Главная » Библиотека » Статьи по безопасности » Зоны обзора видеокамер

Зоны обзора видеокамер (Часть 1)

Зоны обзора видеокамер

07.05.2004


Юрий Михелевич Гедзберг, Генеральный директор ООО "Мост Безопасности"

Вступление

Наверное, не будет преувеличением сказать, что появление на российском, а теперь уже и на международном рынке, программы Станислава Уточкина "VideoCAD" в чем-то изменило мир безопасности. Вам это кажется слишком выспренным? Или грубой рекламой? Вы правы - это и есть реклама: я хочу, чтобы как можно больше специалистов в области безопасности заинтересовалось этой программой. Повторюсь, это я хочу (сам Станислав об этой публикации не догадывается).

Зоны обзора видеокамерЗоны обзора видеокамерВот только один аспект этой программы. Скажите, как обычно Вы представляете зону обзора видеокамеры? В виде треугольника, не так ли? А ведь это бывает лишь тогда, когда видеокамера находится на одном уровне с объектом наблюдения (как например, в видеопереговорных устройствах, в видеоглазках).

А начнете поднимать видеокамеру - и проекция зоны наблюдения из треугольника сначала превращается в трапецию, а затем и в прямоугольник (рис. 1, 2 и 3 получены с помощью программы VideoCAD).

"Ну, - скажете Вы, - это настолько редко...".
Так ли? Выйдите из метро "Горьковская" в Санкт-Петербурге, перейдите через Кронверкский проспект, потом через Каменноостровский проспект (осторожно, здесь нет перехода!) и пройдите через ажурные ворота во двор дома №3. А теперь надо задрать голову как можно выше, чтобы увидеть наверху видеокамеру, которая смотрит прямо вниз, контролируя обстановку во дворе. Представьте, какая зона наблюдения у этой видеокамеры.

Так вот, историческая заслуга С.Уточкина в том, что он поднял проектирование видеосистем на качественно новый уровень, что для расчетов он использовал третью координату - высоту установки видеокамеры.

Зоны обзора видеокамерКонечно, эта программа относится только к охранному телевидению, конечно, она понадобится лишь специалистам, заинтересованным в грамотном проектировании объектов (а не тем, кто готов повсеместно, "не заморачиваясь" использовать вариообъективы). И все-таки, это серьезный шаг вперед в проектировании охранного телевидения, и я думаю, за ним последуют и другие.

С другой стороны, у меня, как и у многих специалистов возникают вопросы в отношении программы "VideoCAD". Поэтому я и решил ее тестировать, а о полученных результатах докладывать коллегам в этой рассылке и на "Мосту". Более того, я приглашаю всех заинтересованных лиц присоединиться к обсуждению данной программы на Форуме.

Хочу пояснить, что я не собираюсь искать изъяны в этой программе, более того - мои публикации будут посвящены не столько самой программе, сколько мыслям, которые появлялись во время ее тестирования. Однако при этом хотелось бы определить те границы, где удобно и достаточно использовать простейшие калькуляторы углов обзора, а где примение программы "VideoCAD" дает неоспоримые преимущесва. Короче, зовите меня каким угодно Сальери, но я должен-таки поверить алгеброй эту программу.

Ясно, что для повышения точности расчетов можно до бесконечности учитывать различные параметры (например, что Земля - не плоская, потом, что Земля не шар и т.д.). Давайте, оценим, для начала, насколько существенно влияет на точность определения углов обзора высота установки видеокамеры.

Угол обзора по вертикали

Как известно, угол обзора видеокамеры по вертикали меньше угла обзора по горизонтали, что определяется соотношением сторон ПЗС-матрицы 4 : 3.

Угол обзора видеокамеры по вертикалиРассчитывается этот угол из очевидного соотношения (рис. 4):

α1 / 2 = arctg (V/2L) (1)

Отсюда угол обзора по вертикали:

α1 = 2 arctg (V/2L) (2)

Угол обзора видеокамеры по вертикалиЗдесь следует сделать несколько замечаний.

  1. Данная формула имеет особую важность, так как она определяет так называемую "мертвую зону" под видеокамерой, вблизи которой злоумышленник не может быть обнаружен системой охранного телевидения.
  2. Формула (2) не учитывает сужение угла обзора по вертикали системой видеонаблюдения за счет конечного времени обратного хода кадровой развертки видеомонитора, в котором использован кинескоп (сужение реального размера контролируемой зоны, так называемый overscan, может составлять порядка 10%).
  3. Значение угла обзора по вертикали может быть получено как с помощью популярных картонных калькуляторов, так и при помощи расчетов он-лайн.
  4. Формула соответствует случаю, когда видеокамера перпендикулярна плоскости наблюдения, имеющей высоту V, то есть когда высота установки видеокамеры составляет V/2 (рис. 5).

