Системы охранного телевидения

Использующиеся в рамках технических систем безопасности СОТ решают следующие функции:

· решение оперативных задач по охране;

· наблюдение за охраняемым объектом;

· видеорегистрация (видеозапись).

Решение оперативных задач по охране объекта подразумевает автоматическую реакцию системы на изменения в зонах видеоконтроля с использованием детекторов движения, что позволяет получать максимально полную информацию для немедленного реагирования.

Функция наблюдения за охраняемым объектом позволяет оператору в реальном времени получать качественное изображение потенциально-опасной зоны видеоконтроля.

Особое значение имеет видеорегистрация – запись информации от видеокамер и дальнейшая работа с видеоархивом. Видеорегистрация играет существенную роль в раскрытии преступлений и противоправных действий, а так же способствует профилактике и предупреждению противоправных действий.

СОТ могут быть классифицированы по двум основным критериям: в зависимости от решаемых ими целевых задач видеоконтроля и по виду наблюдения (рис. 4.22, 4.23).

Рис. 4.22 Классификация СОТ в зависимости от решаемых ими целевых задач видеоконтроля

Рис. 4.23 Классификация СОТ в зависимости от вида наблюдения

Основными аппаратными компонентами современных систем охранного телевидения являются видеокамеры и платы видеоввода видеосигнала в видеорегистратор (видеосервер), который и берет на себя все функции обработки и записи видеоизображений (рис. 4.24), заменяя собой мультиплексоры, квадраторы, видеомагнитофоны и коммутаторы, использовавшиеся для построения СОТ ранее. Основная роль в обработке видеосигнала отводится программному обеспечению.

Рис. 4.24 Структурный состав СОТ

К дополнительным аппаратным компонентам систем охранного телевидения можно отнести устройства видеопамяти, управления камерами, устройства инфракрасной подсветки, поворотные устройства и пр.

Видеокамера – это устройство, преобразующее оптическое изображение охраняемой зоны в электрический видеосигнал (рис. 4.25).

Рис. 4.25 Внешний вид уличной видеокамеры

Все камеры видеонаблюдения можно условно разделить на стационарные и управляемые, которые, в свою очередь, в зависимости от условий эксплуатации относят к видеокамерам для помещений и видеокамерам уличного применения.

Стационарные видеокамеры для помещений можно разделить на стандартные (без встроенного объектива); цилиндрические и купольные, в которых уже установлен объектив с фиксированной диафрагмой или объектив с автоматической регулировкой диафрагмы (АРД).

Стационарные видеокамеры для уличного применения устанавливаются в термокожухе, который дополнен блоком питания, системой подогрева стекла и внутреннего объема.

Управляемые (с возможностью дистанционно менять положение линии наблюдения в двухкоординатной системе) видеокамеры по конструктивному исполнению можно разделить на стандартные, построенные на базе двухкоординатной турели и термокожуха с видеокамерой и купольные.

Классификация видеокамер по основным признакам приведена на рис. 4.26.

Рис. 4.26 Классификация камер видеонаблюдения

Все современные видеокамеры строятся на основе ПЗС-матриц. Свет, падающий на матрицу, вызывает накопление в каждой ячейке матрицы электрического заряда, пропорционального освещенности этой ячейки, этот электрический заряд периодически последовательно считывается со всех ячеек матрицы и преобразуется в видеосигнал, который и выводится на монитор. Поверхность ПЗС - матрицы состоит из множества светочувствительных ячеек - пикселей. Чем больше число пикселей, тем изображение более качественное и четкое.

Среди основных параметров видеокамер можно выделить следующие:

1. Формат матрицы — это размер диагонали матрицы в дюймах. Формат матрицы стандартизирован и может принимать значения: 1'', 2/3'',1/2'', 1/3'', 1/4''. Матрицы большого формата 1'', 2/3'' на сегодняшний день практически не выпускаются, так как камеры на их основе получаются очень громоздкими и дорогими. Сверхминиатюрные камеры выпускаются на базе матриц формата 1/4''. Наибольшее распространение получили камеры с матрицами формата 1/3''. Размер матрицы важен при определении необходимого угла обзора камеры. С одинаковыми объективами камера на основе матрицы 1/2'' имеет больший угол зрения, чем камера с матрицей 1/3''.

2. Разрешение – это способность камеры воспроизводить мелкие детали изображения. Камеры с более высоким разрешением передают видеокартинку более детально, информативно.

