Типовая задача обеспечения видеонаблюдения на крупном объекте – осуществить обзор на всей территории без мертвых зон. Иногда, безусловно, достаточно просто направить объектив камеры на вход внутри или снаружи объекта. Однако, ограничившись только таким подходом, инсталлятор упустит множество важных деталей, а возможно и какой-то важный момент, который приведет к происшествию на контролируемой территории. Не говоря уже о том, что направленная в одну точка камера, является сама по себе незащищённой от злоумышленника.

Таким образом, сейчас частым явлением будет полный одновременный видеоконтроль всей территории с перекрестным обзором у двух и более видеокамер. Все видеоданные поступают на пульт оператора, которому приходится следить одновременно за всем происходящим на всех камерах. Огромнейшую помощь в этом случае будут оказывать интеллектуальные системы анализа: оставленных предметов, пересечения периметра, распознавания лиц и автономеров. Таким образом, осуществление полного видеоконтроля территории – абсолютно верное решение, в особенности для людных мест и объектов с большим количеством движения в кадре.

Если говорить о протяженных территориях или широких пространствах (например, длинная стена или забор на крупном предприятии), то тут вопрос о видеонаблюдении за всей территорией встает особенно остро. Конечно, можно обойтись и без видеокамер, например, только системой контроля периметра. Но такие системы зачастую некорректно работают в некоторых случаях, например, при большом слое выпавшего снега. И без видеоконтроля будет невозможно идентифицировать нарушителя и принять решение о необходимости вызова охраны в место срабатывания тревоги. Установка группы камер и организация системы питания и передачи сигнала может выйти очень дорогостоящим решением. Даже если пользователь и готов потратиться на подобную систему, следует учитывать, что анализом видеоизображения со всех камер будет заниматься человек. Существует экспериментальное исследование, простой вывод которого – если человека посадить наблюдать за неизменной серой стеной – он рано или поздно уснет.

Для решения задачи видеонаблюдения за крупным, широким или протяженным объектом оптимальнее всего использовать уличную PTZ видеокамеру совместно с дополнительными специализированные видеокамерами в критичных зонах (на въездах, выездах, у особо ответственных мест). PTZ устройство позволяет настроить тур патрулирования и алгоритмы включения тревоги, тем самым автоматизировав процесс видеонаблюдения. А при получении сигнала от используемой системы контроля периметра, такие камеры могут быстро перевестись и передать видеоизображения нарушителя. Продолжая разговор о видеонаблюдении на огороженной территории, следует учесть, что освещение в подобном случае также является очень важным элементом системы. Опять-таки инсталлятор может обеспечить уличное освещение на всей территории. Но вероятно, что и этого будет недостаточно для видеонаблюдения за удаленным объектом. Поэтому следует использовать камеру с ИК-подсветкой, т.к. камеры наиболее чувствительны именно в этой области спектра света.

Что тестируем

Сейчас в разгаре зима, а это значит, что на улицах постоянно темно и холодно. Для обеспечения надежного видеонаблюдения в таком случае нужно использовать уличную камеру со встроенной подсветкой. Таким образом, мы будем тестировать следующие параметры уличных IP PTZ камер со встроенной ИК-подсветкой:

• разрешение камер
• кратность зума
• равномерность ИК – подсветки

Так как, спектр предлагаемых решений в этом сегменте достаточно широк, мы ограничили подбираемое оборудование следующими критериями:

1. Разрешение 2 Мпкс
2. Кратность зума от 20х
3. Максимальная дальность подсветки от 100 м

Что нам предоставили на тест

В результате в лаборатории оказались следующие камеры:

• BEWARD B89L-5230Z40
• Bolid VCI-528
• CNB TPM24R-x44SW
• Smartec STC-IPM3932A/2
• RVi-IPC62Z30-PRO V.2

Как станем измерять?

1. Разрешение изображения измерялось по специальным таблицам:
   • при освещении от встроенной подсветки при максимальном угле обзора камеры.
   • при освещении от встроенной подсветки при среднем угле обзора камеры.
   • при освещении от встроенной подсветки при минимальном угле обзора камеры.
2. Равномерность ИК-подсветки измерялась по специальной таблице на расстоянии 6 м от камеры, чтобы избежать переотражений от поверхностей помещения.
3. Съемка тестовой таблицы с текстом и мирами проводилась на расстоянии 50 м от камеры при включенной ИК-подсветке.
4. Съемка стены здания на расстоянии 300 м и 500 м от камеры. Условия: ночь, облачно, расстояние до ближайшего источника света не менее 200 м до объекта съемки.

