Как правильно установить камеру видеонаблюдения: высота и угол обзора

Способы размещения камер видеонаблюдения

ГЛАВНАЯ        CCTV        СКУД        ОПС        ИТС        СТАТЬИ

УЛИЧНЫХ — IP (СЕТЕВЫХ)

Правильное размещение камер видеонаблюдения при их монтаже позволяет решить основную задачу системы видеоконтроля, а именно — добиться максимальной информативности получаемых видеоматериалов. Кроме того, оптимальное покрытие зоны контроля позволяет минимизировать требуемое количество видеокамер. Как следствие — достичь экономии на приобретении оборудования.

Основными параметрами при размещении камеры видеонаблюдения, независимо от того внутренняя она или уличная, являются:

• высота установки;
• расположение в контролируемой зоне;
• угол обзора.

Кроме того, в обязательном порядке, особенно при размещении уличных камер видеонаблюдения, следует исключить возможности несанкционированного вмешательства в работу системы. Наиболее распространенной опасностью является механическое повреждение видеокамеры.

Это приводит к частичной потере изображения или полному выходу устройства из строя. В большинстве случаев, это результат актов бессмысленного вандализма или умышленного нанесения повреждений, целью которого является приостановка видеонаблюдения на подконтрольной территории для совершения противоправных действий.

Обычно, в ход идут камни, палки и другие подручные средства. Современное оборудование систем видеонаблюдения способно зафиксировать потерю сигнала и сформировать соответствующий сигнал тревоги. Однако это эффективно при размещении регистрирующего устройства в помещении с постоянным нахождением людей, например, на посту охраны.

В любом случае следует производить установку камеры в труднодоступном месте и (или) использовать антивандальное исполнение корпуса.

Несмотря на то, что размещение видеокамер на недоступной для прямого доступа высоте является одним из наиболее эффективных способов ему присущ очень серьезный недостаток.

По мере увеличения высоты установки камеры, будет увеличиваться и угол ее наклона для обеспечения требуемой зоны обзора. Это, как правило, приводит к искажению изображения, мешающего идентификации объекта или действия.

Зона обзора определяется углом обзора или фокусным расстоянием видеокамер (эти параметры взаимосвязаны). Кстати, они также влияют на степень идентификации и расстояние эффективного наблюдения. Про это можно почитать здесь.

Размещение уличных камер видеонаблюдения

При размещении наружных камер наблюдения следует учитывать, что каждый объект видеонаблюдения имеет уникальные конструктивные особенности. Это могут быть карнизы, выступы, балконы, пилястры, колонны другие строительные конструкции. Это в обязательном порядке следует учитывать при установке наружных видеокамер.

При размещении камеры для контроля определенной зоны обзора следует учитывать возможное наличие слепых зон (не просматриваемых участков).

Условно их можно подразделить на два типа:

• статические — их формируют такие объекты как: деревья, сооружения или их элементы и т.п.;
• динамические — их формируют любые движущиеся объекты, в основном транспортные средства, периодически попадающие в зону просмотра видеокамеры.

В первом случае определить проблемные места труда не составит. Предусмотреть же время и место появления движущегося объекта проблематично. В любом случае решением проблемы может явиться установка нескольких камер видеонаблюдения, контролирующих одну и ту же зону с разных мест.

Кроме того, если запись изображения ведется по детектору движения, движущиеся объекты могут вызывать его срабатывание, как следствие будет производиться запись лишней информации с бесполезной тратой дискового пространства. Отчасти это можно минимизировать тщательным выбором зон детекции и настройкой чувствительности оборудования.

Контроль входа в здание.

Вход в здание является одной из часто решаемых системой видеонаблюдения задач. При этом размещение видеокамеры должно обеспечивать идентификацию субъекта наблюдения.

При этом, кроме возможности опознания по лицу, которое можно тем или иным образом закрыть, нужно обеспечить получение информации:

• об общем внешнем виде человека;
• о таких параметрах как: рост, комплекция, походка.

Оптимальной высотой размещения для этого случая будет значение в 1,5-2 метра, а лучшим способом установки — скрытый.

Контроль периметра территории.

В этом случае размещение камер системы видеонаблюдения производится, как правило, не внешнем ограждении или специально установленных опорах. При этом следует обеспечить:

• непрерывность зоны наблюдения;
• контроль подхода к каждой видеокамере.

В начало

Размещение ip камер

Рассмотренные ранее требования к размещению аналоговых видеокамер в полной мере распространяются также и на IP камеры. Однако, существует несколько моментов, которые следует дополнительно учесть при монтаже ip видеонаблюдения. Главным образом это касается уличной установки.

Его нужно размещать на расстоянии не более 100 метров от видеокамеры. Если дальность установки камеры от помещения не превышает указанной величины, что проблема решается просто — размещаем коммутатор внутри отапливаемого помещения и обеспечиваем ему нормальный температурный и климатический режим.

В противном случае требуется прибегать к установке термо (гермо) бокса и размещать в нем дополнительное оборудование. Кроме указанного коммутатора таковым может являться еще и блок питания.

Вполне естественно, что IP камера должна располагаться к нему как можно ближе. Делается это хотя бы для того, чтобы избежать лишних потерь напряжения при длинных линиях.

Это же касается случаев использования PoE технологий.

Если используется несколько видеокамер, то желательно разместить их таким образом, чтобы можно было все используемое дополнительное оборудование установить в одном боксе и подключить к нему камеры по схеме «звезда». Таким образом можно достичь определенной экономии как на приборах и материалах, так и на монтажных работах.