Разрешение измеряется в телевизионных линиях (ТВЛ), а не в пикселях, как, например, у мониторов и регистраторов, поскольку детальность картинки зависит не только от числа пикселей в ПЗС-матрице, но и от параметров электронной схемы камеры. Средним разрешением считается 380-450 ТВЛ, в большинстве случаев этого вполне достаточно для наблюдения. Для реализации функций распознавания используются видеокамеры высокого разрешения (>560 ТВЛ). Разрешение цветных камер несколько хуже, чем разрешение черно-белых. Для цветных камер высоким разрешением считается разрешение более 460 ТВЛ.

Следует обратить внимание, что параметр «разрешение» имеет отношение не только к ПЗС-матрице в камере, но и ко всем цифровым приборам, как то: мультиплексоры, квадраторы, цифровые синхронизаторы и т.д. Они также ограничивают общее разрешение системы.

Разрешение может меняться при различных условиях освещенности, при низкой освещенности оно обычно снижается.

3. Чувствительность - еще один важный параметр ТВ камеры. Этот параметр определяет качество работы камеры при низкой освещенности. Единица измерения чувствительности - люкс. Значения минимальной освещенности на матрице и на объекте отличаются, как правило, больше, чем в 10 раз. По сравнению с человеческим глазом чувствительность монохромных ТВ камер существенно сдвинута в инфракрасную область. Это обстоятельство позволяет при недостаточной освещенности использовать специальные инфракрасные прожекторы. Инфракрасное излучение не видно человеческому глазу, но прекрасно фиксируется ТВ камерами на ПЗС.

Для цветных ТВ камер характерны значительно меньшая чувствительность по сравнению с монохромными и отсутствие чувствительности в инфракрасной области спектра.

4. С чувствительностью тесно связан параметр «отношение сигнал / шум» (S/N = signal to noise). Эта величина измеряется в децибелах
S/N = 20log (видеосигнал/шум).

Например, сигнал/шум, равный 60 дБ, означает, что амплитуда сигнала в 1000 раз больше шума. При параметрах сигнал/шум 50 дБ и более на мониторе будет видна чистая картинка без видимых признаков шума. При 40 дБ иногда заметны мелькающие точки, а при 30 дБ - «снег» по всему экрану, 20 дБ - изображение практически неприемлемо, хотя крупные контрастные объекты через сплошную «снежную» пелену разглядеть еще можно.

5. Фокусное расстояние объектива указывается в миллиметрах и при прочих равных условиях определяет угол зрения. Более широкий угол обеспечивается меньшим фокусным расстоянием. И, наоборот — чем фокусное расстояние больше, тем меньше угол зрения объектива. Нормальный же угол зрения ТВ камеры эквивалентен, углу зрения человека, при этом объектив имеет фокусное расстояние, пропорциональное размеру диагонали матрицы ПЗС.

6. Глубина резкости показывает, какая часть поля зрения находится в фокусе, т.е. отображается камерой с максимальной четкостью. Большая глубина резкости означает, что большая часть поля зрения находится в фокусе. Малая же глубина резкости позволяет наблюдать в фокусе лишь небольшой фрагмент поля зрения. На глубину резкости влияют определенные факторы. Так, объективы с широким углом зрения обеспечивают, как правило, большую глубину резкости. Наименьшая глубина резкости возможна ночью, когда диафрагма полностью открыта (поэтому объектив, сфокусированный в дневное время, ночью могут оказаться расфокусированным).

В качестве устройств сбора и обработки видеосигналов в современных системах охранного телевидения выступают преимущественно цифровые видеорегистраторы (видеосерверы), которые принимают сигнал от видеокамер и выполняют его обработку и хранение в цифровом виде.

Общая классификация цифровых (DVR – digital video recording) систем охранного телевидения выглядит следующим образом (рис. 4.27):

Рис. 4.27 Классификация цифровых систем охранного телевидения

Модульные аппаратные видеосистемы – э то самостоятельные аппаратные средства со встроенным программным обеспечением, где все компоненты, необходимые для осуществления записи, архивирования и поиска изображений размещены в едином автономном модуле. Несмотря на то, что данные сохраняются в цифровом виде на жесткий диск, управление, как правило, осуществляется с кнопочной панели корпуса регистратора.

