ptz камера что это значит
PTZ камеры для видеонаблюдения: особенности эксплуатации
PTZ камеры – это охранные телекамеры, умеющие вращаться в горизонтальной и вертикальной плоскостях, и снабженные моторизированным объективом для зумирования. Их основное назначение – слежение за объектами на большой территории.
Многие считают, что это продвинутая замена стационарных видеокамер, помогающая экономить бюджет за счет уменьшения количества камер на единицу площади. Так ли это, разберемся в этой статье.
PTZ камера: конструкция, принцип работы
Чтобы лучше понять, что такое поворотная камера, необходимо в общих чертах описать, какие именно камеры видеонаблюдения бывают:
Поворотные камеры подразделяются на несколько типов, в зависимости от формы корпуса:
Движение камеры вверх/вниз и вправо/влево обеспечивают два сервопривода. Они бывают механическими и магнитными. Механические поворотные механизмы получили очень широкое распространение – из-за своей доступности. Некоторые модели PTZ камер имеют магнитные механизмы, отличающиеся более плавными перемещениями, точностью и долговечностью, но при этом имеющие более высокую стоимость.
Для изменения масштаба изображения объекта используется оптический трансфокатор с изменяемым фокусным расстоянием. Вместе с цифровым увеличением он позволяет сохранять фокус как на удаленных объектах, так и на достаточно близких и обеспечивает высокое качество съемки.
Встроенное программное обеспечение современных PTZ камер позволяет им автоматически определять движение в зоне наблюдения, фиксироваться на нем, рассчитывать его удаленность и менять увеличение для точной фокусировки и получения четкого изображения.
Режимы работы поворотных камер
PTZ видеокамеры могут работать в автоматическом и ручном режиме. В ручном режиме на интересующий объект их направляет оператор. При этом для управления могут применяться внешние подключаемые клавиатуры, джойстики и панели управления.
В автоматическом режиме камера может работать с помощью следующих настроек:
Область применения
PTZ камеры прежде всего предназначены для видеонаблюдения на большой территории, при значительном удалении целей и для наблюдения за перемещающимися объектами. Наиболее распространены следующие места их использования:
В подобных местах оператор может наблюдать за передвигающимися людьми и машинами, приближать изображения оставленных предметов, отслеживать скопления людей, например, агрессивных болельщиков, и своевременно передавать информацию в службу безопасности.
Какую камеру видеонаблюдения выбрать: поворотную или стационарную?
Скоростные камеры имеют следующие преимущества по сравнению с обычными стационарными камерами:
Но, несмотря на перечисленные преимущества, поворотные устройства имеют свои ограничения и особенности. Прежде всего стоит отметить, что автоматический режим работы данного оборудования не исключает необходимости в операторе. Такая телекамера, перемещаясь по маршруту наблюдения в автоматическом режиме, неизбежно будет «терять» часть событий, происходящих вне ее поля обзора в данный момент. Именно человек может скорректировать траекторию наблюдения оборудования, переместить его на более важный объект наблюдения, задать конкретную область для съемки в зависимости от данных с других видеокамер.
Именно поэтому на большинстве объектов оптимальным считается применение PTZ видеокамер совместно со стационарными моделями под контролем оператора в следующей связке:
На небольших объектах с низким трафиком возможно применение поворотных видеокамер полностью в автоматическом режиме без присутствия оператора. Но все же рекомендуется и в этом случае использовать их параллельно со стационарными устройствами наблюдения.
Для более сложных задач часто требуется применение специализированного ПО для автоматического управления PTZ камерой. Применяя различные алгоритмы данное ПО способно самостоятельно задавать объект наблюдения для устройства, решая следующие задачи:
Таким образом, PTZ камеры – это продвинутое оборудование для наблюдения за большой территорией, в том числе за движущимися объектами на разном расстоянии. Но, имея преимущества, оно имеет и свои ограничения. Для того, чтобы не потратить деньги зря, стоит разумно подойти к выбору конкретных моделей видеокамер, предварительно оценив реальные требования к видеонаблюдению на объекте.
Если вам необходима консультация в выборе скоростных PTZ видеокамер и другого видеооборудования, обращайтесь к менеджерам TELECAMERA.RU.
