Видеонаблюдение

Видеонаблюде́ние (англ. video surveillance) — наблюдение с помощью видеотехнических средств. Слово видеонаблюдение вошло в русский литературный язык в 90-е годы для обозначения скрытого наблюдения, осуществляемого с помощью видеотехники. Слово теленаблюдение (вошедшее в язык в 70-е годы) предусматривало публичный показ наблюдаемого процесса телезрителям.
В СССР промышленное (прикладное) телевидение относилось к производственной (ведомственной) связи.
Наблюдение осуществляется с помощью передающей телевизионной камеры, с которой сигнал транслируется по радиоканалу или кабелю на приёмный пункт, где воспроизводится на экране. Контроль включает в себя как воспроизведение изображения, сочетание воспроизведения изображения с его анализом, так и телевизионную автоматику без воспроизведения изображения для человека. Для технологий телевидения характерны: высокая оперативность, достоверность и детальность передаваемого изображения; возможность наблюдения за объектами, где пребывание человека невозможно или нецелеобразно. В случае использования видеонаблюдения для обеспечения безопасности одной из основных задач является регистрация видеопотоков с использованием видеорегистраторов.
Замкнутая система телевидения, замкнутое телевидение (англ. closed circuit television, CCTV) — телевидение, позволяющее передавать изображения на относительно короткие расстояния, обычно по кабелю, и предназначенное для определённых групп пользователей. Применяется для наблюдения за общественными, опасными или труднодоступными местами, изучения хирургических операций, противокриминальной защиты и т.д. Термин телевидение без уточнения, как правило, используется для обозначения телевизионного вещания. Системы телевизионного вещания по характеру использования являются открытыми, в отличие от замкнутых систем. Систему вещательного телевидения определяет совокупность нормированных параметров (телевизионный стандарт).
В 1970-е годы в рамках стандартизации в английском языке использовали термин closed — circuit televission systems, в русском установки телевизионные прикладного назначения.
Замкнутое телевидение разделяется на две области: визуальные системы предназначены для наблюдения людьми, телевизионная автоматика использует сигналы в технических средствах.
Замкнутое телевидение имеет ограниченное число телевизионных приёмников. Замкнутое телевидение можно классифицировать по количеству передатчиков и приемников:
Телевидение разделяется:
В замкнутых системах отсутствуют мощные передающие устройства, аппаратно-студийные комплексы и другие сложные технические службы. В большинстве случаев отстутствует звуковое сопровождение.
В 1942 году в Германии компанией Siemens была создана первая в мире система видеонаблюдения для наблюдения за испытаниями ракет «Фау-2» на полигоне Пенемюнде, главным разработчиком той системы был Вальтер Брух, который, в 1963 году, руководил разработкой системы PAL.
В 1949 году в США появилась первая коммерческая система видеонаблюдения Vericon, преимуществом этой системы называлось использование проводов вместо радиоволн, и как следствие, отсутствие необходимости в получении разрешений.
В 1949 году был опубликован фантастический роман Джорджа Оруэлла «1984», в которой автор описывал массовое использование видеонаблюдения.
В 1956 году в Гамбурге (Германия) полиция провела испытания уличной системы видеонаблюдения, названной «Zauberspiegel» («волшебное зеркало»). Полицейские наблюдали через монитор за движением автотранспорта на улице и переключали сигналы светофора нажатием одной кнопки.
В 1959 году в Ганновере и Мюнхене началось использование системы видеонаблюдения для мониторинга уличного движения.
В 1960 году полиция Франкфурта-на-Майне ввела в эксплуатацию первую автоматическую систему фотографирования нарушений правил дорожного движения на светофорах.
В 1965 году система видеонаблюдения за дорожной обстановкой Мюнхена была расширена до 14 камер, каждая из которых имела функции поворота, приближения и панорамирования.
Великобритания была первой страной, начавшей эксперимент по установке постоянных стационарных камер в публичных местах для обеспечения безопасности. В июле 1960 года полиция Лондона устанавливает две временные камеры на Трафальгарской площади для наблюдения за толпой, пришедшей наблюдать за официальным визитом тайской королевской семьи.
В сентябре 1968 года в американском городе Олеан, штат Нью-Йорк, было установлено видеонаблюдение на наиболее оживлённых улицах в целях охраны правопорядка. Установленные камеры отсылали изображения в департамент полиции 24 часа в сутки. Они имели механизм поворота вправо и влево по таймеру, захватывая большое пространство на прилегающих улицах, и действительно позволяли предотвращать преступления. Потребовалось 2 года и 1,4 миллиона долларов по курсу 1968 года, чтобы спроектировать и развернуть систему охранного телевидения на 8 камер. Новости о новой системе быстро распространялись. В течение года после установки 160 начальников полицейских департаментов со всей страны приехали в Олеан для ознакомления с принципом работы и возможностями видеонаблюдения.