В основном, данные системы способны только записывать и отображать видеоданные. В таких устройствах отсутствуют дополнительные функции (например, интеллектуальная обработка видеосигнала, программирование реакций на события, распределенная сетевая функциональность, синхронизация баз данных и т.д.), которые иногда могут выполняться внешними системами. В некоторых случаях такие видеорегистраторы могут быть подключены к ПК для дистанционного просмотра видеоизображений и управления.

Стандартные видеосистемы на базе ПК - это системы, базирующиеся на архитектуре персонального компьютера и работающие под управлением стандартной либо специализированной операционной системы.

Цифровой видеорегистратор на базе ПК выглядит во многом схожим с любым офисным или домашним ПК, однако такой ПК выполняет специализированные функции системы безопасности, обрабатывает огромные потоки данных и работает 24 часа в сутки. Стабильность работы видеосистемы в целом, ее надежность и многие другие важнейшие параметры напрямую зависят от платформы персонального компьютера, его компонентов и комплектующих. В общем случае в стандартных видеосистемах на ПК устанавливается:

- не менее одной платы видеозахвата,

- программное обеспечение этой платы (драйвера),

- интерфейсная оболочка для работы с системой - автоматизированное рабочее место (АРМ) оператора.

Видеосистемы на базе ПК с аппаратной DSP-компрессией – это системы, базирующиеся на архитектуре персонального компьютера с дополнительными цифровыми сигнальными процессорами (DSP – digital signal processor) для аппаратной компрессии. Для реализации этого решения на персональном компьютере установлены специализированное программное обеспечение и, по крайней мере, одна плата аппаратной DSP-видеокомпрессии. В отличие от стандартных видеосистем на базе ПК, описанных выше, процедура компрессии осуществляется цифровыми сигнальными процессорами, которые имеют необходимую вычислительную мощность для сжатия в реальном масштабе времени поступающих видеопотоков мультиканальной видеосистемы. Центральный процессор самого компьютера остается при этом незагруженным и может выполнять другие сервисные операции и функции управления.

IP-видеосистемы это системы, базирующиеся на сетевой архитектуре, которые состоят из IP-камер и IP-видеосерверов. Основу этого решения составляют IP-камеры. IP-камеры – это интеллектуальные сетевые устройства, которые получают видеоизображение, оцифровывают его, производят компрессию и передают поток цифровых данных по сети. Некоторые модели камер имеют цифровой накопитель для временного хранения (буферизации) видеоданных.

Запись и управление такой системой осуществляется персональным компьютером с установленным соответствующим программным обеспечением для получения уже сжатых видеоданных по сети, управлению системой и записи видеоархива.

Следует отметить, что при всех достоинствах цифровой аппаратуры сами видеокамеры в подавляющем большинстве случаев остаются аналоговыми. Это объясняется тем, что цифровые IP-видеокамеры, способные работать как полноценные сетевые устройства пока еще слишком дороги для их массового внедрения в системы безопасности, но их применение является, несомненно, одним из перспективных направлений развития современных систем охранного телевидения.

Помимо использования цифровых IP камер развитие видеосистем безопасности на современном этапе проходит по двум направлениям:

- видеосистемы с возможностью удаленного мониторинга;

- интеллектуальные системы видеонаблюдения.

Поскольку перспектива самих телевизионных систем - это цифровая обработка видеосигнала, то в качестве основных каналов и технологий связи при построении систем безопасности следует рассматривать современные телекоммуникационные технологии, использующиеся для организации вычислительных сетей, в том числе и сети Интернет. Значительное снижение стоимости услуг доступа к ресурсам Интернет и развитие сетей мобильной связи позволяют говорить о переходе систем безопасности в новую эру распределенных решений.

Для построения современных системы охранного телевидения телекоммуникационные технологии предоставляют широкие возможности распределенных «клиент-серверных» решений. Ориентация подобных решений на работу в IP-сетях, которыми является подавляющее большинство локальных вычислительных сетей, позволяет разработчикам, а также интеграторам таких систем говорить о возможности их функционирования в глобальной компьютерной сети Интернет (рис. 4.28). Однако необходимо отметить, что широкие возможности, которые дает Интернет, требуют взвешенного подхода к построению систем безопасности на базе его каналов, прежде всего исходя из специфики задач, стоящих перед этими системами.

