В наши дни существует масса телевизионных передач, газет, журналов и интернет ресурсов, которые специализируются на криминальных сводках. Не редко такого рода сообщения сопровождаются видео и фотоматериалами. Но, в большинстве случаев, эти материалы ограничиваются лишь мутными силуэтами, никак не способствуя следственным органам хотя бы приблизительно идентифицировать правонарушителей. Зачастую, кроме скудных общих фраз о «росте и телосложении», системы безопасности другой полезной информации не сообщают. Это является следствием неправильного расположения видеокамер на улицах. Собственно, такое положение вещей и толкнуло к написанию данного обзора.
Такой неграмотный подход удивителен, если учесть наличие отличных тематических трудов признанных специалистов. Взять хотя бы работы А. Попова, Ю. Гедсберга и других авторов.
Ниже рассмотрим некоторые характерные ошибки, допускающиеся при монтаже телекамер (ТК).
При установке ТК преследуются следующие цели: добиться наилучших показателей по четкости изображения, качеству информации и периметра зоны наблюдения. Часто эти задачи и факторы местности находятся в противоречии друг с другом, с точки зрения требований по выбору оптимального места монтажа ТВ системы наблюдения. Мастерство правильного монтажа в этом и состоит, чтобы выбрать наилучший компромиссный вариант, без особого ущерба для какого-либо фактора.
Для обеспечения вышеуказанных целей, следует тщательно выбрать правильное месторасположение и высоту для установки камеры.
Параметрами положения телекамеры являются высота установки, ее расположение и угол обзора к контролируемой зоне. Задача немного усложняется тем, что для ее решения необходимо учесть еще и технические возможности камеры.
Среди основных задач мы не должны забывать о необходимости обеспечения защиты самой ТК. Камера является важным звеном в системе безопасности. По этой причине, надо свести на нет все возможные воздействия извне на систему. Тут играет роль фактор высоты монтажа. Она должна быть достаточно высока во избежание несанкционированного вмешательства. Рассмотрим возможные варианты такого воздействия.
Единственный способ исключить, или затруднить такие несанкционированные действия – установить телекамеру как можно выше, насколько позволяют конструкция объекта и устройства. Монтирование камеры значительно выше человеческого роста, исключит, хотя бы вмешательство, без использования специальных предметов, или приспособлений.
Но выбор высоты должен быть разумным. По мере ее увеличения будет увеличен и угол наклона от зоны контроля. Это непременно приведет к серьезным искажениям, которые в дальнейшем не позволят идентифицировать действия или детали. Рассмотрим эти особенности ниже.
Рис. 1. Повреждение телекамеры падающими сосульками
Каждый объект имеет свои конструктивные особенности. Есть здания с карнизами или выступами, которые позволяют установить телекамеру под ними, защищая от прямого попадания снега или дождя. Отсутствие рельефов создают определенные трудности для защищенного монтажа. На изображении 1 наглядно показано, как игнорирование требований мер по защите телекамеры, привели к повреждению оборудования. Ведь можно было бы избежать таких разрушительных последствий от падающих сосулек, если бы камера была смещена чуть влево, под балкон.
Другим примером такой особенности служит столб, находящийся на контролируемой зоне. Это тоже ограничение выбора места для установки камеры.
Если угол обзора постоянный, размеры контрольной зоны будут меняться зависимо от высоты телекамеры. Уровень высоты камеры и размеры контролируемой зоны прямо пропорциональны. Но не стоит при этом забывать, чем выше камера, тем хуже разрешение изображения и его качество.
Другим определяющим фактором может служить уменьшение теневых зон, в зависимости от высоты установки. Если, к примеру, задача стоит только наблюдение за наличием существующих объектов на контролируемой зоне, можно установить ТК довольно высоко. В данном случае изменение ракурса никоим образом не повлияет на решаемую задачу.
При этом, если увеличение высоты ТК не продиктовано целью увеличить обзор контролируемой зоны, то надо увеличить значение фокусного расстояния объектива. Это даст возможность получить требуемые размеры контролируемой зоны.
Видеонаблюдение за конкретной, более-менее значимой по размерам территорией, приводит образованиям участков, которые не просматриваются. Их еще называют «мертвыми зонами». Какими могут быть эти зоны?
Не следует недооценивать важность «мертвых зон». Ведь они могут и искусственно создаваться. Помеху в виде автомобили, например, можно специально парковать в зоне слежения телекамеры, тем самым создавая зону невидимости для незаметного перемещения кого-либо, или чего либо. Следовательно, при установке видео оборудования, эти факторы обязательно необходимо учитывать.
