Особенности проектирования видеонаблюдения с IP-камерами fish-eye

Особенности проектирования видеонаблюдения с IP-камерами fish-eye

Особенности проектирования видеонаблюдения с IP-камерами fish-eye

Видеонаблюдение \\ 15.09.2017 12:57 \\ Видеомакс, ООО \\ Москва

Камеры типа fish-eye стоят особняком среди других камер — знают про них многие, но особенности их применения мало кому известны

«Fish eye» (произносится как «фишай») в переводе означает «рыбий глаз». Имеется в виду тот факт, что строение глаза большинства рыб позволяет обозревать окружающую обстановку с углом 180°, практически не оставляя «слепых» (непросматриваемых) зон. Оптические схемы такого типа стали использоваться задолго до появления IP-камер — в конструкции дверных глазков, в художественной фотографии для получения различных эффектов. Мы же поговорим об использовании «рыбьего глаза» в сфере охранного видеонаблюдения.

 

Прежде всего разделим понятия «IP-камера с объективом типа fish-eye» и «IP-камера типа fish-eye». В первом случае имеется в виду «обычная» IP-камера с установленным «фишай» -объективом. Во втором случае подразумеваются камеры, имеющие не только объектив с углом зрения 180 градусов, но и некоторые специфические функции в «прошивке» (о которых поговорим ниже). Такие камеры также называют «панорамными» или просто «фишай» — и именно таким камерам посвящена статья.

Сферы применения камер fish-eye

Обычно к сферам применения относят:

  • Общий обзор 
    Довольно спорный момент. Да, безусловно, «рыбий глаз» разом охватывает большую площадь, но геометрические искажения и малая плотность пикселей на периферии могут свести на нет преимущество широкого обзора. В итоге все зависит от наличия/отсутствия требований по разборчивости наблюдаемых объектов. Если стоит задача общего контроля обстановки, то «фишай» может подойти, если же требуется какое-либо распознавание, то от «рыбьего глаза», скорее всего, придётся отказаться;
  •  «Подсчёт посетителей» или «тепловые зоны»
    Поскольку вести наблюдение в таких случаях нужно за довольно большими зонами нахождения людей, и нет необходимости в просматривании деталей внешнего вида, то «фишай» действительно удобен для такого рода задач;
  • Наблюдение в труднодоступных местах
    Типичным примером являются т. н. системы осмотра днища автомобилей (англ. UVSS), особенно мобильные их варианты. Для таких систем характерно сочетание малого расстояния от камеры до автомобиля с требованием максимально широкого угла обзора — и в этом случае использование «фишай» -камер является естественным выбором;
  • Наблюдение на транспорте
    Чаще всего встречается использование фишай-камер на автомобилях (помощь водителю при парковке), но могут быть и другие примеры, связанные с максимальным охватом наблюдаемого пространства (пассажирские салоны, тамбуры, кабины персонала и т.п.).

Мы не станем углубляться в специфику описанных задач и сосредоточимся на изучении характерных черт камер типа «fish-eye» с целью помочь проектировщикам, работающим с камерами этого типа.

Специфические особенности IP-камер типа fish-eye

Далее речь пойдёт не только о каких-то уникальных свойствах фишай-камер, но и об учёте этих свойств при проведении расчётов потоков и плотности пикселов, т.е. при выполнении работ, обязательных для всех типов проектов видеонаблюдения.

Характеристики изображения

Основная и главная особенность отражена в названии: получение максимально широкого угла обзора без «слепых» зон. В поле зрения камеры находится всё вокруг и к ней невозможно приблизиться незамеченным (особенно при установке на стене или на потолке). Этакое «всевидящее око Саурона» в охранном видеонаблюдении.

