Современные системы видеонаблюдения, этапы развития

СОВРЕМЕННЫЕ СИСТЕМЫ ВИДЕОНАБЛЮДЕНИЯ, ЭТАПЫ РАЗВИТИЯ

С 1960-х гг. началась эра аналоговых систем видеонаблюдения. Проходили десятилетия за десятилетиями, вместе с развитием технологий совершенствовались и радикально менялись принципы работы отдельных элементов (например, в камерах ЭЛТ были заменены на ПЗС-матрицы, внутрь устройств обработки были встроены цифровые микропроцессоры и т.д.), однако принцип работы всей системы оставался неизменным, то есть чисто аналоговым — между всеми элементами системы сигнал передавался исключительно в аналоговой форме (рис. 1).

Рис. 1. Аналоговая система

В отличие от бытовых видеомагнитофонов  в системах видеонаблюдения применяются  специальные профессиональные видеомагнитофоны, рассчитанные на постоянную, круглосуточную работу и позволяющие записывать не 3—4 часа на кассету, как в бытовых  системах, а 3, 4, 12, 24, ... , 960 часов.

Такое продолжительное время записи достигается применением специальной  технологии time-lapse, когда лента движется не непрерывно, а в режиме «запись кадра, пауза», т. е. записывается не каждый кадр, а с определенными интервалами, зависящими от выбранной продолжительности записи (например, 5 кадров в секунду при времени записи 24 часа).

Соответственно, чем больше время  записи, тем более прерывистым  будет характер движения объектов при  воспроизведении, тем большая часть  информации теряется.

Для того чтобы это не происходило, в специальных видеомагнитофонах  есть возможность вести выборочную запись по сигналам тревоги от детекторов движения или системы охранной сигнализации. Например, на объектах, где нужна непостоянная круглосуточная запись, при появлении движения в контролируемой области на alarm-вход поступает сигнал и видеомагнитофон автоматически переходит в трехчасовой режим записи и ведет подробную запись происходящего в режиме реального времени.

Видеомагнитофон включается в общую  систему охраны и может программироваться  на изменение скорости записи в случае тревоги. Для этого он содержит программируемый  таймер. Просмотр записи на мониторе позволяет  восстановить события, как с целью  выявления нарушителя, так и анализа  действий охраны в случае тревоги.

Функциональные возможности специализированных видеомагнитофонов:

• запись и воспроизведение черно- белого или цветного изображения;

• программирование режимов записи (3 ч, 12 ч, 24 ч, ... 960 ч);

• вывод на экран времени и  даты;

• осуществление записи по таймеру  или по внешнему сигналу;

• программирование таймера с установкой ежедневного начала и окончания  записи, а также установка режима записи на неделю;

• специальные режимы воспроизведения (покадровое воспроизведение, пауза, скоростной поиск вперед и назад);

• стоп-кадр;

• выдача сигналов синхронизации  на внешние устройства;

• программирование режимов работы при срабатывании сигнализации;

• регистрация времени аварийного отключения питания;

• хранение информации в энергонезависимой  памяти.

Современные видеосистемы могут насчитывать  десятки камер. Для контроля обстановки в таких системах используется несколько  различных по своим возможностям приборов:

Свитчеры (видеокоммутаторы) — устройства последовательного переключения изображения от видеокамер на монитор. Переключение может быть в ручном (оператором) или автоматическом (по таймеру или сигналам тревоги) режиме.

Видеоквадраторы — это цифровые устройства, обеспечивающие вывод изображений от четырех видеокамер на один монитор, экран которого в этом случае делится на 4 части (квадранты). Квадраторы высокого разрешения позволяют работать на одном мониторе с 8 камерами. Они формируют две группы по 4 камеры и дают возможность по очереди выводить их на экран. Различают видеоквадраторы «реального времени», обеспечивающие одновременную смену изображений во всех 4 квадрантах, и видеоквадраторы последовательного типа, обеспечивающие скорость смены изображений в каждом квадранте с частотой в 4 раза ниже номинальной частоты полей.

Большинство квадраторов могут работать как свитчеры последовательного действия, т. е. подключать любую из работающих камер к монитору. Квадраторы должны иметь дополнительные (по количеству камер) тревожные входы для подключения средств сигнализации и обеспечивать вывод видеосигнала на полный экран при срабатывании в ее зоне наблюдения средств сигнализации.

Квадратор можно использовать и для записи на видеомагнитофон, но при этом на магнитофон записываются все четыре камеры (квадрированная картинка).

Мультиплексоры — предназначены  для качественной записи изображения  от нескольких (обычно от 9 до 16) камер  на один видеомагнитофон.

