Задача #4. Периметральная система видеонаблюдения без мертвых зон. Как обосновать выбор шага расстановки?
Периметральное видеонаблюдение
Задача
Необходимо обеспечить видеоконтроль протяженного периметра (напр., промышленного предприятия) от 1-2 до 10-20 километров без образования мертвых зон.
Исходные данные
Геоподоснова либо спутниковый снимок (Google Map), с привязанным к ним инженерными сооружениями – периметральным ограждением, воротами, калитками, контрольно-пропускными пунктами и т.п.
- Обоснуйте выбор типа видеокамер для решения задачи: стационарные с фиксированным фокусным расстоянием, стационарные вариофокальные либо высокоскоростные поворотные. У стационарных вариофокальных видеокамер фокусное расстояние настраивается на месте установки, либо удаленно, если есть моторизированный объектив.
- Обоснуйте способ расстановки видеокамер – навстречу друг другу либо друг за другом; вдоль линии периметра или из центра?
- Обоснуйте выбор шага расстановки камер.
- Обоснуйте выбор основных технических параметров камер.
Решение
Прежде чем выбирать способ расстановки и технические характеристики камер, надо выбрать те критерии, по которым мы сможем считать задачу наблюдения выполненной.
Критерии
Основные задачи системы видеонаблюдения на периметре – обнаружение несанкционированного вторжения на территорию либо попытки такого вторжения; координация работы охранных подразделений; разбор и расследование произошедших инцидентов.
Основные критерии обнаружения приведены в европейском стандарте EN 62676-2015, российском Р 78.36.008 – 99 и аналогичных британских и австралийских нормах.
В зависимости от требуемой вероятности обнаружения вторжения можно использовать критерии решения задачи Мониторинга, Детекции или Обзора.
Расположение камер
Одним из основных вопросов, стоящих перед нами является способ расстановки камер для получения максимальной вероятности обнаружения нарушителей.
Из центра на периметр
Этот вариант можно использовать лишь для бюджетных проектов и малых длинах периметра – например, для защиты частного дома. Иначе, эта концепция себя совершенно не оправдывает:
- невозможно узнать о приближении нарушителей до проникновения на территорию
- невозможно выделить демилитаризованную зону, попадание в которую является нарушением границы
- требуется существенно больше видеокамер, чтобы закрыть тот же участок что и при расположении “вдоль периметра”
Из плюсов: равномерная плотность пикселей на всем протяжении периметра (равнопрочность).
Расстановка видеокамер в JVSG Design Tool
Вдоль периметра “навстречу”
Другой вариант, также имеющий больше минусов, чем плюсов:
- Крайне неравномерное распределение плотности пикселей – появляются “слабые” зоны, отсутствует фундаментальный принцип равнопрочности создаваемых границ безопасности. Так под камерами будет наименее просматриваемое место, к тому же очевидное для подготовленных нарушителей.
- Периметр в несколько километров (тем более десятков километров) очевидно имеет большое число камер. При этом картинка с них не отличается разноообразием. Ориентироваться в мультикамерной раскладке при расположении камер “на встречу” практически невозможно
Достоинства этого варианта - меньшее число используемых опор и удешевление обслуживания такой системы, а также увеличение шага расстановки видеокамер.
Вдоль периметра друг за другом
Это вариант, который подходит для периметров любой протяженности. Плюсы:
- Четкое разделение границы на “свою” и “чужую” территории на демилитаризованной зоне. Это позволяет детектировать активность нарушителя до его проникновения на охраняемую территорию. Задача легко автоматизируется существующими функциями видеоаналитики.
- Относительно малая неравномерность распределения плотности пикселей позволяет строить равнопрочную охрану
- Одинаковое направление всех камер существенно упрощает ситуационный анализ для офицеров мониторингового центра
Стационарные или поворотные
Поворотные камеры при охране периметра могут выполнять лишь вспомогательную роль. При обнаружении вторжения они помогают детализировать сцену, верифицировать автоматически генерируемые тревоги от видеоаналитических модулей стационарных видеокамер либо отдельных систем охраны периметра.
При использовании исключительно поворотных камер уменьшается число установленных видеокамер за счет большой кратности зума и обзора в 360°. Но поворотные камеры не решают основной задачи - равнопрочности границы. В каждый момент времени поворотные видеокамеры могут наблюдать только за частью охраняемой территории. При этом зона наблюдения имеет случайный характер, что не подходит ни для обнаружения вторжения, ни для последующего анализа произошедшего инцидента.