BEWARD B89L-5230Z40

Предоставлена компанией НПП «Бевард»

Имеет одно из лучших разрешений в тесте на узком угле обзора (1694 линии). Имеет одну из лучших стабильностей разрешения по полю изображения. По краям изображения разрешение падает на 10%. Входит в число лидеров по зависимости стабильности разрешения от угла обзора. Итоговое падение разрешения составляет 21%. Имеет самую равномерную подсветку в тесте (по краям изображения падает на 31%, посередине на 12%).

Производитель отмечает, что в качестве видеосенсора использована сверхчувствительная матрица SONY Exmor R. Также указывается, что камера оснащена лазерной ИК – подсветкой с заявленной дальностью 500 м. При этом угол излучения подсветки должен автоматически изменяться в зависимости от зума, чтобы строго соответствовать полю зрения IP-камеры. Изображение с такой подсветкой имеет характерную зернистость. Подсветка и видеомодуль разнесены, что, по словам производителя позволяет исключить блики и отражения от осадков и предметов перед объективом. Камера поддерживает формат сжатия H.265, который потенциально может сжать видео в 2 раза без потери качества изображения. Производитель заявляет мощную систему обогрева до 80 Вт, чтобы избежать запотевания объектива, налипания снега и обледенения подвижных частей модели. В камере заявлена эксплуатация в экстремальных климатических условиях (от -50 до +50°C). Опционально для ее работы в местах сильного загрязнения заявлена система очистки стекла с возможностью подачи жидкости на высоту до 10 м и датчиком контроля уровня жидкости. Также заявлено бесплатное профессиональное ПО в комплекте.

Bolid VCI-528

Предоставлена компанией ЗАО НВП «Болид»

Имеет одно из лучших разрешений в тесте при широком угле обзора. Камера видит 1705 линий при широком угле обзора. Показывает один из лучших результатов по зависимости стабильности разрешения от угла обзора. Падение разрешения по краям изображения составляет 20%. Входит в число лидеров по равномерности ИК – подсветки. Интенсивность падает на 61% по краям изображения, и на 14% посередине.

Производителем отмечается, что цветная видеокамера предназначена для работы в составе комплекса видеонаблюдения и непрерывной трансляции видеоизображения с охраняемой зоны на системы отображения, записи, хранения и воспроизведения видеоизображения. Производителем указывается 20-ти кратное оптическое увеличение. Дальность ИК – подсветки заявлена до 100 м. Присутствует аудио вход для подключения дополнительного звукового оборудования и разъемы DI/DO для приема/отправки для обмена цифровыми сигналами с внешними устройствами. Производитель заявляет влагоустойчивый пылезащищенный корпус с классом защиты IP66. Питание камеры осуществляется по сети переменного тока 24 В. Заявляется эксплуатация модели в суровых климатических условиях от -50°C до +60°C. Модель оказалась одной из самых компактных PTZ - камер в тесте.

CNB TPM24R-x44SW

Предоставлена компанией Фирма ВидеоСКАН

На всем диапазоне углов обзора показывает одно из лучших разрешений в тесте (1747 линий при максимальном угле, 1753 – при среднем, 1488 – при минимальном). Стабильность разрешения также лучшая в тесте – потери 15%. Входит в число лидеров по стабильности разрешения по полю изображения (итоговое падение – 23%). Показывает хорошую равномерность подсветки. Интенсивность падает до 7% в первой четверти изображения, до 20% в середине.

По словам производителя камера оснащена 2-х мегапиксельной 1/2.8" матрицей progressive scan CMOS. Модель обеспечивает видеосъемку с разрешением 1920х1080 со скоростью передачи 60 к/с. В видеокамере заявляется варифокальный объектив с фокусным расстоянием 5 ~ 220 мм, что соответствует 44-кратному оптическому зуму. Производителем отмечается точная и быстрая фокусировка объектива камеры. Заявлена ИК - подсветка Dark Hunter пятого поколения, с максимальным рабочим расстоянием 250 м. В камере реализовано антибликовое ИК окно. Заявляется встроенная функция оптического Антитумана и электронная стабилизация изображения (EIS). В камере осуществлена поддержка формата сжатия H.265. Заявлена поддержка аппаратного WDR до 120 дБ. Производителем отмечается наличие защиты от перенапряжения для сетевого интерфейса. В модели указана поддержка ONVIF. Производитель заявляет использование технологии "умного" контроля температуры и инновационной функции очистки от снега. Заявленное количество предустановок равняется 256.