При записи кадры пишутся целиком  без ухудшения качества изображения. Этого удается достичь благодаря  последовательной записи кадров от всех телекамер. Сначала записывается первый кадр от первой камеры, затем первый кадр от второй камеры и т. д. Такой  метод позволяет просматривать  в режиме записи и воспроизведения  как все камеры одновременно, так  и каждую камеру отдельно. Однако необходимо помнить, что в зависимости от количества камер (2, 4, 9, 16) при записи происходит временное уплотнение изображения, что увеличивает период обновления изображения от каждой из записываемых камер. При установке магнитофона  в режим длительной записи этот эффект может привести к потере ценной информации. Для частичного устранения этого  недостатка практически во всех моделях  мультиплексоров применяется способ динамического распределения времени  записи, в основе которого лежит  анализ изменений в изображении.

При обнаружении изменений в  изображении от камеры частота записи изображения от этой камеры увеличивается, что уменьшает вероятность пропуска важных событий. В последних моделях  мультиплексоров выходы детекторов активности в каждом канале обработки  выводятся на внешний разъем и  могут быть использованы для других целей.

На сегодняшний день мультиплексоры подразделяются на симплексные, дуплексные и триплексные, которые работают в следующих режимах:

1. Запись изображения от камеры.

2. Просмотр записей, сделанных  ранее.

3. Мультиэкранное наблюдения в реальном времени.

Симплексные — могут работать только в одном из вышеперечисленных режимов. Дуплексные — работают одновременно в двух из вышеперечисленных режимов. Триплексные — работают одновременно в трех из вышеперечисленных режимов. Приблизительно во второй половине 1990-х гг. вместе с появлением DVR увидели свет первые системы, построенные по новому, гибридное, принципу. Принципиальная их новизна состояла в том, что впервые на отдельных участках между элементами системы видеосигнал при передаче имел цифровую форму. Более того, с началом нового XXI в. вместе с широким, внедрением в DVR встроенного интерфейса для TCP/IP-соединения стала возможна работа гибридных систем видеонаблюдения совместно с коллективными цифровыми сетями (рис. 2).

Рис. 2. Гибридная система

Однако эта возможность —  всего лишь дополнительная опция, не влияющая существенно на принцип  построения системы. И вот, наконец начали появляться (приблизительно в 2005 г.) системы видеонаблюдения нового типа — полностью цифровые, то есть такие, между всеми элементами которых видеосигнал передается исключительно в цифровой форме (рис. 3).

Именно системы последнего типа и получили название «1Р-видеонаблюдение». В них в качестве элементов  входят сетевые камеры и видеорегистраторы, программноаппаратные комплексы обработки и анализа видеосигнала, а в качестве «моста» между аналоговыми камерами и системой — видеосерверы. Видеосерверы являются некоторым временным отступлением от «чистоты» системы. Важно отметить, что помимо перечисленных выше специфических элементов ГР-видеонаблюдение использует различные коллективные стандартные сетевые устройства (кабели, свитчеры, роутеры, маршрутизаторы и т.д.), и этим оно также принципиально отличается от аналоговых и гибридных систем, ориентированных исключительно на индивидуальные выделенные коммуникации.

Как видно из вышеизложенного, принцип  построения системы ІР-видеонаблюдения настолько революционно отличается от аналогового и гибридного, что с момента введения данного термина он означал «систему, в которой видеосигнал от ограниченного количества источников передается ограниченному числу потребителей». Из этого определения следует, что ІР-видеонаблюдение — это тоже ССТУ, только XXI века.

По мере развития цивилизации уровень  угроз, встающих перед ней, постоянно  возрастает, требуя беспрерывного совершенствования  и увеличения проникновения систем безопасности в повседневную жизнь  все более широкого круга людей. Если вершиной развития аналоговых систем было обеспечение высокой масштабируемости систем безопасности (как категории, позволяющей осуществить полный охват производственных объектов любого размера и типа), то после крупных терактов начала нынешнего века целью разработки гибридных систем стало обеспечение их глобальности (как категории, призванной гарантировать охват масштабируемых систем, существенно разнесенных в пространстве).

