Учебное пособие 800356
.pdfнеобходимо записать и архивировать изображение. Это необходимо для последующего анализа обстановки на охраняемом объекте.
Использование в СТН обычных бытовых видеомагнитофонов недопустимо, т.к., во-первых, они не предназначены для работы в круглосуточном режиме, а, во-вторых, оператору пришлось бы каждые 3-4 часа (в зависимости от применяемой видеокассеты) менять видеокассеты в видеомагнитофоне. В СТН в настоящее время используются специальные видеомагнитофоны, которые предназначены для работы круглосуточно и могут записывать более 3-х часов видеоинформации на обычную видеокассету Е-180
ицифровые видеонакопители.
Внастоящее время в СТН применяются специальные видеомагнитофоны (СВМ) с форматами записи VHS (Vidео Ноmе System) и S-VНS (Super Vidео Ноmе System), которые отличаются стандартом выходного видеосигнала, полосой частот видеосигнала, разрешением, типом используемой видеокассеты
идр.
Самым распространенным на сегодняшний день является формат видеозаписи УН8. Запись ведется на видеокассету с шириной ленты 1/2". Запись видеосигнала осуществляется видеоголовками (от 2 до 6), расположенными под углом к магнитной ленте, путем нанесения на нее наклонных видеотреков. Звук записывается отдельной головкой на звуковую дорожку, проходящую вдоль магнитной ленты.
Записываемый полный цветовой видеосигнал имеет две составляющих
сигнал яркости (Y) - несущий основную информацию о яркости тех или иных участков изображения,
сигнал цветности (два цветоразностных сигнала В-Y и R-Y) -
несущий информацию о цветовой гамме изображения.
Основным недостатком формата записи VHS является низкое разрешение - не более 320 ТВЛ черно-белого и 240 ТВЛ цветного изображения.
Поэтому был разработан стандарт S-VHS для устранения этого недостатка. СВМ стандарта S-VHS имеют уже разрешение 400-450 ТВЛ как в цветном, так и в черно-белом режиме, что уже вполне достаточно для идентификации человека на экране видеомонитора при просмотре записи. Стандарт S-VHS отличается от VHS следующим:
-расширена полоса частот видеосигнала (в том числе за счет увеличения плотности записи информации на видеокассету;
-разделены составляющие полного видеосигнала, а, следовательно, исключено взаимовлияние этих сигналов.
Принципы записи видеоинформации, используемые в специальных видеомагнитофонах для использования в СТН отличаются от бытовых тем, что СВМ способен записать на обычную 3-х часовую видеокассету (Е-180) более 3- х часов видеоинформации. Это достигается за счет ведения записи не каждого кадра поступающей видеоинформации, а с интервалом в несколько кадров. Такая технология записи видеоинформации, применяемая в СВМ, получила название "time-lapse". Зависимость времени записи СВМ от интервала записи кадров приведена в табл. 3.3.
31
Таблица 3.3 Зависимость времени записи СВМ от режима записи
Режим записи |
Время |
Интервал |
Частота |
СВМ |
записи, часов |
записи, кадров |
кадров, Гц |
|
|
|
|
ЗН |
3 |
каждый кадр |
25 |
12Н |
15 |
5 |
6.25 |
24Н |
27 |
9 |
2.78 |
48Н |
51 |
17 |
1.47 |
72Н |
75 |
25 |
1.00 |
120Н |
123 |
41 |
0.61 |
168Н |
171 |
57 |
0.44 |
240Н |
243 |
81 |
0.31 |
360Н |
363 |
121 |
0.21 |
480Н |
483 |
161 |
0.15 |
720Н |
723 |
241 |
0.10 |
960Н |
963 |
321 |
0.08 |
|
|
|
|
Недостатком технологии видеозаписи time-lapse является то, что в режиме длительного времени записи происходит потеря части информации за счет пропуска кадров. Особенно это заметно в тех режимах, когда время между записью отдельных кадров достигает единиц и десятков секунд (свыше 120Н).
Например, пусть СВМ находится в режиме записи 960Н. Тогда интервал между записью отдельных кадров составит почти 13 секунд! Это при записи изображения от одной телевизионной камеры. А если телевизионных камер 4 или 16 и запись ведется с мультиплексора? В этом случае можно с большой вероятностью сказать, что факт нарушения в охраняемой зоне никак не отразится на видеозаписи. Т.е., за время между двумя записываемыми кадрами изображения в охраняемой зоне может произойти все что угодно, а СВМ это не зафиксирует!
