Это вторая часть руководства по расположению видеокамер в системах видеонаблюдения

Предыдущая часть находится тут:
Расположение видеокамер. Ракурс и точка съёмки.

В первой части мы говорили о ракурсе и о правильном выборе точке съёмки. Следующий элемент, имеющий большое влияние на получение качественного изображения с видеокамеры, — угол, под которым видеокамера нацелена на объект.
Любая видеокамера в системе видеонаблюдения смотрит под определённым углом. Выбор оптимального угла наклона — одна из основных задач при определении эффективного расположения видеокамеры.

Основные темы статьи

Что такое угол наклона?

Угол наклона — это угол, под которым видеокамера фиксирует определённую сцену, объект или несколько объектов. Для каждого значения угла, характерны свои уникальные особенности, а также сильные и слабые стороны. Использование видеокамер под одним углом даёт возможность отслеживать объект в толпе, другие хорошо себя проявляют, в тех зонах, где нужно получить чёткое и детальное изображение объекта.

Давайте рассмотрим небольшой пример. Посмотрите на рисунок ниже, наш объект будет изображён в виде полусферы. В центре нашей фигуры будет точка (А) — это объект наблюдения. Полусфера имеет следующие параметры: окружность (B), высоту (C) и радиус (D). Наш объект находится под наблюдением трёх видеокамер: (E, F, G). На изображение с видеокамер влияют 4 значения: угол наклона, высота, на которой расположена видеокамера, расстояние до объекта и то, где видеокамера находится относительно окружности. Все четыре значения влияют на так называемое поле зрения видеокамеры (Field of view или FOV). Видеокамера (E) расположена под углом в 90°, видеокамера (F) расположена под углом в 45°, а видеокамера (G) расположена на уровне глаз — 0°. Как вы видите, в зависимости от изменения угла наклона, изображение объектов с видеокамеры будет различным. Перед тем как сделать окончательный выбор, под каким углом будет установлена видеокамера, нужно понять преимущества и недостатки различных углов, а также возможности видеокамеры, установленной под тем или иным углом.

Отличительная особенность углов зрения видеокамер в видеонаблюдении

Для того, чтобы понять основные особенности видеонаблюдения, давайте сравним видеонаблюдение с изобразительным искусством, фотографией и кинематографом.

Изобразительное искусство. В работе художника, кроме владения техникой рисования, так же присутствует фантазия и вдохновение. На написание одной картины у него может уйти уйма времени и горы холстов. В процессе создания картины художник может внести любые изменения на холсте, в зависимости от настроения, которое он хочет передать или каких-то собственных внутренних переживаний, которые овладевают им во время работы. При создании портрета, пейзажа, натюрморта художник не стремится к совпадению с оригиналом. Он передаёт своё восприятие объекта.  

Фотография. Фотограф через свои снимки передаёт, то что он чувствует, свою энергию и настроение. Как и художник, от фотографа, кроме владения техниками фотосъёмки требуются дополнительные качества. Фотограф в постоянном поиске новых идей сцен и лиц. Для того что бы найти подходящий ракурс и точку съёмки уходит большое количество снимков. Используя тот или иной приём, фотограф может исказить объект съёмки, добавить ему величественности или же наоборот сделать миниатюрным. Понравившийся кадр можно в последствии отредактировать, добавить или убавить контрастность и яркость.

Кинематограф. Первые фильмы были не длиннее одной минуты, а оператору приходилось вращать ручку кинопроектора. В процессе создания фильма, если какая-то сцена не понравилась режиссёру он переснимает столько раз и потратит такое количество дублей, пока его не устроит в полученных сценах игра актёров или работа оператора. А при помощи монтажа выбирается наиболее удачные дубли из которых и получается фильм.

Видеонаблюдение. В видеонаблюдении художественная составляющая изображения уходит на второй план. На первое место выходит информативность и достоверность получаемого изображения. Основная миссия охранного телевидения — это помощь в обеспечении безопасности на различного рода объектах в различных отраслях. Изображение передаваемое с видеокамеры должны передавать максимально приближенную к реальности картинку. Поэтому, перед тем, как выполнить монтаж большого объекта, составляется техническое задание, а затем на основании этого технического задания осуществляется проектирование системы видеонаблюдения.

