Особливості проектування відеоспостереження з IP-камерами fish-eye

  1. Що таке fish-eye «Fish eye» (вимовляється як «фишай») в перекладі означає «риб'яче око». Мається...
  2. Специфічні особливості IP-камер типу fish-eye
  3. характеристики зображення
  4. Паноморфние об'єктиви «фишай» -камер
  5. Величина потоку і глибина архіву
  6. Додаткові режими роботи fish-eye IP-камер
  7. Особливості роботи ПО з камерами типу «фишай»
  8. висновки та рекомендації
  9. висновок
  10. Звернути увагу

Що таке fish-eye

«Fish eye» (вимовляється як «фишай») в перекладі означає «риб'яче око». Мається на увазі той факт, що будова очі більшості риб дозволяє оглядати навколишню обстановку з кутом 180o, практично не залишаючи «сліпих» (непросматріваемих) зон. Оптичні схеми такого типу стали використовуватися задовго до появи IP-камер - в конструкції дверних вічок, в художньої фотографії для отримання різних ефектів. Ми ж поговоримо про використання «риб'ячого ока» в сфері охоронного відеоспостереження.

Ми ж поговоримо про використання «риб'ячого ока» в сфері охоронного відеоспостереження

Перш за все розділимо поняття «IP-камера з об'єктивом типу fish-eye» і «IP-камера типу fish-eye». У першому випадку мається на увазі «звичайна» IP-камера з встановленим «фишай» -об'ектівом. У другому випадку маються на увазі камери, які мають не тільки об'єктив з кутом зору 180o, а й деякі специфічні функції в «прошивці» (про які поговоримо нижче). Такі камери також називають «панорамними» або просто «фишай» - і саме таким камерам присвячено окрему статтю.

Сфери застосування камер fish-eye

Зазвичай до сфер застосування відносять:

  • Загальний огляд
    Досить спірний момент. Так, безумовно, «риб'яче око» разом охоплює більшу площу, але геометричні спотворення і мала щільність пікселів на периферії можуть звести нанівець перевагу широкого огляду. У підсумку все залежить від наявності / відсутності вимог щодо розбірливості спостережуваних об'єктів. Якщо стоїть завдання загального контролю обстановки, то «фишай» може підійти, якщо ж потрібно якесь розпізнавання, то від «риб'ячого ока», швидше за все, доведеться відмовитися;
  • «Підрахунок відвідувачів» або «теплові зони»
    Оскільки вести спостереження в таких випадках потрібно за досить великими зонами знаходження людей, і немає необхідності в перегляді деталей зовнішнього вигляду, то «фишай» дійсно зручний для такого роду завдань;
  • Спостереження в важкодоступних місцях
    Типовим прикладом є т. Н. системи огляду днища автомобілів (англ. UVSS), особливо мобільні їх варіанти. Для таких систем характерне поєднання малого відстані від камери до автомобіля з вимогою максимально широкого кута огляду - і в цьому випадку використання «фишай» -камер є природним вибором;
  • Спостереження на транспорті
    Найчастіше зустрічається використання фишай-камер на автомобілях (допомога водію при парковці), але можуть бути й інші приклади, пов'язані з максимальним охопленням спостережуваного простору (пасажирські салони, тамбури, кабіни персоналу і т.п.).

Ми не будемо заглиблюватися в специфіку описаних завдань і зосередимося на вивченні характерних рис камер типу «fish-eye» з метою допомогти проектувальникам, які працюють з камерами цього типу.

Специфічні особливості IP-камер типу fish-eye

Далі мова піде не тільки про якісь унікальні властивості фишай-камер, але і про облік цих властивостей при проведенні розрахунків потоків і щільності пікселів, тобто при виконанні робіт, обов'язкових для всіх типів проектів відеоспостереження.

характеристики зображення

Основна і головна особливість відображена в назві: отримання максимально широкого кута огляду без «сліпих» зон. В поле зору камери знаходиться все навколо і до неї неможливо наблизитися непоміченим (особливо при установці на стіні або на стелі). Такий собі «всевидюче око Саурона» в охоронному відеоспостереженні.

Такий собі «всевидюче око Саурона» в охоронному відеоспостереженні

І тут необхідно враховувати наступне: що визначене в характеристиках дозвіл IP-камери є дозволом використовуваної матриці, але не дозволом саме зображення. Чорні ділянки на зображенні з камери не містять будь-якої інформації (будучи наслідком неспівпадіння «круглої» картинки і прямокутної матриці). Маючи справу з камерою дозволу 2592x1944 (5 Мпікс), ми отримаємо зображення з роздільною здатністю π * (1944/2) 2 = 2 968 126 пікс≈2,83 Мпікс (згідно з формулою площі круга, вписаного в прямокутник).

