Ptz-камера и особенности ее применения

Особенности камеры PTZ

В большинстве камер PTZ можно создавать алгоритмы для автоматического слежения с заданной позиции по определенному маршруту для постоянного обследования этих зон. Количество предустановленных позиций варьируется в зависимости от производителя и модели камеры, но в среднем от 8 до 32. Способность камеры точно вернуться к заданной позиции различается в зависимости от механики, электроники и программного обеспечения. В дополнении к предустановке позиций, PTZ камеры можно настраивать, чтобы они действовали только в случае конкретных изменений в наблюдаемой зоне, например, шум, движение. Это возможно с помощью детекторов движения, встроенных в видеокамеру или интегрированных с ней. Таким образом, процесс записи может быть сведен к минимуму и только по важнейшим событиям.

Кроме того, поворотные IP камеры могут обеспечить доступ к просмотру видеоинформации и управлению камерой из любой точки мира благодаря возможности назначать IP-адрес.

Еще одной особенностью общей для PTZ камер является возможность маскирования. Это позволяет замаскировать некоторые области в области наблюдения камеры, такие как окно или дверь одного из домов. Позицию маски можно взаимно соединить с движением камеры, чтобы в случае наклона или масштабирования камеры маска соответственно перемещалась и изменяла размер. Это дает пользователю избежать судебных разбирательств в связи с нарушением конфиденциальности и вторжением в личную жизнь.

Фотографии до и после маскирования

Pelco D

Краткое описание протокола Pelco D.
На камеры с пульта отправляются посылки по 7 байт:

Контрольная сумма — 1 байт равна сумме 5 байт: со 2 по 6.

Протокол Pelco D может отправлять для управления камерами 15 стандартных команд, с помощью него можно производить удалённую настройку камер (но не все камеры это поддерживают или их производители используют нестандартные/свои команды и тщательно их скрывают) и управлять экранным OSD меню (тоже не все камеры поддерживают). Т.к. экземпляр на руках поддерживает только ограниченный набор из стандартных команд, то дополнительные возможности удалённой настройки камер рассматривать не буду.

Стандартные команды:

Бит Sense используется совместно с битами Auto/Manual Scan и Camera on/off.

Байты данных используются для задания скорости передвижения камеры по горизонтали (байт данных 1) и по вертикали (байт данных 2).

Примеры команд для камеры с адресом 1:

Отмечу, что после включения команд на движения по осям или фокуса и зума, камера будет двигаться до достижения крайнего положения. Остановить движение можно командой «стоп».

В интернете можно найти подробное описание протокола Pelco-D на английском.

При работе с камерой, её подключал к компьютеру через 2-х долларовый преобразователь USB-Rs485 (на первом фото в правом нижнем углу), построенному на основе преобразователя интерфейса USB-UART ch340 и преобразователя UART-Rs485 MAX485. У данного, самого дешевого преобразователя, нет гальванической развязки и всего 2 выхода Rs485 A+ и A-, общего провода нет! При подключении оборудования по 485 линии желательно использовать гальваническую развязку и так же соединять преобразователи общим проводом, т.к. если цепи питания устройств будут им не объединены на больших расстояниях устройства могут работать некорректно, со сбоями или сгореть. Что у меня и произошло, но при длине провода ~60см. Преобразователь был включен в компьютер, а камера питалась от лабораторного блока питания, но у блока питания отсутствовал земляной провод (забыл, что именно у используемого БП заземления на сетевой вилке нет, у всего остального лабораторного оборудования и компьютера на рабочем месте есть), что при его включении и выключении привело к тому, что в китайском преобразователе сгорела микросхема MAX485. Будьте внимательнее и, лучше, не экономьте на преобразователях и проводах.

Виды PTZ-камер

Современная промышленность предлагает две разновидности умных охранных комплексов:

1. Аналоговая птз камера. Изображение с камеры шлифуется цифровым процессором. Потом цифровой сигнал преобразуется в аналоговый, согласно стандартам PAL или NTSC. И, только после этого, поступает на видеорегистратор по коаксиальному кабелю (РК, RG). Для управления аналоговой камерой требуется подключение по специальному 6-ти жильному кабелю с отдельным протоколом обработки изображений (стандарта DH-SD, PELCO-P, PELCO-D). Существенный недостаток этих устройств — низкое разрешения картинки, которое еще больше искажается при передаче на значительные расстояния.
2. Цифровые ip камеры. Позволяют избежать потери качества изображения, так как пересылается цифровым потоком по протоколу TCP/IP. Полученная камерой картинка уходит на цифровой IP-видеосервер. В стандартных настройках задается IP-адрес, для удаленного доступа через интернет. Цифровая передача данных проходит авторизацию по общепринятому протоколу безопасности. И управление и передача цифровых данных проходит по кабелю типа “витая пара”. При использовании матриц с высоким разрешением и цифрового потока данных, разрешение картинки очень высокое — порядка 2048×1536 пикселей.