В первой части мы говорили, о точке съёмки. К вертикальной плоскости относят три точки съёмки(верхняя, уровень глаз и нижняя). На первый взгляд мы наблюдаем некие общие свойства между углами обзора в фотографии и видеонаблюдении. Например, что в фотографии, что в видеонаблюдении к верхним углам зрения относятся: под прямым углом или под 90, с высоты птичьего полёта 65, высокий угол 45, выше уровня глаз 30. И каждый угол оказывает свои уникальные особенности на получаемое изображение с видеокамеры. Но задачи видеонаблюдения отличаются от других видов деятельности, в этом основное отличие видеонаблюдения. Чтобы понять замысел художника или фотографа, люди посещают выставки и часами вглядываются в картины. В видеонаблюдении такого нет. Одна из основных задач камеры видеонаблюдения — передать максимально реалистичное и информативное изображение со своего объектива на заданной сцене об объекте или группе объектов и их перемещении. В большинстве случаев у вас есть только один момент для того чтобы уловить нужное движение объекта, благодаря которому вы понимаете, как реагировать, нужно ли принимать какие-то действия или нет. И каждый правильно подобранный угол наклона увеличивает вероятность того, что этот момент попадёт в поле зрения видеокамеры. 

Выбор оптимального угла наклона

Выбор угла наклона для видеокамеры — процесс индивидуальный для каждой видеокамеры. Но, чтобы упростить задачу, для примера мы будем проанализируем 7 углов:

1. Top down (под прямым углом под 90°)
2. Bird’s eye (с высоты птичьего полета 65°)
3. High angle (высокий угол 45°)
4. Above shot (выше уровня глаз 30°)
5. Straight on или eye level (уровень глаз 0°)
6. Low angle (низкий угол 45°)
7. Worm’s eye (взгляд червя -75°)

Расположение видеокамеры под прямым углом, с высоты птичьего полёта или под высоким углом относится к классическому или традиционному расположению видеокамер. Если мы вернёмся к 50-м и 60-м годам 20-го века, то вспомним, что системы видеонаблюдения были очень дорогими и в основном применялись для наблюдения за движением автомобилей, а также за толпами. Вести наблюдение «сверху» было очень популярно, сверху видно больше, намного больше чем если снимать на уровне глаз. 

В распоряжении проектировщиков есть много различных программ и инструментов, которые смогут помочь при выборе расположения видеокамер. Например, есть программы, способные смоделировать объект, спрогнозировать количество видеокамер и расположить их на объекте, рассчитать расходный материал и указать возможные препятствия для видеокамер. Другие программы способны подобрать видеокамеру согласно заданным параметрам и на основании карт или планов отобразить FOV (field of view), а также рассчитать какое качество изображения будет отображать видеокамера. Моделирование и проектирование объектов это очень ответственный, сложный, многоуровневый процесс. Некоторые проблемы будут выявлены на этапе проектирования, другие на этапе установки, а некоторые изъяны системы проявят себя только в процессе эксплуатации системы.

Перед тем как выбрать оптимальный угол наклона видеокамеры, нужно ответить на следующие вопросы

1. За какими объектами будет вестись наблюдение?
2. Какова интенсивность движения сцены?
3. Насколько важна детализация?
4. В каких условиях будет происходить съёмка?
5. Какие возможные искусственные и природные преграды и помехи для обзора?

90 градусов.  Один из основных углов зрения в видеонаблюдении. Несмотря на то, что изображение с видеокамеры имеет экстремальный вид, данный угол наклона своей практичностью оправдал своё достаточно широкое распространение в системах видеонаблюдения. Прямой угол очень удобен для использования в городских условиях, в промышленности, в различных общественных учреждениях, а также в офисах и в больших торговых центрах. Если вы решились использовать данный угол, помните, что очень большую роль играет высота, на которой будет расположена видеокамера. Если вы устанавливаете видеокамеры в помещении, важно чтобы видеокамера крепилась строго по центру на потолке. Используя видеокамеры для работы в местах с большим скоплением людей, для большей эффективности работ, будьте готовы использовать комбинации видеокамер.

Сильные стороны

1. Хороший общий план
2. Удобно отслеживать передвижения объекта на больших площадях используя только одну видеокамеру
3. Практически исключены помехи для наблюдения

Слабые стороны

1. У объектов будет отсутствовать объём
2. Сложно анализировать изображение в течение длительного времени в режиме реального временем или при работе с архивом
3. Слабая детализация и информативность в случае, если видеокамера расположена на большой высоте; а если видеокамера расположена ниже, — то сцена, которую отображает изображение, уменьшится.

65 градусов. Изображение с видеокамеры, расположенной под данным углом наклона имеет немного больше объёма, чем изображение с видеокамеры, расположенной под прямым углом. Видеокамеры, расположенные таким образом, наклона, можно использовать в городских панорамах, для контроля трафика, в видеонаблюдении за коммерческими площадями, в промышленности. Обычно данные видеокамеры устанавливаются достаточно высоко, но в отличие от видеокамер под углом в 90 градусов, на изображении есть шанс различить людей, цвета, одежду. Однако, детализация изображения обычно слабее ,и изображение, полученное при этом угле наклона, все же не является привычным и естественным для восприятия.