Тепер перейдемо до теми щільності пікселів.

Як не здасться дивним, але в розподілі щільності пікселів «фишай» -камера нічим принципово не відрізняється від «звичайної» камери. Так, щільність пікселів нерівномірна від центру до краю - але вона нерівномірна у всіх камер, просто у «Фіша» це виражено максимально.

* Виключення - «Panomorph». Про ці об'єктиви розповімо нижче.

Ми виміряли щільність пікселів, спостерігаючи один і той же предмет на одному і тому ж відстані, але під різними ракурсами. В якості тестового предмета використовувався будівельний рівень-лінійка, кількість пікселів дізнавалися через вбудований лічильник камери, для порівняння взяли «звичайну» корпусні камеру з об'єктивом 2,8 мм. Для розуміння процесу наведемо кілька скріншотів.

Отримані графіки зміни щільності пікселів в залежності від кута відхилення об'єкта від осі спостереження камери:

Результати вимірювання показують, що обидві камери мають досить максимальну щільність пікселів на метр в центрі зображення і рівномірний спад по краях. Це означає, що звичайні прийоми оптичних розрахунків цілком можна застосувати до «Фіша», за умови, що спостерігаються об'єкти будуть знаходиться близько до центру «картинки»; по відношенню до об'єктів біля кордонів зображення слід враховувати зниження щільності пікселів згідно з графіком.

Звернемо увагу і на такий момент: над ділянкою можуть виявитися нечіткими, з якимись нерівними і напівпрозорими перехідними областями і навіть якимись незрозумілими випирають ділянками. Виробник же в відповідь на здивування користувача може сказати, що це така ось особливість камер і порекомендувати включити в настройках функцію маскування країв ( «Border Mask») - межа стане круглої, рівною і красивою; «Ложкою дьогтю» стане деяке звуження кута зору.

Паноморфние об'єктиви «фишай» -камер

Варто торкнутися теми т.зв. «Паноморфних» ( «Panomorph») об'єктивів. Коротко: це ширококутні об'єктиви зі спеціально зміненої (запатентованої) геометрією лінз, покликаних

  1. отримати більшу щільність пікселів по краях зображення. Візуально при цьому збільшуються віддалені від краю об'єкти і зменшується центральна зона.
  2. максимально використовувати площу матриці. Грубо кажучи, замість круглої картинки ми отримуємо еліптичну.
  3. одночасно і те, і інше.

Чи не станемо переконувати в очевидною корисності паноморфних об'єктивів. Так, звичайно, непогано отримати більшу розрізнення по краях і максимально зменшити розміри непотрібних чорних кутів. Однак використання таких об'єктивів не вирішує проблему геометричних спотворень.

Зустрічаються такі об'єктиви рідко: чи то через ціни (можна порівняти з ціною «брендового» вуличної камери в зборі), то чи в силу недостатнього інформаційного супроводу, або ж через орієнтованості на якісь специфічні завдання. За зовнішнім виглядом ці об'єктиви нічим не виділяються, в документації позначаються словом «Panomorph» і зазначенням конкретного типу (A0 ** V, A1UST, A8TRT та ін.). Зауважимо, що ПО відеоспостереження має вміти коректно працювати з «паноморфним» зображенням, т. Е. В документації повинні бути вказані типи підтримуваних об'єктивів виду Panomorph.

Величина потоку і глибина архіву

Черговий момент, з яким пов'язана робота проектувальника - розрахунки потоків (і, відповідно, глибини архівів) з IP-камери. Оскільки розмір потоку безпосередньо залежить від дозволу зображення, ще раз звернемо увагу на те, що в разі «фишай» -камери дозвіл корисного зображення не дорівнює дозволу матриці. Теоретично це означає, що потік з «фишай» -камери повинен бути менше, ніж з «звичайної» камери такого ж дозволу. Перевірити це на практиці надзвичайно важко, тому що кількість руху в поле зору «фішая» завжди буде більше, ніж у «звичайної» камери (зважаючи на більший кута огляду).

Проте ми спробували провести ряд дослідів і хочемо поділитися результатами. Ми брали «звичайну» корпусні камеру і камеру «fish-eye», встановлювали однакові настройки зображення і потоків (H.264, 12 к / с, VBR, стиск 30) і пробували знімати максимально близькі за характером сцени. Вимірявши величини утворюються потоків, постаралися знайти закономірності. І ось що у нас вийшло.