Надо отметить, что при взвешенном подходе к построению систем безопасности такие возможности могут обеспечить повышение надежности охраны. В числе применений данной технологии упомянем о контроле над действиями службы охраны со стороны заказчика или о мониторинге некритических параметров удаленных объектов. Технические возможности для этого есть, но необходимо учитывать некоторые дополнительные факторы технологий «клиент-серверных» решений:

- технические средства «клиента» должны обладать достаточно высокой вычислительной мощностью, чтобы обеспечить эффективное декодирование видеопотока;

- канал подключения к Интернету со стороны технических средств «клиента», и тем более со стороны сервера, должен иметь достаточную пропускную способность;

- сервер системы охранного телевидения должен обязательно иметь выделенный IP-адрес.

Рис. 4.28 Структура системы удаленного видеомониторинга с использованием сети INTERNET

Традиционно под интеллектуальными системами принято понимать системы, в основе которых заложен математический аппарат искусственного интеллекта, обладающий способностью обнаруживать свойства, ассоциируемые с разумным поведением человека. Другими словами, такие системы, которые способны к самообучению в той или иной степени. Однако, применительно к системам видеонаблюдения термин – «интеллектуальное видео» рассматривается несколько шире. К «интеллектуальным» функциям систем охранного телевидения относятся такие, в которых телевидение берет на себя функцию автоматической оценки обстановки или же выступает в роли технического средства обнаружения. В их числе:

1. Обнаружение перемещения в зоне наблюдения (видеодетекция). Эту функцию поддерживают практически все регистраторы. При этом оператор может задавать зону на экране монитора, движение в которой вызывает сигнал тревоги.

2. Распознавание (классификация) объектов. Более сложная функция. Система должна не только обнаружить динамический объект, но и правильно отнести его к какому-либо классу, отличить человека от животного и от качания веток деревьев. Это позволяет резко повысить помехоустойчивость видеодетектора, действующего в сложной помеховой обстановке, например на открытом воздухе. Основными параметрами, по которым производится распознавание образов, являются пространственные характеристики объектов: габаритные размеры, периметр, площадь и т.д.

3. Динамическое слежение за нарушителем. Системы динамического целеуказания анализируют изменения координат характерных точек объекта, например центра тяжести, цвета.

В интеллектуальной системе видеонаблюдения сочетается целый комплекс современных технологий, включающих:

- новые алгоритмы сжатия видеоизображения, разрабатываемые в отличии от стандартных специально для потребностей охранного телевиденья;

- различные технологии для обработки изображений от нескольких видеокамер, например – получение панорамного вида, осуществление логических операций (пересечение, вычитание, сложение);

- технологии организации видеоархивов и осуществления поиска в них. В настоящее время существуют разработки, которые отходят от традиционного принципа поиска в видеоархиве – по временному признаку, и используют в своей работе совершенно новые алгоритмы, позволяющие осуществлять поиск не по времени, а по содержанию кадра. Такой подход позволяет в несколько раз повысить эффективность анализа архива;

- специализированные файловые и операционные системы, специально разрабатываемые в качестве платформ на которых строятся остальные технологии;

- использование интеллектуальных детекторов.

Именно интеллектуальные детекторы позволяют строить действительно сложные системы, способные не просто передавать, хранить и преобразовывать видеоданные, а например, самостоятельно оценивать ситуацию на объекте, выявлять внештатные ситуации и переводить систему безопасности в режим «Тревога» фактически без участия оператора.

К интеллектуальным детекторам, использующимся в современных системах можно отнести:

- детектор движения и направления - является фундаментальным детектором. Он срабатывает на появление движения в кадре, обнаруживает движущиеся объекты и определяет направление их движения;

- детектор лиц оповещает о появлении в кадре лица;

- детектор оставленных предметов - оповещает о появлении или исчезновении в кадре предмета;

- аудиодетекторы - детектор звука и человеческой речи;

- детекторы закрытия и засветки камеры;

- детекторы фокусировки камер и другие сервисные детекторы.

Контрольные вопросы

1. Дайте определение извещателя, приемно-контрольного прибора, системы передачи извещений.

2. Перечислите основные задачи, решаемые с использованием СКУД.

3. В чем состоит простейший алгоритм работы СКУД?

4. Каким образом классифицируются устройства преграждающие управляемые?

5. Какие устройства входят в состав устройств исполнительных?

6. Каким образом классифицируются идентификаторы?

7. Перечислите типы идентификаторов по виду идентификационных признаков.

8. Что такое многорубежная охрана?

9. Какие бывают охранные извещатели?

10. Какие основные функции выполняют программные комплексы?

11. По каким признакам классифицируются СКУД?

12. В чем отличие автономных СКУД от централизованных?

13. Перечислите и расшифруйте основные функции систем охранного телевидения.