Сильные стороны

1. Хороший общий план
2. Хороший охват по площади
3. У объектов появляется немного объёма

Слабые стороны

1. Всё ещё слабая детализация
2. Возможны помехи для наблюдения
3. Трудно, но возможно различить действия объекта
4. Сложно анализировать изображение в течение длительного времени в режиме реального временем или при работе с архивом

45 градусов. Один из основных и самых широко распространённых углов зрения в видеонаблюдении. Многие фотографы сравнивают данный угол с тем как родители смотрят на своих детей. Он является очень естественным углом для человеческого взгляда и восприятия, а также с таким изображение легко работать. Угол в 45 градусов включает в себя определённый баланс между площадью покрытия сцены и детализацией объектов, находящихся на ней. Это универсальный угол обзора, который имеет широкое практическое применение.

Сильные стороны

1. Естественный угол наклона
2. Подходит для длительной работы в реальном времени или в архиве
3. Сочетание баланса площади и детализации
4. Видеокамера может эффективно контролировать сцену самостоятельно
5. Возможность распознать объект по атрибутам (одежде, цвету, типу кузова)

Слабые стороны

1. Сложнее отслеживать объект в местах с большим скоплением объектов и при большой скорости перемещения
2. Возможны помехи и преграды для изображения. С одной стороны данный угол Возможны помехи и преграды для изображения. С одной стороны данный угол наклона совмещает в себе многие преимущества углов в 90 и 0 градусов, с другой стороны страдает от помех и преград. Возможность перехода объекта с первой линии наблюдения на «второй план».

С развитием технологий, видеонаблюдение всё больше и больше нуждается в дополнительных углах обзора. С появлением возможности интеграции (объединения) системы видеонаблюдения и СКУД (Система Контроля и Управления Доступом) появилась необходимость в более детальном изображении с видеокамеры. А с внедрением видеоаналитики, позиции классических углов обзора несколько пошатнулись. Для таких аналитических функций, как определение автомобильных номеров или распознавание лиц необходим определённый угол наклона и детализация изображения.

30 градусов. Позволяет видеть не только объект но и приоткрывает то, что находится на заднем фоне. В отличие от более высоких углов он даёт несколько другое представление об объекте. Погружение в изображение с видеокамеры становится более глубоким. Однако охват сцены видеокамерой сократится.

Сильные стороны

1. Хорошая детализация объектов
2. Хорошо различимы движения

Слабые стороны

1. Меньший охват изображения
2. При большой плотности объектов сложнее выделить объект, который находится на втором и третьем плане.

Спустя время, стало понятно, что устанавливать видеокамеры на уровне глаз и ниже уровня глаз нужно очень внимательно и осторожно. С одной стороны вы получите хорошую детализацию и информативность. Но с другой стороны, чем ниже расположена видеокамера, тем меньше контролируемое ей пространство и большим преградам она подвержена, а так же в местах с большой интенсивностью движения возможно будет сложнее наблюдать за целью.

0 градусов. Нейтральный угол — один из самых динамично развивающихся и набирающих популярность углов зрения. Выбрав данный угол — вы получаете самое чёткое и честное изображение. Благодаря этому, вы можете получить наиболее детальное изображение объекта, поэтому он так эффективен при использовании в контрольных точках, при входах и выходах, заездах и въездах.

Сильные стороны

1. Предоставляет самое честное и чёткое изображение объекта
2. Идеален для эффективной работы в реальном времени
3. Слаженная работа с различными аналитическими модулями
4. Хорошая детализация

Слабые стороны

1. При большой плотности объектов очень сложно выделить объект, который находится на втором и третьем плане.
2. Пространство, которое сможет захватить видеокамера будет значительно меньше по площади
3.  Для работы с видеокамерами, установленными по нейтральным углом требует хорошего знания объекта и большого опыта работы.

-45 градусов. Противоположный углу 45 градусов Не распространённый угол  в видеонаблюдении, диктуется необходимостью. Достаточно сложный угол для человеческого восприятия. Прежде чем устанавливать видеокамеры под низкими углами, необходимо будет хорошо продумать все преимущества и недостатки.

-75 градусов. Взгляд червя или жука — широко используется в системах обеспечения безопасности на режимных объектах, терминалах, контрольно пропускных пунктах. Например используется для проверки днища автомобиля в так называемых досмотровых системах.

Я надеюсь, что данная информация будет полезна и пригодиться. Конечно, угол наклона — это только один из основных параметров, который стоит учитывать при выборе места расположения видеокамеры. В первой части мы говорили о свойствах ракурса и его влиянии на изображение. Во второй части, речь пошла об углах наклона видеокамер. Правильно подобранный угол наклона позволит видеокамере быть максимально информативной и эффективной. Однако, не стоит забывать и о расстоянии между наблюдаемым объектом и видеокамерой. О расстоянии и рабочих дистанциях для видеокамеры, мы поговорим в третьей части.

Не бойтесь экспериментировать с углами наклона, ведь перефразировав известное выражение, вы не знаете, что ждёт вас под новым углом.