RVi-IPC62Z30-PRO V.2

Предоставлена компанией RVi Group

Имеет самое высокое разрешение в тесте, при своем максимальном и среднем угле обзора (1836 и я163 линии, соответственно). При узком угле обзора входит в число лидеров по абсолютному разрешению (1346 линий). Лидирует по стабильности разрешения по полю обзора (Итоговое падение составляет 5%). Показывает хорошую равномерность подсветки в центре изображения: падение до 9% в пределах 1/4 изображения.

В качестве главной особенности камеры производитель отмечает встроенный алгоритм анализа видеоизображения по заранее заданному правилу. В число таких алгоритмов включены контроль пересечения линии, контроль периметра, обнаружение оставленных и пропавших предметов, обнаружение праздношатания в заданной области охраны периметра, обнаружение быстродвижущихся объектов и нарушение правил парковки.

В модели использован 1/1,9” КМОП сенсор - самый крупный среди тестируемых камер. Производитель заявляет 30-ти кратное оптическое увеличение и запись с разрешением FullHD (1920x1080), со скоростью 50 к/с, что, по его словам, позволит различить лицо человека на расстоянии порядка 250 метров. Максимальная дальность обнаружения заявляется до 2,5 км. Производитель отмечает, что в ночное время для формирования информативного изображения в IP-камере используется ИК-подсветка, рассчитанная на дальность до 200 метров. В комплекте поставки IP-камеры имеется кронштейн для настенной установки. Камера может запитываться как от сети 24 В AC, так и по PoE. Заявленный диапазон температур составляет -40...+70 °С, а класс защиты IP67.

Smartec STC-IPM3932A

Предоставлена компанией Смартек Секьюрити

Входит в число лидеров по стабильности зависимости разрешения от угла обзора– среднее падение разрешения составило 8%. Падение разрешения на минимальном угле также близко к лидирующему значению– 22%. Является лидером по равномерности ИК – подсветки в первой четверти изображения (падение 7%). Входит в число лидеров по равномерности ИК – подсветки по полю изображения. Падение интенсивности составило 65% по краям изображения.

По словам производителя, его флагманская модель имеют всепогодное исполнение, полный набор PTZ-функций, ИК-осветитель с 300-метровым радиусом действия и оптимально подходит для круглосуточного видеоконтроля периметров и территорий крупных объектов высокой важности. В камере заявлен КМОП-сенсор Sony с технологией STARVIS, мощный процессор XARINA, трасфокатор 4,3-129 мм, обеспечивающий 30-кратный зум, аппаратная функция True WDR и трансляция цветного/черно-белого видео с разрешением до Full HD и фреймрейтом 50 к/с при минимальных освещенностях 0,35/0 лк. Производиетель отмечает, что в его камере использована адаптивная ИК – подсветка. При зумировании, угол ИК подсветки также будет сужаться (используется линза-коллиматор), а это по словам производителя, позволит эффективно осветить объекты, находящиеся в полной темноте на значительном расстоянии. Также отмечается, что при наблюдении в режиме широкого угла свой вклад в равномерность подсветки ближней зоны должен давать второй широкоугольный ИК-осветитель. Заявляется, что PTZ камера позволяет запрограммировать до 240 пресетов и 8 туров патрулирования, а скорости поворота и наклона ее видеомодуля достигают 380°/с. В камере заявлена поддержка двусторонней передачи звука, локальной записи видео на карту памяти, соответствие стандартам ONVIF и интеграция в ПО SmartStation. Ее электроника, ИК-прожектор и приводы PTZ устройства рассчитаны на питание от источника 24 В переменного тока. Производитель отмечает, что для работы при низких температурах его камера оснащена встроенным обогревателем и вентиллятором.

Результаты испытаний

Таблица 1 Характеристики камер

Рисунок 1 Зависимость абсолютного горизонтального разрешения камеры от угла обзора (Больше — лучше)

Рисунок 2 Зависимость относительного горизонтального разрешения камеры от угла обзора (Больше — лучше)

Рисунок 3 Распределение относительного горизонтального разрешения камеры по полю изображения при самом узком угле обзора (Больше — лучше)

Характерно, что камера с максимальным размером сенсора 1/1.9’’ (другие модели 1/2.8’’) показала наибольшее значение разрешения при включённой подсветке на максимальном угле обзора. Это может быть связано с большей чувствительностью сенсора, и, соответственно, большей базовой чувствительностью камеры. Большее чем в других камерах падение разрешения при уменьшении угла обзора, или увеличении расстояния до цели уже связано с работой встроенной подсветки и подобранным объективом камеры.