Управление PTZ камерами

Блок управления PTZ камерами

Возможность управления PTZ камерами реализуется за счет наличия в устройствах электромеханического привода, который обеспечивает возможность вращения и наклона поворотной камеры. Также подобные камеры оборудуются встроенным оптическим трансфокатором, который позволяет удаленно регулировать фокусное расстояние объектива. Управление механизмом осуществляется дистанционно при помощи специальных программ в случае подключения цифровых камер по сетевому протоколу, или посредством пульта управления аналоговыми камерами.

В ручном управлении камерами нет ничего замысловатого – оператор сидит за экраном компьютера, и при помощи джойстика или клавиатуры осуществляет поворот камеры в необходимом направлении.

Автоматика современных PTZ камер работает по принципу реакции на изменение пикселей в определенном участке кадра. Другими словами, программа устройства при возникновении движения в области кадра замечает это, и при перемещении объекта в пространстве поворачивает камеру вслед за ним, а с прекращением движения останавливает камеру. После того, как движущийся объект покинул зону обзора, камера автоматически возвращается в исходное положение. Также возможна настройка чувствительных областей кадра, при возникновении движения в которых будет срабатывать автоматика. Можно сделать нечувствительными те зоны, в которых движение происходит постоянно, и в принципе не является существенным основанием для срабатывания датчика, например, вольер с собакой.

В большинстве поворотных камер реализована функция автоматического патрулирования территории, которая позволяет осуществлять автоматическое движение камеры по заданному маршруту. В зависимости от модели можно задавать от 8 до 200 предустановок.

Функция автопереворота обеспечивает автоматический разворот камерного блока на 360° при достижении механического ограничителя, после этого камера продолжает двигаться по заданному маршруту.

Прочие характеристики

Оптическое увеличение объектива аналоговых PTZ камер может достигать 36х, цифровых – 22х. Максимальный показатель цифрового увеличения 18х.

Как и фиксированные камеры, поворотные устройства могут оснащаться различными датчиками событий с реакцией на движение, шум и пр. Также реализуются стандартная функция автоматического перехода в черно-белый режим съемки с наступлением темноты (функция день/ночь). Помимо всего прочего, все купольные и полусферические устройства оснащаются встроенными диоды ИК подсветки для ночной съемки.

Разновидности поворотных камер

Как и любые другие камеры, PTZ имеют четкое разделение на аналоговые и цифровые устройства.

В качестве аналоговых PTZ камер сегодня целесообразнее всего применять современные AHD камеры высокого разрешения. Выбор в пользу данного типа устройств может быть сделан исходя из показателей простоты подключения, а также высокого разрешения изображения (HD, Full HD), сопоставимого с IP устройствами видеонаблюдения, которым не могут похвастаться старые аналоговые камеры. Простота подключения AHD камер обуславливается возможностью передачи сигналов видео, аудио, и управления поворотным механизмом по одному коаксиальному кабелю, когда как для простых аналоговых устройств пришлось бы прокладывать отдельный кабель для управления.

Поворотные IP камеры имеют высокое разрешение изображения, а также могут быть напрямую подключены к сети интернет или интегрированы с облачными сервисами для удаленного видеонаблюдения и управления движущим механизмом камеры с любого гаджета из любой точки земного шара при наличии выхода в интернет. Передача всех сигналов осуществляется по одному UTP кабелю (витая пара) типа 5е.

Купольная поворотная IP WiFi камера IVUE-IV8513PZ

В качестве примера уличной поворотной IP камеры приведем модель IVUE IV8513PZ, с матрицей 1,3 MP, и максимальным разрешением записи 720p (1280х720). Реализация технологии Wi-Fi обеспечивает возможность беспроводного соединения камеры с роутером для настройки удаленного доступа через интернет, доступа к устройству с мобильного телефона или компьютера. Также в данной WiFi камере реализована технология WDR (широкий динамический диапазон), которая позволяет вести видеонаблюдение в сложных условиях с неравномерным распределением освещения. Просмотр видеопотока с камеры и управление поворотным механизмом производится через CMS программу, или интерфейс браузера. IVUE IV8513PZ имеет встроенный датчик движения, ИК фильтр и ИК подсветку дальностью до 10 метров. Диапазон рабочих температур от -30 до +50°C. Стоимость устройства на момент написания статьи составляет около 21 т. р. К слову говоря, ценовой диапазон практически всех поворотных уличных камер приблизительно равен или начинается с этой цифры, за исключением некоторых моделей.

