Контроль ptz что это
Что такое PTZ-камера?
Опубликовано Максим Пода
PTZ-камера — это роботизированное устройство со встроенным электромеханическим приводом, который позволяет дистанционно управлять направлением взгляда объектива. PTZ-камера может поворачиваться в горизонтальной плоскости, наклоняться вертикально и увеличивать масштаб объекта без потери качества изображения, благодаря оптическому зуму. Камерой можно управлять в ручном и автоматическом режиме наведения.
Аббревиатура «PTZ» образована из английских слов, обозначающих основные функциональные особенности:
*В данных системах шаговые двигатели отвечают за поворот и наклон, а за приближение — оптический трансфокатор (вариообъектив с переменным фокусным расстоянием).
Где применяют PTZ-камеры
Благодаря поворотным механизмам, наличию оптического зума и широкому углу обзора, PTZ-камеры нашли широкое применение во многих сферах:
Основные характеристики PTZ-камер
* Наиболее распространенное разрешение покрывающее широкий спектр задач: Full HD (1080p) — 1920×1080 (2 Мп) или 4K Ultra HD (2160p) — 3840×2160 (8 Мп).
Управление камерой и передача видеопотока
Дистанционное управление наведением может производиться в нескольких режимах:
Управление PTZ-камерой, на примере пульта управления PTZ-камерами CleverMic C700
Управление основными функциями может осуществляться через интерфейсы стандартов: RS-232, RS485, RS422, USB, через LAN сети по IP. Cуществуют комбинированные стандарты передачи видеопотока, питания (Power over Ethernet — PoE) и управления по Ethernet кабелю: ONVIF, HDBaseT, NDI, SDVoE. PTZ-камеры управление и передача видеопотока в которых реализованы в цифровом формате по сети Ethernet, могут также называть — IP-камерами. Видео может передаваться и более привычным образом, по отдельному кабелю: DVI, USB, HDMI, SDI.
Где купить?
Купить PTZ-камеры для видеоконференций можно в интернет-магазине UnitSolutions. Менеджеры помогут выбрать и купить поворотную камеру основываясь на богатом опыте оснащения конференц-залов самых различных конфигураций.
Если у вас есть вопросы, нужна консультация касательно выбора оборудования или установки, специалисты Unitsolutions помогут подобрать решение для ваших задач.
Разбор PTZ-камеры: что внутри и как это работает
Сегодня препарируем PTZ-камеру и детально рассматриваем ее железные составляющие, чтобы понять принцип работы.
Прежде чем резать, давайте немного разберемся
Как сделать общение по видеосвязи достаточно комфортным, чтобы участники воспринимали его как живое? Добиться такого эффекта можно, если камера будет захватывать не только общий план комнаты, но и конкретного участника. Переходы между сценами должны быть быстрыми и плавными, чтобы общение не вызывало дискомфорта и не отвлекало участников от обсуждения рабочих вопросов.
Как этого добиться? Есть пара вариантов:
Камеру с магнитными приводами я найти не смог. Зато камер с механикой вокруг — пруд пруди. Я также разобрал современную и широко распространенную в РФ модель PTZ FullHD камеры, чтобы понять, как изменилась логика и принцип работы за 10 лет прогресса и развития. Итак, приступим!
Tandberg — HD Precision Camera TTC8-01
Итак, начнем мы с весьма распространенной PTZ-камеры от норвежской компании Tandberg. Именно эта камера перекочевала в линейку Cisco Telepresence без каких-либо значимых изменений и продавалась до начала 2010-х.
В свое время Tandberg делал премиальные PTZ-камеры, и об этом нам говорит строгий, лаконичный дизайн с преобладанием металлических частей корпуса.
Внешне Tandberg выглядит весьма понятно — в серебристом тубусе размещается оптика и матрица, а соединяют камеру с основанием подвижные механизмы.
Массивное металлическое основание добавляет камере устойчивости и надежно защищает от внешних воздействий главную плату с электроникой. Именно на этом основании располагается поворотная платформа.
Ложе камеры перекатывается на специальных роликах, расположенных внутри подвижной платформы. Работа этого механизма напоминает балансирование циркового акробата на металлических цилиндрах.