Для устранения этого недостатка в СВМ предусмотрен режим записи по тревоге (а1аrт recording). При этом в обычном режиме работы СВМ ведет запись с пропуском кадров в установленном пользователем режиме, а в случае поступления сигнала тревоги переключается в режим записи в реальном времени. Для осуществления режима записи по тревоге пользователь должен при программировании СВМ установить:
-режим записи СВМ в нормальном режиме работы (от 9Н до 960Н);
-режим записи СВМ в тревожном режиме (от ЗН до 24Н);
-время записи тревожного события (от 5 секунд до 10 минут или до поступления сигнала сброса тревоги).
32
Переключение СВМ из нормального режима в «тревожный» осуществляется автоматически при срабатывании, например, обнаружителя движения, охранной, пожарной, тревожной сигнализации или по сигналу от других систем безопасности объекта. При этом видеомагнитофон автоматически метит индекс-сигналом начало каждой записи по тревоге, что в дальнейшем позволяет оператору быстро найти и просмотреть все тревожные записи.
Звук в СВМ записывается отдельной головкой на отдельную звуковую дорожку, проходящую вдоль видеоленты. Запись звука возможна только при непрерывном движении ленты, т.е. в режимах записи от ЗН до 24Н. Частотный диапазон звука, записываемого на видеомагнитофон и его субъективная оценка качества приведена в табл. 3.4.
Таблица 3.4.
Оценка качества звука, записываемого на видеомагнитофон
Режим |
Частотный диапазон звукового |
Субъективное качество |
записи |
сигнала, Гц |
звука |
|
|
|
ЗН |
80-8000 |
хорошее |
12Н |
100-1000 |
удовл |
24Н |
100-600 |
неудов |
|
|
|
Для сравнения качества звука в различных режимах можно привести частотный диапазон звукового сигнала обычной абонентской телефонной линии 300-3300 Гц.
Современные СВМ имеют ряд дополнительных функций, помогающих пользователю.
1.Встроенный генератор титров. Выполняет функцию, позволяющую пользователю выводить на экран видеомонитора и записывать на видеокассету текущие время и дату, время и дату тревоги, режим работы видеомагнитофона и т.д.
2.Таймер. Выполняет функцию, позволяющую запрограммировать видеомагнитофон на автоматическое включение/выключение в определенное время.
3.Режимы ускоренного просмотра и стоп-кадра. Позволяют оператору быстро просмотреть записанные видеокассеты и, при необходимости, "заморозить" изображение на экране видеомонитора для детального рассмотрения и анализа ситуации.
Видеокассеты для использования в СВМ должны отвечать достаточно высоким требованиям, которые определяются жесткими условиями их эксплуатации: неравномерность движения, многократная перезапись и т.д. В первую очередь это относится к магнитной ленте: она должна в условиях
33
повышенного и неравномерного натяжения обеспечить многократную перезапись видеосигнала без снижения качества. Соответственно, высокие требования предъявляются к магнитной ленте: прочность, устойчивость к деформации, точная геометрия, и рабочий слой ленты: стойкость к истиранию и низкая абразивность. Этим требованиям отвечают видеокассеты ведущих мировых производителей: BASF, MAXELL, SONY, FUJI и другие формата видеозаписи VHS или S-VHS и длиной Е-180 (3 часа записи в реальном времени).
Количество видеокассет выбирается, исходя из режима записи видеомагнитофона, применяемого в конкретной СТН, а также времени необходимого хранения видеоархивов и требований по наличию запасных видеокассет. Например, при определении режима записи видеомагнитофона - 24Н и срока хранения записанных видеокассет - 1 месяц, пользователю понадобится минимум 31 видеокассета плюс еще 2-4 видеокассеты в качестве запасных.
Видеопринтер - это устройство, позволяющее распечатывать кадры текущего или записанного на видеонакопитель изображения на специальной бумаге.
Видеопринтеры достаточно сложные и дорогие устройства. Поэтому в СТН они применяются достаточно редко. В основном, видеопринтерами комплектуются СТН, устанавливаемые на важных и особо важных объектах [ ] (банках, крупных ювелирных магазинах и др.), когда необходимо быстро получить документальное подтверждение события, зафиксированного на видеозаписи.
В последние несколько лет все больше пользователей обращает свое внимание на цифровые видеонакопители. Цифровой видеонакопитель позволяет кодировать, сохранять и воспроизводить изображения, полученные от одной или нескольких телевизионных камер на жесткий диск как в реальном времени, так и с пропуском кадров.