14. Как принято классифицировать СОТ в зависимости от целевых задач видеоконтроля?

15. Как принято классифицировать СОТ в зависимости от вида наблюдения?

16. Перечислите основные и дополнительные компоненты СОТ.

17. Какие типы видеокамер используются в СОТ?

18. Опишите основные характеристики видеокамер.

19. Опишите типы цифровых устройств приема и обработки видеоинформации.

20. Что представляют собой системы удаленного видеомониторинга объектов?

21. Перечислите, какие бывают приемно-контрольные приборы.

Литература

1. «Безопасный город» - это современный уровень и обратная связь. // Охрана. - 2007. - № 4. – С.4-8.

2. http://www.armosystems.ru/system/elm-locks.ahtm.

3. http://www.kronwerk.ru/solution/start.php.

4. Security Sales & Integration («Продажа и интеграция систем безопасности») [Электронный ресурс]. – Режим доступа: www.secnews.ru, свободный. – Загл. с экрана: Цифровые видеорегистраторы — изучение основ. – Яз. рус.

5. Гинце А.А. Эволюция автономных СКУД / А.А. Гинце // Системы безопасности. - 2008. - №2. – С. 210-214.

6. ГОСТ Р 50755-95 (МЭК 839-1-1-88) Системы тревожной сигнализации Часть 1. Общие требования. Раздел 1. Общие положение.

7. ГОСТ Р 50776-95 (МЭК 839-1-4-89).Системы тревожной сигнализации Часть 1. Системы охранной сигнализации. Общие требования.

8. ГОСТ Р 50777-95 (МЭК 839-1-б-90) Системы тревожной сигнализации Часть 2. Требования к системам охранной сигнализации.

9. ГОСТ Р 51241-2008 «Средства и системы контроля и управления доступом. Классификация. Общие технические требования. Методы испытаний».

10. Дамьяновски В.Д. CCTV. Библия охранного телевидения / В. Дамьяновски. – М.: ООО «ИСС», 2002. – 340 с.

11. Демьяновски В. Д. Технологии создают преимущества // INNOVA. -2007 - №1.-С. 24-26.

12. Демьяновски В. Д. Технологии создают преимущества // INNOVA. -2007 - №1.-С. 24-26.

13. Зарубин В.С. Технические системы антитеррористической и противокриминальной защиты объектов: учебное пособие - Воронеж: Воронежский институт МВД России, 2009 – 192 с.

14. Защищенные системы связи: учебное пособие / В.С. Зарубин, С.Н. Хаустов, А.Н. Бабкин - Воронеж: Воронежский институт МВД России, 2009. – 60 с.

15. Лукьяница А.А. Цифровая обработка видеоизображений./ А.А. Лукьяница, А.Г. Шишкин. – М.: «Ай-Эс-Эс Пресс», 2009. – 518 с.

16. Малков А. Перспективы развития сетевого видеонаблюдения / А. Малков // Алгоритм Безопасности. – 2005. - № 4. - С. 66-67.

17. Об одобрении концепции федеральной системы мониторинга критически важных объектов и (или) потенциально опасных объектов инфраструктуры Российской Федерации и опасных грузов: Распоряжение Правительства Российской Федерации от 27 августа 2005 №1314-р.

18. Охранно-пожарный комплекс централизованного наблюдения «Альтаир»: учебное пособие / В.С. Зарубин, М.А. Ильичев – Воронеж: Воронежский институт МВД России, 2007. – 70 с.

19. Путятин А. Современные виды цифровых видеосистем и их развитие / А. Путятин // Алгоритм Безопасности. - 2006.- № 6. – С. 64-68.

20. РД 78.36.006-2005 «Рекомендации по выбору и применению технических средств охранно-пожарной сигнализации и средств инженерно-технической укрепленности для оборудования объектов.

21. Рекомендации: Выбор и применение систем охранных телевизионных. – М.: ФГУ НИЦ «Охрана» МВД России, 2010, - 183 с.

22. Системы мобильной связи: учебное пособие / В.С. Зарубин, С.Н. Хаустов, А.Н. Бабкин - Воронеж: Воронежский институт МВД России, 2007. - 150 с.

23. Системы охранного телевидения: методическое пособие / Н.В.Будзинский [и др.]. – М.: НИЦ «Охрана», 2008. – 222 с.

24. Федеральный закон от 6 марта 2006 года № 35-ФЗ «О противодействии терроризму».