 

И здесь необходимо учитывать следующее: указываемое в характеристиках разрешение IP-камеры является разрешением используемой матрицы, но не разрешением именно изображения. Чёрные участки на картинке с камеры не содержат какой-либо информации (являясь следствием несовпадения «круглой» картинки и прямоугольной матрицы). Имея дело с камерой разрешения 2592x1944 (5 Мпикс), мы получим изображение с разрешением π*(1944/2)2=2 968 126 пикс≈2,83 Мпикс (согласно формуле площади круга, вписанного в прямоугольник). 

Теперь перейдём к теме плотности пикселов.

Как ни покажется странным, но в распределении плотности пикселов «фишай» -камера ничем принципиально не отличается от «обычной» камеры. Да, плотность пикселей неравномерна от центра к краю — но она неравномерна у всех камер, просто у «фишаев» это выражено максимально. Исключение — «Panomorph». Про эти объективы расскажем ниже.

Мы измерили плотность пикселей, наблюдая один и тот же предмет на одном и том же расстоянии, но под разными ракурсами. В качестве тестового предмета использовался строительный уровень-линейка, количество пикселей узнавали через встроенный счётчик камеры, для сравнения взяли «обычную» корпусную камеру с объективом 2,8 мм. Для понимания процесса приведем несколько скриншотов.

 

 

Полученные графики изменения плотности пикселов в зависимости от угла отклонения объекта от оси наблюдения камеры:

 

 

Результаты измерения показывают, что обе камеры имеют достаточно максимальную плотность пикселов на метр в центре изображения и равномерный спад по краям. Это значит, что обычные приёмы оптических расчётов вполне применимы к «фишаям», при условии, что наблюдаемые объекты будут находится близко к центру «картинки»; по отношению к объектам у границ изображения следует учитывать снижение плотности пикселов согласно графику. 

Обратим внимание и на такой момент: границы изображения могут оказаться нечёткими, с какими-то неровными и полупрозрачными переходными областями и даже какими-то непонятными выпирающими участками. Производитель же в ответ на недоумение пользователя может сказать, что это такая вот особенность камер и порекомендовать включить в настройках функцию маскирования краёв («Border Mask») — граница станет круглой, ровной и красивой; «ложкой дёгтя» станет некоторое сужение угла зрения.

 

Паноморфные объективы «фишай»-камер

Стоит затронуть тему т.н. «паноморфных» («Panomorph») объективов. Вкратце: это широкоугольные объективы со специально изменённой (запатентованной) геометрией линз, призванные:

  1. получить бОльшую плотность пикселей по краям изображения. Визуально при этом увеличиваются удалённые от края объекты и уменьшается центральная зона.
  2. максимально использовать площадь матрицы. Грубо говоря, вместо круглой картинки мы получаем эллиптическую.
  3. одновременно и то, и другое.

Не станем убеждать в очевидной полезности паноморфных объективов. Да, конечно, неплохо получить бОльшую различимость по краям и максимально уменьшить размеры ненужных чёрных углов. Однако использование таких объективов не решает проблему геометрических искажений.

 

 

 

Встречаются такие объективы редко: то ли из-за цены (сопоставимо с ценой «брендовой» уличной камеры в сборе), то ли в силу недостаточного информационного сопровождения, или же из-за ориентированности на какие-то специфические задачи. По внешнему виду эти объективы ничем не выделяются, в документации обозначаются словом «Panomorph» и указанием конкретного типа (A0**V, A1UST, A8TRT и пр.). Заметим, что ПО видеонаблюдения должно уметь корректно работать с «паноморфным» изображением, т. е. в документации должны быть указаны типы поддерживаемых объективов вида Panomorph.

Величина потока и глубина архива

Очередной момент, с которым связана работа проектировщика – расчёты потоков (и, соответственно, глубины архивов) с IP-камеры. Т.к. размер потока напрямую зависит от разрешения изображения, ещё раз обратим внимание на то, что в случае «фишай»-камеры разрешение полезного изображения не равно разрешению матрицы. Теоретически это означает, что поток с «фишай»-камеры должен быть меньше, чем с «обычной» камеры такого же разрешения. Проверить это на практике чрезвычайно затруднительно, т.к. количество движения в поле зрения «фишая» всегда будет больше, чем у «обычной» камеры (ввиду большего угла обзора).