При спостереженні статичних об'єктів розміри потоків з «звичайної» і «фишай» -камери порівнянні. Що, загалом, передбачувано.


При спостереженні динамічних сцен потоки з «фишай» -камери виходили менше, ніж з «звичайної».


Різниця потоків склала в середньому в 1,4 рази. Цікаво, що при цьому розмір власне зображення (без чорних зон) у «фишай» -камери менше в 1,8 рази.

Очевидно, що розміри архівів камер типу «фишай» також будуть істотно менше (в тій же пропорції, що і потоки) порівнянних «звичайних» камер.

Ми не знайшли публічного онлайн-калькулятора архівів, що враховує особливості fisheye-камер; результати розрахунків для «Фіша» не відрізнялися від «звичайних» камер аналогічного дозволу. Це означає, що розрахований по калькулятору розмір архіву слід скорочувати, хоча б поділивши на 1,4 (для динамічних сцен).

Додаткові режими роботи fish-eye IP-камер

Мова піде про функції прошивки, наявних тільки у fisheye-камер і реалізують додаткові режими відображення: імітація до 4 незалежних фізичних камер, що дивляться в різні сторони, «склеювання» і «розгортання» зображень в панорамний вид та ін. Набір функцій може відрізнятися у різних виробників; «За замовчуванням» використовується т.зв. Overview - якраз та сама «кругла картинка в чорному прямокутнику».

Загальна властивість цих режимів - зображення, отримане з їх використанням, буде більш звичного прямокутного виду. Це досягається в т.ч. за рахунок програмної корекції геометричних спотворень силами ЦП камери. При цьому, однак, з огляду на нерівномірності щільності пікселів на такому зображенні неминучі розмиті ділянки (особливо стосується прікраевих областей).

Нижче показано використання режимів типу «View», які емулюють роботу 4 незалежних «звичайних» камер, змонтованих в одному і тому ж місці. У центрі - т.зв. режим «Overview», в якому зображення йде з камери одним цілим. Праворуч і ліворуч - ті самі режими «View Area» (4 шт.); зображення з камери «рознесені» на 4 незалежних канали (зони). Оцінити корекцію зображення можна по відображенню віддалених від центру об'єктів (обведені кольоровими овалами).

Як правило, заявлене максимальний дозвіл доступно тільки для Overview - в інших режимах дозвіл буде обмежено.

До сих пір ми говорили про особливості камер - далі перейдемо до особливостей ПО, що стосуються роботи з камерами типу «fish-eye».

Особливості роботи ПО з камерами типу «фишай»

Раніше - в посібнику і в відеоінструкції - ми вже говорили про особливості роботи з камерами «fish-eye» ПО Інтелект. Зараз спробуємо дати загальний огляд таких особливостей.

Загальний момент у найбільш поширених марок ПО відеоспостереження, мабуть всього один: будь-яке ПЗ може показувати, записувати і відтворювати зображення з «фишай» -камер в режимі «Overview». Різниця ж між ПО полягає в:

  • переліку підтримуваних доп. режимів «фишай» -камери ( «Panorama», «QuadView» і ін.);
  • наявність власних програмних алгоритмів обробки круглого зображення і створення видів для відображення оператору;
  • виборі потоку для запису в архів;
  • політиці ліцензування камер.

І тут можна виділити два принципи роботи ПО.

Перший (характерний для зарубіжних виробників): кожен режим відображення можна використовувати на запис і відображення як окрему незалежну камеру, але ліцензія при цьому одна - на IP-камеру як на фізичне пристрій. Доп. режими, як правило, підтримуються всі.

Запис в архів при цьому йде за принципом «що на екрані - то і в запису». Тобто якщо «фишай» підключений тільки в режимі «View» (імітація «звичайної» камери), то відтворити архів в режимі «Overview» вже не вийде.


У зарубіжному ПО всі режими камер типу «fish-eye» можна використовувати одночасно як самостійні камери.

Другий (характерний для вітчизняного виробника): «фишай» -камера підключається в якомусь одному своєму почне ходити (звичайно OverView, в деяких ПО можливий змінити режим), який буде використовуватися насамперед для запису в архів. А для відображення оператору при цьому можна вибрати інший -з власних, вбудованих в ці програми і незалежних від камери режимів відображення. При цьому зберігається зображення в архіві ніяк не пов'язане з відображенням оператору - і той же OverView може бути відтворений як, наприклад, Panorama (за умови, що в ПО реалізований відповідний режим).

