Kamerové systémy (Hardvérová časť)

A) Kamerové systémy (Hardvérová časť)

Kamerové systémy

• Zabezpečovacie systémy odhaľujú a zabraňujú nežiaducim narušeniam chránených objektov a patogénne správanie.
• Neoddeliteľnou súčasťou komplexnej ochrany sú kamerové systémy.
• Tieto systémy umožňujú:
  • Sledovanie a pozorovanie stráženého priestoru v reálnom čase.
  • Neustály záznam obrazu.
  • Identifikácia príčin poplachu.
  • Archivácia kamerových záznamov pre neskoršiu rekonštrukciu.
  • Kamerový systém v sebe zahŕňa všetky prvky počnúc samotnými kamerami, objektívmi až po výstupné zariadenia potrebné k tomu, aby sme mohli využívať kamerový systém v plnom rozsahu.
• Základnou funkciou kamerového systému je zabezpečiť nepretržité sprostredkovanie informácií a nahrávanie videosignálu z jednotlivých videokamier do príslušného monitorovacieho centra, diaľkové ovládanie kamier, prenos poplachových a poruchových stavov, prípadne preberanie informácií od hlavného riadiaceho systému.
• Kamerový systém tvoria tieto časti:
  • Kamera a jej príslušenstvo (kamera, objektív, kryt, napájanie)
  • Vlastná forma prenosu videosignálu a dát (koaxiálny kábel, krútenú dvojlinka, optické vlákna, vzduch – bezdrôtové pripojenia)
  • Jednotky určené pre spracovanie videosignálu (riadiaca jednotka, ovládacia klávesnica a podobne)
  • Záznamové zariadenia, ktoré umožňujú zálohu videosignálu na pamäťové médium (SSD, HDD a iné)
  • Zobrazovacie jednotky (monitor, televízor, projektor)

Kamery

• Sú základným a najdôležitejším prvkom kamerového systému.
• Zabezpečujú snímanie obrazu sledovanej scény.
• Svetelnú energiu odrazenú od predmetov v ich zornom poli prevádzajú na elektrické signály.
• Tieto signály sa ďalej prenášajú a spracovávajú.
• Základnou časťou kamery je optický snímač.
• Snímač premieňa dopadajúce svetlo na elektrický signál, objektív zaisťuje to, aby svetlo dopadlo na svetlocitlivú plochu snímača v potrebnej kvalite.
• Medzi najznámejšie optické snímače patrí CCD a CMOS snímač.

CCD snímač

• Je to polovodičový snímací prvok, ktorý sa využíva hlavne v digitálnych fotoaparátoch, kamerách, skeneroch alebo čítačkách čiarového kódu.
• CCD snímač je tvorený množstvom snímacích buniek usporiadaných do pravidelného rastra.
• Snímače ako také farbu dopadajúceho svetla nerozlišujú.
• Každá bunka snímača registruje iba intenzitu svetla, nie jej vlnovú dĺžku (frekvenciu = farbu).
• Výstupom samotného snímača je teda obraz v odtieňoch šedej.
• Pomocou CCD snímačov môžeme farebný obraz snímať dvoma technikami:
  • Pomocou Bayerovho mozaikového filtra, čo je viacvrstvový farebný filter, ktorý sa umiestni na CCD snímač.
  • Rozdelenie prichádzajúceho svetla v objektíve pomocou optického hranola, ktorý rozdelí svetlo na tri základné farebné zložky RGB. Každá z týchto zložiek je potom nasmerovaná na jeden CCD snímač na, ktorý je osadený jeden farebný filter.
• Súbežné použitie troch CCD prvkov umožňuje presnejšiu a mimoriadne vernú reprodukciu farieb, nádherné zobrazenie detailov a aj zachytenie veľmi jemných prechodov.
• Obrazový šum výrazne znižuje kvalitu videozáznamu.
• V porovnaní s kamerami s jedným CCD snímačom znižujú tri CCD snímače hladinu šumu až o 33 %.
• Existuje veľké množstvo veľkostí používaných CCD snímačov. Tie sa väčšinou udávajú v palcoch.