Размер одного кадра исходного видеоизображения среднего разрешения равен приблизительно 500 Кб. Следовательно, на жесткий диск объемом, например, 2 Гб удастся записать 4000 кадров изображения. Это соответствует 3 минутам записи в реальном времени. Естественно, что для охранной системы этого времени записи очень мало, поэтому в цифровых накопителях видеоинформации используются методы сжатия видеоинформации (JPEG и МJPEG), при использовании которых исходный кадр изображения сжимается в 15-25 раз и его размер составляет уже около 25 Кб. После сжатия на жесткий диск объемом 2 Гб можно будет записать уже около 1 часа видеоинформации.
Предыдущие расчеты времени записи проводились для режима реального времени (25 кадров в секунду), а при записи с пропуском кадров (аналогично, time-lapse у СВМ) время записи цифровых видеонакопителей может быть доведено до десятков и сотен часов. Этого уже вполне достаточно. Зависимость времени записи цифровых видеонакопителей от качества изображения и скорости записи приведена в табл.3.5.
34 |
Таблица 3. 5. |
Зависимость времени записи цифровых видеонакопителей от качества изображения и скорости записи
Качество изображения |
|
|
Скорость записи (кадров в секунду) |
|
|
|||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
25 |
12.5 |
|
8.3 |
5 |
2.5 |
1 |
1/2 |
1/4 |
|
1/8 |
1/16 |
высшее |
1/3 |
1/2 |
|
1 |
1.7 |
3.3 |
8.5 |
17 |
34 |
|
68 |
136 |
высокое |
1/2 |
1 |
|
1.5 |
2.5 |
5 |
12.5 |
25 |
50 |
|
100 |
200 |
среднее |
3/4 |
1.5 |
|
2.25 |
3.75 |
7.5 |
18.7 |
37.5 |
75 |
|
150 |
300 |
удовлетвор |
1 |
2 |
|
3 |
5 |
10 |
25 |
50 |
100 |
|
200 |
400 |
низкое |
1.25 |
2.5 |
|
3.75 |
6.25 |
12.5 |
31.2 |
62.5 |
125 |
|
250 |
500 |
низшее |
1.5 |
3 |
|
4.5 |
7.5 |
15 |
37.5 |
75 |
150 |
|
300 |
600 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Примечание. В таблице приведено время записи в часах для жесткого диска емкостью 2 Гб и цветного видеосигнала стандарта РАL.
Точно рассчитанное по формулам время записи немного выше приведенного в табл.3.5, поскольку не весь объем дискового пространства в реальности используется для архивации видеосигнала (необходимо место для служебных программ). Соответственно, при заполнении емкости диска новая информация может записываться на место самой старой, что обеспечивает непрерывность записи.
Все цифровые видеонакопители можно разбить на две группы:
1)Одноканальные устройства записи, позволяющие записывать изображение от одной телевизионной камеры,
2)Многоканальные устройства записи с видеомультиплексированием, позволяющие записывать одновременно изображения от нескольких телевизионных камер.
Дополнительной и очень удобной для оператора СТН функцией цифровых видеонакопителей является откат изображения. Кадры изображения с телевизионных камер предварительно, перед записью на жесткий диск, записываются в буфер. В случае тревоги оператор может оперативно просмотреть не только сам-момент тревоги, но и ситуацию в охраняемой зоне за некоторое время до тревоги.
Как правило, видеонакопители являются триплексными системами, т.е. оператор с помощью видеонакопителя может одновременно выполнять три действия:
1.Вести запись текущих изображений охраняемых зон на жесткий диск.
2.Просматривать сделанную ранее запись на экране SVGA монитора.
3.Наблюдать текущее полиэкранное изображение на экране обычного аналогового видеомонитора.
35
Стоит отметить, что традиционные системы с использованием видеомультиплексора и спецвидеомагнитофонов такой возможности не предоставляют.
Управлять режимами работы цифровых видеонакопителей можно как с помощью кнопок на передней панели, так и посредством мыши. В качестве основного используется SVGА монитор, а дополнительно может подключаться обычный аналоговый видеомонитор. Также имеется порт для подключения принтера, входы для подключения шлейфов охранной сигнализации и встроенный цифровой детектор движения, что позволяет организовывать интеллектуальную запись изображения по какому-либо событию (например, по срабатыванию извещателей охранной сигнализации).
