Ptz камеры видеонаблюдения: управление, характеристики и особенности

При организации наблюдения внутри достаточно большого объекта, контроля за прилегающей территории — всегда стоит задача отслеживания проникновения или мониторинга происходящего на значительной площади.

Решением может стать установка нескольких камер. Однако такой шаг повлечет за собой удорожание системы и необходимость контролировать и записывать множество видеопотоков. Гораздо привлекательнее для решения мониторинга большой площади выглядит PTZ камера.

Автоматизация слежения

Камеры для скрытого видеонаблюдения — характеристики, виды и модели

В прошивку PTZ-камеры установлена инновационная аппаратная программа. Посредством данного программного обеспечения, контролируется модулирование пикселей в изображении, которое передаётся и после этого приводит устройство в движение. Функция ведения (слежения/поворотная) объекта, из-за передвижения, изменяет пиксели и поэтому аппарат фокусируется на центре их колебаний. Далее PTZ оценивает расстояние, на котором находится объект слежения и его размеры. Когда движущийся предмет покинул поле зрения видео-техники, устройство возвращается в исходное положение или в то, которое предварительно было запрограммировано, когда проводилась первоначальная настройка. Эта процедура начнется снова, когда камера зарегистрирует другие изменения.

Объектив с автоматическим зумом

В комплекте с поворотными видеокамерами используются объективы с изменяемым фокусным расстоянием (вариофокальные). Коррекция осуществляется при помощи автоматических устройств – трансфокаторов. Использование таких объективов неизбежно, так как при перемене местоположение камеры изменяется расстояние наблюдаемого объекта, следовательно, для получения четкого изображения появляется необходимость изменения фокусного расстояния. Этот параметр получил название — Preset. Определяется как скорость позиционирования трансфокатора в заранее заданном положении при наведении фокуса.

Вариофокальный объектив с трансфокатором — один из наиболее дорогостоящих элементов в комплекте PTZ камеры. Наибольшее распространение получили устройства с зумом от 10 до 36 крат.

Еще одна характеристика устройства Zoom Speed – скорость изменения фокусного рассояния. Показатель определяется изменением кратности в секунду. Например, х3,0/сек – трехкратное приближение в секунду.

Как управляется камера PTZ

Действия, направленные на управление камерой PTZ, обеспечивает встроенный в нее электромеханический привод. С его помощью камера способна осуществлять повороты, и изменять угол наклона. В камере имеется встроенный оптический трансфокатор, позволяющий в удаленном режиме управлять фокусным расстоянием объектива. Само манипулирование механизмом возможно осуществить посредством специализированных программ или через интерфейс видеорегистратора. Также имеется возможность управлять камерой посредством специального PTZ пульта. Последнее кстати самое удобное решение, но требует дополнительных затрат.

Очень просто манипулировать камерой PTZ в ручном режиме. В этом случае оператор, сидя за компьютером осуществляет повороты и наклоны с помощью кнопок клавиатуры или джойстиком.

Принцип автоматического маневрирования камерой заключается в ее реагировании на изменение пикселей в зоне действия камеры. То есть, посредством установленной программы, камера реагирует на движение в фокусе слежения. Если зафиксированный объект передвигается, то она поворачивается и отслеживает его движение. Если объект прекращает свое движение, то камера также останавливается. Остановка и возвращение камеры в первоначальное положение происходит тогда, когда зафиксированный объект покидает ее рабочую зону. Программу можно настроить таким образом, что камера не будет реагировать на зоны, где фиксируется регулярное, не представляющее опасность, передвижение. Примером такого постоянного движения может служить вольер для собак.

Еще один бесспорный плюс многих поворотных камер — возможность программировать их на автоматическое патрулирование заданной территории. В этом случае камера в автоматическом режиме отслеживает периметр, двигаясь по запрограммированной траектории. Разные модификации камер позволят программировать от 8 до 200 предустановок.