В движение этот узел приводится обыкновенным электромотором с зубчатым колесом, по которому перекатывается ложе камеры. Чтобы показать работу этого механизма, пришлось расчехлить старый добрый Autodesk Fusion.
Контролировать коллекторный мотор в каждый момент времени призваны оптические датчики, определяющие угол наклона по отраженному свету от меток. Для этого с внутренних сторон зубчатых реек установлены две специальные накладки, которые формируют прерывания отраженного света, по которым определяется угол наклона камеры.
Чтобы маломощный коллекторный мотор справлялся с тяжелой оптикой камеры, объектив сбалансирован так, чтобы центр тяжести совпадал с осью мотора. Массивный груз в задней части камеры и обеспечивает тот самый баланс.
Под куполом располагается еще один приводной мотор, поворачивающий камеру влево и вправо. Однако он конструктивно отличается от коллекторного тем, что вал проворачивается небольшими шагами (1 шаг = 3,750), то есть для одного полного оборота потребуется 3600 / 3,750 = 96 шагов. Также дополнительным бонусом является удержание вала в заданном положении.
Для стабилизации изображения PTZ-камеры имеются механизмы удержания заданной позиции, а это значит, что если направлять камеру в другую сторону при помощи рук и настойчивости, то пластиковые детали внутри камеры очень быстро выйдут из строя (если не сразу).
Это правило справедливо и для выключенной камеры. Если не вдаваться в тонкости теоретической механики, то можно сказать, что пластиковые шестерни могут передавать вращение от мотора к узлам камеры, а не наоборот.
И о самом главном — о камере. Конструктивно она похожа на зеркальный фотоаппарат, только без пентапризмы и зеркала. Фокусное расстояние регулируется коллекторным мотором и механическими передачами: это, конечно, не ультразвуковые моторы современных “зеркалок”, но малый вес и габариты для стационарной камеры — вовсе не ключевые показатели.
Электроника
Рулит всеми задачами цифровой сигнальный процессор от Texas Instruments с передовой вычислительной мощностью на начало 2000-х, способный выполнять почти 6 миллиардов инструкций в секунду. В те времена это было передовое решение в формате SoC (System on the Chip), в котором был реализован многоуровневый кэш L1/L2, 64-битный интерфейс к внешней оперативной памяти, Ethernet 10/100 Мбит/с, 3 видео порта с поддержкой нескольких разрешений, а также управлением других периферийных устройств.
Следующая передовая микросхема своего времени — Altera Cyclone 2. По сути это обыкновенный ПЛИС (программируемая логическая интегральная схема). Производители устройств могут программировать такие схемы для любых задач от управления сервоприводами до передачи данных памяти.
Интерфейс HDMI версии 1.3 реализован чипом AD9889B, поддерживающим разрешение FullHD (1080p) с защитой передачи медиаконтента по технологии HDCP v. 1.2.
Остальные компоненты — это модули памяти и пассивные радиокомпоненты, предназначенные для работы основных элементов.
Подопытный номер №2: СleverMic 1012w
Корпус камеры целиком выполнен из пластика и обладает широким и устойчивым основанием. Спереди у камеры находятся ИК-приемники для пульта дистанционного управления, а сзади — интерфейсные разъемы. Вес у камеры небольшой: предполагаю, что можно подвесить в армстронг на потолок или закрепить на гипсокартонной перегородке.
Оси перемещения организованы гораздо проще и понятней, чем у Tandberg, в качестве движущей силы трудятся шаговые моторы, передающие крутящий момент приводным шкивам.
Подвижная платформа имеет 2 полые стойки, между которыми закреплена камера, в полости одной из стоек скрывается приводной механизм, за счет которого изменяется угол наклона.
Немного ниже приводного шкива располагается оптический датчик. Этот концевик нужен для определения позиции камеры после включения.
При запуске объектив наклоняется вниз, и когда специальный шип прерывает поток света в оптическом датчике, система понимает, что достигнута крайняя нижняя точка. Все дальнейшее позиционирование производится путем подсчета шагов.
Мотор, поворачивающий камеру влево и вправо, скрывается за сопрягаемым фланцем с 6 винтами, оснащенный таким же концевиком для определения горизонтальной позиции камеры.
Поскольку сопрягаемый фланец неподвижен, в центре находится 2 кабеля: для управления моторами и шлейф с цифровой матрицы.