1/3,6 ″ – 5 mm uhlopriečka

až po označenie 645 – 69,7 mm uhlopriečka

Objektív

• Úlohou objektívu je čo najvernejšie zachytiť obraz a preniesť zmenšení obraz scény na plochu optického snímača.
• Je dôležité vybrať správny objektív, pretože jeho nesprávny výber môže nepriaznivo ovplyvniť vlastnosti celého systému.
• Hlavné vlastnosti, ktoré musia byť zohľadnené:
  • Uchytenie objektívu
• Uchytenie typu C alebo uchytenie typu CS.
• Všeobecne je CS prevedenie pri použití uchytenia typu C, nie je možné použiť CS objektív.
• Pri uchytení CS je možné použiť C objektív s dištančným krúžkom.
  • Ohnisková vzdialenosť
  • Luminiscencia (svetlosť, svetelnosť)
  • Clona
  • Možnosť nastavenia clony a ohniskovej vzdialenosti
  • Hĺbka ostrosti
  • Aplikácia objektívu vzhľadom na formát

Ohnisková vzdialenosť

• Ohnisková vzdialenosť, ktorá sa označuje tiež ako focus.
• Je pomyselná vzdialenosť za objektívom.
• Ohnisková vzdialenosť je meraná od optického stredu objektívu k rovine snímania, ktoré sú objekty zobrazené ostro.
• Udáva sa v mm a priamo sa vzťahuje na uhol záberu, ktorý sa docieli.
• Krátka ohnisková vzdialenosť poskytuje široký pozorovací uhol záberu a dlhá ohnisková vzdialenosť poskytuje úzky uhol záberu = detaily.
• Niektoré objektívy môžu plynule meniť ohniskové vzdialenosti (zoom).
• Podľa zmeny ohniskovej vzdialenosti meníme objektívy na:
  • Objektívy s pevným ohniskom
  • Objektívy s premenným ohniskom

= otáčaním objektívu sa ručne nastavuje ohnisková vzdialenosť.

• Objektívy s elektricky riadenou zmenou ohniska

Luminiscencia

• Tento parameter udáva aké množstvo svetla prepustí optická sústava objektívu na snímač.
• Je to teda maximálna schopnosť prijímať svetlo, pričom však platí, že čím je menšie číslo označujúce svetlo, tým je táto schopnosť vyššia.
• Najideálnejší objektív do tmavých a slabo osvetlených priestorov je taký, ktorého svetlo sa blíži k hodnote 1.
• Udáva sa v Luxoch.

Clona

• Slúži na obmedzenie množstva svetla, ktoré objektív prepúšťa (zmenšuje priemer optickej sústavy).
• Pri maximálne otvorenej clone hovoríme o maximálnej priepustnosti, ktorá má najmenšie clonové číslo.
• Maximálne uzavretie clony (otvor minimálnej veľkosti) má najväčšie clonové číslo.
• Najnižšie clonové číslo je zhodné s luminiscenčným číslom objektívu.
• Veľkosť nastavenej clony (otvoru v objektíve) má priamy vplyv na rozlišovaciu schopnosť, teda na kvalitu s akou je objektív schopný vykresliť snímaný obraz.
• Clona sa otvára alebo zatvára po krokoch,
• Clonové číslo (F) je podiel ohniskovej vzdialenosti a priemeru vstupného otvoru.
• Existuje základný rad clonových čísel pričom platí, že ďalšie clonové číslo tohto radu otvorí clonu tak, aby prepúšťala polovičné množstvo svetla oproti predchádzajúcemu clonovému číslu.
• Základný rad tvoria hodnoty: 1; 1,4; 2; 2,8; 4; 5,6; 8; 11; 16; 22.
• Podľa spôsobu ovládania clony poznáme:
  • Objektívy s pevnou clonou

= tie sa používajú pre kamery vybavené režimom elektronickej uzávierky alebo obvodom automatického riadenia zisku.

• Objektívy s automatickou clonou
• Objektívy s manuálnym nastavením clony

Synchronizácia kamerového systému

• Pri zapojení viacerých kamier v jednom televíznom druhu je spôsob synchronizácie kľúčovým parametrom, ktorý určuje akým spôsobom ako navzájom kamery zapojiť.
• Synchronizáciu medzi kamerou a zobrazovacou jednotkou monitorom zabezpečujú synchronizačné impulzy televízneho signálu. Ak dáme pripojiť viac kamier na jeden monitor, je potrebné kamery zosynchronizovať sa, na monitore sa zobrazia rušivé priestory obrazu.