Когда угол наклона меняется, разница между реальными и видимыми размерами объекта соответственно тоже меняются. И чем больше этот угол, тем ощутимее будут искажения. Но изменения возможны также при фиксированной телекамере, когда в зоне наблюдения меняется положение объекта. Словом, любое изменение расстояния и угла между ТК и объектом приводит к определенным искажениям.
Для дальнейшего анализа предположим, что объект постоянно находится на оси объектива и что он плоский и имеет вертикальное расположение.
Видимое изображение плоского объекта и его реальное изображение будут совпадать, если плоскость наблюдения будет перпендикулярной в отношении оси камеры.
Как было отмечено, изменение угла наклона ТК по отношении горизонтальному объекту, непременно приводит к изменению размеров последнего. Но надо учесть, что такие изменения происходят в меньшей степени при изменении высоты ТК, особенно если фокусное расстояние корректировано соответствующим образом.
В вертикальной плоскости зависимость от угла наклона ТК значительна. Высота установки устройства здесь тоже влияет на угол наклона. На рисунке 2 можно увидеть изображения объекта (2,а), когда к плоскости объекта камера направлена под углами 30° и 45° (рисунки 2,б, 2,в). Не вооруженным глазом видно, что изменения размеров видимого объекта меняются как по вертикали, так и в горизонтальной плоскости.
Уровень искажения быстро возрастает по мере возрастания угла. Это обстоятельство надо учитывать при выборе высоты ТК. Не следует установить ее по принципу «как можно выше».
Искажения объектов, находящиеся в нижней части наблюдаемой зоны, дополнительно увеличатся. Это происходит потому, что объекты в такой зоне создают дополнительный угол наклона. Наглядная иллюстрация этого дана на рисунке 4.
Рис. 2. Искажения видимого изображения
Рис. 3. Линейные искажения
Рис. 4. Изменение углового направления на объект
Рис. 5. Формирование изображения с большим углом наклона ТК
Рис. 6. Телевизионный контроль потока людей
Рис. 7. Телевизионный контроль потока людей с большей высотой установки ТК
Рис. 8. Выбор положения ТК
Такое дополнительное составляющее может достичь значения, которое равно половине угла обзора в вертикальной плоскости – b2. И наоборот, объекты, находящиеся в дальней части наблюдаемой зоны, будут искажаться в меньшей степени.
Такие искажения не создают сложности, если стоит задача простого распознания действий, происходящих в зоне наблюдения. Но при решении задачи идентификации, могут возникнуть сложности, порой не позволяющие решать задачу вовсе. Сложность идентификации особо усугубляется в случае, если наблюдаемый человек наклоняет голову вниз.
А если еще учесть, что реальные объекты, за которыми ведется наблюдение, не плоскостные, а объемные, то становится ясным, что фактические искажения не носят линейный характер. Т.е. в реальности искажений будет намного больше.
Реальный пример для подтверждения вышесказанного, приведен в рисунке 5,2. Очевидно, что в этой ситуации, когда наблюдение субъектов ведется сверху, такое изображение не дает никакой полезной информации.
Наблюдение за потоком людей обычно является типичной задачей. Это могут быть потоки проходящих людей в метро, по улице, или коридорам помещений. Для успешного решения такой задачи необходимо выбрать такое положение ТК и угол наклона, чтобы свести к минимуму геометрические искажения и искажения, создающими людьми, которые идут сзади группы. Первая задача выполняется путем занижения уровня высоты установки ТК. А для эффективного решения второй задачи надо, наоборот, увеличить высоту установки.
Данная ситуация иллюстрирована на рисунках 6,7.
На рисунке 6,а видно, что при малой высоте ТК создаваемые искажения будут минимальные. Если люди пойдут так, что их лица не будут спрятаны друг за друга, то задачу идентификации можно будет решать успешно. Но, если лица спрятаны друг за друга, что часто бывает при большом скоплении людей, то вопрос идентификации усложняется. Следует добавить, что зачастую злоумышленник специально может прятаться за спинами других людей, и видео фиксация не станет возможной.
Если принимается решение поднять высоту установки камеры (рисунок 7,а) с целью не допущения загораживания лиц людей (рисунок 7,б), тогда возникают искажения изображения. Происходит это в вертикальной плоскости, из-за изменения ракурса наблюдения.