Таким образом, для всех камер можно отметить, что, их разрешение падает с уменьшением угла обзора, или расстояния до цели. Среднее значение падения разрешения в тесте составило 22%.

Рисунок 4 Равномерность ИК – подсветки камер по полю изображения (Больше — лучше)

Во всех камерах наблюдается предсказуемое снижение интенсивности ИК – подсветки ближе к краям изображения. В среднем интенсивность ИК-подсветки, относительно своей величины в центре изображения, уменьшилась на 57% по краям, и на 17% посередине. Потенциально это может приводить к снижению разрешения камеры в полной темноте по краям наблюдаемой сцены. Однако, в проведенном тестировании сильного влияния от этого не было обнаружено.

Рисунок 5 Кропы изображения камер при ночной съемке тестовой таблицы на расстоянии 50 м

Рисунок 6 Кропы изображения камер при ночной съемке объекта на расстоянии 300 м

Рисунок 7 Кропы изображения камер при ночной съемке объекта на расстоянии 500 м

Вследствие того, что PTZ камеры обычно находятся в постоянном патрулировании, важным становится обеспечение хорошего качества подсветки в центре изображения и ее максимальной дальности, или же мощности. В нашем тесте таблица осталась различима для всех камер на расстоянии около 50 м. Как видно даже за пределами возможности ИК – подсветки объект достаточно различим и детализирован. Лазерная подсветка позволила снять объект, расположенный на расстоянии 500 м с достаточно хорошей яркостью и детализацией. Стоит отметить, что в городских условиях присутствующая освещенность позволяет сенсорам за счет своей высокой чувствительности обеспечить видеонаблюдение с уменьшенной, но достаточной для детекции детализацией.

Видеосъемка ночью при обильных осадках

При тестировании во время осадков (обильный снегопад), выявилось два нюанса работы камер. Первый: автофокусировка начинала отрабатывать с гораздо меньшей скоростью, и на части камер фокус даже не настраивался стабильно. Второй: в процессе испытаний, при попадании отраженной от осадков подсветки камеры обратно в ее объектив, происходила засветка небольшого участка изображения, или появление на нем «артефактов». Только у камеры с лазерной подсветкой пересвета не наблюдалось. Вероятно, это было связано с удаленным расположением подсветки относительно объектива камеры. Инсталлятору следует учитывать эту особенность работы камер со встроенной подсветкой.

Рисунок 8 Кропы изображений с камер при обильных осадках

Работа камер при недостаточной освещенности

Важной особенностью работы уличной PTZ – видеокамеры, исходящей из проектов, в которых она обычно применяется, является то, как хорошо она может проявить себя в условиях полной темноты. Недостаточная освещенность приводит к сильному зашумлению изображения. Это, как следствие, ведет к существенному увеличению видеопотока, за счет работы алгоритмов компрессии файла. Кроме того, при уменьшении освещенности очень сильно снижается фактическое разрешение камеры, что уже приводит к ухудшению детализации всего изображения. Если камера обладает слабой ИК – подсветкой и низкой чувствительностью – тогда есть шанс, что не только задача идентификации не сможет быть решена, но и детекция нарушителя будет затруднена.

Заключение

В результате тестирования, можно с уверенностью утверждать, что при наблюдении объектов на близких и средних расстояниях современные PTZ-камеры со встроенной ИК-подсветкой позволяют работать с достаточной детализацией. Несмотря на сложные условия съемки, связанные с удаленностью объектов видеонаблюдения или низкой контрастностью тестового изображения, все камеры отлично справились с задачей.

Сейчас единственной альтернативой для PTZ камер с мощной ИК – подсветкой, дальностью выше 100 м являются тепловизоры. Хотя они и обеспечивают большую дальность детектирования, они и стоят в разы больше. А также требуют значительно более бережного отношения к себе и чувствительны к перепадам освещенности. Таким образом уличные PTZ IP – камеры прочно закрепились в своей нише на рынке. И спрос на такие модели, особенно учитывая российский климат, еще долго будет высоким. А это значит, что в продуктовых линейках практически всех производителей всегда будут присутствовать уличные PTZ IP-видеокамеры со встроенной мощной ИК – подсветкой. Проведенное исследование опубликовано в журнале «Системы Безопасности» №6 2017.