Имеющаяся функция «автопереворот» позволяет камере автоматически разворачиваться на 360 градусов до достижения ею механического ограничителя. Затем механизм продолжает свой «обход» по запрограммированному периметру.

На видео: Как происходит настройка режима патрулирования ptz камеры.

Варианты исполнения

Поворотные камеры видеонаблюдения, как и статичные, различаются между собой по корпусному исполнению. Помимо подразделения на уличные и внутренние, PTZ камеры бывают корпусные, купольные и полусферические, но наибольшую популярность получили именно купольные устройства видеозахвата ввиду своей надежности обусловленной расположением всего механизма под «куполом». Антивандальный корпус купольных поворотных камер надежно защищает их от всевозможных механических воздействий и неблагоприятных условий эксплуатации.

При помощи купольной камеры можно настраивать область обзора под прямым углом вниз и осуществлять панорамирование на 360°. Благодаря особенности строения сферических купольных камер все они имеют мощную ИК подсветку.

Полусферические уличные камеры, как и купольные, имеют высокую защиту от воздействий окружающей среды благодаря нахождению всех частей подвижного механизма внутри герметичной полусферы.

Механизм корпусных поворотных камер тесно граничит с окружающей средой, поэтому их защищенность от атмосферных воздействий очень низкая. Из-за этой особенности применение корпусных поворотных камер ограничено внутренними помещениями при отсутствии неблагоприятных условий в виде повышенной влажности и запыленности.

Конструктивные исполнения

1. Уличная купольная полусфера или Speed Dome. Исключительно все компоненты устройства (электроника и механика) размещены в герметичной полусфере. Благодаря такому размещению, внутрь корпуса полностью предотвращается проникновение частиц пыли и влаги. Также это способствует повышению уровня защиты от вандалов. Температурный режим при эксплуатации таких устройств составляет: -50° — +60°С.
2. Уличная купольная сферическая PTZ. Аналогичная модель полусферы, но отличием является — более мощная инфракрасная подсветка. Обладает высокой степенью отказоустойчивости, то есть исключает воздействие влаги, пыли и имеет защиту от актов вандализма. Температурный режим работы техники колеблется от -40° до +60°С.
3. Поворотно-корпусная PTZ (для помещений). Движущиеся единицы камеры открыты, поэтому механические элементы взаимодействуют с внешней средой. Как следствие — низкая защита от влияния пыли и влаги. Температурный режим работы аппарата колеблется от 0° до +55° С.
4. Сферическая купольная PTZ (для помещений). Предназначена для установки внутри помещений зданий и сооружений, так как требует отсутствия низких температур, а также повышенной влажности и пыли.
5. Уличная роботизированная PTZ – это гибрид электропривода и уличной камеры. На данный момент купольная камера вытеснила роботизированную с рынка. Соответственно последняя встречается редко.

Общие характеристики

• оптический зум;
• цифровой зум;
• управление панорамированием;
• управление наклоном;
• передача аудиосигнала;
• автослежение;
• непрерывное вращение;
• регулирование температуры;
• встроенные карты памяти;
• круглосуточное видеонаблюдение.

Качество передаваемого изображения, детализация, звук и набор дополнительных функций видеонаблюдения зависит от модели и предназначения каждого отдельно взятого устройства.

Расширенные функциональные возможности

• передача звука;
• записи обхода;
• патрулирование по маршруту;
• подключение внешних устройств;
• регулирование температуры камеры (для экстремальных условий окружающей среды);
• защита от непогоды (ветер, дождь, снег);
• интеграция различных интеллектуальных приложений.

Порядок настройки

PTZ-камеры используются в двух режимах:

• фиксированный;
• мобильный.

Работая в зафиксированном (устойчивом) режиме видеонаблюдения, устройство (даже купольная техника) всегда статично направлена на подконтрольную территорию наблюдения. Как правило, без управления положением камеры (поворотная функция присутствует), но с возможной дистанционной перенастройкой, в случае необходимости.