 

Угол обзора видеокамеры по вертикалиЕсли видеокамера устанавливается выше центра плоскости наблюдения, то необходимый угол обзора по вертикали будет уменьшаться от значения α1 до значения α2 (рис. 6). Это соответствует случаю, когда, например, видеокамера, контролирующая высокие музейные двери или межцеховые ворота, располагается под потолком (приблизительно на уровне верха дверей).

Угол обзора в этом случае равен:

α2 = arctg (EG/CE) = arctg (V/L) (3)

Таким образом, в случае использования формулы (2) при установке видеокамеры на высоту V, абсолютное уменьшение требуемого угла обзора по вертикали составляет

Δ = α1 - α2 = 2 arctg (V/2L) - arctg (V/L) (4)

а ошибка в случае определении угла обзора по вертикали стандартным методом равна

δ= [2 arctg (V/2L) - arctg (V/L) ] * 100% / 2 arctg (V/2L) (5)

С одной стороны, это может быть, и не очень страшно, что при увеличении высоты установки видеокамеры возрастает зона обзора по вертикали - на экране видеомонитора будут видны не только сами двери, но и часть территории перед ними. Однако площадь отображения дверей на экране уменьшится, и хоть это лучше, чем если бы они "обрезались", но все же лучше заранее знать, как оно будет при установке видеокамеры на объекте и сознательно выбирать оптимальный вариант.

Значения углов α1 и α2, а также ошибка δ представлены в табл. 1 и на графике рис. 7.

α1 10 20 30 40 50 60 70 80 90
α2 9,92 19,43 28,19 36,05 43,00 49,11 54,47 59,21 63,43
δ(%) 0,75 2,87 6,04 9,87 13,99 18,16 22,19 25,99 29,52

Ошибка определения угла по вертикали

Как видно из графика, ошибка определения угла по вертикали тем больше, чем более широкоугольный используется объектив, а значит, и поправка в выборе фокусного расстояния объектива должна быть большей (она может быть взята из этого графика).

Следует отметить, что в полученные результаты не входит соотношение между высотой установки видеокамеры и расстоянием от видеокамеры до зоны видеонаблюдения

При увеличении N, то есть, когда N > V , значение угла α2 зависит от соотношения между N и L,
где N - высоты установки видеокамеры,
а L - расстояние до объекта наблюдения.

Угол обзора по вертикалиРассмотрим чертеж (рис. 8), соответствующий этому случаю.
Из чертежа следует, что угол α2 равен

α2= < GDE = < CDE - < ADG (6)

С другой стороны, из треугольника CDE следует:

< CDE = 90° - < CED = 90° - arctg (CD/CE) = 90° - arctg [(N - V)/L] (7)

Из треугольника ADG можно получить следующее соотношение:

< ADG = 90° - < AGD = 90° - arctg (AD/AG) = 90° - arctg (N/L) (8)

Подставляя выражения (6) и (7) в (8), получаем:

α2 = 90° - arctg [(N - V)/L] - 90° - arctg (N/L) = arctg (N /L) - arctg [(N - V)/L] (9)

Абсолютное уменьшение угла обзора по вертикали составляет

Δ= α1 - α2 = 2 arctg (V/2L) - arctg (N/L) - arctg [(N - V)/L] (10)

а ошибка определения угла по вертикали в случае использования стандартного метода (2) равна

δ= 2 arctg (V/2L) - arctg (N/L) - arctg [(N - V)/L] * 100% / 2 arctg (V/2L) (11)

Из последнего выражения нетрудно заметить, что при N = V выражение (10) преобразуется
в ранее рассмотренное выражение (4), а выражение (5) - в выражение (11).

Относительная погрешность определения угла по вертикали δВ соответствии с этими формулами были рассчитана относительная погрешность определения угла по вертикали δ для углов 10°, 20° и 30° в зависимости от отношения N/L и построены соответствующие графики (рис. 9). Из этих графиков следует, что чем меньше расстояние до объекта наблюдения и чем выше устанавливается видеокамера, тем реальный угол обзора по вертикали будет меньше по сравнению с рассчитанным по формуле (2).