В данном случае необходимость принятия компромиссного решения между критериями становится очевидным. Требуемый минимальный угол наклона, с целью исключения загораживания лиц, можно высчитать следующим образом. Представим себе, что наблюдаемые субъекты двигаются на расстоянии одного метра друг от друга, у всех одинаковый рост и размер лица – 25см. Очень просто геометрически вычислить необходимый угол наклона. Он будет равен yml-n = arctg0,25. Это составит примерно 16 градусов. Если представить разницу роста в 15см, тогда минимальный угол составит около 25 градусов. При этом искажения будут сравнительно небольшими (рисунок 3). Исходя из анализа выше, можно порекомендовать установить угол наклона, который не превышает значение 20-25 градусов.
Очевидно, что достигнуть таких углов можно только уменьшением высоты места установки ТК, как это демонстрировано на рисунке 8, ТК 2. Решить задачу таким путем может быть сложным в помещениях с высокими потолками. Наилучшим выходом из такой ситуации можно достичь, если установить ТК дальше от наблюдаемой зоны и сделать угол наклона меньше. Пример приведен на рисунке 8. Но придется пожертвовать дистанцией от контролируемой видео наблюдением зоны, сохранив при этом поперечные размеры территории. Для этого, естественно, надо будет откорректировать фокусное расстояние.
Наряду с недостатками, такая установка имеет и некоторые преимущества. Потенциальный злоумышленник, заметив камеру слежения, может легко избежать идентификации, наклонив голову, или прикрыв лицо чем либо. А камеру вдали труднее заметить. Если сохранить поперечные размеры обзора зоны, то качество изображения будет неплохим.
Как уже было отмечено, чем выше высота установки ТК, тем больше искажений изображения от наблюдаемых объектов. Это в свою очередь требует уменьшить высоту. А тогда сталкиваемся с необходимостью дополнительно защитить камеру. Наилучшим разрешением в этой ситуации является увеличение расстояния ТК до наблюдаемого объекта с параллельным увеличением фокусного расстоянияобъектива. Иными словами – уменьшается угол обзора. Ниже рассмотрим данную ситуацию.
Рис. 9. Установка ТК вблизи входа в здании
Самым типичным примером для такой ситуации, это контроль входов зданий и домов. Самое распространенное решение этой задачи, как не трудно заметить повсюду, это установление ТК в непосредственной близости от подъезда. Чаще всего – над ним. Большой угол наклона при этом позволяет только фиксировать силуэты входящих или выходящих людей. И это естественно, поскольку запись формирует только изображение «вид сверху». Проблема идентификации субъекта остается нерешенной. И субъекту не требуется никаких усилий для избегания фиксации видеокамерой, как-то закрывать лицо, или наклонять голову. Камера и так не «познает» человека (рисунок 5).
При такой установке, даже общая информативность страдает. Становится невозможным оценить какого роста человек, во что он одет, другие внешние атрибуты. У входов в здания обычно возникает необходимость фиксировать субъект на небольшом расстоянии. Это тоже может приводить к увеличению угла обзора, с последующим ухудшением качества изображения. В этом случае тоже следует выбрать наиболее оптимальные решения. Попробуем изложить их. Итак:
В рисунке 9 приведена схема, которая решает только две последние задачи, и то не полностью, а лишь частично.
В такой ситуации возможность видеонаблюдения рекомендуется улучшать путем удаления ТК, в какую либо сторону от наблюдаемого объекта, как это показано на рисунке 10, камера 2.
Рис. 10. Установка ТК в стороне от входа в здание
В таких случаях, для правильного выбора местонахождения ТК, следует руководствоваться соображениями, приведенными ниже.
Кроме этого, нижняя часть тела человека будет формирована в той части зоны обзора, которая противоположна камере слежения. Но не трудно устранить этот недостаток, помещая несколько ТК, в том числе и внутри здания.
При таком раскладе существует опасность, что нарушитель может приближаться со стороны видеокамеры и дальше уходить от нее в сторону. Это даст ему возможность не показывать лицо. Но если и такое произойдет, все равно, все другие вышеназванные задачи будут удачно решены. Здесь камерам могут помочь барьеры, созданные искусственно. Их роль – заставить человека пройти по предопределенной траектории, которая проходит через зону видимости ТК. Как их можно создавать, продемонстрировано на рисунке 11: специально построенные ступеньки и ограждение заставляют человека вынужденно двигаться в сторону видеокамеры.