При размещении IP камер в непосредственной близости от источников электромагнитных помех придется принять меры по экранированию и сигнальному заземлению корпусов и кабельной инфраструктуры.

По-хорошему, при уличной установке системы видеонаблюдения озаботиться обеспечением защиты от наведенных помех следует в любом случае. Причем защите подлежат не только сигнальные цепи, но и линии питания.

Кстати, про питание камер видеонаблюдения есть отдельный материал .

Внутреннее размещение камер.

Конечно, вопросы защиты от актов вандализма присутствуют и в этом случае, однако основополагающими являются следующие моменты:

• обеспечение требуемой зоны обзора и степени детализации;
• максимальное сохранение дизайна помещений.

Кстати, для внутренней установки чаще всего применяются купольные камеры, поскольку их дизайн является оптимальным для подавляющего большинства помещений.

В начало

  *  *  *

© 2014-2018 г.г. Все права защищены.
Материалы сайта имеют исключительно ознакомительный характер и не могут использоваться в качестве руководящих и нормативных документов.

Видеонаблюдение на периметре. Часть 2: выбор и установка камер, освещение, тепловизоры

Дата публикации: 19.03.2016 Скачать статью в формате pdf (необходимо зарегистрироваться или авторизоваться)

Мы продолжаем серию статей о видеонаблюдении на периметре. В первой части мы поговорили о назначении и решаемых задачах системы охраны периметра. Вторая часть посвящена выбору и установке камер, освещению и ИК подсветке, а также применению тепловизоров.

Всего в серии материалов о видеонаблюдении на периметре 4 части:

Часть 1: требования заказчика, тактика охраны, мифы

Часть 2: выбор и установка камер, освещение, тепловизоры

Часть 3: построение ЛВС и оптики, коммутаторы

Часть 4: станционное оборудование и рабочее место оператора

Идеальная камера для периметра

Когда мы четко понимаем, зачем организуется система видеонаблюдения на периметре и какие задачи перед ней стоят, можно переходить к выбору решений этих задач. В основе любого решения, конечно, находится источник видеоизображения – видеокамера.

Сегодня говорить о сложных и больших системах с десятками и сотнями камер в части выбора типа видеонаблюдения не имеет смысла. Всем давно ясно, что альтернативы IP-видеонаблюдению на протяженных периметрах просто не существует.

Поэтому, далее мы будем говорить исключительно об IP-камерах.

Видеокамера – это сложное устройство, которое включает в себя множество компонентов, обладает большим количеством разнообразных характеристик и функций, и может иметь различные форм факторы. Давайте последовательно рассмотрим все эти моменты.

Разрешение и угол обзора

Говоря о разрешении камер, всегда необходимо помнить о светочувствительности. Мы не устаём повторять: чем выше разрешение, тем, при прочих равных условиях, хуже светочувствительность. А этот параметр очень важен в условиях круглосуточного наблюдения, даже при наличии хорошего освещения. Разрешение и угол обзора подбирается исходя из конкретной задачи.

Всего существует три типа задач: идентификация, распознавание и обнаружение. Решать задачу идентификации на периметре дорого, практически невозможно, да и бессмысленно.

Если заказчик настаивает, то гораздо дешевле будет установить на вышке поворотную камеру и по срабатыванию сигнализации на периметре направлять поворотную камеру на место происшествия и вручную проводить отслеживание цели с достаточным для идентификации увеличением.

Подробнее об этом в статье: Разрешение IP-камер. Как выбрать?

Итак, у нас остаются две реальные задачи: распознавание и обнаружение. Распознавание – это определение примет наблюдаемого объекта. Для распознавания достаточно плотности пикселей 100 pix/m. Обнаружение – это фиксация объекта в поле зрения камеры и определение его типа: автомобиль, человек, животное. Для обнаружения достаточно всего лишь 20 pix/m. 

В большинстве случаев для принятия оперативных мер по предотвращению правонарушения и защиты объекта выполнения условий «обнаружение объекта» вполне достаточно. Запомним это значение, оно нам пригодиться в дальнейшем для определения расстояния между камерами.

Фокусное расстояние подбирается исходя из баланса плотности пикселей на дальней границе зоны обзора и возможности адекватно оценивать обстановку в ближней зоне.

Что это значит? Если фокусное расстояние будет очень большим (малый угол обзора), то мы сможем видеть достаточно далеко, но при этом мы теряем в обзоре вблизи камеры.

Если сделать угол обзора слишком большим (малое фокусное расстояние), то мы отлично все видим вокруг камеры, но дальние объекты становятся слишком мелкими и плотность пикселей на метр на дальней границе сильно уменьшается. 

Практика показывает, что для задач фиксации фактов проникновения на объект через ограждение фокусное расстояние нужно выбирать достаточно большое – 20-50 мм. Если нас дополнительно интересует, что происходит снаружи объекта и необходимо отслеживать цели на дальних подступах, то потребуется меньшее фокусное расстояние — 8-20 мм.

Для расчета требуемого разрешения и угла обзора мы рекомендуем использовать специализированные online калькуляторы, которые можно легко найти в интернете. Наши рекомендации: использовать камеры более 2 Mpix на периметре нецелесообразно. Ведь даже камеры с разрешением 2 Mpix уже требуют хорошего освещения. Как обеспечить качественное изображение и высокую чувствительность? Об этом ниже.

Стоит обратить внимание на объективы с трансфокатором. Применение их в автоматической связке с охранной сигнализацией позволяет одной камерой охватить 200 и более метров, правда, при условии, что участок абсолютно ровный.

