Source: https://acsys.mx/videovigilancia-eficaz/
Timestamp: 2019-11-18 22:43:54+00:00

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Guía: Herramientas para Seleccionar un Sistema de Videovigilancia Eficaz | Acsys
Cada uno de los temas incluidos serán una herramienta de venta, que le permitirán relacionar las necesidades del usuario final, proponer las mejores alternativas y presentar un buen diseño.
Los sistemas de videovigilancia se han convertido en una herramienta esencial para las empresas comerciales, industriales, gubernamentales, tránsito y residencial. El uso de cámaras de video profesionales ha evolucionado de tal forma que ahora podemos aplicarlas en múltiples tareas, incluso aquellas ajenas a la seguridad.
El entendimiento de cada parte del sistema es muy importante para realizar la mejor propuesta y obtener los resultados esperados por usuario, es por esto por lo que se detallan las funciones y características de cada elemento y ejemplos básicos de aplicación.
El propósito de un sistema de videovigilancia
Por muchos años, los sistemas de detección de intrusión, de incendio y de control de acceso dominaron las aplicaciones de seguridad, a partir de los 80s, los sistemas de video comenzaron a utilizarse como protección perimetral dentro de un sistema de alarma.
La industria de la videovigilancia se encuentra en una etapa madura, ya se pueden definir sistemas completamente diseñados para aplicaciones específicas, son escalables, y sus aplicaciones van más allá de simplemente tener imágenes de video a distancia.
Los objetivos principales de un sistema de videovigilancia aplicados a un sistema de seguridad, son:
Observar áreas para ubicar intrusos.
Con la información recabada, es posible generar evidencias que pueden ser exportadas y utilizadas según sea cada caso. Sin embargo, los sistemas de video ahora cumplen con interesantes tareas que permiten ser aplicadas en:
Inteligencia de negocios al por menor ( Retail ).
Sistemas de tráfico y control vehicular.
Control en instalaciones de salud.
Los sistemas de videovigilancia para sistemas de seguridad implican definir el alcance de este. Las preguntas iniciales deberán ser: ¿Qué nos interesa ver?, ¿qué nivel de detalle requerimos?, ¿cuáles son las áreas clave?, ¿cuánto tiempo de grabación requiero?, ¿cómo quiero acceder al video? ¿qué condiciones físicas tienen las instalaciones? ¿qué limitantes tenemos? ¿Qué tecnología usar?
Siempre y cuando tengamos bien definidas las respuestas a las preguntas anteriores, podemos iniciar con el diseño del sistema y la selección de productos.
Los componentes de un sistema de videovigilancia
Los componentes principales son fuente de entrada, medio de transmisión, sistema de grabación y visualización.
Los sistemas de videovigilancia tienen 2 principales categorías u opciones; sistemas analógicos y sistemas IP. Primero enfocaremos el contenido en los términos y tecnologías que comparten ambas categorías, posteriormente se detallarán de forma independiente cada una de ellas.
El punto de recolección de imágenes es la cámara, factor más importante del sistema, pues es donde se obtiene la información que será enviada en forma de video a sistemas de monitoreo o grabación remotos. La selección de la cámara es un punto en el cuál se debe dedicar tiempo, para tomar la decisión correcta, existen factores que van desde su forma física, estética, hasta funciones especiales como visión térmica. Durante este entrenamiento cubriremos la información básica necesaria que se debe de conocer para poder hacer una selección correcta de una cámara.
Dispositivo fotosensible encargado de recibir luz ambiental o artificial para generar una señal de video útil que puede ser procesada por el DSP.
Tecnología aceptada
Obturador (Shutter) global eficiente
Buena sensibilidad en poca iluminación
No imperfecciones en imagen
Velocidades de fotogramas mas rápidas
El sensor de imagen se mide de forma diagonal. A tamaño mayor del sensor más grande el tamaño del pixel, que se puede traducir en sensores con mayor sensibilidad a la luz.
Es muy importante la relación entre el tamaño del sensor y el lente a utilizar. Los lentes son diseñados para diferentes tamaños de sensor. Por ejemplo, la mezcla de un lente de ¼” no brindará una muy buena imagen si es utilizado en una cámara con sensor de 1/3”, en este caso la imagen presentará puntos negros en las esquinas.
