3.3. Системи телевізійного спостереження

Обов'язковою умовою надійного функціонування всього комплексу захисту підохоронної території є подальший аналіз повідомлень про проникнення для точного визначення причин їх появи. Це може бути виконано за допомогою використання систем впізнання.

Найбільш широке поширення в таких системах отримали системи телевізійного спостереження.

Без сумніву, об'єкт із стаціонарними постами охорони має більш високу захищеність, однак при цьому значно зростають витрати на його і охорону. Так, при необхідності цілодобового спостереження потрібна трьохзмінна робота персоналу охорони. У цих умовах телевізійна техніка стає засобом підвищення ефективності роботи персоналу охорони, передусім при організації спостереження у віддалених, небезпечних або важкодоступних зонах.

Вся зона, що контролюється системою сповіщення, розмежовується на окремі дільниці протяжністю не більше за 100 м, на яких встановлюється принаймні одна телекамера. При спрацюванні сенсорів системи сповіщення, встановлених на певній дільниці контрольованої зони, зображення, що передається відповідною телекамерою, автоматично виводиться на екран монітора на центральному посту охорони. Крім того, при необхідності повинно бути забезпечене додаткове освітлення даної дільниці. Важливо, щоб увага чергового охоронника була швидше привернута до виведеного на екран монітора зображення.

Фактичні причини спрацювання сигналізації в багатьох випадках можуть бути ідентифіковані тільки за умови досить високої оперативності чергового охоронника. Важливо, що дане положення передусім має місце при дійсних спробах вторгнення на підохоронну територію і при навмиснихтобманних діях зловмисників. Одним з перспективних шляхів дотримання сформульованої умови є застосування пристрою відеопам'яті, який забезпечує автоматичний запис зображення відразу ж після спрацювання сигналізації. При цьому черговому охороннику надається можливість вивести з пристрою пам'яті на екран монітора перші кадри зображення і ідентифікувати причину спрацювання сенсорів системи сповіщення.

У ряді систем телеспостереження застосовані передаючі камери, орієнтація яких може дистанційно мінятися черговим охоронником. При надходженні сигналу тривоги службовець охорони повинен орієнтувати телекамеру на дільницю, де спрацювали сенсори системи сповіщення. Практичний досвід показує, однак, що такі телеустановки менш ефективні в порівнянні з жорстко орієнтованими передаючими телекамерами. Відміннною особливістю деяких об'єктів є їх велика протяжність. Велика кількість майданчиків таких об'єктів може бути розташована на значному віддаленні один від одного, що робить монтаж і експлуатацію обладнання значно дорожчими. В цих випадках можна застосувати систему малокадрового телебачення типу Slowscan. Вона функціонує на віддаленнях, має невисоку вартість і сумісна з будь-якою замкненою телевізійною системою, яка вже встановлена на об’єкті. Для передачі відеокадрів і команд в цій системі використовується телефонна мережа загального користування.

Склад систем телевізійного спостереження

До складу найпростішої системи телевізійного спостереження входять телевізійна камера і монітор. Камера може бути підключена безпосередньо до монітора.

На великих об'єктах число камер може становити декілька десятків. Кількість камер, що одночасно відображаються, повинна бути обмежена. При збільшенні кількості моніторів оператору важко вслідкувати за всіма змінами. Для полегшення роботи операторів, особливо в багатокамерних системах, використовують детектори руху, які аналізують зміни зображення (наприклад, пересування будь-якого предмета в полі зору камери) і сигналізують про це оператору.

Для одночасного отримання декількох зображень (до 16) на екрані одного монітора використовують квадратори ("дільники екрана"). Квадратори перетворюють сигнали від декількох відеокамер в зображення, яке відображається на одному моніторі. При цьому зображення від будь-якої камери можна оперативно розвернути на весь екран. Квадратори отримали свою назву через те, що перші моделі поділяли екран на 4 вікна і кожному відображалася одна з камер.

Для послідовного виведення на екран зображення від декількох камер в системах телевізійного спостереження використовуються мультіплексори (комутатори). У режимі перегляду вони послідовно підключають камери до монітора.

