Рис. 7.20. 16-канальный триплексный видеомультиплексор

Видеодетекторы движения

Видеодетекторы движения (Video Motion Detector — VMD) — это устройства, анализирующие поступающие на вход видеосигналы и определяющие наличие изменений в видеосигнале; в случае их появления активируется выход тревоги.

Быстро развивающаяся технология обработки изображений позволяет запоминать и обрабатывать изображения в течение очень короткого времени. Если время обработки равно или меньше 1/50 с (PAL) или 1/60 с (NTSC), что, как мы знаем, равно скорости обновления «живого» видео, то мы можем обрабатывать изображение без потери полей и сохранить видимость «движения в реальном времени». На самом раннем этапе развития VMD была возможна только аналоговая обработка. Такие простые VMD все еще применяются и, пожалуй, достаточно эффективны в сопоставлении с их ценой, хотя они не способны сделать сложный анализ и поэтому дают большое количество ложных тревог.

Принципы работы аналогового VMD (иногда их называют видеосенсорами движения) очень просты: видеосигнал с камеры подается на VMD и затем на монитор или любой видеокоммутатор. При помощи нескольких регуляторов, расположенных на передней панели устройства, на анализируемом изображении позиционируются маленькие метки (обычно четыре).

Рис. 7.21. Простой аналоговый одноканальный видеодетектор движения

Рис. 7.22. Система Dindima с видеодетектором движения (VMD) на базе PC

Эти прямоугольные метки указывают зоны чувствительности, а уровень видеосигнала определяется электроникой VMD. Как только уровень меняется (становится выше или ниже) — то есть кто-то появился в поле зрения и попал в отмеченные зоны — активируется тревога. Чувствительность определяется величиной изменения уровня яркости, вызывающей состояние тревоги (обычно 10 % или более от максимального размаха видеосигнала).

Сигнал тревоги обычно звуковой, кроме того, VMD обеспечивает замыкание выходных контактов, что может использоваться для запуска других устройств. Подтверждение восприятия предупреждающего сигнала может быть автоматическим (через несколько секунд) или ручным. На передней панели устройства находится регулятор чувствительности, и если его настроить соответствующим образом, то можно получить неплохие результаты. Ложные тревоги будут всегда — их могут вызвать колышущиеся на ветру деревья, прогуливающиеся кошки, световые блики — но причина тревоги всегда может быть определена при воспроизведении записи с видеомагнитофона (если VMD к нему подсоединен).

VMD нередко являются лучшим решением, чем пассивные инфракрасные детекторы (PIR), не только потому, что причину тревоги можно увидеть, но и потому, что VMD точно анализирует все, что видит телекамера. Если используются PIR-детекторы, то зона охвата датчиков должна соответствовать полю обзора телекамеры, — только тогда система будет эффективна.

Если в системе несколько телекамер, то мы не сможем переключаемые видеосигналы подавать на VMD, так как это будет постоянно вызывать сигналы тревоги, и тогда нам потребуется по одному VMD на телекамеру. В системах последующей обработки видеосигнала метки зоны чувствительности могут быть сделаны невидимыми, оставаясь при этом активными.

Следующий шаг VMD-технологии — это цифровой видеодетектор движения (DVMD), еще более сложное и популярное устройство. И конечно же, более дорогое, но при этом более надежное и дающее меньшее количество ложных тревог.

Основные различия между DVMD различных производителей лежат в области алгоритмов программного обеспечения и обработки движения. Эти концепции достигли такой стадии, что теперь можно игнорировать движение сгибаемых ветром деревьев, можно выделить движение машин на заднем плане изображения и исключить его из процесса принятия решения об активации тревоги. В последние годы были разработаны DVMD-устройства, учитывающие перспективу. Это означает, что по мере передвижения объектов в направлении «от камеры» (при этом их размеры на изображении уменьшаются), увеличивается чувствительность VMD с целью компенсации уменьшения размеров объекта из-за эффекта перспективы. Следует отметить, что этот эффект также зависит от объектива.

Рис. 7.23. 3-мерный VMD на базе PC (Practel)

Рис. 7.24. Усовершенствованное многоканальное устройство обнаружения движения

Сегодня многие компании выпускают дешевые альтернативы сложным автономным системам в виде РС-плат. Платы снабжены специализированным программным обеспечением, и в качестве VMD может использоваться практически любой персональный компьютер. Более того, можно хранить кадры изображения на жестком диске и передавать их по телефонной линии, подсоединенной к PC. VMD имеет множество опций настройки, и для его установки вам потребуется уйма времени, но в награду вы получите надежное функционирование системы с меньшим количеством ложных тревог.

Стандартной опцией для многих VMD-устройств стал специальный метод записи, называемый «предыстория тревог» (pre-alarm history). Лежащая в его основе идея довольно проста, но чрезвычайно полезна для систем видеонаблюдения. При возникновении состояния тревоги сохраняются записанные изображения как после активации тревоги, так и до активации (Для этого видеосигналы сначала поступают в буфер с емкостью хранения потока видеосигналов в течение нескольких секунд, а уже потом из буфера могут подаваться для записи на жесткий диск. Прим. ред.). В результате мы получаем последовательность изображений, отражающих не только период тревожной ситуации, но и то, что ей предшествовало.

Одной из последних разработок в этой области стала (оригинальная) концепция трехмерной видеодетекции движения, предложенная одной австралийской компанией. Согласно этой концепции предлагается использовать две (или более) телекамеры для наблюдения за объектом под различными углами, что дает чрезвычайно низкий уровень ложных тревог. Таким образом определяется трехмерная объемная защищаемая зона, которая невидима для публики, но вполне различима для электроники, выполняющей обработку изображения. Согласно этой концепции движение перед любой из камер не вызовет ситуации тревоги до тех пор, пока не будет нарушена защищаемая зона, воспринимаемая с позиций обеих телекамер. Опираясь на эту концепцию, можно организовать наблюдение, например, за ценными произведениями искусства в галереях; тревога не будет активироваться каждый раз, когда кто-то проходит перед произведением искусства, а только тогда, когда объект будет сдвинут с места.

Довольно часто более удобен такой вариант: детектирование тревоги происходит не в том случае, когда кто-то или что-то движется в поле зрения, а только когда фиксированный объект смещается со своего положения. Эти можно сделать при помощи видеодетектора стационарных объектов (VNMD, video non-motion detector). Это устройство во многом аналогично VMD, но только в этом случае собирается дополнительная информация о тех объектах, которые стационарны в течение длительного времени. Любые движения вокруг выбранных объектов не вызывают сигнала тревоги; тревога активируется только в том случае, когда защищаемый объект смещается со своей стационарной позиции.