Область и особенности применения

Благодаря поворотному механизму можно при помощи одной PTZ камеры обеспечивать контроль над всей территорией. На сегодняшний день данный тип камер получил широкое распространение в системах безопасности магазинов, крупных торговых центров, банках, школах, в общем везде, где необходим круговой обзор территории объекта и возможность мгновенного увеличения очага тревожного события.

Чаще всего для достижения максимальной эффективности системы видеонаблюдения поворотные PTZ камеры используются вкупе с фиксированными устройствами видеозахвата, когда статичные камеры постоянно «бдят», а поворотные включаются в работу в случае необходимости оперативной реакции на неординарное событие для получения достойной детализации изображения путем оптического увеличения.

Исходя из места установки, поворотные камеры видеонаблюдения могут использоваться как внутри помещений, так и снаружи. Наружные камеры оснащаются специальным герметичным кожухом, который защищает устройство от низких и высоких температур, атмосферных осадков, влаги и пыли. В корпус некоторых уличных камер встраивается система обогрева, благодаря которой обеспечивается бесперебойная работа устройства даже в сильные морозы

Поэтому, при выборе камер для эксплуатации в низких температурах необходимо обращать внимание на диапазон рабочих температур. Данный параметр у большинства типов наружных PTZ камер находится в пределах от -50 до +60°C

С этим читают:

Что такое ONVIF протокол?

Система видеонаблюдения для школы

Критерии выбора сервера для IP камер видеонаблюдения

Создание видеонаблюдения по витой паре

Модификации поворотных камер

Как статические, так и поворотные камеры, предназначенные для видеослежения, могут отличаться друг от друга своим корпусом. Также они применяются для внутреннего или наружного наблюдения. Камеры PTZ представлены в корпусном, купольном и полусферическом исполнении. Наибольшей популярностью у заказчиков пользуются купольные камеры как наиболее надежные. Сохранность обеспечивается закрытым нахождением камеры под куполом. Рабочий механизм защищен купольным устройством и предохраняет его от механических повреждений и различных негативных природных проявлений при ее непосредственной эксплуатации.

Купольные камеры дают возможность настроить ее зону наблюдения вниз под прямым углом и запрограммировать поворот на 360 градусов. Все такого рода камеры оснащены хорошей ИК подсветкой, установить которую позволяет особенности строения таких моделей.

На фото: Купольная ptz камера для крепления на патолок

Полусферические и купольные поворотные камеры, предназначенные для внешнего наблюдения, надежно защищены от всех неблагоприятных климатических проявлений, так как весь рабочий механизм заключен внутри герметической сферы.

Что касается корпусных камер, то их механизма непосредственно соприкасается с агрессивным воздействием окружающей среды, и корпус не защищает их механизм от неблагоприятного воздействия осадков и других природных проявлений. Поэтому корпусные поворотные камеры в основном используют для внутреннего слежения и в тех помещениях, где отсутствует запыленность или превышенная влажность воздуха.

УПРАВЛЕНИЕ КАМЕРАМИ ВИДЕОНАБЛЮДЕНИЯ ЧЕРЕЗ ИНТЕРНЕТ

С распространением цифровых IP – камер видеонаблюдения, передающих информацию непосредственно по локальной сети Ethernet/WiFi без прокладки специальных коммуникаций, стал актуальным вопрос управления видеокамерами через различные внешние устройства и сеть интернет.

Более подробно про организацию видеонаблюдения через интернет можно почитать на этой странице .

Передача видео и команд управления осуществленная по кабелям общего пользования и, тем более, по радиоканалам имеет недостаточную защищенность, несмотря на распространение различных алгоритмов шифрования. Поэтому такие системы видеонаблюдения получили широкое распространение в частных домах и небольших компаниях. Зачастую они интегрированы в системы безопасности и тревожной сигнализации.

Наиболее простые (бесплатные и условно бесплатные) программы предлагают ограниченный набор функций:

• включение/выключение записи;
• просмотр изображения в режиме On-Line или из архива;
• поиск изображения по нескольким параметрам;
• управление поворотом PTZ модуля.

Существует два источника программного обеспечения, которое используется для удаленного управления камерами видеонаблюдения через Интернет.

Первый – ПО, поставляемое компаниями производителями оборудования для видеонаблюдения. Как правило, такое ПО совместимо исключительно с камерами собственного производства. Второй источник – бизнес приложения и их бесплатные версии, которые предлагают широкий выбор функций, в том числе и аналитических и совместимы с большинством популярных брендов.