Для оперативної роботи оператор має можливість вивести на екран будь-яке зображення або вимкнути будь-яку камеру.

Запис відеозображення може здійснюватися на спеціалізовані відеомагнітофони в традиційних системах або в цифровій формі за допомогою комп'ютера. Спеціатізовані відеомагнітофони дозволяють записувати зображення через декілька кадрів (старт-стопний режим). У результаті час запису збільшується. На звичайній касеті VHS (180 хвилин) тривалість запису може складати до 960 годин.

Всі пристрої об'єднуються в систему, яка забезпечує можливість оперативного спостереження. Управління системами телевізійного спостереження в затежності від їх складності і обстановки на об'єкті може бути автоматичним або ручним.

Відеокамери для систем телевізійного спотереження

Якість зображення визначається, передусім, телевізійною камерою. Вона являє собою закінчений пристрій, який, будучи підключеним до відеовходу монітора або телевізора, дозволяє спостерігати зображеная на екрані на значній відстані від об'єкта зйомки.

Відеокамери призначені для перетворення оптичного зображення в електричний телевізійний сигнал, придатний для передачі і відтворення.

У наш час випускаються відеокамери для систем телевізійного спостереження (включаючи модифікації), відмінні:

• характером зображення (чорно-біле або кольорове);

• чіткістю зображення;

• світлочутливістю (мінімальною робочою освітленістю об'єкта зйомки);

- можливістю цифрової обробки відеосигналу;

- допустимими кліматичними умовами роботи;

• напругою живлення.

У конструкції відеокамери можна виділити наступні основні функціональні системи:

• перетворювач світло-сигнал;

• об'єктив;

• пристрій синхронізації;

• система автоматичного регулювання посилення.

Розглянемо функціональні системи відеокамер.

Перетворювачі світло-сигнал

Найважливішим елементом конструкції відеокамери є перетворювач світло-сигнал, що забезпечує кодування зображення в формі електричних сигналів.

Перетворювачі світло-сигнал являють собою або передаючі електронно-променеві телевізійні трубки (ЕПТ), або твердотільні матриці - так звані "прилади із зарядовим зв'язком" (ПЗЗ).

Передаючими ЕПТ оснащені застарілі моделі відеокамер або відеокамери спеціального призначення. У залежності від конструкції ці прилади називають відіконами, глетиконами (плюмбіконами), ньювіконами і т.п..

Основними елементами передаючої ЕПТ є мішень і електронний прожектор. Останній призначений для формування вузького електронного пучка, падаючого перпендикулярно мішені. Мішень, що складається з сигнальної пластини і напівпровідникового фотопроводящого шару, нанесена на внутрішню поверхню передньої стінки балона передаючої трубки. Особливість фотошару мішені полягає в тому, що вона має внутрішній фотоефект: під дією падаючого на мішень світла змінюється електропровідність фотошару. Завдяки цьому на мішені створюється і зберігається потенційний рельєф, шо відповідає вхідному оптичному сигналу.

Електричний сигнал знімається з сигнальної пластини, що являє собою досить тонкий шар двоокису олова або індія.

Всі відомі передаючі ЕПТ об'єднує наявність фотопроводящої мішені, невелике число регулювання, досить висока чутливість і розрізнювальна здатність.

Розрізнювальна здатність оцінюється по найменшій відстані між двома крапками, при якій їх зображення ще не зливаються. Ця відстань виражається в лінійних або кутових мірах. Величина, зворотня цій відстані, служить кількісною мірою дозволяючої здатності оптичних приладів.

Останнім часом все більше розповсюдження знаходять твердотільні перетворювачі світло-сигнал. Це фоточутливі прилади із зарядовим зв’язком (ПЗЗ). Практично всі сучасні телевізійні малогабаритні камери спостереження будуються на основі матричних ПЗЗ

Поверхня матриці ПЗЗ складається з безлічі світлочутливих осередків

- пікселів (звичайно від 270 000 до 440 000). Чим більша кількість пікселів розміщується на матриці ПЗЗ, тим вище якість і чіткість зображення. Як правило, розрізнювальна здатність по горизонталі таких камер становить 330 - 600 твл (телевізійних ліній). Цей параметр наводиться в паспортних даних на камеру. Розрізнення по вертикалі всіх камер однакове, бо обмежене стандартом на кількість рядків розкладання - 625 рядків.