Как мы видим, система механических передач целиком состоит из мощных шаговых моторов, что делает позиционирование камеры более точным и быстрым, а ременные передачи снижают уровень собственного шума устройства.
Электроника камер во многом похожа, поэтому лучше поговорим о явных различиях. Из новинок появились USB3.0 и RS-232, при помощи которых можно получить видео в сжатом виде, а также собрать целый каскад подобных камер и через UART (RS232) полностью автоматизировать их наведение на участников конференции.
Как видите, современная PTZ-камера более надежна по конструктиву, имеет лучший сенсор и универсальна по способам подключения, но в остальном недалеко ушла от своей предшественницы. Кроме одного — цены, которая стала ниже в 5 раз. Поэтому сегодня мы видим всё больше и больше оборудованных ПК переговорных комнат, где данный PTZ-зверь уже перестал быть экзотикой.
PTZ-камера и особенности ее применения
Есть специфические сферы нашей жизни, в которых получили определённое признание поворотные ptz камеры видеонаблюдения. Исходя из специфики объекта наблюдения такие устройства предпочтительнее традиционных камер в режиме динамического наблюдения за объектом. Одна такая камера видеонаблюдения, обладая возможностью круглосуточного наблюдения с обзором в радиусе 360°, способна заменить несколько обычных статичных видеокамер.
PTZ-камера
Чтобы продолжить дальнейший анализ, нужно иметь представление о самой конструкции и вообще что это такое.
Когда размечается система наблюдения необходимо хорошо продумать места установки камер. При этом надо их устанавливать таким образом, чтобы сохранить фокусировку, избежать засветки, учесть климатические условия и так далее. Зачастую, для того чтобы детально разглядеть охраняемую зону необходима установка не одной, а нескольких камер, что, естественно, отражается на себестоимости разворачиваемых охранных систем.
Конечно можно минимизировать затраты если использовать недорогие камеры. Они настраиваются в процессе монтажа и в дальнейшем обеспечивают обзор конкретного участка на необходимом расстоянии.
Но время не стоит на месте. Теперь появились и получили широкое применение PTZ-камеры.
Для начала — что такое ptz?
Тут все просто — Pan (панорама) Tilt (наклон) Zoom (зум) — PTZ.
То есть уже изначально показываются те возможности, которыми обладают эти устройства. Собственно это те три составляющие, которых вполне достаточно для работы такого рода устройства наблюдения за окружающей обстановкой. Миниатюрные электромоторы, встроенные в камеру, позволяют направлять объектив в любую сторону, а мощный объектив дает возможность разглядеть не только объект охраны, но и людей.
Это те параметры, на которые стоит обратить внимание, если выбирается ptz камера. Можно сюда добавить и еще один параметр — скорость:
Рекомендуем к прочтению: камера видеонаблюдения от Ростелеком как хорошая и простая альтернатива подобным решениям.
Где купить видеокамеру
Принцип работы PTZ камер
Понятно, если в одном девайсе собрано и реализовано несколько одновременно действующих механизмов — это довольно сложное в техническом отношении устройство.
Такие камеры обладают встроенным электромеханическим поворотным приводом и объективом с переменным увеличением. Это дает большой выигрыш при развертывании охранных систем на больших территориях, так как позволяет значительно удешевить всю систему за счет того что одна ptz ip камера заменяет несколько обычных камер.
Но и от обычных статичных видеокамер не отказываются. Они остаются востребованными для отслеживания статичных опасных зон. А приборы класса PTZ мониторят всю остальную территорию. И тут приходят на помощь расширенные возможности этих аппаратов. Оператором могут быть настроены автоматические маршруты движения поворотных механизмов, и автоматическое масштабирование, если есть встроенная функция “датчик движения”.
И это еще не всё. Есть возможность программирования устройства.
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:
Для наглядности приведем пару примеров применения PTZ:
Камер подобного типа довольно много, но выгоднее та модель, которая способна решать большинство задач. Хорошо если она будет реагировать на сигналы от внешних датчиков:
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:
Конструктивные особенности
Еще немного о выборе.