Використання ж ще одного режиму, вбудованого в камеру, розглядається як підключення ще однієї фізичної камери. Деякі ПО дозволяють відобразити на екрані один «фишай» відразу в декількох програмних режимах, але для незалежної записи кожного з них завжди потребує отримання додаткових ліцензій.

Найпоширеніший підхід до роботи з камерами «фишай». Власний режим камери - для запису, програмний режим - для відображення оператору.

Різницю в можливостях і політиці ліцензування можна побачити в таблиці нижче, де вказано функціонал, який можна отримати в рамках однієї ліцензії на камеру:

ПО Використання додаткових режимів камери Програмна реалізація режимів відображення Відображення в декількох режимах одночасно Запис в декількох режимах одночасно Milestone Так
Всі режими Ні Так Так Axis Camera Station Так
Всі режими Ні Так Так Інтелект Так
Тільки один режим Так
PTZ з корекцією, Panorama або DoublePanorama Так Ні Axxon Next Так
Тільки один режим Так
PTZ з корекцією, Panorama (але тільки для камер з об'єктивом типу Panomorph) Ні Ні Macroscop Так
Тільки один режим Так
PTZ з корекцією, DoublePanorama, QuadView Ні Ні

Там, де в таблиці вказано "немає", або "Так", але з деякими застереженнями, не завжди означає, що це неможливо. Для реалізації деяких функцій просто потрібно придбання додаткових ліцензій. Наприклад, AxxonNext може задіяти всі вбудовані режими з камери, відобразити камеру у всіх можливих режимах одночасно, і навіть записувати зображення в будь-якому додатковому режимі з камери fish-eye, але за це все доведеться заплатити додатковими ліцензіями - по одному на кожен додатковий задіяний режим.

На завершення варто сказати, що багато (але не всі) ПО також мають програмну підтримку об'єктивів типу Panomorph - на щастя, ця функція не вимагає окремого ліцензування.

висновки та рекомендації

Оскільки тема статті пов'язана з проектуванням, то і наші поради адресовані насамперед проектувальникам систем CCTV, хоча можуть бути цікаві і інженерам. Отже:

  1. Для оптичних розрахунків цілком можна використовувати онлайн-калькулятори - беручи за основу якусь приблизну «типову» камеру і підставляючи значення фокусної відстані з документації на «фишай». При цьому пам'ятайте про зниження щільності пікселів по краях зображення.
  2. Камери типу «fish-eye» непридатні для задач розпізнавання (номерів, осіб тощо.) - не тільки через сильні спотворень пропорцій, але і великий нерівномірності щільності пікселів, навіть при використанні режимів з корекцією спотворень.
  3. Завжди треба пам'ятати, що в разі «фішая» зазначений дозвіл матриці - це не здатність зображення, і враховувати цей факт при розрахунках потоків і архівів. Можна використовувати отриманий нами «знижувальний» коефіцієнт 1,4 для динамічних сцен.
  4. Слід відрізняти ПО один від одного в плані характеру, яке записується. Є ПО, яке записує архів незалежно від обраного типу відображення на екрані оператора, а є і ПО, яке записує в архів саме те зображення, яке спостерігає оператор. Уточнюйте цей момент для обраного вами ПО.
  5. Якщо завдання спостереження передбачає використання одночасно декількох різних режимів роботи «фишай» -камери, необхідно уточнити політику ліцензування для кожного ПЗ ( «одна ліцензія на фізичний пристрій» або «на кожен потік - своя власна ліцензія»).

висновок

Ми розглянули не зовсім звичайний тип відеокамер, вказали на специфічні особливості і навіть спробували провести власні дослідження з метою не тільки виявити найбільш важливі моменти, які повинні бути враховані на стадії проектування, але і допомогти нашим читачам отримати реальне, адекватне уявлення про цілий клас IP- пристроїв і про технології охоронного відеоспостереження в цілому.


Звернути увагу

Наша компанія безкоштовно здійснює послуги консалтингу з проектування, в тому числі і з питань використання камер типу «fish-eye», а також проводить аудит специфікацій проекту, який позбавить вас від ризиків зробити помилку при виборі проектного рішення.
Надіслати запит можна на email: [email protected]ru , Або зв'язатися з нами за безкоштовним телефоном 8 800 302-55-46.


Детально тему особливостей проектування систем відеоспостереження з камерами типу fisheye ми розглянули в нашому вебінарі:

Новости
Слова жизни
Фотогалерея