходами яркісного (Y) сигналу і сигналу кольору (C). Не менш важлива і характеристика - дозволена здатність по вертикалі, що дуже сильно зв’язана з доступними форматами відеокадрів системи: для формату 768´576 мова йде про реальну дозволену здатність по вертикалі 400-450 ліній, для формату 640´480 360-400 ліній, а для формату 384´288 200-250 ліній. Окремо варто виділяти дозволену здатність каналу відеозапису, який може широко, варіюватися в залежності від ступеня компресії відеосигналу. У професійних системах навіть добре стиснуте зображення повинне забезпечувати досить високу дозволену здатність (150-250 ТВЛ), прийнятну по якості, при мінімальному обсязі окремого відеокадру (від 1-2 Кб до 5-10 Кб). На практиці дозволена здатність каналу обробки-запису і по горизонталі і по вертикалі зручно перевіряти за допомогою спеціальних вимірювальних таблиць.

Важливим параметром відеокамери  є чутливість. Чутливість – мінімальна освітленість на об’єкті, при якій можна розрізнити перехід від чорного до білого, але іноді мають на увазі і мінімальну освітленість на матриці. Для кольорових телекамер характерна значно менша чутливість у порівнянні з чорно-білими і відсутність чутливості інфрачервоної частини спектра. З чутливістю тісно зв’язаний параметр "відношення сигнал/шум" (S/N). Цей параметр виміряється в децибелах:

S/N=20´log(<відеосигнал>/<шум>)

У перебігу доби освітленість на контрольованому  об’єкті змінюється. Для підтримки  на постійному рівні кількості світла на матриці камери використовують убудований у камеру автоматичний електронний  затвор, або об’єктив з автодіафрагмою. Об’єктиви з автоматичною діафрагмою підтримують освітленість матриці на постійному рівні, змінюючи величину вхідного отвору. Діафрагма об’єктива, подібно зіниці людського ока, при високій освітленості звужується, пропускаючи менше світла, а при низької освітленості розширюється. Це дозволяє одержати сигнал від відеокамери з гарною контрастністю, без засвітки або затемнення. Автоматичний електронний затвор - аналог витримки фотоапарата. Швидкість переключення затвора може досягати до 1/100000 секунд.