Aun teniendo la mejor cámara, o la de mayor precio, no implica que nos dará el mejor resultado. Existe la posibilidad que la escena sea demasiado amplia para el detalle que se quiere observar, o bien demasiado detalle en un punto que se pierde el resto. El ángulo de visión está definido por el lente. La definición más sencilla de ángulo es: Lo que la cámara ve.
Para que la escena en el video sea conforme a lo que se espera del sistema y se pueda obtener una imagen válida como evidencia o simplemente como monitoreo servible, es necesario instalar el lente correcto y adecuado. Para determina el ángulo de visión se debe de considerar la distancia focal del lente.
Distancia/longitud focal
Cuando estamos seleccionando una cámara o un lente individual, leemos datos como “lente de 2.8mm, 2.8 a 12mm, lente gran angular”, pero ¿qué significa?
La distancia o longitud focal es la distancia en milímetros que existe entre el punto óptico y el eje central del lente. Esto determina el ángulo de visión que obtendremos en la imagen. Comúnmente se les conoce como lentes con una longitud focal fijo o variable, estos últimos conocidos como varifocales. A menor milimetraje mayor ángulo de visión, pero menor profundidad, a mayor milimetraje menor ángulo de visión, pero mayor profundidad.
Algunos ángulos aproximados en relación con la longitud focal de un lente son: 2.8mm – 81° / 6mm – 45° / 12mm-23°, tomando como base un lente de 1/3”.
Por su longitud focal, los lentes se clasifican de la siguiente forma:
Normales: De 3mm a 10. Los cuales brindan un ángulo de visión de 30° a 77° aproximadamente.
Telephoto Zoom: de 10mm a 80mm. Normalmente se venden por separado, no están incluidos en las cámaras.
Súper Telephoto: Mayores a 100mm. Este tipo de lentes pueden estar incluidos en cámaras especializadas de movimiento y pueden alcanzar distancias de mas de 1Km, incluso llegar a ver objetivos a 5Kms.
Gran angular: Menores a 3mm. Este tipo de lentes permiten una visión amplia de mas de 110°.
Varifocales. Su longitud focal puede varias, por ejemplo, de 3mm a 12mm. En este tipo de lente es má fácil ajustar la imagen que se requiere en la escena. El movimiento del lente puede ser manual o bien motorizado, en este ultimo caso requiere de un controlador para hacerlo, que incluso puede ser el software de monitoreo del sistema.
Fisheye / Gran angular: Menores a 3mm. Este tipo de lente brinda imágenes gran angulares, de hasta 360°, pero normalmente con distorsión. Este tipo de lentes, pueden requerir de un software que corrige las imágenes y las presenta de forma plana o panorámica.
Aspect Ratio / Aspecto
El aspecto de la imagen se refiere al formato que se mostrará en la pantalla. El aspecto 16×9 es el utilizado en pantallas amplias ( widescreen) mientras que el aspecto 4:3 era el que se utilizaba en pantallas antiguas de tipo CRT.
Nos permite ajustar de forma manual la nitidez del lente después de haber variado el milimetraje del lente o longitud focal.
Iluminación Mínima: Es la cantidad mínima de iluminación que el sensor de luz requiere para poder generar una señal de video útil.
Lux Rating: Medida utilizada para determinar la cantidad de luz que requiere una cámara.
1Lux= 1Lumen/m2
DSP o bien procesador digital de señales trabaja en conjunto con el sensor de captura de imagen. Es el DSP quien se encarga de realizar las mejoras a la imagen tales como:
Estabilidad en la imagen
BLC (Compensación de Contra luz): Esta función permite observar objetos donde la luz es más intensa en la parte posterior de dichos objetos, esta función aplica para interiores.
AES (Shutter Electrónico Automático): El obturador electrónico (shutter) controla la velocidad de obturación y con ello el tiempo de exposición de una imagen. Velocidades de obturación rápidas permiten imágenes más nítidas con objetos en movimiento, pero requieren una mayor cantidad de luz que llega al sensor.
