Алгоритм Безапосности: издание для профессионалов
Санкт-Петербург:
тел.: +7 911 137-88-32 magazine@algoritm.org
Москва:
тел.: +7 499 641-05-26moscow@algoritm.org

Главная
Новости
О журнале
Архив
Свежий номер
Реклама
Подписка
Контакты
Сотрудничество
 

Если вы хотите стать распространителем нашего журнала

 
 
 
 
 

"Алгоритм Безопасности" № 5, 2008 год.

Содержание

Компьютерные телевизионные системы безопасности CVS сегодня


Компьютерные телевизионные
системы безопасности CVS
сегодня

Несмотря на то, что системы CVS постоянно совершенствуются, провести объективное сравнение их с другими системами, представленными сегодня на российском рынке, достаточно сложно. Причиной тому является тот факт, что информация о системах-конкурентах в средствах печати носит, в основном, рекламный характер.
Цель этой статьи – разъяснить достоинства систем CVS с помощью цифр.
В системах CVS в каждом кадре ведется анализ амплитудных и спектральных характеристик изображений. Результаты этого анализа используются в дальнейшем для улучшения изображения, работы детекторов активности и движения, деинтерлейса, устранения избыточности информации, компрессии и передачи изображений по сети.
Цифровые видеорегистраторы (DVR), системы с аппаратным сжатием, простые компьютерные системы не имеют дополнительной обработки изображений.

1. Улучшение изображений

Улучшение качества изображений в системах CVS, построенных на базе компьютеров, – одно из основных направлений деятельности разработчиков компании «Новые Технологии».
Благодаря цифровой обработке видеосигнала автоматически к оптимальным значениям подстраиваются контраст и яркость, устраняется встречная засветка в изображении (функция BackLight), производится ручная и автоматическая гамма-коррекция, что особенно актуально для малоконтрастных и неравномерно освещенных изображений (сумерки, туман, тени и пр.).
Для анализа и обработки изображения необходимо вводить их с максимальным разрешением по горизонтали и вертикали.
Для четкого понимания этого вопроса приведем небольшие разъяснения.
Разрешение в изображении определяется всем трактом ввода, т.е. камерой, кабелем, электрическим трактом, количеством оцифрованных пикселов в строке, монитором.
При оцифровке 704 пикселов в строке даже теоретическое значение разрешения не может превысить 528 ТВЛ, тогда как при оцифровке 896 пикселов (что реализовано только в системах CVS) теоретическое разрешение составляет 672 ТВЛ. Более высокое разрешение может быть достигнуто при улучшении соотношения «сигнал/шум» (функция «устранение шумов в изображении» в системах CVS) и программного управления фильтрами АЦП (рис. 1а, 1б).

Рис. 1а. Функция отключена Рис. 1б. Функция включена

 

При нормальной освещенности разрешение в системах CVS превышает разрешение в других системах на 27%.
При низкой освещенности в зашумленном изображении разрешение в системах CVS может превышать разрешение других систем в разы.
Аналогов функции восстановления зашумленного видеосигнала в других системах НЕТ!

2. Оцифровка 50 кадров в секунду

Оцифровка в обычных системах – 25 fps (для одной камеры на АЦП) или 8-16 fps в мультиплексном режиме (для нескольких камер, подключенных к одному АЦП).
Математическое восстановление изображений позволяет оцифровывать кадры с частотой до 50 fps как с одной камеры, так и в мультиплексном режиме (в системах CVS частота мультиплексирования асинхронных камер составляет 40-50 fps на один АЦП). Причем для подвижной части изображения производится деинтерлейс в кадрах, что позволяет устранять «гребенку» на подвижных объектах с одновременным сохранением кадрового разрешения для неподвижной части изображения.
Конечно, это кажется парадоксальным – оцифровка 50 изображений в секунду с кадровым разрешением, но это действительно так. Данный метод, реализованный, например, для модели «Аккорд-16», позволяет гарантированно получать по 10 изображений в секунду с кадровым разрешением и деинтерлейсом для каждой из 16-ти камер.
В мультиплексном режиме системы CVS работают в 3-5 раз быстрее систем-конкурентов.
Возможна оцифровка изображений с кадровым разрешением с частотой до 50 fps как в реальном, так и мультиплексном режиме.
Аналогов такой скорости обработки изображений НЕТ!

3. Детектор движения, детектор активности

Детектор активности контролирует изменения амплитуды видеосигнала во всем незамаскированном поле зрения камеры. Чувствительность детектора активности определяется автоматически и обычно имеет значение порядка 1-3% от максимальной амплитуды видеосигнала (порог чувствительности тренированного человеческого глаза к изменению амплитуды на экране монитора составляет 2-3%). Задачей детектора активности является:

  • исключить из обработки неизменяющиеся изображения;
  • выделить изображения или объекты на изображении с изменениями, которые способен обнаружить человеческий глаз;
  • дать информацию системе для включения последующих алгоритмов обработки (ускорение оцифровок, фильтрация, деинтерлейс, анализ на наличие движения, дельта-сжатие, запись, передача в сеть и пр.).