Посмотреть весь ассортимент поворотных камер можно по ссылкам:
Фокусное расстояние — расстояние от фокуса объектива (точка на оптической оси, в которой сходятся лучи, параллельно входящие в объектив) до главной точки объектива (точка на оптической оси, которую пересекает главная плоскость; при прохождении этой плоскости параллельные лучи начинают сходиться в фокусе). От этого параметра зависит размер объекта в кадре, перспектива и угловое поле объектива. Фокусное расстояние указывается в миллиметрах.
Цифровое увеличение (англ. digital zoom)
Метод увеличения части изображения, при котором из изображения, сформированного матрицей, вырезается интересующая часть и программным образом «растягивается» до стандартного размера кадра.
Статья в глоссарии
PTZ (англ. Pan-Tilt-Zoom)
Видеокамера, обеспечивающая поворот, наклон и изменение фокусного расстояния объектива.
Фокусировка (наводка на резкость) — совмещение плоскости изображения, формируемого объективом, с плоскостью регистрирующего устройства (КМОП или ПЗС-матрицы) путем перемещения объектива или его части вдоль оптической оси. При неточном совмещении изображение получается размытым.
Статья в глоссарии
Разбор PTZ-камеры: что внутри и как это работает
Сегодня препарируем PTZ-камеру и детально рассматриваем ее железные составляющие, чтобы понять принцип работы.
Прежде чем резать, давайте немного разберемся
Как сделать общение по видеосвязи достаточно комфортным, чтобы участники воспринимали его как живое? Добиться такого эффекта можно, если камера будет захватывать не только общий план комнаты, но и конкретного участника. Переходы между сценами должны быть быстрыми и плавными, чтобы общение не вызывало дискомфорта и не отвлекало участников от обсуждения рабочих вопросов.
Как этого добиться? Есть пара вариантов:
Камеру с магнитными приводами я найти не смог. Зато камер с механикой вокруг — пруд пруди. Я также разобрал современную и широко распространенную в РФ модель PTZ FullHD камеры, чтобы понять, как изменилась логика и принцип работы за 10 лет прогресса и развития. Итак, приступим!
Tandberg — HD Precision Camera TTC8-01
Итак, начнем мы с весьма распространенной PTZ-камеры от норвежской компании Tandberg. Именно эта камера перекочевала в линейку Cisco Telepresence без каких-либо значимых изменений и продавалась до начала 2010-х.
В свое время Tandberg делал премиальные PTZ-камеры, и об этом нам говорит строгий, лаконичный дизайн с преобладанием металлических частей корпуса.
Внешне Tandberg выглядит весьма понятно — в серебристом тубусе размещается оптика и матрица, а соединяют камеру с основанием подвижные механизмы.
Массивное металлическое основание добавляет камере устойчивости и надежно защищает от внешних воздействий главную плату с электроникой. Именно на этом основании располагается поворотная платформа.
Ложе камеры перекатывается на специальных роликах, расположенных внутри подвижной платформы. Работа этого механизма напоминает балансирование циркового акробата на металлических цилиндрах.
В движение этот узел приводится обыкновенным электромотором с зубчатым колесом, по которому перекатывается ложе камеры. Чтобы показать работу этого механизма, пришлось расчехлить старый добрый Autodesk Fusion.
Контролировать коллекторный мотор в каждый момент времени призваны оптические датчики, определяющие угол наклона по отраженному свету от меток. Для этого с внутренних сторон зубчатых реек установлены две специальные накладки, которые формируют прерывания отраженного света, по которым определяется угол наклона камеры.
Чтобы маломощный коллекторный мотор справлялся с тяжелой оптикой камеры, объектив сбалансирован так, чтобы центр тяжести совпадал с осью мотора. Массивный груз в задней части камеры и обеспечивает тот самый баланс.
Под куполом располагается еще один приводной мотор, поворачивающий камеру влево и вправо. Однако он конструктивно отличается от коллекторного тем, что вал проворачивается небольшими шагами (1 шаг = 3,750), то есть для одного полного оборота потребуется 3600 / 3,750 = 96 шагов. Также дополнительным бонусом является удержание вала в заданном положении.
Для стабилизации изображения PTZ-камеры имеются механизмы удержания заданной позиции, а это значит, что если направлять камеру в другую сторону при помощи рук и настойчивости, то пластиковые детали внутри камеры очень быстро выйдут из строя (если не сразу).
Это правило справедливо и для выключенной камеры. Если не вдаваться в тонкости теоретической механики, то можно сказать, что пластиковые шестерни могут передавать вращение от мотора к узлам камеры, а не наоборот.