Obturador lento (slow shutter): La función de obturador lento, al contrario del obturador convencional, permite una velocidad de obturación significativamente menor y, consecuentemente, la obtención de imágenes tomadas con poca luz o por la noche.
AGC (Control automático de ganancia): Permite captar imágenes de gran nitidez incluso bajo condiciones lumínicas insuficientes.
AWB (Balance automático de blancos): Esto se consigue ajustando el balance de blancos de la cámara con el fin de que un objeto «blanco» se muestre siempre como blanco. Una vez que se ha ajustado la cámara para una correcta reproducción de los blancos, el resto de los colores también se reproducirán como corresponde.
WDR (Rango Dinámico Amplio): Función que ayuda a gestionar en una escena una amplia variedad de condiciones de iluminación, en una escena que contenga áreas extremadamente claras y extremadamente oscuras o en situaciones de contraluz en las que cambia la función de color a B/N basándose en los niveles de iluminación.
Día/Noche electrónico: Realiza cambio de color a blanco y negro dependiendo de la cantidad de luz a la que esta ajustada.
Día/Noche real con filtro ICR: La luz infrarroja afecta a la calidad de imagen de la cámara. Se producen tanto alteraciones de los colores y del contraste como borrosidades. Para evitar efectos secundarios no deseados causados por luz infrarroja, se instala un filtro IR Cut (filtro de corte de IR) delante del sensor. Este filtro debe impedir la incidencia de la luz infrarroja en el sensor de imagen. El filtro es una pequeña filmina de vidrio que se coloca, mecánicamente, frente al sensor de imagen, durante el día, para impedir el paso de señales infrarrojas que normalmente se encuentran en el ambiente. Por la noche, el filtro se aleja del sensor de imagen para permitir la visión de tanto luz visible como infrarroja.
Luz Infrarroja: Se entiende por luz generalmente el rango de la radiación electromagnética visible para el ser humano, de aprox. 380 hasta 780 nanómetros (nm) de longitud de onda.
Se llama radiación infrarroja (radiación IR) a las ondas electromagnéticas en el rango espectral entre luz visible y las microondas. Equivale a aprox. 780 nm hasta 1,0 nm. La luz infrarroja no puede ser percibida por el ojo humano.
Protección contra ingreso ( IP )
Un código IP es una calificación asignada a un producto que indica el nivel de protección de ingreso, esto es la cantidad de protección que el gabinete del producto tendrá en contra de la entrada de objetos sólidos extraños (como lo son los dedos de las manos, desarmadores), y de la que tendrá en contra de la infiltración (por ejemplo, la lluvia).
El código IP tiene el formato IPXX, donde la primer X indica el grado de protección contra objetos sólidos, y la segunda X indica el grado de protección contra la infiltración. Así que cada rango de IP tiene una prueba en específico.
Normalmente relacionamos el tema de resolución con calidad de imagen, sin embargo, existen varios puntos a considerar que nos hará ver a la resolución de un sistema de video desde varios aspectos.
La resolución desde un punto de vista de detalles significa ver con una imagen con detalles. Las cámaras analógicas hasta 2015 aun se median en líneas de resolución, esto es, la cantidad de líneas horizontales, TLV (líneas de televisión) que conformaban una imagen. A mayor numero de líneas horizontales, mayor era la resolución, por ejemplo, 800TVL. Para lograr medir la resolución se utilizaban tabla de resolución, y el valor de las líneas en una cámara era básicamente de apreciación.
En la actualidad, la resolución de una cámara no es referenciada en líneas sino en pixeles. Píxel es una medida de resolución que se basa en la cantidad de puntos que conforman una imagen. Sin embargo, y como se menciono anteriormente, mayor resolución no refleja mejor calidad. Los factores que afectan directamente a la calidad son la iluminación, el lente, diferentes fuentes de iluminación simultánea, entre otros. La cantidad de pixeles en una imagen se miden tanto horizontal como verticalmente, sin embargo, es importante no confundir, cuando vemos que una cámara es de 720P, significa que es de 720pixeles de forma vertical, mas no horizontal. La resolución total de una cámara es la multiplicación de el numero de pixeles verticales por el numero de pixeles horizontales.