Тем не менее мы попробовали провести ряд опытов и хотим поделиться результатами. Мы брали «обычную» корпусную камеру и камеру «fish-eye», устанавливали одинаковые настройки изображения и потоков (H.264, 12 к/с, VBR, сжатие 30) и пробовали снимать максимально близкие по характеру сцены. Измерив величины образующихся потоков, постарались найти закономерности. И вот что у нас получилось.

При наблюдении статических объектов размеры потоков с «обычной» и «фишай»-камеры сопоставимы. Что, в общем, предсказуемо.

 

При наблюдении динамических сцен потоки с «фишай»-камеры получались меньше, чем с «обычной».

 

Разница потоков составила в среднем в 1,4 раза. Любопытно, что при этом размер собственно изображения (без чёрных зон) у «фишай»-камеры меньше в 1,8 раза.

 

Очевидно, что размеры архивов камер типа «фишай» также будут существенно меньше (в той же пропорции, что и потоки) сопоставимых «обычных» камер.

Мы не нашли публичного онлайн-калькулятора архивов, учитывающего особенности fisheye-камер; результаты расчётов для «фишаев» не отличались от «обычных» камер аналогичного разрешения. Это означает, что рассчитанный по калькулятору размер архива следует сокращать, хотя бы поделив на 1,4 (для динамических сцен).

Дополнительные режимы работы fish-eye IP-камер

Речь пойдёт о функциях прошивки, имеющихся только у fisheye-камер и реализующих дополнительные режимы отображения: имитация до 4 независимых физических камер, смотрящих в разные стороны, «склеивание» и «разворачивание» изображений в панорамный вид и пр. Набор функций может отличаться у разных производителей; «по умолчанию» используется т.н. Overview – как раз та самая «круглая картинка в чёрном прямоугольнике».

 

Общее свойство этих режимов — изображение, полученное с их использованием, будет более привычного прямоугольного вида. Это достигается в т.ч. за счет программной коррекции геометрических искажений силами ЦП камеры. При этом, однако, ввиду неравномерности плотности пикселей на таком изображении неизбежны размытые участки (особенно касается прикраевых областей). 

Ниже показано использование режимов типа «View», которые эмулируют работу 4 независимых «обычных» камер, смонтированных в одном и том же месте. В центре – т.н. режим «Overview», в котором изображение идёт с камеры одним целым. Справа и слева – те самые режимы «View Area» (4 шт.); изображение с камеры «разнесено» на 4 независимых канала (зоны). Оценить коррекцию изображения можно по отображению удалённых от центра объектов (обведены цветными овалами).

 

Как правило, заявленное максимальное разрешение доступно только для Overview –в остальных режимах разрешение будет ограничено.

 

До сих пор мы говорили об особенностях камер — далее перейдём к особенностям ПО, касающихся работы с камерами типа «fish-eye».

Особенности работы ПО с камерами типа «фишай»

Ранее – в пособии и в видеоинструкции - мы уже говорили об особенностях работы с камерами «fish-eye» ПО Интеллект. Сейчас попробуем дать общий обзор таковых особенностей.

Общий момент у наиболее распространённых марок ПО видеонаблюдения, пожалуй всего один: любое ПО может показывать, записывать и воспроизводить изображение с «фишай»-камер в режиме «Overview». Разница же между ПО заключается в:

  • перечне поддерживаемых доп. режимов «фишай»-камеры («Panorama», «QuadView» и др.);
  • наличие собственных программных алгоритмов обработки круглого изображения и создания видов для отображения оператору;
  • выборе потока для записи в архив;
  • политике лицензирования камер.

И тут можно выделить два принципа работы ПО.

Первый (характерен для зарубежных производителей): каждый режим отображения можно использовать на запись и отображение как отдельную независимую камеру, но лицензия при этом одна – на IP-камеру как на физическое устройство. Доп. режимы, как правило, поддерживаются все.

