Главная › Новости

Лайфхаки видеонаблюдения от Axis Communications

Опубликовано: 03.09.2018

Видеонаблюдение для квартиры

Видеонаблюдение сегодня – неотъемлемая часть существования государств, бизнеса, людей.  Необходимо получать видеоинформацию видеокамер с объектов и в условиях плохой освещенности, и при неблагоприятных погодных явлениях, затрудняющих съемку (дождь, туман и т.д.). При этом, они должны передаваться операторам систем и на серверы для хранения с минимальными потерями изображения. Безотказность работы оборудования гарантирует защиту людей и бизнеса при любых обстоятельствах.

Axis Communications разработал ряд технологий, позволяющих минимизировать воздействие неблагоприятных условий съемки на качество получаемого видеоизображения. Рассмотрим применение этих технологий для решения нескольких задач.

Лайфхак1

Получение качественного изображения в условиях широкого динамического диапазона.

Наблюдается большая разница в освещенности самых темных и самых светлых участков изображения. В солнечный день, когда образуются четкие тени, возникает существенный контраст между яркими и темными областями. Это явление характеризуется таким понятием как динамический диапазон - соотношение между максимальной и минимальной измеримой интенсивностью света (белым и черным, соответственно).

Что будет, если у PTZ-камеры непрерывный автофокус? PTZ camera with uninterrupted Auto-Focus

В природе встречаются динамические диапазоны, далеко выходящие за пределы воспринимаемых камерой или человеческим глазом границ. Например, такая ситуация возникает, когда вы снимаете человека на фоне ярко освещенного окна. В этом случае камера либо корректно экспонирует человека и полностью высветляет предметы за окном, либо отдает приоритет тому, что происходит на улице, делая изображение основного объекта недоэкспонированным и темным. Динамический диапазон между человеком и пейзажем за окном шире, чем может воспринять камера. Такое явление компенсируется в системах видеонаблюдения технологией  "широкий динамический диапазон" (WDR) или "высокий динамический диапазон" (HDR).

Решение Axis :

Технология WDR с функцией динамической контрастности

Широкий динамический диапазон (Wide Dynamic Range, WDR) — это технология, позволяющая расширить рабочий диапазон камеры между самыми темными и самыми светлыми участками изображения.

Существуют различные способы увеличения динамического диапазона, и для достижения наилучшего результата многие решения используются совместно.

Рис. 1. Полный динамический диапазон для сцены

Рис. 2. Динамический диапазон (показан красным) при съемке камерой, не имеющей режима WDR. Для участка слева экспозиция слишком мала, а для участка справа — слишком велика.

Рис. 3. Более широкий динамический диапазон (показан красным) при съемке камерой, имеющей режим WDR.

Самый простой способ, дополняющий WDR, реализован компанией Axis в функции под названием  динамический контраст , которая имеется в большинстве наших камер. При данном способе датчик камеры фиксирует изображение с большей  глубиной цвета  (внутреннее свойство, связанное с динамическим диапазоном), чем та, которую камера фактически способна передать.

Затем камера выполняет расширенную  корректировку тона , при которой пропускаются некоторые уровни яркости, для того чтобы уменьшить глубину цвета до уровня, приемлемого для экрана компьютера. При этом учитываются как самые темные, так и самые яркие участки изображения, что в результате приводит к хорошей проработке деталей на обоих концах шкалы яркости.

Рис. 4. В верхнем поле представлено изображение с высокой глубиной цвета. В средней части показан пропуск определенных участков изображения. В нижнем поле показан результат после применения корректировки тонов.

Существует два типа тональной компрессии. При глобальной тональной компрессии все пиксели обрабатываются одинаково, что означает исключение одних и тех же уровней на всех участках изображения. При локальной тональной компрессии для каждого участка изображения решение о том, какие уровни должны быть исключены, принимается отдельно. Локальная компрессия требует значительно больше процессорных ресурсов, но обеспечивает исключительное качество результата.

WDR - Dynamic capture

Существует и другая, принципиально отличная от предыдущей технология для расширения диапазона; она называется  динамическая съемка (Dynamic Capture) . В этом случае камера быстро делает несколько последовательных снимков с разными экспозициями. Затем эти снимки комбинируются, чтобы получить общее составное изображение, в котором будут хорошо проработаны как самые яркие, так и самые темные участки.

