Сколько мегапикселей нужно системе видеонаблюдения?

Перевод Ю.М.Гедзберг

На рынке существуют мегапиксельные видеокамеры с довольно разными разрешающими способностями. Какое разрешение можно считать достаточным?

Многие продавцы раздают грандиозные обещания того, что может дать замена 4CIF аналоговой камеры на мегапиксельную. Заверения, что одна мегапиксельная камера может заменить пять аналоговых, а то и больше, для большинства объектов являются просто не реальными. Возьмем следующее изображение, предоставленное The CCTV Blog  в качестве примера того, как одна мегапиксельная камера заменяет 16 аналоговых. Потрясающий вид, создаваемый 8-мегапиксельной камерой Arecont AV8185, позволяет отслеживать перемещение людей. Тем не менее, для адекватного наблюдения требуется применения дополнительных камер.

200% зум 8-мегапиксельного изображения (6292 х 1200) пикс камеры Arecont AV8185.

Это изображение со стандартным разрешением, демонстрирует артефакты после сжатия. На лицо приходится более 100 пикселов по высоте, что соответствует требованию по их количеству для надежной идентификации. Однако все же этого оказывается недостататочно для получения изображения высокого качества, позволяющего точно идентифицировать данного человека. Это может быть связано с конфигурацией системы и не отражать возможности камеры.

Сравнивая популярные форматы 4:3 и 16:9, мы используем 4CIF в качестве базы, а дальше анализируем 720p HD, 1080p HD, 1.3M, 2MP,5MP,11MP и 16MP. Чтобы измерения были сопоставимы, мы использовали объектив с фокусным расстоянием 4 мм, выбрали камеры формата 1/3" и монтировали их на высоте 2 метра. На рисунке мы отметили области, в которых выполняются требования Австралийских стандартов AS4806 по опознаванию и идентификации.

Разрешение 4CIF

4CIF было наилучшим разрешением до 2007 года, когда мегапиксельные камеры стали активно появляться на рынке.

Идентификация при разрешении 4CIF                     Опознавание при разрешении 4CIF

При таком разрешении мы стараемся добиться идентификации человека, которая соответствует стандартам. Чтобы получить необходимое изображение, человек должен находиться на расстоянии (1,2… 1,5) м от камеры, при этом ширина поля зрения не должна превышать 1,5 м.

Область опознавания находится на расстоянии (1,5… 2,3) м при ширине 2,3 м.

Поскольку мы хотим гарантированно видеть лица людей даже в головных уборах, мы ограничиваем угол наклона камеры к горизонту 30 градусами (что также уменьшает расстояние до камеры).

Не удивительно, что в старых системах видеонаблюдения мы не были убеждены, что достигали наилучшего результата.

Разрешение 720p HD

Работая с разрешением 720p мы имеем соотношение 16:9, которое дает более эффективный обзор в большинстве проектов, поскольку в этом случае в кадр меньше попадает крыша или горизонт, влияющие на освещенность в кадре.

Теперь мы можем идентифицировать человек на расстоянии почти 3 м от камеры при ширине 3,2 м. Опознавание осуществляется на расстоянии до 6 м при ширине 7 м.

Соотношение 16:9 вследствие протяженности по ширине делает идеальным наблюдение прилавков, как это показано на рисунке.

Разрешение 1080p

При разрешении 1080p мы получаем такой же результат, как и при 720p из-за широкого формата, однако область идентификации дальше: до 4,5 м при ширине 5 м. Область опознавания расширена до 9 м при ширине 10 м.

Разрешение 1.3MP

При разрешении 1,3 Мпикс мы получаем такой же результат, как и при 720p за исключением того, что при соотношении 4:3 мы выигрываем в высоте.

Идентификация возможна на расстоянии 3 м при ширине 3 м, опознавание – в 2 раза больше.

Разрешение 2MP

Идентификация до 3,7 м при ширине 3,7 м, опознавание в 2 раза больше.

Изображение с разрешением 8 Мпикс с углом обзора 180 градусов получено объединением четырех 2МР-камер.

Разрешение 3MP

Используя большую разрешающую способность, мы получаем существенно большую плотность пикселов. Однако следует отметить, что при этом также увеличивается объем хранилища и требуемая пропускная способность канала при той же самой частоте кадров.

Теперь ограничение по идентификации происходит при 5 м.

Разрешение 5MP

При разрешающей способности в 5 Мпикс многие камеры не могут создавать "живой" поток из-за недостаточной мощности его обработки. Может оказаться, что удастся получить лишь 5 изображений в секунду, при этом лицо в кадре может оказаться под углом, не лучшем для идентификации.

Для идентификации достаточно расстояния 6,3 м до камеры.

Разрешение 11MP

Расстояние для идентификации 8,3 м, но при этом требуется очень большая пропускная способность. Мы также используем 11 Мпикс чипсеты 35 мм CMOS, которые скорее предназначены для цифровых фотокамер. Однако результаты говорят сами за себя.

Разрешение 16MP

16-мегапиксельные камеры (идентификация при 10,8 м) в настоящее время являются наибольшими мегапиксельными камерами, легко доступными на рынке видеонаблюдения. Однако следует помнить, что при наилучшем качестве можно ожидать скорость 3 изображения в секунду и пропускную способность 65 Мбит/с. Видя использование подобных камер в публичных местах, таких как аэропорты, при наличии соответствующей сети, я могу сказать, что они действительно впечатляют, демонстрируя то, что может быть достигнуто. Но я по-прежнему рекомендую использовать несколько раздельных камер в точках прохода для наблюдения за входящими и выходящими людьми.

Выводы

Очевидно, что создание мегапиксельного видеонаблюдения повысило качество изображений. Однако без фундаментального понимания необходимой плотности пикселов многие объекты оснащаются системами, где отображение оказывается не лучше прежнего. Мегапиксельные камеры дают четкое изображение, однако во многих случаях стараются использовать для обзора слишком больших пространств всего лишь одной или двумя такими камерами, хотя, быть может, лучше иметь одну или две дополнительные камеры низкого разрешения и при этом добиваться намного лучших углов обзора и, как правило, меньших требований к хранилищу.

Возвращаясь назад, к исходному изображению - я могу использовать одну камеру с объективом, обеспечивающим угол обзора 180 градусов и при этом сэкономлю время на монтаж, либо я использую шесть камер 720p, распределенных в 17 зонах.

Взгляните на примеры внизу – какой бы вариант вы предпочли?

Камера с углом обзора 180 градусов

Изображение человека сверху слева кадра показывает затылок человек – с высоким разрешением, но использовать это невозможно.

Отдельные камеры 720p

Размещение камер не выглядит столь прекрасным, однако мы получаем изображение того же человека с качеством, приемлемым для идентификации 

(источник http://www.security-bridge.com)