Рис. 11. Принуждение субъекта наблюдения к движению в определенном направлении
С какой стороны от входа установить видеокамеру, слева или справа, зависит от конструкции двери. Если, к примеру, дверь открывается справа налево, то камера должна находиться справа. При равных условиях правосторонняя установка камеры более предпочтительна. В таком положении камера будет беспрепятственно «разглядывать» лица людей, которые спускаются по ступенькам.
Рассмотренный выше вариант установки ТК дает возможность уменьшить вертикальные размеры зоны наблюдения у входа в здание. Это обеспечит получение изображения человека в полный рост, или же более подробный обзор верхней части тела и головы. В итоге, такое расположение камеры имеет преимущество над установкой в непосредственной близости зоны обзора и решает все поставленные цели сполна, или частично.
Здесь будет рассмотрен следующий типичный пример – видеоконтроль пассажиров, пользующихся эскалатором. На рисунке 12 приведен распространенный способ установки камер. Внешние признаки установки не подтверждают и не отрицают правильность выбора места камеры. Все зависит от поставленных задач. Если данные видеокамеры решают задачу контроля мест перед входом на эскалатор, с целью обнаружения факторов скопления пассажиров, способных привести к давке, то они установлены правильно. Но в то же время, они отнюдь не решают задачи по идентификации, хотя структура эскалатора и местность вокруг него позволяют идеально решить эту задачу.
Рис. 12. Телевизионный контроль пассажиров на эскалаторе
Рис. 13. ТК для контроля зоны вдоль здания
Рис. 14. Неправильная ориентация ТК для контроля зоны вдоль здания
Рис. 15. Ориентация ТК для контроля зоны вдоль стены здания
Итак, чем же хороши условия на эскалаторах, позволяющие вести видеонаблюдение на идентификацию? Ширину поля зрения можно уменьшить до ширины самого эскалатора – одного метра. Но, то расположение камер, которое обсуждалось выше, не позволяет рассматривать лица пассажиров. Так как камеры направлены на людей сверху, изображение лиц будет сильно искажено, или же полностью отсутствовать. Проанализируем причины этого.
Такая расстановка видеокамер значительно улучшит условия, требуемые для решения поставленных задач. Как видим, одна из главных задач – идентификация, решается весьма удачно. Если делать угол горизонтального обзора примерно один метр, то лицо (около 25см) в вертикальной плоскости займет всего третью часть экрана, что соответствует 75 сантиметрам. Причем, информацию о полном росте человека получим не сразу, а по мере движения эскалатора. Эту информацию можем не получить только по одной естественной причине, когда пассажиров много и их плотность не позволит делать это.
На рисунке 13 можно изучить пример другой, часто допускающейся ошибки расстановок видеокамер. По картинке, отображенной на экране, видно, что направление камеры параллельно поверхности земли и стене здания. Оценим, к каким последствиям это может привести.
Рис. 16. Изображение на экране
Рисунки 14,а и 14,б нам показывают зоны обзора обсуждаемой ситуации. Даны горизонтальный и вертикальный обзоры. Закрашенная часть на экране монитора, рисунок 16 в, демонстрирует те части изображения, которые малоинформативные. Видно, что почти половина правого участка занята стеной. И примерно половина остальной части изображения показывает линию горизонта и небо. Если учесть, что задача контроля воздуха и состояния стен не стоит, то видеокамеры установлены крайне неэффективно. На экран поступает малоинформативная картина.
Итак, 75% поступившего изображения не содержит полезной информации. В данном случае, без материальных затрат и увеличения количества камер, можно увеличить полезное действие камер в три раза! Для этого надо всего лишь правильно их установить.
На картинке 15 нарисовано, как это можно делать. Направление камер в вертикальной (рисунок 15 б) и горизонтальной (15 а) плоскостях позволяет резко увеличить информативность изображения.
Теперь большая часть экрана будет занята изображением, несущим полезную информацию (рисунок 16 а). В этой ситуации можно порекомендовать сузить угол обзора. При этом размеры зоны обзора меняться не будут, но разрешение полученного изображения будет выше (рисунок 16 б).
Такая ситуация встречается довольно часто, когда используются обзорные телекамеры. Существенная часть поступившего изображения загружена красивыми, но бесполезными пейзажами.
При правильной направленности камеры можно добиться значительного расширения зоны контроля. Для этого надо просто увеличить угол наклона, не потратив никаких дополнительных средств.