Розмір матриці ПЗЗ визначається її форматом. Формат - це діагональний розмір відикона, що формує зображення, еквівалентне зображєнню, що формується матрицею ПЗЗ. Формат вимірюється в дюймах і приймає значення 1/2", 1/3", 1/4" і т. п. Формат матриці визначає кут огляду телевізійної камери.

3 однаковими об'єктивами телевізійна камера на основі матриці формату 1/2" має більший кут огляду, ніж камера з матрицею формату 1/3". Чим менше формат матриці ПЗЗ, тим мініатюрніше камера.

Для збільшення кута огляду матриці малого формату повинні мати об'єктив з малою фокусною відстанню. При цьому якість телевізійного зображення буде визначатися світлосилою об'єктиву, тобто кількістю світла, яка буде проходити через нього і попадати на перетворювач світло-сигнал. Чим вища світлосила об'єктиву, тим менше треба часу для освітлення матриці ПЗЗ до отримання зображення необхідної якості.

Світлосила об'єктиву дорівнює відношенню двох величин: діаметра вхідної зіниці і фокусної відстані і записується, наприклад, у вигляді 1:6. Світлосила об'єктиву тим вище, чим більше діаметр його вхідної зіниці і менше фокусна відстань.

На сьогодні швидкими темпами розвиваються методи цифрової обробки відеосигналу. У таких системах аналоговий сигнал, що знімається з матриці ПЗЗ, проходить через аналогово-цифровий перетворювач, розміщений всередині телевізійної камери. Потім сигнал поділяється на компоненти яскравості і кольору, обробляється мікропроцесором і надходить на цифровий монітор. Це дозволяє істотно поліпшити розрізнення і якість зображення.

Камери на ПЗЗ в порівнянні з камерами на ЕПТ мають менші габарити, більш високу надійність, вони практично не потребують технічного обслуговування, відмінно працюють в умовах низької освітленості, мають чутливість в інфрачервоній області спектра. Однак найбільш важливим є те, що відеоінформація на чутливому елементі вказаної камери відразу подана в цифровій формі і без додаткових перетворень придатна для подальшої обробки. Це дає можливість легко ідентифікувати відмінності або зміну елементів зображення, реалізувати в камері вбудований сенсор переміщень. Подібна камера з вбудованим детектором І малопотужним інфрачервоним освітлювачем може вести спостереження за підохоронною територією і при появі порушника в полі зору розпізнавати зміни елементів зображення і подавати сигнат тривоги.

Робота телевізійних камер стала стабільнішою, на неї перестали впливати типові для камер на ЕПТ збої в роботі, пов'язані з такими зовнішніми чинниками, як струси, вібрації, відхід параметрів в процесі експлуатації і при змінах температури.

Для камер на ПЗЗ, на відміну від аналогів на ЕПТ, характерна також відсутність післязображень (інерщ'йність мішені), продовжень за рухомими об'єктами в зображенні, не кажучи вже про прожигання фотопроводящого шару мішені. Причому вказані параметри не залежать від терміну експлуатації матриць ПЗЗ.

У звичайній телевізійній камері електроннопроменева трубка в робочому режимі утримує на мішені значну кількість світла. Це відбувається, коли вона направлена на сильно освітлені об'єкти (сонце, вікно або освітлювальний прилад).

У разі використання твердотільної передаючої камери, всі перераховані чинники стають абсолютно неістотними, що особливо важливо, якщо у оператора немає достатнього досвіду або умов для проведення зйомки.

Безсумнівно, що в майбутньому з'являться більш мініатюрні і ефективні телекамери, а по мірі зниження вартості розшириться використання камер на ПЗЗ і формувачах відеосигналу. Прогрес в області відеозасобів виявлення пересувань, що розробляються в основному для військових цілей, неминуче призведе до появи і на комерційному ринку інтелектуальних камер, здатних вирішувати прості задачі розпізнавання.