Светочувствительность. Размер матрицы, объектив

Как мы уже убедились, для видеонаблюдения на периметре решающее значение имеет не разрешение, а светочувствительность камеры.

И тут — внимание! Светочувствительность – это комплексный параметр, который складывается из характеристик матрицы камеры и параметров оптической системы.

К тому же нет единых критериев оценки и измерения светочувствительности, поэтому не стоить сравнивать значения минимальной светочувствительности камер разных производителей. 

Перейдем от теории к конкретным рекомендациям.

Чем больше размер матрицы, тем большее количество света попадает на неё, тем выше соотношение сигнал/шум на выходе с матрицы и тем более качественное изображение мы получим в темноте или сумерках. Размер матрицы измеряется по диагонали в дюймах. Рекомендуем использовать камеры с матрицей размером не менее 1/3”.

Мало кто обращает внимание на светосилу объектива. Особенно в ситуации, когда пытаются сравнивать bullet-камеры со встроенным объективом. А ведь светосила – один из ключевых параметров, влияющих на качество изображения в темное время суток.

Спросите любого, кто увлекается фотосъемкой! Светосила объектива — параметр, от которого зависит, сколько света объектив пропускает через свою оптическою систему. Следует рассматривать объективы со светосилой не хуже, чем 1.

6 (чем меньше это число, тем больше светосила), независимо от фокусного расстояния. 

Для камер на периметре объектив должен быть снабжён функцией авторегулировки диафрагмы (АРД), это позволит получить качественную картинку при большом диапазоне яркостей объекта. 

К сожалению, как это часто и бывает, идеальной или универсальной камеры не существует. Хороша та камера, которая обеспечивает решение задачи в заданном угле обзора, на заданном расстоянии, в условиях минимально возможной освещенности на данном участке периметра.

Расположение камер на периметре

Расположение камер зависит от решаемой задачи, наличия коммуникаций для подключения, удаленности от ближайшего коммутатора. Типовые вопросы, которые приходится решать при проектировании видеонаблюдения на периметре: высота установки камеры, расстояние между камерами и поле обзора, т.е. куда смотреть — внутрь территории, вдоль забора или снаружи.

Куда смотрим? Что видим?

Если необходимо контролировать территорию внутри периметра, то камеры устанавливаются на зданиях, прилегающих постройках или на мачтах внутри территории и направляются непосредственно на ограждение. 

Более сложной является ситуация, когда необходимо производить наблюдение протяжённого периметра с контролем зоны вне ограждения или по обе его стороны. В этом случае камеры придётся устанавливать вдоль ограждения.

Продольная установка даёт возможность наблюдать прилегающий периметр по обе стороны забора и фиксировать, к примеру, с одной стороны приближение к периметру, с другой стороны факты хищения, когда злоумышленник перебрасывает что-то через забор. 

Высоко сижу, далеко гляжу!

Высота установки камеры должна быть порядка 3,5 метров и выше, ввиду того, что камеры на заборе легко могут стать объектом вандализма.

Камеры, установленные слишком высоко, смотрят сверху и не позволяют адекватно оценить приметы объекта (например, рост человека), а также их сложно обслуживать.

Если вдоль ограждения растут высокие деревья с большими кронами, то наблюдение сверху тоже будет затруднительно.

Возможно, стоит позаботиться об использовании вандалозащищённых решений, но тут нужно быть внимательным. Наиболее защищенные от вандалов решения — купольные фиксированные камеры, но купольные камеры зачастую оснащаются скромными объективами с низкой светосилой, ввиду ограниченного размера внутреннего пространства купольной камеры.

Расстояние между камерами

При расчете расстояния между камерами необходимо учитывать «мёртвые зоны» под камерами и требуемую плотность пикселей, о которой мы говорили ранее. Например, если задача сводится к обнаружению объекта, то для её решения достаточно, чтобы плотность пикселей была не менее 20 pix/m.

Для 2-х мегапиксельной камеры это соответствует дистанции обнаружения около 160 метров при фокусном расстоянии 12 мм.

В условиях реального наблюдения, особенно учитывая недостаток освещения, мы рекомендуем производить расчёт, исходя из 50 pix/m для 1-2-мегапиксельных стационарных камер и располагать их не реже, чем через 50 метров.

 

Увеличить расстояние между камерами возможно за счет увеличения разрешения, но, как мы уже упоминали, стоит помнить о том, что многомегапиксельные матрицы имеют меньшую светочувствительность, и если в дневное время картинка будет по-настоящему качественной, то в тёмное время суток без дополнительного освещения охраняемой зоны камера зафиксирует только шумы собственной матрицы.

Коридорный формат

Стоит упомянуть о поддержке так называемого «коридорного формата», когда камеру поворачивают на 90 градусов и формат кадра 2-мегапиксельной камеры становится не 16:9, а 9: 16 с сохранением полного разрешения.

При использовании такой технологии на прямых участках периметра можно сэкономить на количестве камер, т.к. при данном режиме работы практически отсутствует «мёртвая зона» по вертикальному углу обзора.

Нужно понимать, что «коридорный формат» сужает угол обзора по горизонтали, но тут уже что важнее — происходящее вокруг забора или в непосредственной близости к нему.

Тактика использования поворотных камер на периметре

В первой части серии статей о видеонаблюдении на периметре мы вкратце сказали о преимуществах и ограничениях поворотных камер. Рассмотрим эту тему более подробно.

«Поворотки» на периметре эффективны, но только тогда, когда они работают в связке с охранной сигнализацией.

Интегрированная система позволяет по срабатыванию датчика автоматически приблизить нужный участок и вывести на экран оператора картинку для принятия решения и детального анализа.