Другая крупная полицейская система видеонаблюдения была установлена в 1973 году на Таймс-сквер в Нью-Йорке, однако она не привела к заметному снижению преступности на этой площади.
Ранние системы видеонаблюдения позволяли только просматривать изображение с камер, а запись была возможна только в ручном режиме по команде оператора. Непрерывная запись появилась только в 1970-х годах с развитием технологий видеозаписи.
В 1980-х годах в системах видеонаблюдения начала активно внедряться цифровая обработка сигналов. В камерах стали активно применяться ПЗС-матрицы вместо электронно-лучевых трубок, что привело к уменьшению габаритов камер наблюдения. Начинают выпускаться цветные камеры наблюдения.
10 мая 1997 года в Брайтоне (Великобритания) произошли первые акции протеста против массового видеонаблюдения. В акциях протеста участвовали более 200 человек. Ими производились не только выступления, но и провокации, такие как инсценировка драк перед камерами, «угон» собственных машин, имитация торговли наркотиками. Также активисты загораживали камеры воздушными шариками и расклеивали предупреждения о видеонаблюдении в туалетах и раздевалках. Несколько десятков камер были повреждены. Полицией были арестованы три человека, повредившие камеры в центре города.
В конце 1990-х годов появились и стали набирать популярность полностью цифровые системы видеонаблюдения, в частности, IP и SDI, а аналоговые системы стали записывать сигнал на цифровой носитель. В камерах стали также применяться более дешёвые, чем ПЗС, КМОП-матрицы.
В 1998 в лондонском районе Ньюэм впервые установлена система распознавания лиц. В 2000-х годах системы распознавания лиц позволяют идентифицировать лицо человека с точностью не менее 80 %.
В 2009—2012 годах в Москве в подъездах жилых домов было установлено 80 тыс. видеодомофонов с цветными камерами, предназначенными для детальной съёмки лиц людей, входящих в подъезды. Данные системы могут быть использованы для распознавания лиц. Стоимость системы составила 1,7 млрд рублей.
В систему видеонаблюдения входят камеры, регистратор с записывающим устройством, блок питания, кабель для передачи информации между камерами и видеорегистратором, монитор и прочие материалы.
Телевизионная камера передающая (телекамера) — средство обнаружения для преобразования оптического изображения в электрические сигналы. Телекамеры для прикладного телевидения отличаются от вещательных отсутствием видоискателя. Видеокамера в своём корпусе содержит телекамеру и средство записи видеосигнала.
На данный момент наибольшее применение получили камеры на основе ПЗС-матриц. В большинстве случаев используются короткофокусные объективы типа фикс-фокус, не требующие фокусировки, и автоматическое управление экспозицией. Основные производители матриц — Sony, Sharp, Panasonic, Samsung, LG, Hynix. Их использование позволило создать умеренные по цене и достаточно высококачественные изделия широкого применения. Обычно разница между камерами, основанными на матрицах разных производителей, проявляется в сложных условиях освещения. В линейке каждого производителя присутствуют как дешёвые и стандартные по параметрам матрицы, так и матрицы повышенного разрешения и/или повышенной чувствительности.
По конструктивным особенностям камеры можно разделить на типы:
По типу выходного сигнала камеры подразделяют на аналоговые и цифровые. Большинство цифровых камер передают сигнал по стандартной компьютерной сети типа Ethernet — так называемые IP-камеры.
По способу передачи данных камеры делятся на проводные и беспроводные. Последние имеют в своем составе передающее устройство и антенну.
Чувствительность камеры характеризуется минимальным отверстием диафрагмы (максимальным F-числом), дающим видеосигнал размаха 1 В на тестовой таблице, освещённость которой 2000 лк, с цветовой температурой 3200 К. Чувствительность камеры, четко определённая в широковещательном ТВ, в охранном телевидении часто понимается неверно, её обычно путают с минимальной освещённостью.
Минимальная освещенность (в характеристиках камер этот параметр часто указывают как чувствительность) — это наименьшая освещённость на объекте, при которой камера даёт распознаваемый сигнал, выражается в люксах на объекте. Ряд производителей использует термин распознаваемый сигнал в широком смысле и не указывают уровень сигнала на выходе камеры. Этот уровень может составлять даже 10 %, что при включенной автоматической регулировке усиления (АРУ) будет казаться значительно больше.