Рис. 17. Установка ТК для телевизионного контроля коридора
Рис. 18. Изображение на экране монитора для разного положения ТК
а)
б)
в)
Рис. 19. Соседние кадры видеозаписи происшествия
Как ни странно, многие пренебрегают таким простым фактором, как правильная установка и ориентация камеры. Ведь это дает возможность использовать видеоаппаратуру намного более эффективно.
Ниже будет рассмотрен следующий пример типичной ошибки. А именно – видеонаблюдение коридора, или контроль над узкой полосой. Такой пример приведен на рисунке 17.
Представим, что необходимо установить видеонаблюдение коридора от начала (сечение в точке А) до конца. Очевидно, что для полноценного контроля зоны обзора, камеру нужно установить так, чтобы нижняя часть «мертвой зоны» не уходила дальше точки A (рисунок 17, б). Почему-то некоторые проектировщики полагают, что качество поступившей на экран информации будет тем выше, чем ближе к зоне обзора стоит камера. Но это отнюдь не так. Для доказательства сказанного, рассмотрим два варианта установки ТК. В первом варианте камера стоит в начале зоны обзора, а во втором – дальше от зоны. Размеры зоны обзора (ширина коридора WH) одинаковы.
Рисунок 18 показывает изображение коридора, поступившее от ТК 1. Видно, что в точке А ширина зоны обзора сопоставима с шириной коридора WH. Обратим внимание на размеры коридора в конце – Wk1. Как видно из такого расположения камеры, значительную часть поступившей информации заняты изображением стен, на рисунке они заштрихованы. И информативность изображения очень низка. Если расположить камеру в том положении, которое соответствует ТК2 и фокусное расстояние корректировать так, чтобы зона обзора в точке А была равна ширине коридора WH, тогда в этой точке получим одинаковые разрешения для обеих видеокамер. Вторая камера покажет меньшую ширину обзора в конце коридора, чем предыдущая камера. Wk1 больше Wk2. Из этого следует, что в дальней зоне получим лучшее разрешение, по сравнению с первым случаем.
К тому же, при сужении угла обзора, часть изображения на экране уменьшится. Она будет равна размерам стен. Следовательно, информативная часть увеличится, благодаря расположению ТК 2. Иллюстрация сказанного дана в картинках, где видно соотношение фигур в начале и конце контролируемой зоны. Таким образом, с точки зрения эффективности, расположение ТК 2 имеет явное преимущество над ТК 1.
Очевидно, что реальные требования и задачи очень разные. И вышеперечисленные рекомендации не являются универсальными и не могут быть применимы повсеместно. Существует множество других ограничений или факторов. К примеру, чтобы удалить видеокамеру от зоны наблюдения, нужен другой объектив, у которого фокусное расстояние больше, и требования по креплению более жесткие. Немаловажны такие факторы, как наличие ИК устройство для подсветки, требование по глубине резкости и много других факторов.
В данном обзоре мы не касались таких вопросов, как качество записи, ее разрешающей способности, скорости записи. Недоучет этих факторов часто можно увидеть в телерепортажах. Не редко там показываются низкокачественные, мутные изображения. Объяснением тому могут быть оборудование плохого качества, в первую очередь камера или объектив, или же неверный выбор параметров сжатия и низкая скорость записи.
Последний фактор важен, так как низкая скорость может привести к потере кадров или целых фрагментов, как бы создавая «провалов в памяти» в оборудовании. Пример этого можно увидеть на кадрах из видеозаписи (рисунок 18), где во время избиения учительницы, школьная камера зафиксировала не момент удара, а только предыдущий и последующий кадры.
Подытожив все вышеизложенное, можно зафиксировать, что в большинстве случаев непрофессиональный подход создает проблемы для понимания всей важности в деле организации правильных систем безопасности. В наш электронный век, видеонаблюдение является важнейшим составляющим в системе безопасности. Ведь сам термин «безопасность» подразумевает угрозу человеческой жизни и имуществу. Кто знает, может и многие преступники не совершили бы противоправные действия, зная, что видеонаблюдение ведется на профессиональном уровне. И все участники процесса – установщики, проектировщики и заказчики должны помнить, что цена неверно подобранной и установленной видеосистемы не только выброшенные деньги, но и, может быть, промышляющий на свободе преступник.
Купить камеры видеонаблюдения можно в нашем интернет - магазине, заказать их установку и монтаж видеокамер по телефону (4872) 79-33-13 или отправив нам письмо на электронную почту: info@vidsecurity.ru