Cuando la imagen cuenta con todos los factores ambientales a su favor, así como el lente correcto, entonces hablamos como una resolución real.
Las cámaras analógicas nacen junto con el término CCTV, por sus siglas en ingles, Circuito Cerrado de Televisión, y que se refiere a sistemas que interconectan sus cámaras a dispositivos de grabación, a través de cables coaxiales o de par trenzado en formato multipunto (cámara) a punto (Sistema de grabación).
Existen variantes en los sistemas analógicos, la generación BNC, por su tipo de interconexión, ya muy poco comercializados, pero aun instalados y en funcionamiento en todas partes, son cámaras y grabadores de video que alcanzaban un máximo de 800TVL. El video en alta definición, esta presente en los sistemas de videovigilancia desde hace algunos años. En el año 2016, comienza la aparición del término AHD, Analógico HD, que se refiere a cámaras analógicas, salida de video en conector BNC, video compuesto, pero en una alta resolución de 1080p. Posteriormente surgieron dos grandes tecnologías que superaron al AHD, HD-CVI y HD-TVI.
HD-TVI, tecnología adoptada por la mayoría de los fabricantes de cámaras y soporta compatibilidad con AHD y HD-CVI. La línea de cámaras con tecnología HD-TVI incluyen resoluciones de 3MP, y en 2019 versiones de 5MP e incluso 4K.
Las cámaras IP son parte de un nuevo concepto de videovigilancia, ahora en base a una infraestructura de red y deja de lado el término CCTV. Cada cámara es un equipo terminal en una red de datos. Las características y funciones esenciales de una cámara están incluidas, DSP, Iluminación, sensor de imagen, etc. En las cámaras IP, la resolución se encuentra ya en niveles de 4K.
Ahora, los términos nuevos son, Codificación y Transmisión. Las cámaras IP cuentan con método de compresión de imágenes que permite transportar la información en formato digital para ser eficientes en el medio de transmisión y el de almacenamiento. Existe toda una historia de métodos de compresión, desde ML-JPEG, JPEG2000, MPEG-4, hasta los actualmente utilizados, H.264 y H.265. Antes de hacer llegar la información al canal de comunicación, la cámara se encarga de convertir la señal de video en formato digital y comprimirla, para después enviarla. Este proceso ahorra mucho espacio en el medio de transporte de la información.
Los fabricantes de cámaras IP tienen sus propios protocolos de codificación y compresión, los cuales los hace únicos y compatibles solo con ciertos equipos de videograbación.
OnVif es un protocolo universal de cámaras IP, muchos fabricantes incluyen este protocolo en sus cámaras para hacer una compatibilidad mayor de sus equipos. Las funciones del protocolo OnVIF no incluyen algunas funciones especiales de las cámaras y que los mantienen diferenciados de sus competidores.
Antes de comparar ambos tipos de cámaras, podemos mencionar algunas similitudes entre ellas.
El concepto de óptica del sistema es el mismo
Los requerimientos de iluminación
Los lentes y sus variables
El montaje de la cámara
Ahora enlistamos algunas de las diferencias considerables.
Analógicas; limitada al numero de canales físicos del videograbador
IP; tantas como se requieran.
Analógicas; dentro del alcance permitido por especificaciones de cable.
IP; pueden estar en ubicación geográfica diferente y accedidas vía red de datos
Analógicas; requiere una fuente de poder.
IP; opción para alimentar por PoE, a través de la red de datos
Analógicas; solo las soportadas por el DSP
IP; Funciones avanzadas de analíticos de video
Consideraciones para la selección de una cámara
La forma de la cámara es importante para conservar la estética del lugar, así como para adaptarse a condiciones de este. Las opciones para seleccionar una cámara son:
Tipo caja; por su forma, de caja. No tiene un lente integrado y éste se selecciona en base al requerimiento del ángulo de visión.
Tipo bala; forma muy parecida a la de caja, pero normalmente cilíndrico. Ya tiene el lente interconstruido y se utilizan los valores más comerciales, incluyendo varifocales.