Это следует учитывать, когда, например, требуется контролировать автомобили перед шлагбаумом у въезда на парковку с тем, чтобы в поле зрения видеокамеры максимальным образом попадали государственные регистрационные знаки и лица водителей.

Для задачи автоматического опознавания автомобильных номеров их достоверное определение возможно, если наклон видеокамеры к поверхности дороги составляет угол, не превышающий 30°, что определяется соотношением N/L.



Мертвая зона под видеокамерой

Мертвая зона под видеокамеройВесьма важным вопросом при проектировании системы охранного телевидения является учет мертвой зоны под видеокамерой.

Чтобы определить длину мертвой зоны m следует рассмотреть треугольник ADG, в котором необходимо опустить перпендикуляр PQ на основание AG.

Перпендикуляр PQ длиной n может служить в качестве примера высоты человека (естественно, если мы оцениваем длину мертвой зоны AQ на предмет обнаружения человека). Иначе говоря, окажись человек высотой n правее точки Q, он попадет на экран видеомонитора (для простоты рассуждений overscan не учитываем).

Из подобных треугольников ADG и QPG следует:

AD / PQ = AG / QG (12),

откуда:

AQ = AG – QG = AG – PQ*AG / AD = AG*(AD – PQ) / AD (13).

Окончательно для длины мертвой зоны получаем:

m = L*(N – n) / N (14).

Из выражения (14) следует, что если высота человека n стремится к 0 (злоумышленник ползет), то длина мертвой зоны максимальна и составляет m = L (расстояние до объекта наблюдения). Наоборот, если высота установки видеокамеры N равна высоте человека n, то человек сразу же попадает в поле зрения видеокамеры (m = 0). Характерно, что угол обзора по вертикали в явном виде не входит в выражение (14).

Чтобы оценить промежуточные значения длины мертвой зоны, следует задаться высотой человека. В качестве примера для конкретности примем, что n = 1,8 м. В этом случае, если, например, видеокамера установлена на высоте 3 м, то длина мертвой зоны равна:

m = L*(3 – 1,8) / 3 = 0,4 L (15)

Иначе говоря, при расстоянии до объекта L = 5 м длина мертвой зоны составляет n = 2 м, при L = 15 м длина мертвой зоны n = 6 м. Как видим, полученные значения достаточно значительны, чтобы их игнорировать. Более того, их следует учитывать при выборе параметров других видеокамер.

| Часть 2

Начать обсуждение этой статьи на Форуме Зоны обзора видеокамер

Все статьи автора: Гедзберг Ю.М.

Другие статьи рубрики Видеонаблюдение

  • Аналоговые и гибридные AHD регистраторы

    Торговый дом "Арсенал-СБ" Много лет назад IP и аналоговое видеонаблюдение развивались изолированно друг от друга. На рынке не было универсальных устройств, которые...

    Полный текст Аналоговые и гибридные AHD регистраторы

  • Отследить перемещение человека по всем камерам системы

    Статья опубликована в&nbsp; журнале "Системы безопасности" №5, 2016 Артем Разумков, генеральный директор Macroscop Межкамерный трекинг &ndash; новая перспективная технология...

    Полный текст Отследить перемещение человека по всем камерам системы

  • Технологии CMOS и чувствительность

    Статья опубликована в журнале "Системы безопасности"&nbsp;#6, 2016 &nbsp;Николай Чура, Технический консультант компании "Фирма "Видеоскан" &nbsp; Похоже, наконец это...

    Полный текст Технологии CMOS и чувствительность

  • Сравнительный анализ HD-CVI, AHD и HD-TVI стандартов видеонаблюдения

    Никита Вдовин, директор компании ООО "БРАМА &ndash; ИНЖЕНЕРНЫЕ СИСТЕМЫ" На протяжении двадцати лет системы видеонаблюдения строились на базе аналогового стандарта и...

    Полный текст Сравнительный анализ HD-CVI, AHD и HD-TVI стандартов видеонаблюдения

  • Решение для питания PTZ IP-камеры BEWARD BD137P по технологии UltraPoE

    Александр Мясников, Fort Telecom Видеокамера BEWARD BD137P пользуется большой популярностью среди интеграторов систем видеонаблюдения: 3-мегапиксельная скоростная...

    Полный текст Решение для питания PTZ IP-камеры BEWARD BD137P по технологии UltraPoE

Все статьи раздела: Видеонаблюдение



Регистрация

Рассылка

Подпишитесь на электронную газету: она будет приносить новости на Ваш компьютер.
Охранные системы
закрыть