Об'єктиви відеокамер

Об'єктиви відеокамер розрізняють за значеннями фокусної відстані, світлосилою, характером створюваного оптичного зображення. При зйомці з однієї і тієї ж точки об'єктивами з різними фокусними відстанями масштаб зображення змінюється прямо пропорційно до величини фокусної відстані.

Якщо один і той же об'єкт спостерігати в одному масштабі з різних відстаней камерами з різними об'єктивами, то буде помітна різниця на зображенні.

Зображення близько розташованих об'єктів при використанні короткофокусних об'єктивів будуть більш контрастними і різкими, в врівнянні із зображенням віддалених об'єктів при використанні довгофокусних об'єктивів.

Короткофокусний об'єктив навіть при невеликому діафрагмуванні має велику глибину різкості. Довгофокусний об'єктив навіть при зйомці віддалених об'єктів має обмежену глибину різкості.

Для забезпечення ефекту збільшення зображення використовують об’єктиви з трансфокатором, спеціальні телекамери з електронним трансфокатором або цифрову апаратуру збільшення/зменшення зображення (відеопроцесори).

Використання трансфокаторів дозволяє "наблизити" зображення у 5-20 разів, що дає можливість роздивитися навіть сильно віддалені об’єкти. Найбільш зручним використанням трансфокатора є використання спільно з поворотним пристроєм. Це дозволяє не тільки стежити за пересуванням об'єкта спостереження в широкому секторі огляду, але і (розглянути деталі (обличчя людини, номер автомобіля).

Об'єктиви відеокамер, що мають змінну фокусну відстань, називають варіоб'єктивами". Вони дозволяють здійснити плавну зміну масштабу зображення (здійснювати "наїзд"). Масштаб змінюється вручну або за допомогою електроприводу. При цьому зберігається фокусування злбраження.

Телевізійні системи можуть застосовуватися не тільки для зовнішнього захисту об'єктів, але і для контролю дій персоналу всередині об'єктів. Дія візуального контролю ситуацій всередині приміщення необхідно використовувати камери із вбудованим об'єктивом. Для приміщень мінімальна чутливість камер може становити 0,5 лк.

Корпус камери повинен гармоніювати з інтер'єром і не привертати увагу. Роль телевізійної камери — не налякувати відвідувачів, а фіксувати ситуацію в контрольованому приміщенні.

В приміщенні необхідно використовувати камери з автоматичною діафрагмою для автоматичної компенсації зміни освітленості в різний час доби. У залежності від плану приміщення вибирається об'єктив з необхідним кутом зору.

При необхідності приховати камеру використовують мініатюрні камери з Ріп-holе об'єктивами. У таких об'єктивів діаметр вихідної зіниці від 0,8 до 2 мм. Таку камеру можна встановлювати, наприклад, під шпалерами. Невеликий отвір для об'єктива не приверне увагу.

Для отримання зображення підвищеної якості потрібно використовувати камери з підвищеною розрізнюючою здатністю (більше за 500 ліній).

Пристрої синхронізації

Пристрій синхронізації забезпечує часове узгодження роботи всіх систем і блоків камери.

Синхронізація відеокамер може здійснюватися від внутрішнього або зовнішнього генератора. Зовнішня синхронізація використовусться в багатокамерних системах для отримання неблимаючого перемикання.

Автоматичне регулювання посилення

Режим автоматичного регулювання посилення дозволяє виконувати безперервну зйомку при всіх рівнях освітленості без необхідності перемикати посилення.

Після того, як вручну встановлена діафрагма, для отримання бажаної глибини різкості система АРП автоматично встановлює необхідний рівень відеосигналу. Наприклад, при зйомці темних об'єктів, після того, як діафрагма повністю відкрилася, посилення буде збільшене автоматично, щоб досягнути необхідного рівня відеосигналу.

Автоматичне регулювання посилення дозволяє підвищити різкість зображення у разі великої освітленості сцен, причому в сукупності з функцією автоматичної діафрагми це дає можливість розширити динамічний діапазон без обмеження сигналу.

Завдяки режиму АРП є можливість здійснювати безперервну автоматичну зйомку від темних до яскравих планів без переривання зображень.

Монітори для систем телевізійного спостереження

Другим важливим елементом систем телевізійного (відео-) спостереження є відеомонітор.