При работе в мобильном режиме видеонаблюдения, угол направления аппарата периодично меняется для расширения/сужения точки зрения и детализации нужных предметов.

Как правило, у заказчиков есть техническое задание или примерное представление о том, где должна быть камера, на какие зоны она должна быть направлена, периодичность и маршрут осуществления движения. Все варианты видеонаблюдения и управления индивидуальны.

После монтажа видеонаблюдения, требуется настройка камеры согласно техническому заданию. Не имеет значения поворотная камера или статическая, купольная или обычная, уличная или установленная внутри помещения — процесс настройки практически идентичен во всех случаях. Настройка аналоговых камер, происходит аналогично цифровым IP-камерам. Только стоит отметить, что цифровые IP-камеры также могут быть настроены через видео-регистратор и посредством программного/аппаратного обеспечения, которое предустановлено на компьютере.

Настройка и программирование обычно производится специалистами по установке охранного видеонаблюдения.

Порядок настройки аналоговой PTZ-камеры

1. Подключение камеры к регистратору.
2. Информационная настройка режимов работы.
3. Выбор необходимого канала наблюдения.
4. Индивидуальные настройки по каждому каналу наблюдения PTZ.
5. Указание протокола управления (в зависимости от поддерживаемого камерой).
6. Выбор значения скорости передачи данных.
7. Задача параметров стоповых битов (передаются для разделения информации).
8. Выбор способа выявления ошибок при передаче информации.
9. Задача IP адреса устройства для регистратора (по нему устанавливается связь).
10. Указание режима и расписания движений камеры.

Для дистанционного управления IP PTZ –камерами видеонаблюдения используются:

• беспроводной инфракрасный пульт;
• мышка;
• специальное программное обеспечение (которое добавляет возможность автоматически управлять камерами);
• проводной USB пульт;
• управление по Ethernet интерфейсу (для скоростной передачи данных камерами);
• пульт-клавиатура с 3D джойстиком.

Для оборудования системы контроля и видеонаблюдения, за любой территорией, самым оптимальным вариантом будет поворотная купольная PTZ IP-видеокамера. Именно купольная IP камера устойчива к агрессивной окружающей среде, имеет удобное управление и позволяет контролировать даже самую большую площадь, не оставляя слепых зон. Купольная камера и ее всевозможные вариации – самый популярный тип исполнения PTZ камер.

Область эффективного применения

Поворотная камера видеонаблюдения с зумом является одним из наиболее дорогостоящих устройств системы безопасности. Однако в некоторых случаях ее использование позволяет более эффективно выполнять функции видеонаблюдения, и является единственным технически осуществимым решением комплексных задач безопасности:

• Возможность заменить несколько стационарных, особенно на открытых пространствах;
• Широкие возможности контроля больших территорий или помещений сложной конфигурации;
• Возможность разбивки контролируемой площади на зоны с разными приоритетами безопасности;
• Эффективная проверка ложных срабатываний системы охранной сигнализации.

Типы PTZ видеокамер

Поворотные видеокамеры бывают для наружного и внутреннего применения, что добавляет к ним универсальность. Камеры PTZ для наружного применения оснащаются прочным корпусом, устойчивым к воздействию сложных погодных условий, и более надежны, чем камеры для установки в помещениях. Причиной этого является то, что им приходится перемещать тяжелый корпус, иногда оснащенный ИК-прожекторами . Поворотные камеры для размещения в помещениях часто делают с корпусами из пластика, и поэтому они легче.

Одним из недавних этапов эволюции камер PTZ является создание популярной купольной поворотной камеры. Купольные видеокамеры работают так же, как традиционные камеры PTZ, но отличаются тем, что устройство панорамирования, наклона и управляющая электроника находятся внутри купола. Ассортимент куполов крайне разнообразный: от прозрачных или полупрозрачных до непрозрачных, что делает их подходящими даже для специального применения. Поворотные купольные камеры имеют ряд преимуществ перед традиционными камерами PTZ. Купол может эффективно перемещать во всех направлениях, в том числе на 360 градусов для просмотра прямо вниз. У купольных камер есть функция Auto-Flip для просмотра прямо под ним: когда, достигнув механического ограничителя, камерный блок автоматически выполняет разворот на 360° и продолжает движение в выбранном оператором направлении.