Поворотные камеры на периметре — это незаменимый инструмент в определении степени угрозы, помощь в идентификации объекта. Например, детальное рассмотрение примет человека, фиксация его лица, определение номера автомобиля.

При этом нужно помнить и о проблемах при использовании поворотных камер:

• Зона покрытияПоворотная камера имеет большую зону покрытия, а не угол обзора. Одна «поворотка» способна, в некоторых случаях, в режиме патрулирования покрыть зону охраны протяженностью до 200 метров. Однако, если произойдёт попытка проникновения на периметр в двух местах одновременно, то оператор сможет наблюдать лишь один из эпизодов. 
• Вибрации и раскачиваниеДля того, чтобы камера могла покрыть большие пространства, ее нужно установить достаточно высоко. Если мы говорим об открытом участке, то возможно потребуется установка вышки. В такой ситуации малейшие вибрации и раскачивания приводят к тому, что на максимальном фокусе изображение получается размытым. Такую камеру нужно ставить на устойчивые конструкции или здания, а это не всегда возможно.
• ОбслуживаниеБольшая площадь купола требует частой очистки от загрязнений. 
• Надежность решенияСломалась камера, что-то случилось с линком, пропало питание — и мы «без глаз» на участке в несколько сотен метров. 

Таким образом, правильным решением будет комбинация стационарных и поворотных камер. При этом расстояние между стационарными камерами можно увеличить, а «поворотка» обеспечит нужную детализацию в месте возникновения инцидента.

Освещение периметра. ИК подсветка

Ещё один важный вопрос для видеонаблюдения, и не только периметрального — это освещение. Для камер всегда необходим дополнительный свет, в полной темноте работают только тепловизоры (о них поговорим ниже). Есть два варианта: стандартные прожекторы и инфракрасная подсветка. Выбор между двумя этими способами зависит от стратегии охраны. 

Простое освещение на периметре прожекторами в темное время суток само по себе несёт защиту от внешних угроз: если периметр хорошо освещён, то не каждый злоумышленник захочет попытать счастья под светом фонаря.

 

С другой стороны, если стоит задача не только обнаружить, но и поймать нарушителя, то лучше применять другие методы. В таких ситуациях, конечно, не обойтись без ИК-подсветки и камер, поддерживающих режим день/ночь.

Сейчас очень популярны камеры со встроенной ИК подсветкой с заявленными расстояниями до 50 и более метров. Но изображение, получаемое с таких камер практически непригодно к использованию, т.к. ближняя зона получается сильно пересвеченной, а дальняя остается в темноте.

Если есть возможность, то стоит произвести расстановку отдельных ИК-прожекторов малой мощности на всем протяжении периметра, под каждой камерой и на участках между камерами.

Когда не предусмотрено дополнительное освещение прожекторами, такое решение поможет оператору видеть ночью всю протяженность периметра, и вдобавок, наблюдать охраняемую зону с помощью поворотных камер, которые смогут показать картинку при наведении на участок, где сработал датчик охранной сигнализации.

Применение тепловизоров

Рассказывая о защите периметра будет неправильным не упомянуть о тепловизионных камерах (а в простонародье — тепловизорах). Эти устройства способны обнаруживать движение объекта на дальних подступах к периметру, на расстоянии нескольких сотен метров и более.

Если речь идет об обнаружении объекта, то тепловизоры способны справляться с этой задачей, когда объект в кадре занимает до 2-х пикселей на метр. Расстояние обнаружения доходит до 1,5 километров для людей или животных и до 5,5 километров для транспортных средств.

 

За счет чего достигаются такие уникальные показатели? Все связано с принципом работы тепловизоров. Он основан на фиксировании распределения температуры наблюдаемой зоны. Т.е.

они воспринимают не отраженное световое излучение, а собственное излучение объектов в нижнем ИК диапазоне.

У тепловизоров практически отсутствуют собственные шумы, и мы можем четко видеть объекты размерами в несколько пикселей.

Дополнительным аргументом в использовании тепловизоров на объекте будет и тот факт, что они могут работать в любую погоду. Конечно, показатели обнаружения с учетом погодных условий, таких как дождь и снег, будут снижены, но, по сравнению с обычными камерами, надёжность обнаружения будет в разы выше. 

За счет перечисленных уникальных свойств, тепловизоры — единственные доступные устройства, которые позволяют эффективно защищать открытые пространства. Несмотря на высокую стоимость, если пересчитать расходы на покрытие рабочих для тепловизора расстояний обычными камерами наблюдения, включая всю сетевую инфраструктуру, то получится сопоставимый бюджет или даже дешевле.

Но у всякой медали есть и обратная сторона. К недостаткам тепловизоров можно отнести:

• Неспособность идентифицировать объект и зафиксировать приметы: даже в ситуации, когда человек подойдет вплотную к тепловизору и будет в него смотреть, мы не поймем, кто это. 
• Существует теоретическая возможность того, что поверхность будет той же температуры, что и объект. В этом случае контраст изображения не позволит выявить движение объекта. 
• Тепловизоры не видят сквозь стекло и воду.

Итак, выбор камер и освещения для периметрального видеонаблюдения не является таким уж сложным вопросом, если хорошо представлять себе конечную задачу и учитывать технические ограничения, накладываемые применяемым оборудованием. Повторим, что для крупных объектов, независимо от того, какие камеры и освещение вы используете, эффективный контроль периметра с помощью видеонаблюдения возможен только в сочетании с традиционными средствами сигнализации.