3.5. МОНИТОРЫ ДЛЯ ТЕЛЕВИЗИОННОГО НАБЛЮДЕНИЯ (ВИДЕОМОНИТОРЫ)
Видеомониторы - это устройства, преобразующие видеосигналы в двухмерное изображение. Видеомониторы являются изделиями, специально предназначенными для использования в СТН (высокая надежность при круглосуточной работе, частом переключении кадров и т.п.), поэтому замена их обычными приемниками телевизионного изображения недопустима. Кроме этого многие видеомониторы снабжены встроенными устройствами для приема сигналов от нескольких камер - видеокоммутаторами. Мониторы делятся на два класса - мониторы черно-белого и мониторы цветного изображения. Основными характеристиками мониторов являются размер экрана по диагонали и разрешение по горизонтали.
В системах телевизионного наблюдения, в основном, используются телевизионные мониторы с диагональю 9, 12, 14, 15 дюймов и разрешением
500...800 твл (рис 3.8).
Рис. 3.8. Монитор для систем телевизионного наблюдения
Размер экрана мониторов:
- для черно-белых –9 (23 см), 12 (31 см), 17 (43см), 19 (47 см);
- для цветных – 14 (36см) и 21 (51 см).
36
Горизонтальное разрешение для мониторов может составлять:
-для черно-белых -750, 800, 900 и 1000 линии,
-для цветных -240, 300, 320 и 450 линии.
Всистемах телевизионного наблюдения наиболее широко применяются
черно-белые мониторы с размером экрана 9 и 12 . При использовании квадраторов и видеопроцессора предпочтительнее использование мониторов с размером экрана 12 и 17".
Видеомонитор должен обеспечивать строгое соответствие изображения подаваемому на него видеосигналу. Параметры, определяющие качество изображения монитора:
- четкость; - фокусировка;
- воспроизведение цвета; - сведение;
- геометрические искажения.
Видеомонитор должен обеспечивать высокую долговременную стабильность и не требовать регулярной калибровки.
Надежность также зависит от того, насколько оптимальны решения для электроники, насколько прочна и удобна механическая конструкция. Иногда сильным механическим воздействиям подвергаются даже студийные модели.
Видеомониторы могут быть оснащены звуковым каналом для передачи аудиоинформации. В ряде моделей совмещены функции монитора и видеосвитчера.
ВСТН наиболее часто применяются мониторы с размером экрана 9" и 12". При использовании устройств совмещения изображения (квадраторов) применяются, как правило, мониторы с большим размером экрана 15", 17" или 20". Выбирать монитор по разрешению следует таким образом, чтобы оно было выше, чем у применяемых телевизионных камер - монитор не должен ухудшать общее разрешение системы. При использовании в системе телевизионных камер с обычным разрешением целесообразно выбрать монитор также с обычным разрешением (600-800 ТВЛ для черно-белых и 350400 - для цветных). В системах высокого класса, как правило, используются мониторы с разрешением 900-1000 ТВЛ (черно-белые) и 450-500 ТВЛ (цветные).
Втабл. 3.6, 3.7 приведены технические характеристики мониторов ведущих фирм.
Таблица 3.6. Технические характеристики мониторов SANYO
Параметр/тип |
VM-5509 |
VM-5512 |
VM-5516 |
37
ЗАКЛЮЧЕНИЕ
В учебном пособии рассмотрены принципы структурной организации систем телевизионного наблюдения и контроля доступа. Проанализированы аналоговые и компьютерные варианты технической реализации. Подробно изучаются составляющие элементы систем, их применение в разных ситуациях на охраняемом объекте. Приведены методики оценки эффективности систем тлеизионного наблюдения, рассмотрен ряд примеров с соответствующими числовыми расчетами.
38
Библиографический список
1.Алексеенко В. Н., Сокольский Б. Е. Системы защиты коммерческих объектов. Технические средства защиты. – М.: Радио и связь, 1992. 108с.
2.Охранные системы. Серия «Информационное издание», – М.:
Солон, Вып 4. 1996. 210с.
3.Виноградов Ю. А. Электронная охрана (элементы и узлы охранных систем). – М.: Символ – Р, 1996. 270с.
4.Никулин О. Ю., Петрушин А. Н. Системы телевизионного наблюдения. – М.: Оберег – РБ, 1997. 198с.
5.Андрианов В. И., Соколов А. В. Охранные устройства для дома и офиса. – Спб.: Арлит, 2002. 304с.
6.Макаров Г. И. Оборудование для автоматических систем
контроля доступа.- М.: Радио и связь, 1997. 206с.
7.Сенаторов А. К. Системы телевизионного наблюдения: Учеб. пособие. Воронеж: ВГТУ, 2002. 102с.
8.Ковалев М. С., Шакиров Ф. А. Системы охранного телевидения. - М.: Солон-Р, 2002. 160с.