Tipo domo; el área de visión de la cámara esta protegida por una mica tipo domo. En algunos casos es polarizada para evitar que se vea hacia donde esta viendo la cámara.
Tipo PTZ; es un domo más grande pues incluye un mecanismo motorizado que permiten tener movimiento de la cámara a distancia. También puede controlar el ángulo de visión del lente.
Tipo discretas; normalmente son tarjetas con lente integrado y que se ocultan en gran variedad de objetos como relojes, cuadros, detectores de movimiento, etc.
Tipo panorámicas; de una forma muy similar a las de domo, pero son más estéticas y delgadas.
Existen 3 tipos principales de uso de una cámara:
Detección: Se contempla para ángulos de visión amplios donde el cliente lo único que necesita es saber si algo entra a cierta área.
Identificación: Se contempla para ángulos de visión medio donde el cliente no solo necesita saber quién entra a un área sino trata de identificar a una persona u objeto.
Reconocimiento: Se contempla para ángulos de visión cerrados en donde el cliente requiere reconocer una persona (facciones) o matriculas vehiculares, en esta condición se requiere una cámara dedicada.
El uso o aplicación de la cámara es muy importante, aplicaciones especiales tienen consideraciones que las hacen diferentes a las demás.
Anti-vandalismo; Tipo de cámaras que son construidas con materiales resistentes a golpes físicos de piedras, palos, golpes, entre otros impactos físicos. La protección de este tipo de cámaras en base a un estándar conocido como IK. El estándar en cámaras de video es IK10 que tiene una protección de un golpe de 5kg a una distancia de 40cms (impacto de 20 joule)
Anticorrosión; Utilizada para ambientes altamente corrosivos. Su protección se basa en un gabinete especial de acero inoxidable que evita que se deteriore por las condiciones ambientales. Normalmente cumplen con la norma AISI-316 del acero inoxidable
Anti-explosión; Las cámaras anti-explosión son utilizadas en zonas de alto riesgo. Este tipo de cámaras son intrínsecamente seguras y aseguran no generar una explosión en áreas de expuestasa gases o combustibles.
Control de trafico; Este tipo de cámaras se utilizan en autopistas o vialidades para el control de velocidad principalmente. Las cámaras tienen la capacidad de procesar videos de vehículos a altas velocidades y poder leer sus placas. Trabajan en conjunto son sistemas de radares, bases de datos y sistemas de procesamiento y transmisión de la información.
Tipos de conexiones y cableado
Distancia de conexión: es importante conocer la distancia de la cámara al DVR ya que nos ayuda a determinar si la mejor opción es utilizar un método de transmisión Guiado o No Guiado.
Medio de Transmisión: Es un aspecto muy importante, ya que es el que llevará la señal de video, datos y audio hasta el centro de control de un sistema de CCTV. Pueden ser guiados y no guiados.
Métodos Guiados: Contempla toda conexión cableada punto a punto, ejemplo: Cable coaxial, cable UTP, Fibra Óptica.
Métodos No Guiados: Contempla toda conexión vía aire, ejemplo: Sistemas inalámbricos, satelitales.
Tipo de Alimentación: Dependiendo de la cámara seleccionada la alimentación va ligada al tipo de cableado ya que dependiendo el voltaje (12VCD /24VCA) será la distancia que alcanzará.
Las cámaras IP soportan el estándar de alimentación PoE.
Existen diversos tipos de videograbadoras dependiendo de su aplicación y/o tecnología tales como:
DVR.- Digital Video Recorder
NVR.- Network Video Recorder
MDVR.- Mobile Video Recorder
PVR.- Portable Video Recorder
Los DVRs (Videograbadores de Video Digitales) fueron los primeros equipos en realizar la transición a sistemas de análogo a digital.
Comenzó el uso de métodos de compresión de video a nivel de Circuito Cerrado de TV.
La grabación se lleva a cabo en medios magnéticos (discos duros principalmente)
Existen sistemas basados en PC (PC Based) y con Sistemas Operativos de Tiempo Real (Standalone).
Comienza la era del “análisis de video”.