Высота установки камер
Оптимально устанавливать видеокамеры выше уровня инженерных заграждений таким образом, чтобы забор не затенял наблюдение за территорией и за подступами к ней.
Подбор технических характеристик камер
На вероятность обнаружения вторжения влияют ряд факторов – детальность картинки, чувствительность видеокамеры, оптическая плотность среды (осадки, туман, дым и т.п.). Нужно идти на компромисс, который бы справлялся с противоречивыми требованиями экономии ресурсов и надежности работы системы в разных условиях.
Формат кадра
Основные варианты: 4:3, 16:9 и 9:16 (т.н. “коридорный” формат). Наиболее экономичный в плане увеличения шага расстановки – формат 9:16.
Наиболее “сбалансированный” для контроля прилегающей территории при меньшем, чем в предыдущем случае шаге расстановки – формат 4:3. Аутсайдер – 16:9 – он слишком сильно захватывает прилегающие территории, что излишне уменьшает шаг.
Разрешение и размер матрицы
Чем выше разрешение матрицы, тем выше детальность изображения. Это значит для решения задачи обнаружения вторжения в охраняемую зону можно выбрать больший шаг установки. Но не все так просто. При том же размере матрицы большее разрешение означает худшую светочувствительность. Матрица делится на большее число пикселей, каждому пикселю достается меньше места на матрице, на него падает меньше света, необходимого для формирования контрастного изображения.
Поэтому всегда нужно искать компромисс между шагом расстановки камер, возможностями установки охранного освещения демилитаризованной зоны и вероятностью обнаружения нарушителя. Как правило для охраны протяженных периметров используют большие светочувствительные матрицы с относительно малым разрешением HD 720P либо Full HD 1080P.
Фокусное расстояние
При одинаковом размере матрицы, чем длиннофокусней объектив – тем на большем расстоянии мы можем решать задачу обнаружения нарушителя. Но опять не все так просто. Длиннофокусные объективы имеют ограниченную глубину резкости, которую следует учитывать для работы в темное время суток. Встроенная ИК-подсветка также ограничена по мощности и предельным углам освещенности, что ограничивает дальность обнаружения ночью. Кроме того, оптическая плотность среды – дождь, туман, снег, дым уменьшает максимальное расстояние обнаружения цели. По этой причине, необходимо выбирать компромиссный вариант между шагом расстановки видеокамер и вероятностью обнаружения цели.
Второй момент, который нужно учитывать – большинство периметров имеют изломы, на которых также приходится увеличивать угол обзора и уменьшать шаг расстановки.
Картинка 1. Cистема периметрального видеонаблюдения
Таким образом, шаг расстановки будет не постоянным, увеличиваясь на прямолинейных участках и уменьшаясь в местах поворота инженерных заграждений. В среднем можно считать нормальным шагом 50-70 метров между видеокамерами.
Выводы
Проектирование периметральных систем охранного видеонаблюдения – одна из сложнейших задач, требующая учета большого числа факторов. Оптимальное решение – расстановка видеокамер вдоль ограждения для контроля прилегающей территории и собственной демилитаризованной зоны объекта. Каждая предыдущая камера контролирует “мертвую зону” следующей, чем гарантирует равнопрочность всей системы охраны. Шаг расстановки камер выбирается из соображений решения задачи обнаружения вторжения в область для конкретного участка периметра. На прямолинейных участках можно выбирать длиннофокусные объективы (12-16 мм), увеличивая зону уверенного обнаружения нарушителя. При контроле зоны с поворотом участка инженерного заграждения требуется уменьшать фокусное расстояние (до 3,6-10 мм) для увеличения угла обзора. Из-за этого необходимомо чаще устанавливать видеокамеры. Разрешение нужно выбирать исходя из компромисса между расстоянием обнаружения нарушителя и светочувствительности камеры, как правило не более 1,3-2 Мп. В итоге средний шаг установки – 60 метров. Поворотные камеры можно использовать лишь в дополнение к стационарным, увеличивая эффективность охраны, особенно в ситуации координации службы реагирования. Строить периметральную систему видеонаблюдения только на поворотных видеокамерах допустимо лишь в двух случаях. При наличии хорошо отлаженной системы периметральной сигнализации и при глубокой интеграции системы видеонаблюдения и системы охраны периметра.
Скачать файл проекта к этой статье (JVSGZ).
Бесплатное программное обеспечение для IP-камер
К задаче 3:Идентификация людей | К оглавлению | К задаче 5:Видеонаблюдение за машиной