Digitalizace bezpečnostních kamerových systémů CCTV

V dnešní době všeobecné digitalizace nemohou zůstat stranou ani bezpečnostní kamerové systémy, někdy nazývané průmyslová televize nebo přesněji uzavřené televizní okruhy, angl. Closed Circuit TV (dále jen CCTV). Jeden z takových digitálních systémů pro CCTV výrábí i britská firma Indigo Vision. Jedná se o komplexní, plně digitální systém, který v porovnání s jinými digitálními systémy, zatím asi jako jediný, dokáže zcela nahradit analogové CCTV systémy založené na zpracování kompozitního videosignálu PAL/NTSC. Jeho přednosti jsou především rychlost zobrazování srovnatelná s analogovým systémem (nízká latence), komfortní ovládací software s neomezenou licencí, možnost integrace do stávajících analogových systémů, neomezený počet monitorovacích míst a široké možnosti analýzy obrazu (velikost objektů, směr jejich pohybu, přítomnost v nastavené oblasti a další speciální funkce).

Pro snazší pochopení výhod digitálního systému Indigo Vision, krátce shrnu klíčové vlastnosti analogového a digitálního zpracování obrazu. Analogové systémy se proti digitálním vyznačují především:
- zobrazením obrazu bez zpoždění (obraz není přenášen po datových paketech LAN sítě – dále jen „sítě“)
- konstantní rychlostí zobrazování (snímkovou frekvencí), obvykle 25 sn/sek (obraz pro sledování není digitalizován)
- nezaručenou kvalitou obrazu, která je velmi závislá na použitých komponentech (kamery, převodníky, monitory) a přenosové trase (druh a délka kabelu, okolní rušení)
- velmi komplikovanou kabeláží, obzvlášť u rozsáhlých systémů s řízením otočných kamer. Každou kameru je nutné připojit samostatným kabelem do monitorovacího centra, případně použít tzv. maticový přepínač, který má ale jen omezené nebo drahé možnosti rozšiřování.
- problematickým řešením více monitorovacích center. To lze realizovat opět jen pomocí speciálních zařízení a komplikovanou kabeláží
Z uvedeného popisu je zřejmé, že zajištění kvalitního monitoringu u analogového systému je technicky poměrně náročné a obzvláště v rozlehlých systémech může být i finančně velmi nákladné.

Základem digitálních systémů jsou speciální tzv. „IP“ kamery nebo enkodéry analogového videosignálu (IP videoservery) a PC servery vybavené speciálním sw, který nahrává, zobrazuje a případně analyzuje obraz z kamer. Digitální systémy se proti analogovým vyznačují především:
- zobrazením obrazu se zpožděním daným přenosem datových paketů po síti
- proměnlivou rychlostí zobrazování (snímkovou frekvencí), ovlivněnou typem kamery, kapacitou sítě a výkonem použitého PC.
- vyšší kvalitou obrazu na LCD monitorech, kterou ovlivňuje pouze typ kamery (případně enkodéru) !
- jednoduchou kabeláží - kamery se připojují přímo do lokální i veřejné (GSM, Internet) počítačové sítě, která je dnes přítomna již prakticky všude, což vede ke zlevnění celého systému.
- libovolným počtem monitorovacích center - ke zřízení takového centra stačí pouze běžné PC vybavené příslušným sw. Limitujícím faktorem může být jedině omezený počet současně připojených uživatelů k jedné kameře (závisí na konkrétním typu kamery), případně finanční náročnost vyplývající z licenční politiky poskytovatele sw.
Obraz se po síti přenáší digitálně komprimován, obvykle ve formátu JPEG, MJPEG, případně MPEG4 a H.264, které jsou sice efektivnější, ale někdy naráží na problémy s kompatibilitou u různých výrobců. Komprimace datového toku obrazu je důležitá z důvodu přenosu velkého objemu dat, který produkuje kamera. I přes kompresi je však datový tok poměrně velký, především při použití formátů JPEG a MJPEG. Indigo Vision používá svou vlastní modifikaci kompresních formátů MPEG4 a H.264 s funkcí variabilní snímkové frekvence podle intenzity pohybu v obraze (1 až 25 sn/sek). Tímto je dosaženo vynikající kvality obrazu při velmi malém zatížení sítě. Typicky od 32 kb/s do 4 Mb/s i u otočných kamer.