Это основные возможности, которыми обладает ptz camera. Но кроме этого она может оснащаться:
А по сигналу оператора ptz camera может выбрать указанную точку, сфокусироваться на ней и масштабировать картинку. Современные модификации способны в автоматическом режиме:
Управление
Для работы с PTZ-устройствами необходимо:
В дежурном режиме камера может просто вести наблюдение и вести видеозапись. В тревожном режиме управление перехватывает оператор — наводит и приближает регистратор на опасный сектор.
Кроме перечисленных вариантов применения (магазины, супермаркеты) ptz ip камера может применяться в тех местах, где присутствие человека нежелательно (объекты ядерной и химической промышленности).
Варианты исполнения
Есть несколько вариантов исполнения умных PTZ-камер:
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.
Настройка видеокамеры
Нужно напомнить, что по своим основным характеристикам видеокамеры с PTZ приводами, по крайней мере, не должны быть хуже, чем у фиксированных обычных камер.
Основные параметры, которыми должна обладать ptz камера:
Телеметрия
Система телеметрии — совокупность программ, которые берут на себя управление поворотными механизмами и электроприводами трансфокатора.
Кроме привычного набора параметров:
У телеметрии есть специфические характеристики:
Область эффективного применения
Поворотная ptz камера с эффективным зумом — дорогостоящее устройство для охранного комплекса. Но как правило, затраты на ее применение оправдываются эффективностью именно такого способа видеонаблюдения. А зачастую — единственный выход для решения совокупных задач безопасности.
Виды PTZ-камер
Современная промышленность предлагает две разновидности умных охранных комплексов:
Заключение
Специалистами применение именно поворотных камер в режимах видеонаблюдения оценивается по-разному. У них есть неоспоримые преимущества для патрулирования объектов большой площади именно в динамическом отслеживании охраняемой территории.
PTZ видеокамера должна оцениваться в комплексе тех задач, для которых она применяется.
Просто нужно правильно применять все необходимые настройки для получения информативного и качественного изображения.
Видео по теме
Коаксиальное управление камерой PTZ (как настроить)
Коаксиальное управление PTZ-камерой очень полезно, если вы используете аналоговые камеры.
В настоящее время управлять камерой PTZ (Pan, Tilt, Zoom) проще, используя IP-протокол, но в прошлом для аналоговых камер требовались дополнительные кабели.
Специалисты CCTV, работающие с традиционными аналоговыми системами, должны понимать, как подключить камеру PTZ к DVR с помощью проводов и интерфейса RS-485.
Управление PTZ-камерой по коаксиальному кабелю
Управление PTZ-камерой по коаксиальному кабелю (AKA PTZ-up-to-coax) было создано для упрощения установки и настройки камеры.
Pelco был первым производителем, который создал и сделал этот тип управления популярным.
Протокол был назван Coaxitron и использовался для работы только между камерами Pelco и цифровыми видеорегистраторами (Digital Video Recorder), пока другие не начнут его реализовывать.
Через некоторое время разные камеры стали совместимы с протоколом КОАКСИТРОН.
Как работает коаксиальное управление PTZ камерой
Компания Pelco создала стандарт коаксиального управления PTZ-камерой, чтобы использовать только один кабель для передачи видео и данных (команд) на камеру, тем самым уменьшая количество кабелей и затраты.
Идея состоит в том, чтобы прекратить использование старого стандарта RS-485, который требует дополнительных кабелей.
С коаксиальным управлением PTZ DVR может отправлять такие данные на камеры.
Как видно на схеме, видеорегистратор работает со своим собственным коаксиальным протоколом управления (CCVC), но также совместим с Pelco Coaxitron.
В этом примере есть видеорегистратор Hanwha (бывший Samsung Techwin), который имеет собственный коаксиальный протокол.
Различные способы управления камерой PTZ
Можно управлять PTZ-камерой с помощью цифрового видеорегистратора или других устройств, таких как джойстики, ноутбуки или компьютеры. Пока основная настройка работает правильно.
На приведенной ниже схеме показан пример коаксиального управления PTZ-камерой с помощью джойстика.
Идея очень проста, поскольку DVR может управлять камерами de PTZ, другие устройства, которые подключаются к DVR только с помощью джойстика, также могут управлять ими.
Джойстик в основном посылает команды на DVR, которые повторно передают их на камеры. То же самое происходит с компьютером, как показано ниже:
Есть и другие производители камер видеонаблюдения, которые также создали версию коаксиального управления PTZ-камерой. Например, Hikvision предлагает собственную версию протокола (на основе лицензии от Pelco Coaxitron) и имеет дополнительную версию, называемую PoC (Power over Coax), которая передает питание на камеру с помощью коаксиальных кабелей.