Надеемся, что данным материалом мы прояснили некоторые моменты построения периметрального видеонаблюдения. В следующей части мы расскажем об организации сети и выборе сетевого оборудования для периметра.  

Если вам потребуется помощь в выработке проектного решения, вы не уверены в своем выборе, или же просто хотите проконсультироваться с опытными инженерами, звоните в Видеомакс по телефону +7(495)640-55-46. Мы обязательно поможем!

Другие статьи в серии о периметральном видеонаблюдении:

Часть 1: требования заказчика, тактика охраны, мифы

Часть 3: построение ЛВС и оптики, коммутаторы

Часть 4: станционное оборудование и рабочее место оператора

Полная версия обучающего вебинара по построению систем периметрального видеонаблюдения в видеоролике на нашем канале в YOUTUBE:

Возврат к списку

Фокусное расстояние камеры видеонаблюдения

Фокусное расстояние объектива камеры видеонаблюдения- это параметр видеокамеры, который мы берем за основу при расчете зоны видеонаблюдения.  От его величины и физического размера матрицы зависит угол обзора объектива. Проведя не сложные геометрические расчеты можно довольно точно определить зону, которая будет попадать в кадр камеры видеонаблюдения.

Для ведения видеонаблюдения на обширном участке используются камеры с широким углом обзора , а при просмотре объектов «зажатых» , типа длинный коридор с узким.

Параметры, влияющие на угол обзора

Как уже писалось выше, три параметра видеокамеры взаимозависимы, это:

1. Фокусное расстояние объектива;
2. Угол обзора объектива;
3. Физический размер матрицы видеокамеры.

Чем больше фокусное расстояние объектива, тем меньше угол обзора. Следовательно, можно наблюдать за объектами, которые находятся на относительно большом удалении от камер видеонаблюдения. И наоборот, чем меньше фокусное расстояние, тем больше угол обзора. Соответственно в кадр камеры попадает больше объектов.

Угол обзора, также зависит от размера чувствительного элемента –матрицы. Чем больше размер матрицы, тем меньше угол обзора камеры и наоборот.

Расчет фокусного расстояния объектива видеокамеры

Расчет фокусного расстояния камеры видеонаблюдения необходим для правильного подбора видеокамеры. Конечно, производители указывают в технических характеристиках нам физический размер матрицы, фокусное расстояние и иногда угол обзора. Но для общего понимания, посмотрим, что влияет на выбор фокусного расстояния, это:

1. На каком расстоянии находится объект наблюдения;
2. Физического размера матрицы;
3. Размера объекта.

Итак, имея заданные  технические характеристики камеры, можно рассчитать  фокусное расстояние объектива камеры видеонаблюдения по следующим формулам:

F= h*S/Н или F= v*S/V,

где h – размер матрицы по горизонту;

S – расстояние до объекта видеонаблюдения;

H – горизонтальный размер объекта;

 v – размер матрицы по вертикали;

 V – вертикальный размер объекта.

Размеры сторон матрицы камеры видеонаблюдения приведены  в таблице:

Размер матрицы	1/4”	1/3”	1/2”
По горизонтали, мм	3,2	4,8	6,4
По вертикали, мм	2,4	3,6	4,8

Пример расчета фокусного расстояния и выбор камеры

Необходимо наблюдать за въездом и проходом через ворота на территорию предприятия;

Задача наблюдения: обнаружение машин и людей при въезде входе на территорию предприятия;

Ширина прохода и ворот 6 метров;

Расстояние от камеры до прохода 7 метров;

Камера Proto AHD-1W-EH10F(?)IR, после буквы F должно указываться фокусное расстояние. Его мы рассчитаем по вышеприведенной формуле:

F=3.2*7/6=3,7 мм,

где 3,2 размер матрицы по вертикали, т.к. в камере Proto AHD-1W-EH10F(?)IR установлена матрица размером  1/4”. Так как объективы на видеокамере выполнены с фиксированными фокусными расстояниями, то выбираем ближайший меньший т.к. если выбрать ближайший больший, то часть объекта не будет попадать в кадр камеры.

Выполним ещё одну проверку камеры на пригодность. Зона контроля имеет ширину 6 метров, задача стоит обнаружение. При обнаружении человека необходимо, чтобы на один метр контроля приходилось 20-30 пиксел разрешения камеры.

При несложных расчетах видно, что камере Proto AHD-1W-EH10F36IR по силам не только обнаружение, но и распознавание человека на объекте, не говоря уже о машинах. На самом деле ещё необходимо вычислить фокусное расстояние по вертикали, а также высоту и угол установки видеокамеры, но мы эти расчеты намеренно упускаем, т.к.

мы не ставим перед собой задачу полного расчета, мы хотели показать на данном примере только методику расчета фокусного расстояния и выбора камеры по этому расчету.

Фокусноерасстояние, мм Угол обзора, градусов По горизонтали По вертикали 2 77 62 2,2 72 57 2,4 67 53 2,8 59 46 3 56 44 3,3 52 40 3,6 48 37 4 44 33 4,5 39 30 5 35 27 6 30 23 7 26 19 8 23 17 9 20 15 10 18 14 12 15 11 16 11 8,6 20 9,1 6,9 25 7,3 5,5 30 6,1 4,6 40 4,6 3,4 50 3,7 2,7 60 3,1 2,3 70 2,6 2,0 80 2,3 1,7 100 1,8 1,4 120 1,5 1,1