Запись в архив при этом идёт по принципу «что на экране – то и в записи». Т.е. если «фишай» подключен только в режиме «View» (имитация «обычной» камеры), то воспроизвести архив в режиме «Overview» уже не получится.

В зарубежном ПО все режимы камер типа «fish-eye» можно использовать одновременно как самостоятельные камеры.

 

Второй (характерен для отечественного производителя): «фишай»-камера подключается в каком-то одном своём режиме (обычно OverView, в некоторых ПО возможен выбор другого режима), который будет использоваться прежде всего для записи в архив. А для отображения оператору при этом можно выбрать другой —из собственных, встроенных в данное ПО и независящих от камеры режимов отображения. При этом хранящееся изображение в архиве никак не связано с отображением оператору — и тот же OverView может быть воспроизведен как, например, Panorama (при условии, что в ПО реализован соответствующий режим).

Использование же ещё одного режима, встроенного в камеру, рассматривается как подключение ещё одной физической камеры. Некоторые ПО позволяют отобразить на экране один «фишай» сразу в нескольких программных режимах, но для независимой записи каждого из них всегда требуются дополнительные лицензии. 

Самый распространённый подход к работе с камерами «фишай». Собственный режим камеры – для записи, программный режим – для отображения оператору.

 

Разницу в возможностях и политике лицензирования можно увидеть в таблице ниже, где указан функционал, который можно получить в рамках одной лицензии на камеру.

 ПО

Возможности использования режимов «фишай»-камеры при её подключении как одного лицензируемого устройства.    

Использование дополнительных режимов камеры

Программная реализация режимов отображения

Отображение в нескольких режимах одновременно

Запись в нескольких режимах одновременно

Milestone

Да
Все режимы

Нет

Да

Да

Axis Camera Station

Да
Все режимы

Нет

Да

Да

Интеллект

Да
Только один режим

Да
PTZ с коррекцией, Panorama или DoublePanorama

Да

Нет

Axxon Next

Да
Только один режим

Да
PTZ с коррекцией, Panorama (но только для камер с объективом типа Panomorph)

Нет

Нет

Macroscop

Да
Только один режи

Да
PTZ с коррекцией, DoublePanorama, QuadView

Нет

Нет

Там, где в таблице указано "нет", или "Да"но с некоторыми оговорками, не всегда означает, что это невозможно. Для реализации некоторых функций просто потребуется приобретение дополнительных лицензий. Например, AxxonNext может задействовать все встроенные режимы с камеры, отобразить камеру во всех возможных режимах одновременно, и даже записывать изображение в любом дополнительном режиме с камеры fish-eye, но за это все придется заплатить дополнительными лицензиями - по одному на каждый дополнительный задействованный режим.

В завершение стоит сказать, что многие (но не все) ПО также имеют программную поддержку объективов типа Panomorph – к счастью, эта функция не требует отдельного лицензирования.

Выводы и рекомендации

Поскольку тема статьи связана с проектированием, то и наши советы адресованы прежде всего проектировщикам систем CCTV, хотя могут быть интересны и инженерам. Итак:

  1. Для оптических расчётов вполне можно использовать онлайн-калькуляторы — беря за основу некую усреднённую «типовую» камеру и подставляя значения фокусного расстояния из документации на «фишай». При этом помните о снижении плотности пикселов по краям изображения.
  2. Камеры типа «fish-eye» непригодны для задач распознавания (номеров, лиц и пр.) – не только из-за сильных искажений пропорций, но и большой неравномерности плотности пикселов, даже при использовании режимов с коррекцией искажений.
  3. Всегда надо помнить, что в случае «фишая» указанное разрешение матрицы - это не разрешение изображения, и учитывать этот факт при расчётах потоков и архивов. Можно использовать полученный нами «понижающий» коэффициент 1,4 для динамических сцен.
  4. Следует отличать ПО друг от друга в плане характера записываемого изображения. Есть ПО, которое записывает архив независимо от выбранного типа отображения на экране оператора, а есть и ПО, которое записывает в архив именно то изображение, которое наблюдает оператор. Уточняйте этот момент для выбранного вами ПО.
  5. Если задача наблюдения предполагает использование одновременно нескольких разных режимов работы «фишай»-камеры, необходимо уточнить политику лицензирования для каждого ПО («одна лицензия на физическое устройство» или «на каждый поток – своя собственная лицензия»).