Как настроить коаксиальное управление PTZ камерой
Настройка коаксиального управления камерой PTZ очень проста.
Обычно камера PTZ готова к работе с коаксиальным протоколом.
Вам просто нужно войти в меню DVR и настроить, какой протокол использовать.
Как вы можете видеть на предыдущем рисунке, протокол Hikvision-C доступен в меню камеры. Если вы используете камеру Hikvision PTZ, просто выберите эту.
Интеллектуализация купольной поворотной камеры: автоматическое патрулирование, выбор целей и слежение
Автоматизация системы управления купольной поворотной камеры (PTZ-камеры) – интересная и актуальная задача. По мере концентрации ситуационных центров и внедрения видеоаналитики возникает потребность в интеллектуальных алгоритмах, позволяющих не только анализировать видео со стационарных (неподвижных) камер, но и наводить роботизированную камеру на цель без участия оператора. Задержка, вносимая цифровой подсистемой кодирования и декодирования видео, ограничивает возможности дистанционного слежения за целью при помощи поворотной камеры и усиливает необходимость локальной автоматизации слежения. Наш пост Хабру содержит обзор основных задач по интеллектуализации PTZ-камер, подходов к их решению и предложений на рынке.
 |  |
| Рис. 1. Экспериментальная установка для автономного PTZ-слежения: видеоаналитическое устройство MagicBox, PTZ-камера Pelco и обзорная камера CNB. | Рис. 2.Предпозиции PTZ-камеры, управляемые зональным детектором движения. |
Задачи автоматизации
Рассмотрим основные задачи, решаемые при автоматизации системы управления PTZ-камерой:
1. Автоматическое патрулирование
В рамках функции патрулирования, PTZ-камера циклически «обходит» предпозиции наблюдения, заданные оператором, останавливается в каждой позиции на заданное время и транслирует видео с выбранным увеличением. Данная функция является стандартной и встроена практически во все модели купольных поворотных камер. Преимуществом патрулирования по предпозициям является возможность охватить большую территорию и получить изображения в каждой позиции с хорошей детализацией. Недостатки функции – наличие слепой зоны во всех позициях кроме текущей и постоянное изменение фона сцены, что затрудняет анализ видео аналитикой и оператором. В режиме патрулирования сложно распознать медленные изменения сцены за короткий интервал нахождения камеры в каждой позиции. Если оператор направляет камеру в некоторую позицию, то события, происходящие в других позициях, не регистрируются в видеоархив.
Перечисленные недостатки могут быть устранены установкой обзорных неподвижных камер, полностью закрывающих охраняемую территорию. Тогда PTZ-камера используется исключительно для получения детализированного изображения целей, обнаруживаемых при помощи обзорных камер. Так же увеличивается срок службы PTZ-камеры за счет того, что уменьшается ее механическая нагрузка.
2. Автоматический выбор цели для PTZ-слежения
Источниками сигнала для автоматического выбора цели могу быть: а) обзорная неподвижная камера, используемая параллельно с купольной; б) купольная камера в режиме патрулирования; в) другие сенсоры, например, радиоволновые или вибрационные датчики периметральной системы. Видеосигнал с телевизионной или тепловизионной камеры обрабатывается видеоаналитикой, которая детектирует цели и определяет их местонахождения для наведения PTZ-камеры без участия оператора. Пример установки, реализуемый данных подход представлен на рис. 1. Если используется несколько обзорных камер с перекрывающимися зонами действия, то желательно многоканальная (мнокамерной) видеоаналитика. Особенно важна многоканальная видеоаналитика при частом появлении целей. Повторное детектирование цели каждой камерой будет приводить к неэффективному использованию PTZ-камер и срывам слежения, что затруднит ретроспективный анализ архива.