Фокусноерасстояние, мм Угол обзора, градусов По горизонтали По вертикали 2 100 84 2,2 95 79 2,4 90 74 2,8 81 65 3 77 62 3,3 72 57 3,6 67 53 4 62 48 4,5 56 44 5 51 40 6 44 33 7 38 29 8 33 25 9 30 23 10 27 20 12 23 17 16 17,1 12,8 20 13,7 10,3 25 11,0 8,2 30 9,1 6,9 40 6,9 5,2 50 5,5 4,1 60 4,6 3,4 70 3,9 2,9 80 3,4 2,6 100 2,7 2,1 120 2,3 1,7

Фокусноерасстояние, мм Угол обзора, градусов По горизонтали По вертикали 2 110 94 2,2 105 88 2,4 100 83 2,8 91 75 3 87 71 3,3 82 66 3,6 77 61 4 71 56 4,5 65 51 5 59 46 6 51 39 7 44 34 8 39 30 9 35 27 10 32 24 12 27 20 16 20,2 15,2 20 16,2 12,2 25 13,0 9,8 30 10,9 8,2 40 8,2 6,1 50 6,5 4,9 60 5,4 4,1 70 4,7 3,5 80 4,1 3,1 100 3,3 2,5 120 2,7 2,0

Для расчетов основных параметров камер видеонаблюдения можно использовать бесплатный калькулятор, с помощью которого можно не только получить численные значения показателей, но и визуально определить, как будет выглядеть группа силуэтов людей в кадре. Скачать калькулятор можно здесь.

Часто возникают ситуации, когда нет возможности четко определить зону контроля видеокамерой, или возникает необходимость менять размер этой зоны, но с небольшой периодичностью. Бывает и так, что человек хочет на месте более точно определить зону контроля.

В этих случаях поможет камера с вариофокальным объективом, на которых можно менять без особых проблем фокусное расстояние вручную. Если же у вас возникает потребность приблизить или отдалить объект оперативно, то можно использовать камеру с моторизированным объективом.

Существуют камеры, позволяющие не только оперативно менять фокусное расстояние (приближать, отдалять объект), но и изменять ракурс видеонаблюдения в пределах 360 градусов по горизонтали и 180 градусов по вертикали.

Такие камеры называются Speed doome, о них вы можете почитать в статье «Скоростные купольные камеры»

Есть камеры с коридорным режимом видеонаблюдения. Такая камера устанавливается вертикально, а изображение поворачивается на 90 градусов. Таким образом, на мониторе отображается картинка не горизонтально, а вертикально. При этом отражается  больше «полезной» информации, чем это было бы при нормальном расположении камеры.

Статьи

Зависимость угла обзора от фокусного расстояния объектива видеокамеры / FAQ | Polyvision.ru — оборудование для видеонаблюдения

06 июня 2018, 12:05,отредактированно 22 августа 2018, 10:30

В первую очередь, при выборе видеокамеры следует обращать внимание на угол обзора, так как именно он определяет зону наблюдения. В видеонаблюдении угол обзора играет важную, основополагающую роль. Он зависит от фокусного расстояния объектива камеры и размера ее сенсора.

Видеокамера, у которой сенсор большего размера, даже при одинаковом фокусном расстоянии, будет иметь большой угол обзора.  Изображение с высокой детализацией можно получить с помощью узкого угла обзора, а не только при увеличении разрешающей способности системы.

Если угол обзора видеокамеры будет шире, то детализация объектов в кадре будет хуже.

Цель эксперимента: наглядно показать зависимость углов обзора видеокамеры от используемых объективов.

Рассмотрим примеры для видеокамер, выполняющих «обзорные» функции, которые расположены так, чтобы захватить «общий вид».

Уличные видеокамеры с различным фокусным расстоянием объектива и фиксированным размером сенсора. Камеры расположены таким образом, чтобы продемонстрировать «общий вид» парковки перед зданием.

Для сравнения возьмем следующие модели камер с фиксированными (не подстраиваемыми) объективами, имеющими разные фокусные расстояния:

PN-IP2-B3.6 v.2.6.3 – объектив 3,6 мм,

PN-IP2-B2.8 v.2.6.3 – объектив 2,8 мм,

PNL-IP2-B1.9MPA v.5.5.2 с объективом 1,9 мм,

Размер матрицы: 1/2.9 дюйма — Sony Exmor

Для корректного процесса сравнения использовали все камеры одинакового разрешения 2 Мп на одинаковой матрице размером  1/2.9 дюйма — Sony Exmor CMOS (IMX323).

Высота расположения всех трёх камер в эксперименте одинаковая. Это 3 этаж офисного здания, примерно 10 метров от асфальта.

Для того, чтобы более наглядно просмотреть ширину углов обзора камеры, она выравнивалась по правому нижнему углу.

А с левого края, с помощью сделанных скриншотов, можно сравнить широкое или узкое видение видеокамеры по горизонтали. В результате проведенного эксперимента было сделано три скриншота.

Угол обзора с объективом с фокусным расстоянием 3.6 мм

На первом скриншоте, изготовленном с помощью видеокамеры PN-IP2-B3.6 v. 2.6.3 с фокусным расстоянием 3.6мм, в левой части полученного изображения мы можем наблюдать припаркованный на стоянке грузовик и забор слева от него. Угол обзора составляет примерно 72 градуса.

Угол обзора с объективом с фокусным расстоянием 2.8 мм

На скриншоте, изготовленном с помощью видеокамерыс фокусным расстоянием 2.8мм модель PN-IP2-B2.8 v.2.6.3, слева видно ещё порядка 15-20м забора, и часть стоянки позади грузовика. Угол обзора при использовании камеры PN-IP2-B2.8 v.2.6.3 с фокусным расстоянием 2.8мм уже порядка 87 градусов.