Transmisión de imágenes vía red de datos
Los NVRs son sistemas que permiten la grabación a través de una red de datos. Cada cámara de video se encarga en la red de datos y es dada de alta en el sistema de forma simple.
Las cámaras entregan el video en forma de datos directamente al NVR
Los NVRs son compatibles con diferentes tipos de cámaras y protocolos.
Existen NVR que brindan alimentación a las cámaras en el mismo cable, PoE integrado.
Análisis de video más eficiente
Capacidad de interconexión con sistemas NAS.
Sistema de administración de video. En los sistemas IP aparece el concepto de VMS, el cual se encarta de reunir cámaras de esta o diferentes marcas y poder administrarlas de la mejor forma. También es conocido como la imagen que tiene el administrador y operador del sistema.
Permite acceso a cámaras multi-marca y protocolos
Se basa en licencias para el alta de las cámaras
Permite tener video en vivo en pantalla, multi-cámara y multi-formato de pantalla
Permite revisar grabaciones
Permite video en vivo y grabaciones simultaneas
Control de movimientos de cámaras PTZ de forma remota
Permite realizar análisis de video inteligentes
Acceso remoto al servidor VMS
Los sistemas de video se han convertido en sistemas de apoyo y logística para actividades ajenas a las de seguridad. A continuación, se mencionan algunos de los más importantes y que están logrando un crecimiento muy notorio.
Reconocimiento / Identificación de placas
La captura de placas no debe de ser confundido con la identificación o reconocimiento de placas. Un sistema que detecta o reconoce placas, solo enfoca y entrega una imagen legible que muestra los caracteres de la placa. Por el otro lado, un sistema que reconoce y/o identifica placas lleva a cabo un trabajo de captura de la imagen, conversión de la imagen a texto y la búsqueda en una base de datos, a estos se les conoce como ALPR / ANPR.
No existen diferencias en el funcionamiento de un sistema ALPR y un ANPR. La única diferencia es que, en algunos países, a las placas vehiculares se les conoce como License Plate (placa de licencia) y en otros como Number Plate (numero de placa).
Las cámaras deben de tener un obturador lo suficientemente rápido para localizar y capturar vehículos a alta velocidad.
Detección y reconocimiento de placas en vehículos a alta velocidad
Detección de placas en varios carriles de forma simultánea
Procesamiento en la misma cámara
Procesamiento en el sitio remoto
Conexión a bases de datos de placas
Un sistema de video es capaz de reconoces personas dentro de una escena, así como las rutas por las que se van moviendo, esta función permite conocer cuántas personas pasan por ciertas áreas o ingresas en lugares específicos. Sistemas aun con mayor inteligencia pueden definir el genero de la persona y calcular la edad. Con este tipo de información se pueden generar mapas de calor, lo cual, en una tienda departamental puede indicar cuales son las áreas mayormente visitadas y las menos populares. Con esta información, una empresa puede tomar decisiones importantes de logística.
Al igual que en el reconocimiento de placas, las cámaras pueden comparar las imágenes que “ven”, con las imágenes almacenadas en una base de datos y tomar decisiones. Este tipo de función se puede llevar a cabo durante el video en vivo, o bien, sobre grabaciones.
La inteligencia artificial esta ahora en completa integración con los sistemas de video vigilancia. Deep Learning es la evolución más reciente de la Inteligencia Artificial y el Machine Learning.
Ejemplos básicos del Deep Learning en la videovigilancia son:
Detección de caídas; el sistema de video es capaz de identifica a una persona cayendo dentro de la escena.
Reconocimiento de vehículos; El sistema puede definir, en base al video, el color, modelo y año de un vehículo.
Reconocimiento de objetos; se pueden identificar objetos, ya aprendidos, en una escena.
Los sistemas de videovigilancia tienen alcances que van más allá de situaciones que implican seguridad de un área. Los avances tecnológicos han logrado incrementar la calidad de las cámaras de video, así como la capacidad de almacenamiento. Los sistemas son fácilmente escalables y accesibles desde cualquier lugar. Sírvase este material como referencia de las funciones y características esenciales del sistema y sus componentes para realizar una venta funcional de una solución que involucre cámaras de video, sistemas de grabación y transmisión.

References: resolución 
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