Динамический диапазон ПЗС-матрицы камеры определяется как максимальный сигнал по отношению к среднеквадратичному значению фона экспозиции, то есть отношение тёмных и ярких объектов в пределах одной сцены. Чем выше это отношение, тем более тёмные элементы видны на ярком общем фоне кадра.
Разрешающая способность аналоговой камеры — это максимальное число линий, помещающихся в одном кадре монитора (ТВЛ — телевизионные линии, от англ. Television Lines, TVL). Обычно указывается разрешающая способность по горизонтали, разрешающая способность по вертикали составляет 3/4 от горизонтальной.
Разрешающая способность устройств обработки и отображения видеоинформации измеряется, как правило, в пикселях. Это способность прибора раздельно наблюдать, фиксировать и (или) отображать рядом расположенные точки графического образа объекта. Измеряется числом раздельно отображаемых точек, приходящихся на дюйм поверхности кадра. Первое число — количество точек по горизонтали, второе — по вертикали. Иногда её измеряют в CIF.
Отношение сигнал/шум — это превышение уровня сигнала над уровнем шума при минимальной освещенности, измеряется в дБ и зависит от качества ПЗС матрицы камеры. На экране зашумленное изображение выглядит как зернистость или снег, а в цветном изображении появляются короткие цветные полоски или вспышки. Формула по напряжению имеет вид S/N=20lg (Uc/Uш) Формула по мощности сигнала имеет вид S/N=10lg (Pc/Pш)
Объектив — устройство, предназначенное для фокусировки светового потока на матрице камеры.
Объективы делятся на:
По способу управления диафрагмой объективы делятся на объективы с фиксированной диафрагмой, с управлением диафрагмой Direct Drive и с управлением диафрагмой Video Drive.
Для различных условий эксплуатации модульные камеры помещаются в корпуса различных типов, например, купольный корпус (традиционный для камер, устанавливаемых внутри помещений), термокожух (корпус, защищённый от воздействия осадков и низких температур; предназначен для камер, устанавливаемых на улице), антивандальный корпус (для уличной и внутренней установки) и др.
Последовательный видеокоммутатор (Switcher) — устройство для последовательного вывода изображения от камер на 1 монитор (устарели с появлением цифровых устройств записи).
Квадратор — устройство для одновременного вывода изображения от камер (обычно 4 или 8) на 1 монитор (устарели с появлением цифровых устройств записи).
Мультиплексор — устройство для одновременного вывода изображения от камер (обычно 4/8 или 16) на 1 монитор и формирования последовательности изображения от всех камер для записи на аналоговый магнитофон (устарели с появлением цифровых устройств записи).
Матричный видеокоммутатор (Matrix switcher) — устройство для одновременного вывода изображения от любой из камер в системе на любой монитор в системе. Гораздо более сложное и эффективное устройство, чем обычный видеокоммутатор.
Деление просматриваемого пространства на зоны (DORI = detection, observation, recognition, identification).
Например: соседние улицы — зона обнаружения, на дорожках и газонах нужно наблюдение, двор уже зона узнавания, а на стоянке и у дверей должно быть достаточно высокое качество для ориентировки. От этого зависит расположение камер (высоко подвешенная не сможет сделать хорошую ориентировку) и фокусное расстояние объективов (у широкоугольного расстояния обнаружения, наблюдения и т. д. меньше, чем у длиннофокусного).
Видеомагнитофоны — устройства записи на магнитную ленту. Стандартно на кассету E-180 можно записать до 24 часов видео, при пониженных требованиях к скорости записи до 960 часов. Практически вышли из употребления.
Цифровые регистраторы — современные устройства записи на жёсткий диск (HDD). Подразделяются на видеосерверы (основанные либо на обычном ПК под управлением Windows или Linux (со специализированной платой видеозахвата в случае применения аналоговых камер) и программным обеспечением записи и обработки видео, либо на специально собранном специализированном компьютере, являющемся ядром крупной системы безопасности) и автономные видеорегистраторы (DVR, non-PC или Stand-alone).
Прочие специализированные регистраторы — различные типы устройств применяются для решения отдельных задач видеонаблюдения. Например, для записи и хранения информации от камер системы видеонаблюдения, установленных в вагонах Московского метрополитена, помимо прочих устройств применяется взрывозащищённая память типа флеш.
Также многие IP-камеры имеют слот для карт памяти, на которую они могут производить запись. Это делает камеру самодостаточным средством видеофиксации, а также используется для резервирования записи - например, на случай выхода из строя основного устройства записи изображения.