И о самом главном — о камере. Конструктивно она похожа на зеркальный фотоаппарат, только без пентапризмы и зеркала. Фокусное расстояние регулируется коллекторным мотором и механическими передачами: это, конечно, не ультразвуковые моторы современных “зеркалок”, но малый вес и габариты для стационарной камеры — вовсе не ключевые показатели.
Электроника
Рулит всеми задачами цифровой сигнальный процессор от Texas Instruments с передовой вычислительной мощностью на начало 2000-х, способный выполнять почти 6 миллиардов инструкций в секунду. В те времена это было передовое решение в формате SoC (System on the Chip), в котором был реализован многоуровневый кэш L1/L2, 64-битный интерфейс к внешней оперативной памяти, Ethernet 10/100 Мбит/с, 3 видео порта с поддержкой нескольких разрешений, а также управлением других периферийных устройств.
Следующая передовая микросхема своего времени — Altera Cyclone 2. По сути это обыкновенный ПЛИС (программируемая логическая интегральная схема). Производители устройств могут программировать такие схемы для любых задач от управления сервоприводами до передачи данных памяти.
Интерфейс HDMI версии 1.3 реализован чипом AD9889B, поддерживающим разрешение FullHD (1080p) с защитой передачи медиаконтента по технологии HDCP v. 1.2.
Остальные компоненты — это модули памяти и пассивные радиокомпоненты, предназначенные для работы основных элементов.
Подопытный номер №2: СleverMic 1012w
Корпус камеры целиком выполнен из пластика и обладает широким и устойчивым основанием. Спереди у камеры находятся ИК-приемники для пульта дистанционного управления, а сзади — интерфейсные разъемы. Вес у камеры небольшой: предполагаю, что можно подвесить в армстронг на потолок или закрепить на гипсокартонной перегородке.
Оси перемещения организованы гораздо проще и понятней, чем у Tandberg, в качестве движущей силы трудятся шаговые моторы, передающие крутящий момент приводным шкивам.
Подвижная платформа имеет 2 полые стойки, между которыми закреплена камера, в полости одной из стоек скрывается приводной механизм, за счет которого изменяется угол наклона.
Немного ниже приводного шкива располагается оптический датчик. Этот концевик нужен для определения позиции камеры после включения.
При запуске объектив наклоняется вниз, и когда специальный шип прерывает поток света в оптическом датчике, система понимает, что достигнута крайняя нижняя точка. Все дальнейшее позиционирование производится путем подсчета шагов.
Мотор, поворачивающий камеру влево и вправо, скрывается за сопрягаемым фланцем с 6 винтами, оснащенный таким же концевиком для определения горизонтальной позиции камеры.
Поскольку сопрягаемый фланец неподвижен, в центре находится 2 кабеля: для управления моторами и шлейф с цифровой матрицы.
Как мы видим, система механических передач целиком состоит из мощных шаговых моторов, что делает позиционирование камеры более точным и быстрым, а ременные передачи снижают уровень собственного шума устройства.
Электроника камер во многом похожа, поэтому лучше поговорим о явных различиях. Из новинок появились USB3.0 и RS-232, при помощи которых можно получить видео в сжатом виде, а также собрать целый каскад подобных камер и через UART (RS232) полностью автоматизировать их наведение на участников конференции.
Как видите, современная PTZ-камера более надежна по конструктиву, имеет лучший сенсор и универсальна по способам подключения, но в остальном недалеко ушла от своей предшественницы. Кроме одного — цены, которая стала ниже в 5 раз. Поэтому сегодня мы видим всё больше и больше оборудованных ПК переговорных комнат, где данный PTZ-зверь уже перестал быть экзотикой.
PTZ-камера и особенности ее применения
Есть специфические сферы нашей жизни, в которых получили определённое признание поворотные ptz камеры видеонаблюдения. Исходя из специфики объекта наблюдения такие устройства предпочтительнее традиционных камер в режиме динамического наблюдения за объектом. Одна такая камера видеонаблюдения, обладая возможностью круглосуточного наблюдения с обзором в радиусе 360°, способна заменить несколько обычных статичных видеокамер.
PTZ-камера
Чтобы продолжить дальнейший анализ, нужно иметь представление о самой конструкции и вообще что это такое.
