Kamera obejmuje cały firmowy parking, plac manewrowy i fragment drogi dojazdowej. Na pierwszy rzut oka wszystko jest w porządku – na jednym ekranie widać praktycznie cały teren. Problem pojawia się dopiero wtedy, gdy dochodzi do zdarzenia i trzeba przyjrzeć się szczegółom. Samochód jest widoczny, ale jego tablica rejestracyjna zajmuje zaledwie niewielki fragment obrazu. Podobnie z twarzą osoby znajdującej się kilkanaście metrów od kamery.
Możliwa jest też odwrotna sytuacja. Zbyt wąski kadr zapewnia dużo szczegółów w wybranym miejscu, ale pozostawia poza obrazem część otoczenia, którą również należało obserwować.
Dlatego przy projektowaniu monitoringu nie należy kierować się zasadą „im szerzej, tym lepiej”. Kąt widzenia kamery trzeba dobrać do miejsca instalacji, odległości od obserwowanego obszaru i – przede wszystkim – do zadania, jakie ma realizować konkretny punkt kamerowy.
Kąt widzenia kamery określa, jak duży fragment przestrzeni znajdzie się w jej obrazie. Można wyobrazić go sobie jako obszar rozchodzący się od obiektywu: im większy kąt, tym szerszą scenę obejmuje kamera.
W specyfikacjach urządzeń można spotkać trzy podstawowe wartości:
Przy planowaniu monitoringu wizyjnego najczęściej szczególnie istotny jest HFOV, ponieważ pozwala określić, jak szeroki fragment pomieszczenia, placu czy korytarza znajdzie się w kadrze.
Trzeba przy tym odróżnić kąt widzenia podawany w stopniach od szerokości obserwowanego obszaru podawanej w metrach. Ta druga wartość zależy również od odległości.
Przykładowo kamera o poziomym kącie widzenia 90° obejmie na dystansie 3 metrów obszar szeroki na około 6 metrów. Przy odległości 20 metrów szerokość kadru wzrośnie do około 40 metrów. Kąt pozostaje ten sam, ale obserwowana scena jest znacznie szersza.
[obraz 1]
Na pole widzenia wpływa kilka cech układu optycznego kamery. Dwie z najważniejszych to ogniskowa obiektywu i wielkość przetwornika.
Ogniskowa jest podawana w milimetrach. W praktyce obowiązuje prosta zależność:
Dlatego kamera z obiektywem 2,8 mm jest zwykle stosowana tam, gdzie trzeba objąć stosunkowo szeroką scenę. Obiektywy 6 mm czy 12 mm pozwalają natomiast skupić kadr na mniejszym obszarze znajdującym się dalej od urządzenia.
Nie należy jednak przypisywać konkretnej ogniskowej jednego, uniwersalnego kąta widzenia. Obiektyw 2,8 mm nie zawsze oznacza dokładnie taki sam kadr.
Na pole widzenia wpływa również wielkość przetwornika obrazu. Dwie kamery wyposażone w obiektyw o takiej samej ogniskowej mogą mieć różne kąty widzenia, jeśli zastosowano w nich inne przetworniki lub inną konstrukcję optyczną.
Dlatego przy wyborze kamery IP warto sprawdzać w specyfikacji przede wszystkim rzeczywisty kąt widzenia podany przez producenta, zamiast opierać się wyłącznie na liczbie milimetrów zapisanej przy obiektywie.
Ani szeroki, ani wąski kąt nie jest z definicji lepszy. Każdy z nich służy innemu zadaniu.
Pozwala objąć większą część pomieszczenia lub terenu. Sprawdza się m.in. wtedy, gdy priorytetem jest ogólna obserwacja sytuacji w hali, sklepie, biurze czy na placu.
Trzeba jednak pamiętać, że wraz ze zwiększaniem obserwowanej powierzchni osoby i przedmioty zajmują coraz mniejszą część obrazu. Ta sama rozdzielczość kamery zostaje wykorzystana do pokazania większego obszaru, więc na konkretny obiekt przypada mniej pikseli.
Przy bardzo szerokich obiektywach mogą pojawiać się również większe zniekształcenia obrazu, zwłaszcza przy jego krawędziach.
Pozwala skoncentrować obraz na konkretnym fragmencie przestrzeni. Osoba, pojazd czy inne interesujące nas miejsce zajmuje wtedy większą część kadru, co pomaga uzyskać więcej szczegółów.
Ceną jest mniejszy obszar obserwacji. Jeśli kamera zostanie źle ustawiona, ważne miejsce może znaleźć się poza jej polem widzenia.
Nie ma zatem jednego optymalnego kąta, który sprawdzi się w każdej instalacji. Kadr powinien wynikać z zadania, jakie ma realizować kamera.
Przed wyborem obiektywu warto odpowiedzieć na podstawowe pytanie: co ma być możliwe do ustalenia na podstawie obrazu?