К таким программам относятся:

• NetStation от компании Армо Системс;
• CMS от компании VidStar;
• Интеллект от компании iTV.

Достаточно установить такое ПО себе на компьютер и к услугам оператора будет довольно внушительный набор функций с возможностью автоматизации множества процессов управления PTZ видеокамерами:

• патрулирование;
• выбор цели для слежения;
• расстановка приоритетов и детализации;
• автоматический выбор и активация PTZ камеры видеонаблюдения для ведения цели через несколько зон ответственности.

Так же было разработано много программных модулей для мобильных устройств: смартфонов планшетов и т.п. Их функционал направлен на просмотр изображения и управление PTZ видеокамерами в режиме реального времени. К примеру, программа «Линия 7.0», которая выпускается в различных версиях для наиболее популярных операционных систем: iOS, Android, Windows Phone и Windows Mobile.

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.

Область использования поворотной камеры PTZ

Поворотный механизм камеры PTZ способен обеспечить контроль всего территориального участка. Данная камера применяется в тех случаях, где необходим общий обзор по кругу территории и в течение нескольких секунд увеличить кадр с местом происшествия. Такими объектами являются магазины, банки, учебные заведения и другие общественные объекты.

Наибольший эффект достигается совместной эксплуатацией статичных и поворотных камер. Статичные камеры производят наблюдение на постоянной основе. В случае возникновения непредвиденной ситуации подключается поворотная камера. Она дает круговой обзор места ЧП и позволяет максимально приблизить объект для определения нестандартной ситуации. Отличным решением такой задачи является программный модуль Trassir Activedom+.

Поворотные камеры могут применяться как для видеослежения внутри помещений, так и на улице. Наружные камеры помещаются в специальный кожух, защищающий их от осадков и агрессивных воздействий окружающей среды, а также от перепадов температур. Некоторые наружные камеры оборудованы системой подогрева, что позволяет им надежно работать даже при очень низких температурах. При выборе камер следует учитывать возможный диапазон отрицательных температур и выбирать соответствующие модели. В основном у камер PTZ рабочая температурная зона находится в приделах от -50 до +60 градусов.

Где и как применяются цифровые PTZ камеры

Ptz ip камера автоматически реагирует на произошедшее событие, попавшее в кадр.

Таким образом, возможности охранного комплекса значительно расширяются и наблюдение уже можно организовать на достаточно крупных объектах:

• аэропорты;
• вокзалы;
• зоны парковок;
• торговые центры и так далее.

Для наглядности приведем пару примеров применения PTZ:

1. Такой механизм в аэропорту поможет вести наблюдение в терминале. Переведя камеру в режим патрулирования (точки наблюдения можно заранее запрограммировать) процесс слежения будет автоматизирован.
2. Если такая ptz camera установлена на пожарной вышке, появляется возможность автоматического наблюдения за лесным массивом на достаточно удаленных расстояниях, благодаря оптическому трансфокатору с переменным зумом. Иначе говоря, можно реализовать ранее предупреждение лесных пожаров.

Камер подобного типа довольно много, но выгоднее та модель, которая способна решать большинство задач. Хорошо если она будет реагировать на сигналы от внешних датчиков:

• дыма;
• воды;
• газа.

И фокусироваться на проблемной зоне.

А если это уличная ptz camera? Для нее желателен рабочий диапазон температур от −40° до +60° и чтобы она обладала защитой от воды, пыли и в антивандальном исполнении.

Всем эти пожеланиям отвечает купольная ptz ip камера уличного типа. У нее есть:

1. Скоростной привод.
2. Мощная ик-подсветка.
3. Современные умные технологии управления.

Объектив

Так как у нас не просто видеокамера, а охранная, она должна поворачиваться. Если она постоянно поворачивается, у объектива меняется фокусное расстояние. Поэтому ptz ip камера обладает встроенным объективом с переменным фокусным расстоянием. Для коррекции фокуса применяются автоматические устройства — трансфокаторы.

Именно такие объективы как нельзя лучше подходят для охранных устройств, потому что раз положение камеры меняется, то чтобы получить четкое изображение, надо поменять фокус объектива.

Это свойство объектива в паспортах называется Preset.

Такие вариофокальные объективы с функцией трансфокации — пожалуй, самый дорогой элемент, которым оснащается ptz ip камера. Чаще всего зум меняется в пределах от 10 до 36 крат.

Еще один важный параметр таких устройств — Zoom Speed. Показывает с какой скоростью может меняться фокусное расстояние. Например, ×4.0/сек — говорит о четырех кратном приближении в секунду.

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.