39
ПРИЛОЖЕНИЕ 1
ОБОРУДОВАНИЕ ДЛЯ ТЕЛЕВИЗИОННОГО НАБЛЮДЕНИЯ
Tип |
|
Xapaктepиcтики |
Bидeoкaмepы чepнo-бeлыe бec кopпycныe |
||
|
|
|
SK-1004C |
|
1/3» 380 TBЛ 0,4 lux yгoл 74° 32x32x28мм 100mA |
SK-1004CA |
|
1/3» 380 TBЛ 0,4 lux yгoл 74° 32x32x36мм 110mA c ayдиo |
|
|
|
SK-1004CP |
|
1/3» 380 TBЛ 0,6 lux yгoл 71° 32x32xl6мм 100mA |
SK-1004CPA |
|
1/3» 380 TBЛ 0,6 lux yгoл 71° 32x32x28мм 110mA c ayдиo |
|
|
|
SK-1004CPC/CP6 |
|
1/3” 380 TBЛ 0,6 lux yгoл 71” 32x32x36мм 100 mA |
|
|
|
SK-1004CT/CW |
|
1/3” 380 TBЛ 0,5 lux yroл 22”,36”,б2”/l l0”,130” 32x32x28мм |
|
|
100mA |
|
|
|
ACE-5 40B-92(CHPI) |
|
1/3” 600 TBЛ 0,1 lux yгoл 71° 32x32x23мм(кoнyc) |
|
|
|
|
Bидeoкaмepы цвeтныe бecкopпycныe |
|
|
|
|
ACE-200C |
|
¼” 380 TBЛ 0,4 lux 32x32x26мм 150 mA PAL |
ACE-200PI |
|
¼” 380 TBЛ 1,0 lux 32x32x18мм 150mA PAL кoнyc |
|
Bидeoкaмepы чepнo-бeлыe кopпycныe |
|
|
|
|
MO-1016CPC/cmos/ |
|
1/3” 250 TBЛ 1,0 lux yгoл 74° 14x22x25мм 15mA кoнyc |
|
|
Mикpo |
|
|
|
KPC-190SW |
|
1/3” 420 TBЛ 0,01 lux yгoл 74° D 19x45мм 100mA |
|
|
|
KPC-190SBI |
|
1/3” 420 TBЛ 0,01 lux yгoл 74° D 19x40мм 100mA oфиcнaя |
|
|
|
KPC-190SP-120 |
|
1/3” 420 TBЛ 0,1 lux yгoл 90° D 19x40мм 100mA |
|
|
|
KPC-190SP4 |
|
1/3” 420 TBЛ 0,1 lux yгoл 72° D 19x45мм 100mA yзкий кoнyc |
|
|
|
KPC-400B |
|
1/3” 420 TBЛ 0,05 lux yгoл 74° 30x30x28мм 100mA |
|
|
П-oбpaзный кpoнштeйн |
|
|
|
KPC-400P-120 |
|
1/3” 420 TBЛ 0,2 lux yгoл 90° 30x30xl4мм 100mA |
KPC-400P4 |
|
1/3” 420 TBЛ 0,2 lux yгoл 72° 30x30xl9мм 100mA yзкий кoнyc |
|
|
|
SK-2005BA |
|
1/3” 420 TBЛ 0,1 lux yгoл 74° 30x30x28мм 100mA кpoнштeйн |
|
|
|
SK-2005PA |
|
1/3” 420 TBЛ 0,2 lux yгoл 71° 30x30xl4мм 100mA ayдиo |
KPC-500B |
|
1/3” 420 TBЛ 0,1 lux yгoл 74° 25x25x26мм 100mA |
RHC-500PAI |
|
1/3” 420 TBЛ 0,1 lux yгoл 72°25x25xl9мм 100mA кoнyc ayдиo |
|
|
|
KPC-ЗOOBH/220 |
|
1/3” 420 TBЛ 0,05 lux C/CS-mounty yпpaвл. APД-BИДEO |
|
|
50x50x71мм220B |
|
|
|
KPC-600BH |
|
1/3” 600 TBЛ 0,1 lux C/CS-mounty yпpaвл. APД-BИДEO |
|
|
34x34x50мм 12B |
|
|
|
SK-2001AI |
|
1/3” 400 TBЛ 0,1 lux C/CS-mounty yпpaвл. APД-BИДEO |
|
|
37x37x66мм 12B/110mA |
|
|
|
MTV-285 |
|
1/3” 380 TBЛ 0 lux ИK-пoдcвeткa 55x42x30мм кpoнштeйн |
|
|
12B/0,1A |
|
|
|
40