Рис. 5. При динамической съемке окончательный результат получается путем сочетания нескольких изображений.

Такое композитное изображение будет обладать гораздо большей глубиной цвета — больше той, с которой может справиться экран компьютера. Таким образом, требуется корректировка тонов, точно так же как в режиме динамической контрастности.

Чтобы сделать несколько кадров за время, обычно выделяемое на один кадр, требуется очень быстрая и чувствительная матрица. Результирующее изображение с широким динамическим диапазоном будет высокоинформативным. Такая технология сегодня применяется в некоторых камерах Axis.

Технология WDR – Forensic Capture

В результате многолетних исследований была разработана технология  WDR — Forensic Capture , которая является передовой технологией в области создания изображений; она применена в некоторых последних, высокотехнологичных моделях камер Axis. В данной технологии применяется набор алгоритмов, позволяющих снизить уровень шума и усилить сигнал изображения для максимально возможной проработки всех деталей картинки.

Это позволяет получить видеоизображение, которое хорошо подходит для распознавания объектов благодаря адекватному отображению всех деталей и в светлых, и в темных областях. 

Кроме того, камеры Axis с технологией WDR — Forensic Capture способны легко переключаться между режимом WDR и режимом съемки при недостаточной освещенности. По сравнению с существующей в настоящее время технологией WDR, данный способ упрощает регистрацию и идентификацию важных деталей изображения.

Чтобы наглядно представить себе, о чем идет речь, сравните уровень проработки деталей на двух приведенных ниже изображениях.

Рис. 6. Изображение слева получено без применения технологии WDR — Forensic Capture. Изображение справа получено с применением технологии WDR — Forensic Capture.

Применение:

Если к видеонаблюдению предъявляются повышенные требования, может возникнуть необходимость использования камеры с расширенными функциями WDR, например WDR —  Dynamic Capture и WDR — Forensic Capture.

Для криминалистических (расследование инцидентов) целей  лучше всего подходит камера с технологией Forensic WDR.  Для компании Axis приоритетом всегда является высокое качество изображений и их пригодность для целей криминалистики. Это связано с тем, что другие переменные — например, качество обработки изображения — также играют важную роль. Что же в итоге? Камера с более низким значением в дБ может давать более качественное изображение с точки зрения видеонаблюдения.

Бoлее пoдрoбнo >>>

Лайфхак2

Поддержание точности изображения с минимумом уровня помех, особенно в условиях недостаточной освещенности

Камера круглосуточного наблюдения предназначена для наружной установки или использования во внутренних помещениях с низкой освещенностью. В течение светового дня эта сетевая камера обеспечивает передачу цветного изображения. По мере уменьшения освещенности камера автоматически переключается в ночной режим и, используя ближнюю (длинноволновую) ИК-область спектра, передает черно-белое изображение.

Решение Axis :

Технология Lightfinder (досл. Поиск света) основана на матрице CMOS с исключительной световой чувствительностью. Если судить по качеству обработки изображения уже применяемому в системах наблюдения Axis, максимально возможные параметры изображения обеспечиваются степенью фильтрования и резкости благодаря передовому программному обеспечению. Отличные эксплуатационные характеристики при низкой освещенности являются результатом обоснованных решений в отношении матрицы и линзы, помноженных на тщательно настроенную обработку изображения.

Рис.7 Сравнение в условиях слабой освещенности. Слева – сцена с освещенностью 0,4 люкс у задней стены, снятая камерой в ночном режиме. Справа – та же сцена, снятая камерой с поддержкой технологии Lightfinder. Вторая камера все еще работает в дневном режиме, передавая цветное и более детальное изображение

В технологии Lightfinder значительно улучшена характеристика подавления помех, что в сочетании со световой чувствительностью матрицы обеспечивает превосходное качество изображения.

К преимуществам технологии Lightfinder относятся

высокая световая чувствительность, превосходное качество изображения с низкими помехами и богатством деталей лучшее цветовое воспроизведение в условиях слабого освещения.

В отличие от обычных дневных и ночных камер, которые переключаются в темноте на черно-белое изображение, камеры с технологией Lightfinder могут поддержать цвета даже в очень темных условиях. Есть много ситуаций, где для успешной идентификации необходима именно возможность видеонаблюдения с цветом - важный фактор, и эта характеристика камеры значительно увеличивает пользователям возможность эффективно опознавать людей, транспортные средства и происшествия.