Jak řeší digitální kamerový systém Indigo Vision?
Zdrojem obrazu jsou originální Indigo Vision IP kamery různého provedení, vnitřní, venkovní, otočné tzv. „speed dome“ a univerzální enkodéry, umožňující získávat obraz a zvuk z libovolné analogové kamery produkující PAL videosignál, včetně otočných. Hlavní výhoda systému Indigo Vision spočívá v analýze a zpracování obrazu „na úrovni kamery“, to znamená, že veškeré analytické funkce jako např. detekce pohybu, počítání průjezdů vozidel, odložené zavazadlo, špatný směr pohybu, velikost objektu, zmizení předmětu, vytvoření davu apod. jsou vyhodnocovány přímo v kameře, případně enkodéru. Tento způsob zpracování umožňuje nesrovnatelně přesnější analytické funkce než systémy s „centralizovanou inteligencí“ v jednom PC. Centrální software je obvykle zatížen datovými toky z mnoha kamer a současně musí zpracovávat velmi složité procesy spojené s analýzou obrazu. To klade velké nároky na výpočetní výkon PC a může vést i k nepřesnostem a zpoždění analýzy, případně k nestabilitě celého PC.

Enkodéry Indigo Vision, ať už jako samostatné moduly nebo jako součást originálních IP kamer, jsou vždy vybavené dvěma samostatnými procesory. Jeden se stará pouze o kompresi obrazových dat a druhý zajišťuje komunikaci s okolím. Na monitoru je pak zobrazován vždy „živý“ obraz rychlostí 25sn/sek, rychlost záznamu je nastavitelná od 1 do 25sn/sek. Samozřejmostí je také zabezpečení proti neoprávněnému přístupu nejen běžným jménem a heslem, ale také hw firewallem, který je integrován přímo do enkodéru.

Velkou výhodou systému Indigo Vision je možnost modernizace stávajícího analogového kamerového systému na systém „odolávající budoucnosti“ („future proof“) použitím univerzálních enkodérů, ke kterým lze nejen připojit stávající analogové kamery, ale lze je také snadno přeprogramovat na opačnou funkci, tedy dekodér a obraz pak zobrazit na stávajícím běžném monitoru. Samozřejmě s výhodou všech funkcí analýzy obrazu.

Další významnou funkcí systému Indigo Vision je „Virtuální maticový přepínač“. Princip je jednoduchý – libovolnou kameru můžeme přepnout na libovolný monitor připojený přímo k PC (až 4 monitory) nebo přes dekodér na běžný PAL monitor (počet je neomezený). Takto jednoduše je možné vytvářet teoreticky nekonečný počet virtuálních maticových přepínačů pomocí tzv. Control Center Software (dále jen CCsw), který je v ceně enkodérů a kamer (neomezená instalační licence). CCsw je možné nainstalovat na jakékoliv PC připojené k síti. Flexibilita je proti PC se záznamovou PCI kartou naprosto nesrovnatelná. Přístup do CCsw je chráněn pomocí jména a hesla uživatele, navíc je k dispozici široká škála funkcí s možností definic privilegií podle hierarchie zaměstnanců v konkrétní organizaci. Pro snazší ovládání otočných kamer je k dispozici klávesnice s 3D joystickem, která se připojuje do sériového portu PC s instalovaným CCsw. Do CCsw je možné vkládat mapy nebo libovolné obrazy v několika úrovních zvětšení (např. svět, země, město, areál, dům, patro, místnost). Do těchto map se vkládají ikony kamer nebo jiných zařízení a kliknutím na ikonu se objeví obraz příslušné kamery na vybraném monitoru. Při detekci události v obraze (např. pohyb) se na lokálním monitoru zobrazí příslušná úroveň mapy a na jiném vybraném monitoru obraz z kamery nebo sestava kamer přiřazená této události. Veškeré události je možné doplnit zvukem nebo hlasovým upozorněním, např. „Pohyb na druhém podlaží“ apod.