Заключение

Мы рассмотрели не совсем обычный тип видеокамер, указали на специфические особенности и даже попытались провести собственные исследования с целью не только выявить наиболее важные моменты, которые должны быть учтены на стадии проектирования, но и помочь нашим читателям получить реальное, адекватное представление о целом классе IP-устройств и о технологиях охранного видеонаблюдения в целом.

Компания Видеомакс бесплатно осуществляет услуги консалтинга по проектированию, в том числе и по вопросам использования камер типа «fish-eye», а также проводит аудит спецификаций проекта, который избавит вас от рисков совершить ошибку при выборе проектного решения. Прислать запрос можно на email: info@videomax-server.ru, либо связаться с нами по бесплатному телефону 8 800 302-55-46.

 

Статьи Видеонаблюдение

Видеонаблюдение в кафе от 3С ГРУПП. Как выбрать видеонаблюдение в кафе, бар, ресторан?

Видеонаблюдение в кафе от 3С ГРУПП. Как выбрать видеонаблюдение в кафе, бар, ресторан?

Видеонаблюдение \\ 29.08.2017 15:34 \\ 3С ГРУПП \\ Комментарии()

Трудно не согласиться с тем фактом, что современны кафе, рестораны бары представляют собой отлично функционирующий механизм, который отличается своей спецификой. Большое количество разнообразных услуг, готовка всевозможных блюд, поток посетителей, благодаря чему, здесь постоянно присутствует поток денежных средств. Для того чтобы быть в курсе всего происходящего в таких заведениях, отслеживать работу сотрудников, предотвращать очаги загорания, несанкционированное проникновение, определять злоумышленников, многие владельцы такого рода бизнеса, устанавливают видеонаблюдение в кафе, ресторане, баре

3D-подсчет посетителей: чем обусловлена высокая точность?

3D-подсчет посетителей: чем обусловлена высокая точность?

Видеонаблюдение \\ 25.08.2017 15:27 \\ Macroscop \\ Комментарии()

Для того, чтобы минимизировать настройку и сделать работу для пользователя максимально простой и удобной, в 3D-подсчете реализован ряд сложных технологий обработки и анализа данных с видеокамеры.

Видеонаблюдение для квартиры от 3С ГРУПП. Как выбрать камеры видеонаблюдения для квартиры?

Видеонаблюдение для квартиры от 3С ГРУПП. Как выбрать камеры видеонаблюдения для квартиры?

Видеонаблюдение \\ 14.08.2017 12:10 \\ 3С ГРУПП \\ Комментарии()

Наверняка, многие жители нашей страны, предпочитают хранить ценные вещи у себя дома. Именно поэтому, особенно в последнее время, возросло количество краж, из-за которых люди лишаются дорогостоящей техники, денежных средств и прочих материальных благ. Для того чтобы обезопасить своё жильё, существует видеонаблюдение для квартиры.

Разработка в собственном соку или как мы поняли, что занимаемся не совсем тем, что нужно пользователям

Разработка в собственном соку или как мы поняли, что занимаемся не совсем тем, что нужно пользователям

Видеонаблюдение \\ 17.07.2017 12:34 \\ Macroscop \\ Комментарии()

Вы когда-нибудь задумывались над тем, что тысячи компаний создают свои продукты и технологии в отрыве от пользовательских потребностей и решают самостоятельно придуманные проблемы, которые слабо коррелируют с реально существующими?