Применение:

Применение камер с технологией Lightfinder будет особенно выгодным для ответственных и трудных ситуаций видеонаблюдения в условиях низкой освещенности, как в случаях парковочных стоянок, городского наблюдения, наблюдения в школах, общежитиях или на строительных площадках. Технология Lightfinder может использоваться для наружных периметров, таких как электростанции, установки для обработки воды, тюрьмы, так же для железнодорожного наблюдения. В чрезвычайно плохих условиях освещенности, таких как на строительных участках, которые могут быть оборудованы лишь одним фонарем приходится добавлять ИК-прожектора. В случае же применения технологии Lightfinder ее высокая светочувствительность делает во многих случаях ИК-освещение ненужным.

Более подробно>>>

Лайфхак3

Получить четкое, равномерно освещенное изображение объектов в полной темноте.

Как известно из практики  видеонаблюдения  в темное время суток, светодиодная ИК-подсветка нормально функционирует в довольно ограниченных пределах (около 15 метров). Обусловлено это небольшой мощностью ИК светодиодов, интегрированных в конструкцию камеры. Делается это как минимум по двум причинам: во-первых, для снижения общего энергопотребления камеры и, во-вторых, для снижения нагрева матрицы камеры от находящихся рядом мощных светодиодов.

Особенно вреден нагрев матрицы, приводящий к значительному увеличению шумов в изображении, проявляющихся в виде "снега" из хаотично расположенных цветных точек в кадре.

Для обычной ИК-подсветки характерно ослепление матрицы светом, отраженным от близко расположенных объектов. Проявляется это в виде белых пятен вместо лиц людей, находящихся недалеко от камеры с подсветкой.

Решение Axis :

Новая интеллектуальная энергоэффективная светодиодная технология Axis OptimizedIR (досл. Оптимизация инфракрасного излучения). При освещении слишком узкой зоны в центре кадра образуются области засветки и блики, в результате чего некоторые части изображения становятся слабо различимыми. С другой стороны, при освещении слишком широкой зоны свет падает и на объекты вне поля интереса, а дальность наблюдения сокращается. В зависимости от модели камеры технология OptimizedIR может обеспечивать ИК-подсветку на расстояние свыше 40 метров при малом энергопотреблении со стандартной подачей электропитания по PoE.

После регулировки сектора обзора во время установки камеры Axis, оснащенной дистанционным управлением зумом и технологией OptmizedIR, угол подсветки автоматически подстраивается под уровень масштабирования изображения. Изменения угла подсветки синхронизировано с процессом фокусировки камеры, что обеспечивает постоянно максимальное освещение изображения в фокусе.

Еще одна возможность автоматической настройки технологии Axis OptimizedIR наглядно проявляется, когда объект наблюдения находится на значительном расстоянии от камеры в освещенном секторе обзора. По мере приближения объекта к камере экспозиция автоматически меняется. Объект, приблизившийся к камере, становится хорошо освещенным, но без переэкспозиции. 

Рис.8  Технология Axis OptimizedIR автоматически меняет экспозицию камеры по мере приближения объекта наблюдения.

Принцип действия технологии Axis OptimizedIR

Равномерное освещение объектов, находящихся на различном удалении от камеры достигается регулировкой двух параметров подсветки:

Автоматической подстройкой угла подсветки в зависимости от угла обзора камеры. Угол подсветки изменяется в соответствии с текущим значением увеличения объектива (зума). Автоматической подстройкой экспозиции камеры в зависимости от удаления объекта от камеры. При приближении объекта экспозиция уменьшается, снижая тем самым эффект ослепления матрицы.

Применение:

Применение камер с технологией OptimizedIR эффективно для объектов с требованием осуществления полного мониторинга в круглосуточном режиме: магазинов, гостиниц, офисов, школ, банков и больниц. Данная технология востребована в городском видеонаблюдении, на открытых территориях (автомобильных парковках, станциях техобслуживания).

Бoлее пoдрoбнo >>>

Лайфхак4

Снижение загрузки сетей и накопителей данных без потери критически важной информации и уменьшения срока хранения данных видеонаблюдения.