3. Автоматическая расстановка приоритетов для детализации и слежения
В случае, когда в поле зрения системы наблюдения находится несколько целей, а число PTZ-камер ограничено, требуется распределять задачи между PTZ-камерами оптимальным образом с точки зрения их важности. Алгоритм может вычислять приоритет цели с учетом нескольких критериев, таких как: а) местонахождения цели (близость к охраняемому рубежу или наиболее важному объекту); б) время слежения за объектом (например, каждая цель может должна сопровождаться PTZ-камерой не менее 10 секунд, после чего возможно переключение на другую цель); в) классификации поведения человека (например, поведение «праздношатание в зоне» может иметь более высокий приоритет, чем «вход в зону»). Все найденные цели ставятся в приоритезированную очередь для последующей обработки интеллектуальной системой видеонаблюдения.
4. Автоматический выбор PTZ-камеры
Алгоритм должен забирать цели из приоритезированной очереди в порядке их важности и распределять цели между доступными PTZ-камерами с учетом взаимного расположения целей и доступных камер. В работу алгоритма может вмешаться оператор, подающий команды на PTZ-камеру с помощью джойстика или программного интерфейса (рис. 4). В этом случае, алгоритм должен задействовать другие PTZ-камеры для слежения за целями, оставшимися без внимания оператора. На сложных объектах необходимо применение трехмерных моделей охраняемого объекта и зон действия камер.
5. Автоматическое наведение PTZ-камеры
В простейшем случае, алгоритм наведения может быть реализован при помощи многозонного детектора движения обзорной камеры: кадр разбивается на множество зон, каждая из которых ассоциируются с препозициями PTZ-камеры. При срабатывании детектора движения в зоне (рис. 2), PTZ-камера переводится в соответствующую предпозицию (риc. 4). Чем больше зон задается при настройке, тем большее увеличение можно получить на PTZ-камере. Недостатком данного подхода являются неустойчивая работа при наличии нескольких целей и ограничения точности наведения, связанными с выбранными предпозициями PTZ-камеры.
На объекте с большим пространством наблюдения и большим числом камер рекомендуется аналитическое преобразование координат обзорной камеры в систему координаты поворотной камеры без разделения кадров на зоны (рис. 3,4).
Более качественное наведение может быть получено при помощи профессиональной видеоаналитики. Связь обзорной и управляемой камерой устанавливается через глобальную систему координат реального мира, к которой привязываются все камеры. Точность преобразования из двумерной системы координат кадра в трехмерное пространство реального мира ограничивает приближение PTZ-камеры, т.к. в случае ошибки преобразования, на сильном увеличении объект может оказаться вне поля зрения. Поэтому особенные требования предъявляются к видеоаналитики обзорной камеры: необходима качественная локализация (сегментирование) цели и качественная калибровка для связи его координат с поворотной камерой.
6. Автоматическое слежение за целью
После того как PTZ-камера наведена на цель, желательно применение алгоритмов слежения для отображения и записи целостного фрагмента видео цели, сопровождаемой PTZ-камерой. В процессе настройки алгоритма слежения приходиться искать компромисс между степенью увеличения (и, следовательно, детализацией) цели и частотой смещений PTZ-камеры. Чем сильнее увеличение, тем чаще приходиться передвигать камеру.
Распространенные PTZ-камеры не позволяют плавно поворачивать камеру с переменно скоростью. При шаговом смещении положение PTZ-камеры изображение «дергается» и смазывается. Поэтому хороший алгоритм слежения должен минимизировать количество смещений камеры для заданного увеличения. Алгоритм слежения должен корректно работать в случае временного взаимного перекрытия целей, например, если люди идут навстречу друг-другу (см. видеодемострацию и слайды про алгоритм).
PTZ-cлежение за целью может осуществляться тремя способами: а) при помощи PTZ-камеры (самослежение); б) при помощи обзорной камеры (внешнее слежение) и в) гибридными образом. Каждый из способов имеет свои преимущества и недостатки, которые мы сравним в отдельной публикации. Алгоритм самослежения удобен в случае, когда оператор задает цель в ручную, а обзорная камера отсутствуют или не видит цель. Алгоритм внешнего слежения более устойчиво работает при наличии нескольких целей. Для объектов одинокого видимого размера, алгоритмы слежения на подвижной камере работают хуже, чем на неподвижной камере, т.к. в последнем случае алгоритм может лучше адаптироваться к неподвижному фону. В теории, гибридный способ должен обеспечить наиболее устойчивое слежение во всех ситуациях, но в известных нам системах он пока не реализован
Влияние задержки
Слежение за целью при помощи привода PTZ – задача реального масштаба времени, чувствительная к задержке. Если общая задержка видео в IP-сети превышает 500 мс (половина секунды), то эффективно управлять камерой не может ни оператор, ни серверная видеоаналитика. Как правило, около 300 мс вносится передающим устройством (камерой или кодером) и около 100 мс вносится VMS-системой, декодирующей видео.