Как найти вектор развития программного продукта? Планирование как наука

Как найти вектор развития программного продукта? Планирование как наука

Видеонаблюдение \\ 12.07.2017 11:23 \\ Macroscop \\ Комментарии()

Основной принцип, по которому мы развиваем Macroscop сегодня – «услышать пользователя и сделать то и так, как ему нужно». При этом мы уверены, что путь исключительно удовлетворения текущих потребностей пользователей не может сделать компанию абсолютным лидером рынка.

Тенденции развития систем видеонаблюдения

Видеонаблюдение \\ 29.06.2017 12:01 \\ Комментарии()

В современном мире технологии не стоят на месте, и системы видеонаблюдения не являются исключением. Это связано в первую очередь с тем, что системы видеонаблюдения являются одной из ключевых составляющих комплексных систем безопасности, а помимо этого - все больше начинают использоваться во всех сферах жизнедеятельности человека. На данный момент системы видеонаблюдения активно применяются для контроля в научных экспериментах, они осуществляют контроль на промышленных предприятиях технологического производства, обеспечивают безопасность, при проведении разнообразных политических и общественных мероприятий осуществляют их прозрачность и честность, а так же используется во многих других местах.

На пути к простоте: как сложно она дается разработчикам

На пути к простоте: как сложно она дается разработчикам

Видеонаблюдение \\ 29.06.2017 10:05 \\ Macroscop \\ Комментарии()

Удивительно, но сделать продукт простым для пользователя очень сложно.

Повышение точности подсчета посетителей с использованием 3D-технологий

Повышение точности подсчета посетителей с использованием 3D-технологий

Видеонаблюдение \\ 28.06.2017 09:48 \\ Macroscop \\ Комментарии()

Абсолютной популярностью пользуется модуль подсчета посетителей. Разработчики применяют новые алгоритмы, которые позволяют добиться точности подсчета до 99%.

Сетевая система видеонаблюдения в новом терминале аэропорта Астаны

Сетевая система видеонаблюдения в новом терминале аэропорта Астаны

Видеонаблюдение \\ 15.06.2017 02:38 \\ ТОО "ИСБ" \\ Комментарии()

В мае 2017 года компания "ИСБ-Инжиниринг" завершила работы по монтажу и пусконаладке системы видеонаблюдения в новом VIP-терминале аэропорта Астаны. Новая система предназначена для визуального контроля ситуации внутри помещений объекта и по его внешнему периметру

Сферические искажения в видеонаблюдении.

Видеонаблюдение \\ 14.06.2017 09:21 \\ Комментарии()

В изображении с большинства камер видеонаблюдения присутствуют значительные искажения, называаемые дисторсией (сферические искажения изображения за счет различного увеличения в разных зонах изображения). Как правило, картинку с незначительными искажениями дают объективы с исправленной дисторсией (которые редко применяются в видеонаблюдении).

Книги

Системы охранной, пожарной и охранно-пожарной сигнализации

ISBN: 978-5-7695-6218-1
Год: 2010 (май)
Страниц: 512

 

 

Учебное пособие представляет собой 5-е издание, дополненное и переработанное. Книга незаменима при обучении специалистов по монтажу любых видов сигнализаций: пожарных, охранных и охранно-пожарных. Представлены также общие сведения об организации охраны на объекте.

Технические средства охраны

Системы охранной сигнализации: основы теории и принципы построения

ISBN: 978-5-9912-0025-7
Год: 2008
Страниц: 496

 

Учебное пособие поможет при прохождении теоретических курсов специалистами в области охраны. Здесь есть всё об эксплуатации технических средств охраны. Это второе, дополненное издание, созданное на основе лекций.

Технические средства охраны

Системы контроля и управления доступом

Год: 2010
Страниц: 272

 

Книга адресована широкому кругу лиц, занятых в области службы безопасности на различного уровня объектах. Прилагается перечень нормативных материалов.

 

Технические средства охраны

вверх