Выводы

На данный момент широкое внедрение поворотных камер несколько приостановилась. Чаще всего они используются в качестве вспомогательного оборудования в системах видеоаналитики. Применяется совместно со стационарными видеокамерами в зонах максимального риска.

Характеристики PTZ камер

• Вид сенсора – матрица видеокамеры. Для аналоговых камер количество пикселей матрицы равен 0.3 МПик, для цифровых может достигать 5 МПик. Размер матрицы измеряется в дюймах и в каждой камере может быть разный: 1/2”, 1/2.7”, 1/3”, 1/4”;
• Скорость кадров – количество фреймов обрабатываемых процессором за секунду и как конечный результат скорость отображения изображения (аналоговые — 25 кад/сек, цифровые от 6-30 кад/сек);
• Разрешающая способность – разрешение выходного изображения в пикселях (аналоговые – до 1000 ТВЛ (720х576 (D1)), цифровые – 2048х1536, 1920×1080 (Full HD), 1280×1024 (SXGA), 1280×720 (HD), 1024×768 (XGA), 800×600 (SVGA), 720×576 (D1), 640×480 (VGA), 352×288 (CIF) ;
• Чувствительность – минимальная освещенность на ПЗС-матрице, при которой камера сохраняет работоспособность;
• Оптическое увеличение – аналоговые камеры до 36X, цифровые до 22Х;
• Цифровое увеличение – максимально до 18Х;
• Скорость поворота – максимально 400 °/с;
• Угол поворота – горизонт 0°-360°, вертикаль:0°-180°;
• Режим день/ночь – в условиях не достаточной освещенности PTZ-камера переключается в черно-белый режим с увеличением чувствительности;
• 3D позиционирование ;
• Автопереворот – позволяет камере «заглянуть под себя». Достигнув механического ограничителя, камерный блок автоматически выполняет разворот на 360° и продолжает движение в выбранном оператором направлении;
• Автопатрулирование – практически во всех PTZ-камерах можно создавать алгоритмы для автоматического патрулирования и слежения по определенному маршруту. В зависимости от производителя и модели камеры, количество предустановок варьируется от 8 до 200;
• Маскирование – функция камеры, которая позволяет закрыть некоторые области в поле зрения камеры (например, окно или дверь). Данная функция дает пользователю избежать судебных разбирательств в связи с нарушением конфиденциальности и вторжением в личную жизнь;
• Детектор движения – позволяет PTZ-камере начать запись только в случае обнаружения движения в поле кадра;
• Web-сервер – встроенное программное обеспечение, позволяющее посредством браузера просматривать изображение и настраивать камеру из любой точки мира;
• Сетевые протоколы – для цифровых камер: TCP/IP, UDP, RTP, RTSP, ICMP, SMTP, DHCP, IGMP, HTTP, HTTPS, FTP, UPnP, SNMP v1/v2, QoS, 802.1x EAP-TLS, IPv4/v6, DDNS, ONVIF v12.06.

Альтернативой фиксированным камерам являются видеокамеры с функциями поворота, наклона и масштабирования (иначе известные, как камеры PTZ), получившие название благодаря способности поворачиваться влево и вправо, наклоняться вверх и вниз и увеличить изображение. Поворотные камеры выполняют эти действия благодаря уникальному сочетанию функций управления панорамированием, наклоном и объективом с приближением. Общая способность камеры PTZ по приближению изображения складывается из значения цифрового и оптического зумов. Цифровой зум использует электронику для увеличения и уменьшения изображения, в то время как оптический зум использует движение линз. Общее значение возможности приближения видеокамеры можно рассчитать, умножив значение цифрового и оптического зума. Для обеспечения возможностей панорамирования, наклона и масштабирования у видеокамер необходимы клавиатура и приемник сигналов. Однако большинство купольных камер PTZ поставляются уже со встроенными в них приемниками.