Відеомонітор повинен забезпечувати чітку відповідність зображення відеосигналу, що подається на нього. Параметри, що визначають якість зображення монітора: чіткість, фокусування, відтворення кольору, зведення, геометричні спотворення.

Відеомонітор повинен забезпечувати високу довготривалу \ стабільність і не вимагати регулярного калібрування.

Телемонітори можуть бути оснащені звуковим каналом для передачі аудіоиінформаціі.

Вибір системи телевізійного спостереження

До складу будь-якої системи телевізійного спостереження входять три функціональні частини:

• телевізійні камери,

• апаратура обробки відеоінформації;

• монітори.

За способом прийому і обробки відеоінформації розрізняють:

-традиційні системи телевізійного спостереження на базі спеціалізованої апаратури;

• комп'ютерні системи телевізійного спостереження.

Задача системи телевізійного спостереження - наочно надати відеоінформацію про оперативну обстановку на контрольованому об’єкті.

Для розв'язання цієї задачі, відповідно до характеристик контрольованих об'єктів, вибираються параметри системи.

Параметри елементів системи телевізійного спостереження вибираються відповідно до розмірів об'єктів, відстані до об'єктів, швидкості пересування об'єктів, умов освітлення об'єктів.

Складні системи телевізійного спостереження дозволяють отримати на телевізійних або комп'ютерних моніторах відеозображення від великого числа точок підохоронного об'єкта. Монітори і обладнання обробки встановлюються у чергових приміщеннях або у співробітників фірми, що займаються службою безпеки.

У комп'ютерних системах на одному моніторі відображається не більше за 16 камер. При більшому числі камер розміри окремих зображень сильно зменшуються, а відеоканали перемикаються в режимі прогортання блоками до 16 камер одночасно.

Наглядність представлення оперативної обстановки вища в системах з великою кількістю моніторів, оскільки при цьому можливо відображення всіх камер одночасно із зображенням потрібного розміру.

Швидкість обробки відеоінформації близька до обробки в масштабі реального часу і при оптимальному складі засобів обробки відеоінформації не залежить від кількості камер.

У комп'ютерних системах швидкість обробки відеоінформації зменшується при зростання кількості камер. Швидкість реагування апаратури на дії оператора вища в традиційних системах.

Методи цифрової обробки дозволяють поліпшувати відеозображення, фільтрувати шуми, виділяти і досліджувати окремі деталі.

Склад системи телевізійного спостереження вибирається виходячи з кількості об'єктів спостереження, вартості, вимог до простоти упправління і швидкості реагування системи.

Одну і ту ж саму задачу можна роз'язати, використовуючи різні конфігурації систем. Середня вартість чорно-білої камери така ж, як і поворотного пристрою. Отже, економічно доцільно використати камеру з поворотним пристроєм у випадку, якщо необхідний кут огляду більше за 180° (кут огляду 180° можна забезпечити двома камерами).

Швидкість пересуванння поворотного пристрою знаходиться в межах 0...12⁰ в секунду. При обраній середній відстані до об'єкта, наприклад, 10 м, можна відстежувати пересування предметів, що рухаються із швидкістю не більше за 2 м/с.

В залежності від кількості об'єктів, передбачуваній найбільшій

швидкості їх пересування (людина - 10 м/с, машина - 30 м/с) вибирається необхідна швидкість реагування системи. При цьому так само необхідно врахувати швидкість реагування оператора.

Вибір між традиційними і комп'ютерними системами складний. Комп'ютерна система може виконувати будь-які функції контролю і управління забезпечення управління системою і підготовки оператора. Для роботи у веденому режимі необхідно відповідне програмне забезпечення.

Традиційні системи прості в управлінні, вартість їх вище і вони менш гнучкі. Для зміни функцій системи необхідно переробляти схему системи. У комп'ютерних системах можливості виконання додаткових функцій вирішуються програмними засобами.

Традиційні системи телевізійного спостереження

Традиційні системи телевізійного спостереження (в тому числі з прихованими камерами) можуть застосовуватися для широкого спектра об'єктів: від квартир, офісів і дач до складських приміщень, магазинів, автомобільних стоянок і казіно.