Угол обзора с объективом с фокусным расстоянием 1.9 мм

Третий скриншот получен с применением видеокамеры PNL-IP2-B1.9MPA v.5.5.2, с широкоугольным объективом, имеющем фокусное расстояние 1,9мм. На изображении можно увидеть уже не только стоянку позади припаркованного грузовика, но и выезд другого грузовика из стоянки. Угол обзора у данной камеры составляет примерно 112 градусов.

Стоит понимать, что чем шире видит камера, тем меньше плотность пикселей и, соответственно, хуже детализация каждого участка получаемого изображения. 

Камеры и с не самыми широкими углами обзора имеют право на жизнь и актуальны в использовании, главное правильно подобрать камеру видеонаблюдения отвечающую требованиям за наблюдаемым объектом и удовлетворяющую желаемому результату по качеству картинки.

Расчёт углов обзора видеокамер для всех 3-х случаев

Угол обзора видеокамеры рассчитать можно по формуле:

a = 2arctg (d/2f),

где:

a – угол обзора видеокамеры, в метрических градусах; arctg  — тригонометрическая функция (арктангенс); d – ширина матрицы в миллиметрах;

f – эффективное фокусное расстояние объектива в миллиметрах;

Угол обзора камеры видеонаблюдения — таблица расчетов от фокусного расстояния в 180 градусов

Видеокамера – механическое устройство, состоящее из корпуса, объектива и электронного преобразователя оптического изображения в электронный вид сигналов:

1. Корпус – основной силовой элемент, предназначенный для крепления различных частей одного изделия.
2. Объектив – оптический элемент, состоящий из одной или нескольких линз с различными диоптриями. Отвечает за создание мнимого или действительного изображения в увеличенном или уменьшенном виде.
3. Электронный преобразователь, или, другими словами, ПЗС-матрица — интегральная микросхема, состоящая из фотодиодов, преобразующих световой сигнал (изображение) в набор электрических сигналов, с целью дальнейшей передачи их на приёмник (монитор).

Основные характеристики

В любом оптико-механическом устройстве, в том числе и в камере наблюдения, есть ряд важных характеристик, по которым определяется эффективность их работы:

• фокус и светочувствительность объектива;
• разрешающая способность;
• формат ПЗС-матрицы;
• возможность цифровой обработки сигнала;
• угол обзора видеокамеры;

Все эти характеристики тесно взаимосвязаны между собой и определяют, собственно мощность оптического инструмента.

Рассмотрим одним из важнейших показателей – угол обзора видеокамеры. Чтобы было понятнее, что это такое, можно провести аналогию с человеческим оптическим инструментом, глазом – это угол зрения, охват максимально видимого пространства.

Угол обзора

Угол обзора, характеризует видимый обхват наблюдаемого пространства. Напрямую зависит от фокусного расстояния объектива и размера ПЗС-матрицы. Так, при одинаковых объективах, угол обзора будет больше у видеокамеры с большей матрицей.

Угол обзора – важный параметр для камеры наблюдения. Чем он больше, тем шире зона наблюдения. Отсюда следует, что при большем охвате наблюдения одной камерой, меньше их понадобится, чтобы контролировать определённую площадь. Для определения количества приборов наблюдения необходимо рассчитать угол обзора.

Расчёт

Схема расчета фокуса

Расчёт можно производить несколькими методиками.

Угол обзора напрямую зависит от фокусного расстояния. Отсюда следует, что рассчитав последнее, посредством вышеприведённой таблицы 1, можно определить искомый угол.

Формула расчёта выглядит так: f = r*A/L, где:

1. f – фокусное расстояние объектива.
2. r – метрическое расстояние до объекта, измеряемое в метрах.
3. A – размер в миллиметрах одной из сторон матрицы; принимается та, которая определяет плоскость наблюдения: вертикальная или горизонтальная зона наблюдения.
4. L – размеры объекта в метрах; принимаются в соответствии с размерной стороной матрицы: по вертикали или горизонтали.

Таким образом, будет рассчитан тот угол наблюдения, при котором объект будет занимать почти весь экран монитора. Принимая во внимание важность объекта и целесообразность наблюдения территории находящейся вокруг него, определяется в % та часть экрана, которою может занимать охраняемый предмет.

При этом окончательная формула принимает вид: f = r*A/(100*L/h), где:

• h – полный размер объекта на экране, выраженный в процентах;

Расчёты вручную по такой методике достаточно трудоёмкое занятие, поэтому были разработаны соответствующие программы для компьютерных вычислений.

Пример расчёта:

Объект наблюдения – въездные ворота на территорию предприятия. Задача, стоящая перед службой наблюдения — фиксировать марки и номерные знаки въезжающих и выезжающих автомобилей.

Исходные данные для расчёта:

• r = 10 метров, — расстояние от объектива до границы ворот;
• h = 5%, — размер объекта на мониторе по горизонтали;
• A = 8,46 мм (1/3”), — размер матрицы;
• L = 0,52 метра, — размер номерного знака;

Тогда фокусное расстояние объектива составит: f = 10*8,46/(100*0,52/5) = 10,429 мм.

Сверившись с таблицей, видим, что угол зрения камеры составит около 27 градусов.

Угол обзора, можно определить более коротким путём, но надо учесть, что недорогие объективы страдают оптическими искажениями, особенно сильна сферическая аберрация.