Когда размечается система наблюдения необходимо хорошо продумать места установки камер. При этом надо их устанавливать таким образом, чтобы сохранить фокусировку, избежать засветки, учесть климатические условия и так далее. Зачастую, для того чтобы детально разглядеть охраняемую зону необходима установка не одной, а нескольких камер, что, естественно, отражается на себестоимости разворачиваемых охранных систем.
Конечно можно минимизировать затраты если использовать недорогие камеры. Они настраиваются в процессе монтажа и в дальнейшем обеспечивают обзор конкретного участка на необходимом расстоянии.
Но время не стоит на месте. Теперь появились и получили широкое применение PTZ-камеры.
Для начала — что такое ptz?
Тут все просто — Pan (панорама) Tilt (наклон) Zoom (зум) — PTZ.
То есть уже изначально показываются те возможности, которыми обладают эти устройства. Собственно это те три составляющие, которых вполне достаточно для работы такого рода устройства наблюдения за окружающей обстановкой. Миниатюрные электромоторы, встроенные в камеру, позволяют направлять объектив в любую сторону, а мощный объектив дает возможность разглядеть не только объект охраны, но и людей.
Это те параметры, на которые стоит обратить внимание, если выбирается ptz камера. Можно сюда добавить и еще один параметр — скорость:
Рекомендуем к прочтению: камера видеонаблюдения от Ростелеком как хорошая и простая альтернатива подобным решениям.
Где купить видеокамеру
Принцип работы PTZ камер
Понятно, если в одном девайсе собрано и реализовано несколько одновременно действующих механизмов — это довольно сложное в техническом отношении устройство.
Такие камеры обладают встроенным электромеханическим поворотным приводом и объективом с переменным увеличением. Это дает большой выигрыш при развертывании охранных систем на больших территориях, так как позволяет значительно удешевить всю систему за счет того что одна ptz ip камера заменяет несколько обычных камер.
Но и от обычных статичных видеокамер не отказываются. Они остаются востребованными для отслеживания статичных опасных зон. А приборы класса PTZ мониторят всю остальную территорию. И тут приходят на помощь расширенные возможности этих аппаратов. Оператором могут быть настроены автоматические маршруты движения поворотных механизмов, и автоматическое масштабирование, если есть встроенная функция “датчик движения”.
И это еще не всё. Есть возможность программирования устройства.
Где и как применяются цифровые PTZ камеры
Ptz ip камера автоматически реагирует на произошедшее событие, попавшее в кадр.
Таким образом, возможности охранного комплекса значительно расширяются и наблюдение уже можно организовать на достаточно крупных объектах:
Для наглядности приведем пару примеров применения PTZ:
Камер подобного типа довольно много, но выгоднее та модель, которая способна решать большинство задач. Хорошо если она будет реагировать на сигналы от внешних датчиков:
И фокусироваться на проблемной зоне.
А если это уличная ptz camera? Для нее желателен рабочий диапазон температур от −40° до +60° и чтобы она обладала защитой от воды, пыли и в антивандальном исполнении.
Всем эти пожеланиям отвечает купольная ptz ip камера уличного типа. У нее есть:
Конструктивные особенности
Еще немного о выборе.
Это основные возможности, которыми обладает ptz camera. Но кроме этого она может оснащаться:
А по сигналу оператора ptz camera может выбрать указанную точку, сфокусироваться на ней и масштабировать картинку. Современные модификации способны в автоматическом режиме:
Управление
Для работы с PTZ-устройствами необходимо:
В дежурном режиме камера может просто вести наблюдение и вести видеозапись. В тревожном режиме управление перехватывает оператор — наводит и приближает регистратор на опасный сектор.
Кроме перечисленных вариантов применения (магазины, супермаркеты) ptz ip камера может применяться в тех местах, где присутствие человека нежелательно (объекты ядерной и химической промышленности).
Варианты исполнения
Есть несколько вариантов исполнения умных PTZ-камер:
Объектив
Так как у нас не просто видеокамера, а охранная, она должна поворачиваться. Если она постоянно поворачивается, у объектива меняется фокусное расстояние. Поэтому ptz ip камера обладает встроенным объективом с переменным фокусным расстоянием. Для коррекции фокуса применяются автоматические устройства — трансфокаторы.
Именно такие объективы как нельзя лучше подходят для охранных устройств, потому что раз положение камеры меняется, то чтобы получить четкое изображение, надо поменять фокус объектива.