ОСНОВНЫЕ ТИПЫ ИСПОЛНИТЕЛЬНЫХ УСТРОЙСТВ

PTZ – (Pan Tilt Zoom).

Электронно-механическое устройство, которое выполняет функции наклона, вращения и изменения фокусного расстояния. На данный момент существует два типа PTZ устройств:

1. Отдельное изделие, к которому крепится кожух для размещения корпусной камеры видеонаблюдения.
2. Привод, как часть механизма интегрированного в купольную видеокамеру.

Варифокальные объективы с трансфокатором.

Объективы с подвижной системой линз, которые взаимосвязано перемещаются друг относительно друга таким образом, чтобы при динамическом изменении расстояния до объекта или масштаба, картинка всегда оказывалась в фокусе. Внешнее управление можно осуществлять над механизированным трансфокатором. Дистанционное изменение фокусного расстояния позволит дежурному оперативно приблизить объект для рассмотрения отдельных деталей.

Наиболее эффективными, но и дорогостоящими моделями, являются устройства, у которых есть возможность предустановки положения. Максимального эффекта видеокамеры с такими объективами достигают в сочетании с поворотными устройствами.

Общие сведения о PTZ-камерах

Это нестандартная камера, главным отличием которой является наличие встроенного электронно-механического привода. Причем сама матрица, обеспечивающая фиксацию видеопотока, вполне соответствует по характеристикам традиционным компактным камерам для видеонаблюдения. Особенности обуславливает именно привод с роботизированным принципом управления, который, к слову, может выступать отдельной частью — элементом комплектации. Впрочем, последние модели такого типа отличаются и внутренним устройством. Оптический трансфокатор, в частности, позволяет изменять угол обзора, который захватывает PTZ-камера. Что это такое с точки зрения потребителя? В сущности это означает переменное с оптическим уменьшением и увеличением целевого объекта. Сигналы для управления приводным механизмом и внутренними сенсорами могут поступать от пульта ДУ, а могут генерироваться контроллерами, которые взаимодействуют с компьютером. То есть посредством программного обеспечения пользователь может настроить полностью автоматическую работу камеры.

Сферы применения аппаратуры PTZ

Специалисты выделяют две сферы, в которых наиболее выгодно раскрываются эксплуатационные возможности таких камер. Это охранные системы обеспечения безопасности и видеосвязь в конференц-залах. В обоих случаях пользователи ценят гибкость аппаратуры в плане управления и практически не ограниченные возможности для физической установки оборудования. Здесь важно отметить и системы беспроводного подключения, которые поддерживает современная PTZ-камера. Что это означает в процессе эксплуатации? Технологии беспроводной связи практически избавляют пользователя от необходимости подведения кабелей к устройству. С точки зрения маскировки, это оптимальное решение, поскольку у злоумышленника будет меньше шансов обнаружить признаки И наоборот, оперативная работа поворотной механики камеры позволит отслеживать происходящее в помещении с наиболее выигрышным позиционированием.

Аналоговые камеры видеонаблюдения против IP — что выбрать?

Виды конструкций видеокамер

Производители выпускают камеры такого типа в нескольких вариациях. Наибольшее распространение получила поворотная камера PTZ в виде полусферы. Данная разновидность называется Speed Dome и отличается высокой отказоустойчивостью. Сама конструкция благодаря геометрической форме минимизирует риски попадания под корпус частиц пыли и влаги.

Другой вариант — сферическая конструкция, которая во многом схожа с камерами в виде полусферы. Такие модели обычно снабжаются мощной инфракрасной подсветкой и средствами защиты от вандалов. Вообще, купольные камеры PTZ проектируются таким образом, что все механические компоненты начинки имеют минимальные шансы на прямой контакт с окружающей средой. Это достоинство особенно проявляется в корпусах уличных моделей, которые заслуживают отдельного внимания.