Napájanie kamery

• Na trhu sú kamery s týmto napájaním:
• S jednosmerným napájaním 12 V
• So striedavým napájaním 12 – 24 V
• Napájaním priamo z elektrickej siete 220 – 240 V
• Nenáročné typy kamier napájané po signálnom vedení (USB)

Doplnkové funkcie kamier

• AVB = automatické vyváženie bielej
• ATW = rozšírené automatické sledovanie bielej
• Maskovanie privátnych zón
• Detekcia pohybu
• OSD = menu kamery priamo na obrazovku
• Funkcia deň/noc
• Zamrazenie snímku

Analógové kamerové systémy (CCTV)

• Základ tvorí analógový signál, na ktorého princípe pracuje každé zariadenie.
• Na trhu udržuje výhodnú cenu, ich nevýhodou je, že každá kamera musí mať svoj vlastný nosič analógového signálu (kábel), tento vodič sa nedá použiť súčasne na zapojenie kamery a rovnako sa nemôže použiť na prenos obojsmerného audiosignálu.
• Na ovládanie mechanizmov elektrických zariadení musia byť použité ďalšie vodiče, preto si analógové systémy vyžadujú rozsiahlejšiu sieť káblov.
• Na prenos analógového signálu sa používa koaxiálny kábel, ktorý spája kamery s multiplexorom a zaznamenávacím zariadením.
• Multiplexor nahrádza všetky vlastnosti prepínačov a rozdeľovačov.
• Obsahuje celý rad ďalších funkcii, napríklad: spracovanie obrazu a jeho uloženie v analógovej forme.
• Nevýhodou analógového videozáznamu je ťažšie vyhľadávanie konkrétnej pasáže a záznam sa nedá ďalej kvalitatívne spracovať (upraviť jas, kontrast, zoom...).
• Kvôli týmto nedostatkom sa pri inovácii už existujúceho CCTV systému používajú digitálne záznamníky DVR, ktoré digitalizujú analógový signál z pripojených analógových kamier, zaznamenávajú ho v digitálnej podobe na harddisk.

Digitálne kamerové systémy

• Patria medzi najpoužívanejšie kamerové systémy.
• Ich pokroku výrazne pomáha vývoj digitálnych snímačov a využívanie sieťových technológii.
• Majú veľké množstvo výhod oproti analógovým systémom, ich obsluha a nastavenie sa vykonáva prostredníctvom softvéru počítača, preto je jeho obsluha rýchlejšia a jednoduchšia.
• Nie je problém vyhľadať konkrétnu videofrekvenciu na napájanie, ovládanie a prenos digitálneho videozáznamu do switchu. Nám vo väčšine prípadov stačí krútená dvojlinka.
• Digitálne kamerové systémy sú tvorené digitálnymi IP kamerami. V systéme sa však môžu nachádzať aj analógové kamery, ktoré využívajú DVR záznamník.
• Digitálny kamerový systém býva zvyčajne pripojený k internetu pomocou routra, ktorý zabezpečí prístup do kamerového systému z ľubovoľného miesta na svete.
• Pre zobrazenie výstupov z IP kamier je niekoľko možností, najčastejšie sa však využívajú internetové prehliadače.
• Súčasťou digitálnych kamerových systémov bývajú aj rôzne digitálne senzory a alarmy (detekcia pohybu, tepelný senzor, snímač vlhkosti a podobne).

IP kamery

• Je digitálne zariadenie, ktoré vieme vďaka sieťovej karte pripojiť do siete prostredníctvom krútenej dvojlinky alebo bezdrôtových technológii.
• Vďaka IP vieme do kamery vstupovať z počítača zapojeného v tej istej sieti.

Výhody digitálnych kamerových systémov oproti CCTV

• Disponujú funkciami, ktoré CCTV systémy nemajú

= Napríklad: prenos zvuku obidvoma smermi, jednoduché vyhľadávanie videosekvencie a podobne.

• Rozlíšenie

= Rozlišovacia schopnosť IP kamier nie je obmedzená žiadnou normou.

= Bežné IP kamery majú zvyčajne 6-krát väčšie rozlíšenie ako analógové.

• Digitálne spracovanie obrazu

= Digitálny záznam je možné ďalej upravovať (zvýšiť jas, kontrast).

= Môžeme sledovať digitálny záznam z jednej kamery na viacerých zobrazovacích jednotkách naraz.

• Automatizované funkcie

= IP kamery už bývajú vybavené inteligentnými automatizovanými funkciami, ktoré sú už priamo súčasťou firmwaru.

= Napríklad: posielajú mail alebo SMS v prípade alarmovej situácie, približovanie a sledovanie pohybujúceho sa objektu.

• POE

= Napájanie kamier po dátovom kábli.

• Progresívne snímanie obrazu

= Je to technológia, ktorá umožňuje lepšie spracovanie dynamického obrazu (pri pohybe nedochádza k rozmazaniu obrazu).

• Zabezpečený prenos

= IP kamery umožňujú zabezpečiť heslami rôznych úrovní s rôznymi oprávneniami, prípadne kryptovanie alebo šifrovanie.

Nevýhody IP kamier

• Vyššia cena.