Это свойство объектива в паспортах называется Preset.
Такие вариофокальные объективы с функцией трансфокации — пожалуй, самый дорогой элемент, которым оснащается ptz ip камера. Чаще всего зум меняется в пределах от 10 до 36 крат.
Еще один важный параметр таких устройств — Zoom Speed. Показывает с какой скоростью может меняться фокусное расстояние. Например, ×4.0/сек — говорит о четырех кратном приближении в секунду.
Настройка видеокамеры
Нужно напомнить, что по своим основным характеристикам видеокамеры с PTZ приводами, по крайней мере, не должны быть хуже, чем у фиксированных обычных камер.
Основные параметры, которыми должна обладать ptz камера:
Телеметрия
Система телеметрии — совокупность программ, которые берут на себя управление поворотными механизмами и электроприводами трансфокатора.
Кроме привычного набора параметров:
У телеметрии есть специфические характеристики:
Область эффективного применения
Поворотная ptz камера с эффективным зумом — дорогостоящее устройство для охранного комплекса. Но как правило, затраты на ее применение оправдываются эффективностью именно такого способа видеонаблюдения. А зачастую — единственный выход для решения совокупных задач безопасности.
Виды PTZ-камер
Современная промышленность предлагает две разновидности умных охранных комплексов:
Заключение
Специалистами применение именно поворотных камер в режимах видеонаблюдения оценивается по-разному. У них есть неоспоримые преимущества для патрулирования объектов большой площади именно в динамическом отслеживании охраняемой территории.
PTZ видеокамера должна оцениваться в комплексе тех задач, для которых она применяется.
Просто нужно правильно применять все необходимые настройки для получения информативного и качественного изображения.
Видео по теме
PTZ камеры видеонаблюдения: что это такое и нужны ли они вам?
PTZ видеокамеры являются прекрасным дополнением к любой системе видеонаблюдения. Ключевой вопрос, который Вы должны себе задать, прежде чем её приобрести: «Оно мне надо?»
PTZ означает Pan Tilt Zoom (панорама, наклон, увеличение). Камера PTZ может выполнить панорамирование взад и вперед, наклонить вверх или вниз, или увеличить или уменьшить масштаб. Камеры могут управляются локально с помощью джойстика или удаленно через Интернет или смарт-приложения телефона.
Поэтому мы рекомендуем использовать PTZ видеокамеру как дополнение к Вашей системе безопасности. Организуйте должным образом наблюдение при помощи фиксированных камер, а затем добавьте PTZ в качестве «вишенки на верхушке» Вашего «торта». Теперь вы охватываете всю область и всё еще можете использовать поворотную камеру для вашей собственности, локально или удаленно.
Цена PTZ видеокамер
Многие люди думают, что они могут сэкономить деньги, используя PTZ, поскольку она может покрыть большую площадь. Но PTZ камеры обычно стоят в 3 или 4 раза дороже фиксированной видеокамеры, поэтому Вы ничего не выгадаете. Кроме того, так как PTZ видеокамеры имеют множество движущихся механизмов они требуют большего содержания и не могут служить так же долго без сервиса как камеры с фиксированным объективом. К обслуживанию PTZ камер можно отнести уборку купола, замена ремня и замена двигателя управления объективом, платы передачи данных RS485 или модуля масштабирования.
Мегапиксельные и цифровые PTZ видеокамеры
Осталось только рассмотреть мегапиксельные IP видеокамеры. Мегапиксельные видеокамеры записывают в более высоком разрешении, чем аналоговые PTZ видеокамеры, предоставляющие функцию «цифровое увеличение». При записи 5-мегапиксельной камерой с разрешением изображения 2560 x 1920, Вы получаете много информации о наблюдаемом объекте, и естественно, есть возможность использовать цифровое увеличение для перемещения по изображению, имитируя PTZ, как при он-лайн наблюдении, так и во время воспроизведения. По мере того, как мегапиксельные видеокамеры будут распространятся, PTZ камеры отойдут на второй план.
Вывод
Если прочитав нашу статью у Вас появилось ощущение, что мы пытаемся Вас отговорить от покупки PTZ-видеокамеры, приносим наши извинения. Мы ставили перед собой цель уведомить Вас о преимуществах и недостатках данного типа видеокамеры, а решение о покупке принимать Вам.