Технический прогресс привел к повышению качества видеоматериалов, используемых как вещественные доказательства, и возможностей расследования.  Например, это касается распознавания лиц, при условии, что съемка производилась в нужном месте, в нужное время и с надлежащим качеством. С другой стороны, даже если видеозапись ведется с высоким качеством, она может оказаться бесполезной, если емкость накопителей для хранения видеозаписей была недостаточной, и система была настроена так, что ценные данные были удалены до того, как они потребовались. Есть разные способы снижения потребности в емкости накопителей: путем уменьшения битрейта, ограничения срока хранения видеозаписей, сохранения записей с меньшим разрешением, снижения частоты кадров или усиления сжатия видеоданных. Однако каждый из этих способов может привести к потере критически важной информации именно тогда, когда она действительно понадобится.

Решение Axis :

Технология Zipstream, оптимизированная для нужд охранного видеонаблюдения, представляет собой высокоэффективную реализацию алгоритма сжатия видео H.264, применение которой ведет к снижению загрузки сетей и накопителей данных в среднем на 50%. Технология Axis Zipstream работает благодаря новому модулю, обеспечивающему сохранение важных деталей изображения, позволяя при этом удалять из видеопотока ненужные данные. Сокращая объем записываемых видеоданных в среднем на 50% и даже более, технология Axis Zipstream соответственно снижает и затраты на накопители без дорогостоящей и сложной интеграции.

Видео слева получено с применением технологии Zipstream. Видео справа получено без применения технологии Zipstream.

Для эффективного сохранения информации с камер охранного видеонаблюдения на любой накопитель, видеоданные сначала нужно обработать, чтобы они поместились в имеющееся пространство накопителя. Прежде чем записывать видео с высоким разрешением и полной частотой кадров на карты памяти SD, которые являются наиболее широко распространенными и экономически эффективными локальными накопителями, исходные видеоданные подвергают кодированию с применением алгоритмов сжатия, сокращающих и удаляющих ненужную информацию.

Алгоритмы сжатия видеоданных определяют уже переданные участки видеоизображения, которые не нужно передавать еще раз в следующем кадре. Кроме того, алгоритмы сжатия выявляют детали изображения, которые можно удалить без потери качества. Современные алгоритмы сжатия видеоданных, хорошо взаимодействующие друг с другом, закреплены в  международных стандартах, представляющих собой свод синтаксических правил кодирования для записи, передачи и просмотра видеопотока. Самый распространенный на сегодня стандарт сжатия видеоданных, H.264, обладает настолько высокой эффективностью, что позволяет записать видеоматериалы за несколько дней видеонаблюдения на одну-единственную карту памяти SD. Стандарт H.264 не задает алгоритм, используемый для сжатия видеоданных, а лишь определяет свод синтаксических правил и способ воспроизведения. Это дает возможность совершенствовать средства кодирования, основанные на стандарте H.264, не меняя формат файлов и, таким образом, сохраняя совместимость с видеодекодерами.

Технология Axis Zipstream - это более эффективная реализация кодирования видеоданных на основе стандарта H.264, предназначенная для систем охранного видеонаблюдения. Интересующие наблюдателей детали и движущиеся части изображения сохраняются с заданным уровнем качества, в то время как разработанный компанией Axis уникальный модуль подвергает другие участки видеоизображения более интенсивной фильтрации, оптимизируя таким образом нагрузку на сеть.

Применение:

Для профессиональных систем VMS уменьшение битрейта видеопотока весьма желательно, но в то же время необходимо сохранение качества видеоизображения для критически важных объектов видеонаблюдения по всему миру. Такие системы должны выявлять даже малейшие угрозы, обеспечивая эффективное углубленное расследование каждого происшествия. В системах, призванных гарантировать высокий уровень безопасности, технология Axis Zipstream позволяет вести непрерывную видеозапись благодаря уменьшению битрейта видеопотока при съемке статичных сцен.

Технология Axis Zipstream актуальна для всех пользователей, заинтересованных в снижении затрат на хранение данных, но ее основная сфера применения – малые системы с локальным хранением видеозаписей. Технология Zipstream будет полезна всем заказчикам, нуждающимся в небольших, автономных, простых в эксплуатации системах охранного видеонаблюдения.

Бoлее пoдрoбнo>>>

Технологии Axis, управляемые бортовым процессором видеокамеры, позволяют улучшить изображение при неблагоприятных условиях съемки и оптимизировать нагрузку на сети и хранилища. В многочисленных продуктах компании Axis рассмотренные технологии представлены в различных комбинациях, что позволяет подобрать оборудование под запросы любого заказчика.