На "простих" об'єктах (невеликі магазини, автозаправки) встановлюють системи телевізійного спостереження, до складу яких входять не більше чотирьох телевізійних камер, монітор і прості засоби обробки відеосигналу. Такі системи дозволяють розрізняти дрібні предмети, номери автомашин.

Комутатор дозволяє спостерігати на екрані монітора зображення з будь-якої камери, вибраної оператором, в автоматичному режимі, послідовно від кожної камери або з вибраною періодичністю.

Для документування подій в систему може входити відеомагнітофон з генератором часу і дати. Такий генератор накладає на відеозображення об'єкта рядок поточних часу і дати в форматі: рік, місяць, число, година, хвилина, секунда.

При підключенні віддалених джерел використовуються відеопідсилювачі. Вони дозволяють забезпечити передачу відеозображення на відстань до двох кілометрів.

При необхідності отримати максимально повну інформацію про об'єкт спостереження, використовують кольорові камери. Вони дозволяють розрізняти колір машин, одягу, зачіски і т.п.

Комп'ютерні системи телевізійного спостереження

Комп'ютерні системи спостереження призначені для комплексного управління системою телеспостереження. Вони можуть забезпечувати охорону і контроль доступу в приміщення як невеликих, так і великих офісів, банків і т.д..

Комп'ютерні системи забезпечують:

• перегляд кольорового і чорно-білого відеозображення від одного до шістнадцяти джерел відеосигналу одночасно або по вибору оператора;

-автоматичне або напівавтоматичне покадровое збереження зображення в цифровому вигляді із заданою дискретністю;

• накладання дати, часу, службових сигналів і іншої інформації на відеозображення;

• стискання і передачу по каналах обчислювальної мережі (глобальна, локальна)

-покадровий перегляд збереженої відеоінформації з можливістю задавання вибірки і сортування по даті, часу, найменуванню об'єкта та інш.

- обробку відеозображення цифровими методами в реальному маштабі часу;

- трансфокацію;

- регулювання яскравості, колірної насиченості, контрасності;

- монтаж відеозображень;

- компенсацію фону, засвіток, фільтрацію шумів та інш.;

- дистанційне управління системою по телефонній лінії;

- підключення службових сигналів (сигнал тривоги, виклику і інш.) і можливість автоматичного управління системою по заданому алгоритму (наприклад, зменшення інтервалів часу запису кадрів при знаходженні сигналів тривоги);

- програмне і дистанційне управління системами охорони і багаторівневого доступу.

Для управління засобами телеспостереження, сигналізації і системою контролю доступу використовують програмні засоби.

Графічний редактор дозволяє побудувати план будівлі з автоматичним виведенням "тривожної зони".

Програма управління пристроями телеспостереження дозволяє Виправляти комутаторами, відеомагнітофонами, мультіплексорами, трансфокаторами камер, моніторами і т.д..

Системи прихованого спостереження

Системи прихованого спостереження використовують для підвищення ефективності охорони і встановлюються там, де необхідно приховати факт спостереження. Задача систем прихованого спостереження - не вивчати відвідувачів, а контролювати ситуацію на підохоронній території.

З допомогою плоскої, розміром із сірниковий коробок, камери зі спеціальним об'єктивом типу Ріn-Ноlе (камера з винесеною вхідною зіницею) і діаметром вхідної зіниці 0,8-2,0 мм можна вести приховане спостереження за будь-якою частиною приміщення. Такі камери можуть встановлюватися в корпусі годинника, під шпалерами і т.д.

Іншим, більш простим способом такого спостереження є використання так званих відеовічок із надширококутною оптикою, призначених для монтажу двері. Ці системи телевізійного спостереження з метою підвищення якості об'єктів мають невелику фокусну відстань і кут огляду об'єктиву до 160°.

Зовні вони нічим не відрізняються від звичайних дверних вічок. Живлення і передача відеосигналу від цих пристроїв здійснюється по кабелю або радіоканалу.

Для ідентифікації об'єктів в темний час доби разом з телекамерами використовують пристрої інфрачервоного підсвічування (довжина хвилі 870 нм).