Встающий сейчас на повестку дня  вопрос о тотальности систем безопасности не оставляет иного разумного  выбора, кроме повсеместного внедрения  ІР-видеонаблюдения. По мере развития ССТУ (все сказанное дальше относится и ко всем другим составляющим обеспечения безопасности), несмотря на естественный процесс уменьшения стоимости отдельных элементов, общая стоимость системы с каждым годом била все новые рекорды. При этом все большая ее часть смешалась от стоимости отдельных элементов к стоимости сопутствующей продукции, монтажных работ и эксплуатации. У перехода к использованию коллективных цифровых сетей просто нет альтернативы. Однако остановимся, чтобы упомянуть о двух опасениях, которые, как показывают опросы, возникают при мысли об этом переходе. Они касаются большей уязвимости коллективных сетей и возможности сбоев в их работе из-за перегрузок. Первое из этих опасений является типичным мифом - нет ничего проще, чем сделать несанкционированную врезку в аналоговый тракт, поэтому уровень защищенности цифровых линий от подобного воздействия гораздо выше. Что же касается угроз со стороны вирусов и хакеров, то современный набор средств защиты, объединенный в грамотную систему информационной безопасности, вполне способен свести этот риск к минимуму, то есть до уровня меньшего, чем вероятность отказа по той или иной причине (коих не счесть) аналогового тракта. Обычно уровень системы информационной безопасности коллективных сетей гораздо выше, чем выделенной локальной сети, построенной пусть и грамотно, но без дорогостоящего аудита безопасности. Если же говорить о перегрузке сети, то именно ІР-видеонаблюдение обеспечивает сведение подобного риска до минимума, поскольку, в отличие от гибридных систем, оно использует для передачи только стандартное сетевое оборудование, оптимизированное для решения проблемы перегрузок.

Современные мегапиксельные матрицы на основе технологии CMOS, используемые в IP-камерах, за счет несопоставимо более высокого разрешения и встроенного программного обеспечения позволяют получить целый ряд новых возможностей. Прежде всего, они позволяют осуществлять позиционирование (аналогичное работе поворотного устройства) и увеличение изображения без применения каких-либо механических узлов и трансфокаторов, что многократно повышает скорость и надежность работы.

Высокое разрешение позволяет уменьшить  число камер при наблюдении за объектом (например, для контроля на дорогах достаточно одной мегапиксельной IP-камеры вместо двух аналоговых), это экономит деньги и, что не менее важно, цифровой трафик. Помимо этого переход от чересстрочной к прогрессивной развертке может принципиально улучшить динамические характеристики камер, что весьма важно при наблюдении за подвижными объектами.

Вместе с внедрением IP-видеонаблюдения  на первый план выходит развитие интеллектуальных программно-аппаратных комплексов, реализующих  получение информации от сетевых  камер и полноценный анализ видеоконтента. Важно отметить, что хотя сегодня есть уже немало производителей IP-камер, но пока ни один из них не может обеспечить весь необходимый функционал. Например, у одних производителей блестяще реализованы функции кодирования и передачи цифрового сигнала, а другие удачно используют возможности мегапиксельных технологий или встроенного анализа видеосигнала. По этой причине при решении реальных задач приходится применять в одной системе сетевые камеры разных производителей, что дает большие преимущества тому программному обеспечению, которое способно интегрировать данные от большего числа типов сетевых камер. Более того, использование подобного программного комплекса позволит при дальнейшем развитии системы подключать различное IP-оборудование, оптимально решающее возникающие задачи, не меняя уже привычного для операторов ядра системы и экономя средства на его стоимости.

Поскольку по своей сути IP-видеонаблюдение  — это мощная информационная система, то, чтобы не «утонуть в море»  данных, первостепенное значение имеет  развитие сложного программного анализа  видеоконтента. Многие производители подобного оборудования уже поставили решение этой задачи на первый план.

ЛИТЕРАТУРА

1. Дамьяновски В. «CCTV. Библия охранного телевидения» / В. Дамьяновски.— М.: ООО «ИСС», 2002.

2. ООО Сантэл- Телеком. Матричные коммутаторы. http://wvvw.videoglazok.ru/

3. Гонта А. С. Видит око да  зуб неймет / А. С. Гонта // Алгоритм безопасности.— 2004.— №1.

4. Телеобъектив. http://www.nettv.ru/tv/book/y.shtmI.flpKocTb

5. Маслов Г.И. IP-видеонаблюдение:  мифы и реальность / Г.И. Маслов // Системы безопасности. — 2007.—  № 8 (75).

6. www.avtech. com.tw

7. www.cnbtech. com

8. www. vista- cctv. com

9. www.tamron.co.jp

 

 
Системы сетевого видеонаблюдения - одно из самых эффективных средств  борьбы с преступностью и защиты граждан.

На сегодняшний день существует великое множество сфер применения для систем IP-видеонаблюдения. Они  помогают значительно снизить потери в розничной торговле, возникающие  из-за краж, повысить уровень безопасности персонала и оптимизировать управление магазином. Их легко интегрировать  с системой электронного наблюдения за товарами и кассовыми терминалами  для наблюдения и записи любой  активности, ведущей к убыткам. Система  позволяет быстро обнаруживать потенциальные  проблемы и ложные тревоги.