Детектор движения имеет до шестнадцати независимых прямоугольных зон детектирования движения (в том числе пересекающихся) по каждому каналу. На изменения освещенности детектор движения не реагирует.
Задачей детектора движения является:

  • определить наличие движения объекта с заданными размерами в контролируемой зоне при минимуме ложных срабатываний (исключение шумов, изменения освещенности и пр.);
  • дать информацию системе для включения последующих алгоритмов обработки события: включение ускоренной записи истории события или только движения объекта; включение тревоги на компьютер или дополнительные посты, вывод дополнительной информации о тревоге; выполнение заданных сценариев: повернуть камеру, сопровождать цель, включить реле и пр.

Детектор CVS обладает предельно высокой чувствительностью 1-3%, что явилось результатом применения автоматической коррекции порога отсечки по шумам и компенсации изменения освещенности.
Применение детектора активности и детектора движения позволяет оптимально использовать ресурсы процессора, а также экономить дисковое пространство для архивации полезной видеоинформации.
Аналогов детектора активности и детектора движения CVS с такой чувствительностью НЕТ!

4. Устранение избыточности информации

В системах CVS реализовано несколько способов устранения избыточности информации по результатам анализа активности и движения: дельта-сжатие, динамическое управление частотой оцифровок в матричных коммутаторах, управление купольными камерами по результатам анализа движения в поле зрения обзорных камер.

Дельта-сжатие

В последовательности кадров сжимается и записывается только малая активная часть изображения и редко опорные (фоновые) кадры (рис. 2). Это приводит к пропорциональному (в десятки раз) уменьшению объема архива и потоков по каналам передачи информации.

При охране объектов, в основном, применяются стационарные камеры, а изменения в кадре носят локальный характер и занимают незначительное место по площади кадра. В результате разработанный и реализованный в системах CVS метод сжатия информации работает значительно эффективнее, чем другие методы.
Пропуск изменившихся изображений исключен, т.к. порог чувствительности системы (1-3%) выше чувствительности глаза, и в течение работы подстраивается автоматически.

Дельта-сжатие принципиально отличается от самых совершенных методов сжатия, например, MPEG-4 и H.264. Промежуточные кадры в дельта-сжатии такого же качества, как и опорные, а не предсказанные и, как правило, смазанные. Более того, алгоритмы MPEG*, H.*** ориентированы для записи фильмов, т.е. видеофрагментов с малыми межкадровыми изменениями по площади всего кадра. Они практически неприменимы для мультиплексных систем.

Динамическое управление частотой оцифровок в матричных коммутаторах

Матричный коммутатор подключается к нескольким АЦП, например, к 4-м, как в модели CVS EMS24x8 (рис. 3).

Анализ активности и движения ведется по одному основному каналу. При обнаружении активности или движения камеры автоматически передаются на оцифровку дополнительными каналами АЦП с максимальной частотой: для 3 камер – по 50 fps, для 6 – по 17 fps, для 12 – по 12,5 fps, но не менее 7 fps для всех 24 камер. Из практического опыта известно, что на охраняемом объекте средняя активность не превышает 25%, а движение и того меньше. В результате, при работе системы CVS с матричным коммутатором «по активности» или «по движению» частота оцифровок достигает 17-50 fps на каждую камеру.
При реальной производительности, не превышающей 200 fps, система CVS EMS24x8 эквивалентна системе со скоростью оцифровки 1200 fps. Кроме того:

  • достигается практически 6-кратное дополнительное сжатие информации
  • снижаются требования к производительности процессора.

Аналогов матричных систем CVS НЕТ!

Управление купольными камерами по изображениям с обзорных камер

Управление скоростными купольными камерами по целеуказаниям от обзорных камер реализовано в программном модуле «CVS Виртуоз». Поясним принцип его работы.
В системе должны присутствовать одна или несколько обзорных камер и скоростная купольная камера. Координаты объекта, а также расстояние до него определяются по изображениям с обзорной камеры, затем дается команда купольной камере показать этот объект с нужным увеличением. Реализованы два режима: ручное (РС) и автоматическое сопровождение объектов (АС). Так как координаты объектов определяются по изображениям с обзорных камер, система может сопровождать несколько объектов одновременно.
Каким образом достигается сжатие информации «CVS Виртуоз»?
Очевидно, что при работе одной обзорной камеры и купольной камеры с 10-кратным увеличением в режиме автоматического обнаружения и сопровождения объектов такая система способна заменить систему со 100 обычными обзорными камерами. Соответственно, во столько же раз будет меньше избыточная информация.
Все методы, за исключением динамического управление частотой оцифровок в матричных коммутаторах, применимы также для IP-камер, которые поддерживаются CVS.
Применяемые методы анализа, обработки и сжатия информации в системах CVS позволяют записывать и передавать по каналам связи высококачественную видеоинформацию с высокой частотой оцифровок (до 50 fps на канал) со сжатием в десятки и сотни раз при минимальных требованиях к процессору, объему архивов и пропускной способности каналов связи.
Более подробно ознакомиться с системами CVS можно на страницах интернет-сайта компании www.cvsnt.ru.

ООО «Новые Технологии»
Тел.: (495) 765-6444
www.cvsnt.ru
Генеральный дистрибьютор

ООО «Луис+»
Тел. (495) 661-18-12 (многоканальный)
www.luis.ru

скачать
скачать

 

Rambler's Top100 Интернет портал. Каталог фирм. бжд. Охрана. Обеспечение безопасности. Безопасность предприятия. Оборудование. Видеонаблюдение.