Телевизионные системы безопасности представляют собой одну из наиболее развитых отраслей прикладных телевизионных систем. Основное назначение таких систем – многоканальная запись видеоинформации с возможностью одновременного просмотра видеосигналов, а также просмотр видеоархива одним или несколькими пользователями.
В настоящее время существуют гибридные (аналоговые и цифровые) и цифровые сетевые системы.
Первый тип систем включает в себя аналоговые телевизионные камеры, сигнал с которых в аналоговом виде поступает на устройства, записи, воспроизведения и отображения информации. При этом, запись видеоинформации производится в цифровом виде.
Второй тип систем включает в себя цифровые камеры (IP-камеры), которые передают информацию в цифровом виде. Как правило, для этого используются сетевые технологии.
В обоих случаях требования к устройствам записи будут следующие:
- многоканальная независимая запись и воспроизведение,
- использование детектора движения и перестраиваемые параметры записи,
- быстрый доступ к видеоархиву,
- одновременные запись и воспроизведение из архива, просмотр изображений камер в реальном времени, просмотр видеоархива несколькими пользователями по сети.
На.рис. 4.1 приведена структурная схема гибридной телевизионной системы безопасности. Она включает в себя подсистему видеонаблюдения и подсистему видеорегистрации. При этом подсистема видеонаблюдения полностью аналоговая. Она включает в себя телевизионные камеры различных типов и исполнений (внутренние, внешние, купольные, поворотные), с которых аналоговые видеосигналы поступают на видеоусилители-корректоры. С помощью последних компенсируется ослабление и искажение видеосигнала при передаче через длинные проводные линии связи. Далее видеосигналы поступают на матричные коммутаторы, позволяющие в произвольном порядке переключать видеосигналы на выходных телевизионных мониторах. Поворотные камеры управляются через интерфейс связи (RS-485) с помощью специальных команд.
Подсистема видеорегистрации включает в себя цифровые видеорегистраторы, котроые представляют собой устройства для многоканальной записи видеосигналов. Видеорегистратор включает в себя многоканальные платы видеозахвата, включающие в себя телевизионные АЦП и в ряде случаев устройства аппаратной компрессии видеосигналов.
В режиме записи видеорегистратор обеспечивает аналого-цифровое преобразование, компрессию цифрового видеосигнала, запись его на жесткий диск или другой носитель информации. В режиме воспроизведения – считывание видеофрагментов с жесткого диска, декодирование и отображение информации на собственном мониторе.
При использовании внешнего АРМ видеоинформация из видеорегистратора по локальной сети передается в АРМ, там производится декомпрессия и визуализация на мониторе АРМ.
Рисунок 4.1. Структурная схема гибридной телевизионной системы безопасности
Рисунок 4.2. Структурная схема цифровой телевизионной системы безопасности
На рис. 4.2 приведена структурная схема сетевой цифровой телевизионной системы безопасности. В этом случае используются цифровые IP-камеры, которые подключаются к локальной сети. Таким образом, IP-камеры становятся элементами сети и имеют свой сетевой адрес.
Эти системы также формально разделяются на подсистему видеонаблюдения и видеорегистрации.
В режиме видеонаблюдения камера формирует сигнал изображения. Там же производится аналого-цифровое преобразование, сжатие видеосигнала, формируется сетевой интерфейс. В процессе видеонаблюдения с использованием удаленных АРМ производится передачи компрессированного видео по сети от камеры к АРМ, декомпрессия на компьютере АРМ и отображение видеоинформации на мониторе АРМ.
При видеозаписи эти же сетевые камеры передают информацию по сети в сетевые видеорегистраторы. Последние представляют собой высокоэффективные компьютеры с высокоскоростными сетевыми интерфейсами. Видеорегистраторы производят обработку входных цифровых видеопотоков и формируют видеоархив на жестких дисках или других носителях информации.
При воспроизведении видеоархива производится чтение информации с жестких дисков и передача по локальной сети к компьютеру АРМ, где производится декомпрессия и визуализация на мониторе АРМ.
Главным отличием цифровых систем следует считать возможность использования камер мегапиксельного разрешения, что было принципиально невозможно в системах на основе аналоговых камер.
К основным методам, используемым при работе систем телевизионной безопасности можно отнести следующие.
Использование оперативного и долговременного видеоархивов. Объем носителей информации, используемых видеорегистратором, всегда ограничен. Поэтому видеоархив имеет конечное время записи (глубину видеоархива). При исчерпании всего объема запись должна либо прекратиться, либо далее вестись по кругу, т.е. стирая наиболее старые предыдущие записи. Глубина видеоархива может составлять несколько суток или недель непрерывной записи, в течение которых информация сохраняется. Это архив носит название оперативного. Если требуется долговременное хранение фрагментов видеозаписей, то требуется формирование долговременного видеоархива. Для этого используются носители информации, не в ходящие в состав оперативного архива. Долговременный архив, как правило, формируется на основе оперативного по специальным командам или запросам пользователей.
Использование двух независимых режимов для просмотра живого видео и формирования видеоархива. Для живого видео используется, как правило, алгоритм сжатия, обеспечивающий наибольшую степень компрессии при передаче по линиям связи. Таким алгоритмом может быть как MPEG-4, так и H.264. Для формирования видеоархива чаще используется алгоритм без межкадрового сжатия, например, M-JPEG. Это объясняется более простой структурой видеоархива, а также некоторыми юридическими ограничениями при использовании видеоинформации в качестве доказательной базы. Таким образом, IP-камера должна формировать два независимых потока данных.
Использование индексации видеоархива и привязки к внешним событиям. В системах телевизионной безопасности наиболее интересной и ценной информацией является та информация, которая привязана к конкретным событиям. С этой целью ведется специальная база данных (протокол событий), которая синхронизирована с видеоархивом. В структуре видеоархива каждый кадр имеет четкую привязку ко времени. При такой синхронизации возможен быстрый анализ тревожной информации, поступающей со многих источников. Как правило, в режиме просмотра отображается информация, показывающая активность в поле зрения просматриваемой камеры.
Использование различных сетевых протоколов связи. Для формирования видеоархива можно использовать передачу данных по сети от одного сетевого устройства к другому в режиме Unicast, так как сетевой видеорегистратор, соответствующий данной конкретной IP-камере, как правило, один. При передаче видеоинформации в реальном времени один и тот же видеопоток может транслироваться нескольким потребителям (АРМ). В этом случае, чтобы не загружать сетевую инфраструктуру, используется режим Multicast, который позволяет одну и ту же информацию рассылать нескольким адресатам.
Рис. 4.3. Синхронное воспроизведение видеоархива.
Для эффективной работы с видеоархивом целесообразно иметь режим, позволяющий синхронно воспроизводить видеоархив нескольких камер. Для этого требуется специальное средство просмотра, одновременно открывающее несколько окон просмотра видеоинформации, в которых производится синхронное воспроизведение (Рис. 4.3.). Каждое окно может сопровождаться своей линейкой активности.
Использование дисковых массивов повышенной надежности. Для этого используются жесткие диски, объединенные в RAID-массивы различных уровней. Такой массив может быть создан на основе видеорегистратора, так как RAID-контроллер может быть встроен в материнскую плату практически любого компьютера. Однако, более надежным техническим решением является использование специального дискового хранилища, доступ к которому производится от каждого видеорегистратора по высокоскоростной шине.