Obraz je nahráván tzv. „Síťovým videorekordérem“ (dále jen angl. NVR). Jedná se o jednoúčelový stroj ve skříni pro montáž do 19“ racku s instalovaným OS Linux. NVR má dostatečný počet síťových vstupů a prostoru pro hardisky, které je možné konfigurovat do různých režimů RAID. V případě potřeby mohou dva NVR pracovat v redundantním režimu, kdy jeden je trvale v provozu a druhý v pohotovostním stavu, ze kterého se aktivuje v případě poruchového hlášení z prvního stroje. Všechny NVR obsahují kromě běžné ochrany jménem a heslem i hw firewall.

Další možností je záznam pomocí speciálního NVR software instalovaného na PC server s OS Windows XP. Všechny funkce jsou jinak shodné s výše uvedeným rekordérem.
Záznam na samostatné zařízení bez fyzické vazby na zobrazovací jednotku je velmi výhodný z hlediska bezpečnosti uložených informací. Záznam je ten nejdůležitější produkt kamerového systému a proto by měl být uložen co nejbezpečněji. V systému Indigo Vision je možné prakticky na libovolná místa v dosahu sítě umístit záznamové servery a na jiná místa sledovací pracoviště, díky tomu nemůže obsluha žádným způsobem ovlivnit obsah záznamu. Porucha nebo zničení sledovacího pracoviště nemá naprosto žádný vliv na záznamový stroj.

Z dalších funkcí lze uvést např. ochranu před pozměněním záznamů (autentizace, vodoznak), inteligentní vyhledávání podle mnoha událostí v obraze včetně náhledů, zobrazení intenzity pohybu na časové ose, vyhledávání podle externích alarmů nebo tzv. incidentů a jejich speciální ukládání (uloží se sestava kamer vztahující se k dané události), synchronizace přehrávaného obrazu více kamer podle jedné referenční a další zajímavé funkce usnadňující správu i velmi rozsáhlého kamerového systému. K dispozici jsou i nástroje pro vyladění sítě tak, aby byl obraz co nejkvalitnější a nejrychlejší.

Systém Indigo Vision jasně ukazuje cestu, kterou se budou ubírat bezpečnostní kamerové systémy v dalších letech. Svědčí o tom i jeho použití na mnoha významných místech po celém světě, kde jsou kladeny vysoké nároky na kvalitu i rychlost záznamu obrazu a zvuku. Jako příklad lze uvést použití na letištích Brusel (1000 kamer), Schiphol Amsterdam (400 kamer), Doha (650 kamer), v berlínském S-Bahnu, v Budapešti (městský systém), v kasinech, bankách, rafineriích i školních a soukromých objektech. V prostředí obchodních řetězců nyní zavádí systém Indigo Vision francouzská pobočka IKEA v Grenoblu jako modelový projekt pro ostatní obchody.
Problematika digitálního přenosu videosignálu v počítačových sítích je velmi zajímavá a nabízí velké možnosti. Pokud byste měli zájem o toto téma nebo konkrétně o systém Indigo Vision, neváhejte si zajistit soukromé předvedení nebo se přihlaste na některou z našich veřejných prezentací.

P. Kounovský, KPZ electronics, s. r. o.

Späť

Aktuálne vydanie

Partnerské periodiká

TriboTechnika


www.tribotechnika.sk

SolarTechnika


www.solartechnika.sk