Формула расчёта: a = 2arctg(b/2f), где:

• a – угол обзора видеокамеры, в метрических градусах;
• тригонометрическая функция (арктангенс);
• b – размер матрицы в миллиметрах по одной из сторон;
• f – эффективное фокусное расстояние объектива в миллиметрах;

Пример расчёта:

Современные короткофокусные объективы позволяют достигать угла обзора свыше 180 градусов (дверные глазки), но здесь возникает другая проблема. Линейные очертания объектов сильно искажаются сферической аберрацией – изображение принимает изогнутую форму. Отсюда следует вывод: чем больше фокусное расстояние, тем чётче виден объект, но под меньшим углом наблюдения.

Чёткость изображения

Чёткость изображения, или разрешение камер наблюдения – это способность устройства уверено фиксировать минимальные размеры объекта наблюдения на определённом расстоянии до камеры.

Разрешение, и соответственно, чёткость изображения зависят:

• от качества объектива и его фокусного расстояния;
• от технических характеристик ПЗС-матрицы (количество и качество пикселей);
• от расстояния: «объектив – наблюдаемый объект»;

Если используется визуальное приёмное устройство (монитор), то добавляются:

• качество преобразования сигнала в приёмном устройстве (видеорегистраторе);
• технические характеристики воспроизводящего прибора (монитора);

Для разных камер, — аналоговых и по IT-технологиям (цифровые) чёткость определяется по своим характеристикам.

Аналоговые видеокамеры

Разрешение телевизионных линий

Для данного типа камер применяется показатель ТВЛ – телевизионные линии. Показывает, какое количество чередующихся чёрно-белых линий размещается на мерном участке в вертикальной или горизонтальной плоскостях.

Аналоговые камеры, по степени разрешения, подразделяются на приборы:

• со средним качеством изображения: около 500 пикселей, — соответствует 380…420 ТВЛ;
• высокая степень разрешения: свыше 750 пикселей, — больше 1000 ТВЛ, соответственно;

В цифровых, IP-камерах, показатель чёткости определяется пикселями, точнее, числом, получаемым от перемножения количества пикселей по вертикали и горизонтали, соответственно. В сопроводительных инструкциях указывается это число, выраженное в мегапикселях.

Многим знакома эта характеристика — так характеризуются свойства видеокамеры в мобильном телефоне.

Расстояние до объекта

Фокусное расстояние до объекта

На рис.

1 (в начале статьи) показано, что объекты «1» и «2», находящиеся под одним и тем же углом обзора, на матрице отображаются одинаково, количество задействованных пикселей на восприятие обоих объектов, равно.

Иными словами, количество информации приходит разное, но ближе расположенный объект, обладает меньшим объёмом данных — его детализация получается чётче, мелкие детали не «смазываются», не сливаются друг с другом.

Для того чтобы увеличить разрешение, детализацию объекта, необходимо приблизить объект «2» к объективу. Осуществляется это изменением фокусного расстояния, то есть, камера «наезжает» на объект. Но это применимо только для видеокамер, имеющих объективы с изменяемым фокусным расстоянием («плавающий» объектив).

Возможно оснащение приёмного устройства специальным программным обеспечением, позволяющим обрабатывать полученный цифровой сигнал, с целью увеличения детализации наблюдаемого объекта. Но это повлечёт к значительному удорожанию системы видеонаблюдения.

Примеры зависимости чёткости картинки от фокусного расстояния объектива, угла обзора и расстояния до объекта приведены в таблице:

Фокусное расстояние объектива, мм	Горизонтальный угол обзора для матрицы = 1/3”, линейные градусы	Возможность обнаружения человека, метры (данные ориентировочные)	Возможность идентификации человека, метры(данные ориентировочные)	Возможность определения номера автомобиля, метры(данные ориентировочные)
2,8	86	19	1,4	—
3,6	72	25	1,8	—
4,0	67	28	2	5
8,0	36	56	4	5
12,0	25	84	6	8
25,0	12	175	12,5	16
50,0	6	350	25	33
80,0	3,3	560	40	53
120,0	2,1	840	60	80

Примечание: человек с нормальным зрением охватывает около 34…38 градусов в горизонтальной плоскости. Это соответствует примерно 6,9 мм среднего фокусного расстояния с матрицей = 1/3”. Камеры с объективами менее 7 мм (короткофокусные) будут оптически удалять объект; при объективах свыше 7 мм (средне- и длиннофокусные) происходит визуальное приближение объекта.

При расчётах дистанций, за основу принимаются европейские нормы:

• 20 пикселей/метр — норма для разрешения при обнаружении объекта в поле обзора;
• 100 пикселей/метр — показатель, применяемый при распознавании объекта;
• 250 пикселей/метр — разрешение при идентификации;

В тексте приведены определяющие факторы, отвечающие за угол обзора видеокамеры.

Но в процессе эксплуатации возникают такие факторы, влияющие на показатели прибора:

• нарушение работоспособности объектива, в случае изготовления оптической составляющей из полимерного материала (помутнение объектива);
• некачественное закрепление корпуса к опорной конструкции (дрожание от порывов ветра или других воздействий);
• утрата своих свойств смазочной составляющей в конструкции видеокамеры (сложность перемещения самой камеры или объектива);
• электронные помехи, влияющие на передаваемый сигнал, а также другие различные факторы;

Кроме теоретических расчётов по углу обзора, важными факторами являются:

• точка установки, должна обеспечить максимальный обзор в вертикальной и горизонтальной плоскостях;
• защищенность от воздействия климатических или каких-либо механических воздействий;
• доступность, при совершении профилактических работ по поднастройке видеокамеры и профилактическому обслуживанию;

Каждый объект требует индивидуального подхода при определении угла обзора, чёткости картинки на мониторе. Всё это определяется при постановке задач по определению параметров наблюдаемой территории и рассчитывается специалистами.