Качественное слежение за объектом может быть реализовано при локальной обработке видео до компрессии. В этом случае координаты цели могут быть рассчитаны по данным обзорной или PTZ-камеры за 20-40 мс. Такая система может сопровождать быстродвижущиеся цели, такие как бегущий человек и транспортное средство, на хорошем увеличении.
Поддержка стандартов
Начиная с версии 1.02, международный стандарт ONVIF позволяет строить унифицированные решения для автоматического и ручного управления PTZ-камерами. В частности, стандарт описывает команды управления и считывания положения PTZ-камеры, системы координат, а так же формат передачи метаданных о подвижных объектов с обзорной камеры в систему управления видео (VMS) и/или иные устройства для управления PTZ-камерой.
Оживленные сцены
Применение интеллектуальных функций PTZ в общественных местах ограничено возможностями видеоаналитики слежения. Сегодня на рынке не существует видеоаналитики, способной сопровождать человека в толпе без применения детектора лиц на обзорной камере. Если разрешающая способность и угол наблюдения обзорной камеры позволяет использовать детектор лиц, то возможно автоматизация наведения PTZ-камеры для более точного распознавания лиц и записи детализированного изображения. При этом необходима реализация системы слежения по данным детектора лиц, чтобы оптимизировать работу PTZ-камеры для нужного сценария, например, для слежения за одним человеком или для быстрого сканирования всех лиц в поле зрения.
Специальные требования к PTZ-камере
Большинство PTZ-камер, представленных на рынке, с интерфейсами Pelco D (для последовательного интерфейса RS422/485) или ONVIF (для IP-сети) не имеют обратной связи системой управления, в частности, невозможно запросить текущую позицию камеры и установить камеру по абсолютным координатам. Это ограничение не позволяет использовать PTZ-камеру для слежения по координатам обзорной камеры.
Обзор решений на рынке
В модуле Trassir ActiveDome компании DSSL реализована функция PTZ-слежения с аналитическим преобразованием координат. В кадре обзорной камеры задается область, которая путем процедуры калибровки создает связь координат с поворотной видеокамерой. По информации от разработчика, количество обзорных камер в системе видеонаблюдения может быть неограниченно и связано с размером контролируемой зоны. Например, чтобы обеспечить обзор в 360°, рекомендуется установить 4 обзорные и одну поворотную камеру.
В продукте Интеллект компании iTV может быть реализовано PTZ-слежение при помощи многозонного детектора движения обзорной камеры без автоматизации процесса калибровки. Для этого необходимо выполнить шаги: 1) разбить кадр обзорной камеры на множество зон детектирования движения; 2) запрограммировать соответствующие предпозиции на PTZ-камере; 3) написать скрипт, который будет устанавливать PTZ-камеру в предпозицию, соответствующую зоне движения. Для PTZ-слежения в условиях движения двух и более целей, необходима реализация более сложной логики, при помощи скрипта или компонента ActiveX.
Наша компания работает над реализацией PTZ-слежения с многозонным детектором движения и аналитическим преобразованием координат в IP-видеосервере MagicBox. В текущей версии прошивки устройства, передача метаданных с координатами целей и управления приводом PTZ осуществляется в рамках международного стандарта ONVIF, что позволяет реализовать внешнюю логику управления PTZ-камеры. Приложение Менеджер устройств ONVIF, с которым Хабр уже знаком, иллюстрируют взаимодействие клиента ONVIF с PTZ-камерой и видеоаналитическим сервисом (рис. 4).
Рис. 3. Слежение за целью при помощи встроенной видеоаналитики. Передача 2D и 3D координат цели в метаданных ONVIF для автоматического наведения PTZ-камеры. Буква M означает, что цель двигается (moving). Буква S означает, что цель остановилась. Фон цели подвижный (листья деревьев шевелятся).
Рис. 4. Ручное и автоматическое управление PTZ-камерой по протоколу ONVIF через Менеджер устройств ONVIF.