Скорость записи (воспроизведения или просмотра) — Кадровая частота — количество кадров, которое видеосистема записывает (воспроизводит или передаёт) за одну секунду. Измеряется в кадрах в секунду (англ. frames per second, fps). Иногда производителями используется pps — количество полуполей, отображаемых видеосистемой за секунду. 1 fps = 2 pps.
Режимы записи
Двухпоточность — свойство IP-камер и устройств кодирования видео предоставлять два видеопотока различного качества для каждого канала видео. Поток высокого разрешения используется для сохранения в архив и для отображения в полноэкранном режиме. Поток низкого разрешения используется для отображения в режиме мультиэкрана. В общем случае возможно предоставление более двух потоков.
Устройства для организации контроля доступа в помещения с функцией видеофиксации и/или аудиофиксации.
Для организации видеонаблюдения используется широкий спектр дополнительного оборудования: ИК-прожекторы, модуляторы, усилители и т. п.
Основные задачи:
Решение реализуется с помощью организации видеозаписи на каждом транспортном средстве. После прибытия транспортного средства в парк информация с локальных устройств видеозаписи передаётся на архивные видеосерверы парка.
Основные задачи:
Решение реализуется с помощью организации видеозаписи в каждом вагоне. В некоторых случаях видеотрансляция с камер в режиме реального времени осуществляется в кабину машиниста. После прибытия электропоезда в депо информация с локальных устройств видеозаписи передаётся на архивные видеосерверы железнодорожного депо.
В виде централизованной системы видеонаблюдения в реальном времени реализовано в России пока только в Московском метрополитене. Основные задачи:
Решение реализуется с помощью организации видеозаписи в каждом вагоне. После прибытия электропоезда метро в депо информация с локальных устройств видеозаписи передаётся на архивные видеосерверы метрополитена. Решение отдельной задачи передачи данных из движущихся вагонов в режиме реального времени дало возможность оператору Ситуационного центра в любой момент подключиться к любой из камер, которые установлены в вагонах.
Системами видеонаблюдения оснащаются также грузовые и магистральные тепловозы и электровозы, находящиеся в собственности промышленных предприятий (например, добывающая промышленность), что обеспечивает:
Решение реализуется с помощью установки:
Основная задача видеонаблюдения в казино — обеспечение сохранения имущества компании. В обязанности оператора входит также отслеживание недобросовестного персонала, мошенников, мониторинг случаев воровства. В идеале оператор знает все правила казино, основные стратегии и системы счёта, следит за внешним видом и действиями персонала, поведением игроков, опираясь на язык тела.
На крупных торговых объектах видеонаблюдение используется в следующих целях:
На данный момент, системы видеонаблюдения в России установлены в половине офисов страны. Фиксация событий в офисе служит для обеспечения безопасности сотрудников, предотвращения мелкого воровства, выявления недобросовестных работников, а также ограничения возможности «утечки» служебной информации.
Используются беспилотники с камерами видеонаблюдения для точности артиллерии, скрытые камеры наблюдения для наблюдения за действиями противника, используются камеры ночного видения и тепловизоры.
Законность видеонаблюдения определяется и регулируется соответствующими законами и подзаконными актами страны, на территории которой будет устанавливаться нескрытое и скрытое видеонаблюдение. Почти во всех случаях действует следующий принцип: законность видеонаблюдения зависит от того, не нарушает ли оно права человека и есть ли у вас разрешение на осуществление этой деятельности от людей, которых она непосредственно коснётся. Туалетные комнаты и зоны отдыха входят в число мест, в которых установка видеонаблюдения недопустима. Места, где установлены камеры, должны быть оборудованы специальными предупреждающими знаками, например «Ведётся видеонаблюдение». Соответствующие изменения также должны найти отражение и в трудовом договоре сотрудника, где должны быть прописаны следующие пункты:
Типичная система видеонаблюдения, предназначенная для домашнего пользования, включает камеру, подключаемую по кабельному либо беспроводному каналу к домашней локальной сети. В комплект также входит программное обеспечение для удалённого наблюдения, видеозаписи, а также для управления записанным контентом. Сеть строится на базе одной или нескольких IP-камер.
Передача видео по сети требует существенной ширины канала передачи, поэтому в системах видеонаблюдения используется кодирование информации с целью сжатия. Ранее для построения сети применялись специализированные устройства для кодирования передаваемых данных. В настоящее время кодеры встраиваются непосредственно в IP-камеры.