Rozdiel medzi DVR a NVR záznamovom zariadení

• NVR záznamové zariadenie narozdiel od DVR prijíma digitálny signál, ktorý ukladá, v NVR býva implementovaný switch do ktorého sa priamo pripájajú jednotlivé kamery a ďalšie zariadenia (senzory).
• Súčasťou NVR býva zvyčajne POE switch.
• NVR záznamové zariadenia sa líšia počtom portov, veľkosťou úložného priestoru, typom portov a funkciami.

IR reflektor

• Kamery sú schopné zachytiť aj svetlo, ktoré ľudské oko nevníma (s vysokou vlnovou dĺžkou).
• Práve takéto svetlo sa používa na prisvietenie objektov v noci.
• Je nevýhodné používať svetelný reflektor s pohybovým čidlom, pretože takýto bezpečnostný systém na seba púta pozornosť.
• Keďže je infračervené svetlo pre ľudské oko neviditeľné, je vhodné na prisvietenie pre kamery, ktorým toto svetlo stačí nato, aby zaznamenali daný objekt.
• Zdrojom IR svetla je IR LED dióda alebo halogénne zdroje s IR filtrom.
• Pri použití tohto prisvietenia je nutné, aby mal objektív kamery IR korekciu, ktorá mu umožní úpravu IR svetla do viditeľného rozsahu svetelného spektra.
• Podsvietenie môže byť súčasťou kamery = napríklad prstenec IR diód dookola objektívu alebo samotný IR reflektor.
• Od halogénnych reflektorov sa už upúšťa, vzhľadom k tomu, že LED diódy sú lacnejšie s menšou spotrebou energie.

B) Video softvér (Softvérová časť)

Operačné systémy pre mobilné zariadenia

• Operačný systém je softvér, ktorý spravuje zariadenie.
• Operačný systém tiež spracúva systémové dáta a vstupy od používateľa a odpovedá spracúvaním úloh a interných zdrojov počítača ako služby pre užívateľa.
• Operačný systém vykonáva základné úlohy ako kontrola pamäte, pridelenie priority systémovým požiadavkám, kontrola vstupných a výstupných zariadení, umožnenie pripojenia do siete a správy súborov.
• Moderné mobilné operačné systémy spájajú a využívajú funkcie počítačov s prvkami typickými pre inteligentné zariadenia ako napríklad: dotykový displej, GPS navigácia alebo videokamera.

Windows Phone

• Je operačný systém pre mobilné telefóny vyvinutý spoločnosťou Microsoft.
• Obsahuje grafické používateľské rozhranie s názvom Metro.
• Jeho distribúcia bola ukončená dňa 8.10.2017
• Jeho výhody boli celosvetová navigácia zadarmo, 30 GB úložiska zadarmo a OneDrive.
• Nevýhody: slabý Bluetooth, malý výber aplikácii, nedostatočná podpora.

Symbian

• Bol otvorený operačný systém, existovalo mnoho zariadení na, ktorom bol tento operačný systém distribuovaný, prevažne sa však používal v Nokiach.
• Kedysi sa používal aj vo vreckových počítačoch VISION.
• Dnes operačný systém Symbian nie je dodávaný do žiadnych telefónov.
• Výhody: väčší rozsah aplikácii, správa pamäte.
• Nevýhody: jednoducho ovplyvniteľný vírusom, žiadna podpora, žiadna virtuálna pamäť.

iOS

• Je označenie pre operačný systém od firmy Apple.
• Používa sa pre mobilné zariadenia iPhone, iTouch, iPad.
• Používa systém Darwin s jadrom XNU vďaka čomu spadá do kategórii Unix Like systémov.
• Výhody: celý systém má iba 500 MB, komunikácia zariadení a neustále aktualizácie.
• Nevýhody: drahé komponenty, vysoká cena.

Android

• Je rozsiahla open-source platforma, ktorá v sebe zahŕňa operačný systém založený na jadre Linux.
• Vyvíja konzorcium Open Handset Alliance.
• Výhody: možnosť svojvoľne upravovať systém, Android Multitasking, Android Widget System.
• Nevýhody: ak máme veľa otvorených okien systém je spomalený, batéria, ochrana zariadení na Android.

CyanogenMod

• Bol alternatívny open-source operačný systém založený na systéme Android.
• Oproti oficiálnym distribúciam od výrobcov zariadení obsahujú ďalšie funkcie ako napríklad: podpora grafických tém, komprimovaná cache, open VPN client.
• Koncom roka 2016 bol projekt ukončený a jeho nástupcom sa stal LineageOS.
• Výhody: dlhodobá podpora pre operačný systém, custom ROM.
• Nevýhody: problémy pri načítavaní záloh, bugy.