Аналоговые и цифровые модели

В аналоговых моделях полученная запись автоматически подвергается обработке цифровым процессором. Далее материал отправляется на электронный преобразователь, в котором вновь происходит конвертация, но в обратном режиме. Коммуникационную связь такой аппаратуры обеспечивают коаксиальные провода. К недостаткам моделей этого типа относят невысокое разрешение, которое не позволяет рассчитывать на качественное изображение при съемке на дальних расстояниях. Цифровые PTZ-камеры видеонаблюдения также предусматривают предварительную обработку сигнала в процессоре, после чего материал может передаваться по протоколу TCP/IP в изначально заданном формате. Главным преимуществом цифровых моделей является именно высококачественная «картинка», так как в плане коммуникационного и механического оснащения аналоговые устройства в некоторых случаях оказываются более надежным решением.

Управление камерой

Кроме настройки основных параметров съемки камеры PTZ предоставляют массу возможностей управления уже в процессе непосредственного применения устройства. При установке камеры на объекте пользователь может заранее запрограммировать ее на сотни предустановленных позиций. Для каждого режима предполагается целый набор параметров положения, среди которых величина угла, уровень масштабирования и т. д. Некоторые модели также позволяют назначать индивидуальные сценарии автоматического сканирования. Например, камера PTZ уличная в этом плане наиболее развита, поскольку ей приходится охватывать большие территории, в том числе с дальними планами. Дистанционное управление, в свою очередь, дает возможность коррекции с наклоном. Для этого чаще всего используется телеметрический пульт.

Производители PTZ-камер

Высокотехнологичные сегменты довольно быстро наполняются продукцией от крупных производителей. В данном же случае ситуация несколько иная, поскольку наиболее удачные разработки демонстрируют менее известные компании. Лидерские позиции занимает камера Axis PTZ, модификации которой ориентированы как на специализированные, так и на универсальные задачи видеонаблюдения. Также заслуживают внимания предложения от Dahua, Geovision и комплексные решения фирмы Optimus. Из крупных всемирно известных брендов технологию PTZ неплохо освоили инженеры Samsung, хотя из-за высокой стоимости данная продукция не так популярна по сравнению с аналогами от вышеназванных производителей.

Заключение

Не так выражен интерес и самих потребителей к системам видеонаблюдения этого типа. Несмотря на очевидный технологический прорыв отдельных решений, данная продукция все еще занимает отдельную узкую нишу. Понимают это и производители, стремящиеся разрабатывать новые опции и функциональные возможности, которыми в принципе может обладать PTZ-камера. Что это значит в контексте общего развития сегмента? На данном этапе технологи делают ставку на оптимизацию коммуникационного взаимодействия самой камеры и управляющего комплекса. На практике это будет означать упрощение средств организации связи между отдельными компонентами систем видеонаблюдения, и в то же время более плотное схождение механики камер и программного обеспечения.

До недавнего времени в системах видеонаблюдения использовались преимущественно камеры с фиксированным углом, полем зрения, и фокусным расстоянием. Недостатком такого способа является необходимость использования большого количества камер видеонаблюдения, наличие мертвых зон и невозможность получения отчетливой картинки нарушителя на различной дистанции от камеры.

Решением этих проблем стала разработка устройств позволяющих осуществлять дистанционное управление ключевыми функциями камеры видеонаблюдения.

Область применения PTZ камер довольно узка в связи с их высокой стоимостью. Наиболее эффективно их использование на объектах значительной площади со сложной конфигурацией, которые имеют несколько контролируемых зон. В этом случае использование одной поворотной видеокамеры может заменить несколько обычных – фиксированных и будет материально оправдано.

В случае интеграции видеонаблюдения в охранную систему такие видеокамеры могут использоваться для проверки тревоги и локализации нарушителя. Современные системы аналитического управления дают возможность применять поворотные камеры видеонаблюдения для осуществления активного слежения за нарушителем – ведут объект в зоне ответственности.