Na dużym placu celem może być przede wszystkim stwierdzenie, że w określonej strefie pojawiła się osoba lub pojazd. Przy wejściu do budynku możemy potrzebować obrazu umożliwiającego rozpoznanie wchodzącej osoby. W szczególnie istotnym punkcie wymagania mogą być jeszcze większe – obraz powinien zawierać na tyle dużo szczegółów, aby można było wykorzystać go do identyfikacji.
Ma to bezpośredni związek z gęstością pikseli. Im większy obszar przypada na tę samą liczbę pikseli, tym mniej szczegółowy jest obraz konkretnego jego fragmentu.
W projektowaniu systemów dozoru stosuje się w tym kontekście pojęcia DORI: Detection, Observation, Recognition i Identification. Model ten wywodzi się z międzynarodowej normy IEC 62676-4, opracowanej przez Międzynarodową Komisję Elektrotechniczną (IEC) dla systemów dozoru wizyjnego stosowanych w zabezpieczeniach. Norma określa zasady ich planowania, projektowania, instalowania, uruchamiania i oceny skuteczności. W odniesieniu do obrazu wskazuje poziomy szczegółowości potrzebne do realizacji określonych zadań obserwacyjnych, które można powiązać z gęstością pikseli.
| Zadanie | Orientacyjna gęstość pikseli |
|---|---|
| Detekcja | 25 px/m |
| Obserwacja | 63 px/m |
| Rozpoznanie | 125 px/m |
| Identyfikacja | 250 px/m |
Nie trzeba oczywiście przeliczać tych wartości przy zakupie każdej pojedynczej kamery. Pokazują jednak ważną zależność: urządzenie obejmujące bardzo dużą powierzchnię może świetnie sprawdzać się do obserwacji sytuacji, ale jednocześnie dostarczać zbyt mało szczegółów do identyfikacji osoby znajdującej się daleko od obiektywu.
Nie istnieje uniwersalna tabela, według której do każdego typu obiektu można przypisać jeden właściwy kąt. Da się jednak wskazać ogólny kierunek doboru kadru.
| Miejsce | Główne zadanie kamery | Charakter kadru |
|---|---|---|
| Wejście do budynku | obserwacja osób przechodzących przez określony punkt | średni lub węższy |
| Recepcja / wejście do biura | obserwacja osób oraz kontekstu zdarzenia | średni |
| Korytarz | obserwacja ruchu w określonym kierunku | raczej węższy |
| Hala / magazyn | ogólna obserwacja większej powierzchni | szeroki |
| Parking | obserwacja ludzi i pojazdów na większym obszarze | szeroki lub średni |
| Brama / wjazd | obserwacja pojazdów poruszających się określonym torem | węższy |
| Plac zewnętrzny | kontrola sytuacji na dużym terenie | szeroki lub kilka uzupełniających się kamer |
Nie warto natomiast przyjmować prostych zaleceń w rodzaju „na parking zawsze 100°” albo „na bramę 60°”.
Ta sama brama o szerokości 4 metrów będzie wyglądała zupełnie inaczej w obrazie kamery zamontowanej 5 metrów od niej niż w obrazie urządzenia znajdującego się 25 metrów dalej. Właściwy kąt wynika więc z wymiarów obserwowanej strefy, odległości, miejsca instalacji i wymaganej szczegółowości obrazu.
Jeżeli kamera ma służyć np. do rejestrowania tablic rejestracyjnych, sam odpowiednio wąski kadr również nie wystarczy. Znaczenie mają wtedy dodatkowo m.in. ustawienie urządzenia względem toru jazdy, oświetlenie, ekspozycja i parametry kamery.
Analizując różne rodzaje kamer monitoringu, można spotkać urządzenia z obiektywami stałoogniskowymi oraz zmiennoogniskowymi.
Ma jedną ustaloną ogniskową, np. 2,8 mm lub 4 mm. Po zamontowaniu kamery zakres widzenia wynikający z obiektywu pozostaje stały.
Takie rozwiązanie dobrze sprawdza się, jeśli już na etapie projektu wiadomo, gdzie znajdzie się kamera, w którym kierunku będzie skierowana oraz jaką strefę ma obejmować.
Pozwala regulować ogniskową w określonym zakresie, np. 2,8–12 mm. Dzięki temu po instalacji można zawęzić lub poszerzyć kadr i lepiej dopasować go do rzeczywistych warunków.
Jest to przydatne zwłaszcza tam, gdzie dokładnego zakresu widzenia trudno przewidzieć wyłącznie na podstawie dokumentacji obiektu.
W niektórych kamerach regulacja wykonywana jest zdalnie za pomocą napędu – rozwiązanie takie określa się jako motozoom. Pozwala ono skorygować ogniskową z poziomu interfejsu urządzenia bez ręcznej regulacji obiektywu.
Jeśli trzeba obserwować dużą przestrzeń, naturalnym rozwiązaniem może wydawać się kamera panoramiczna.
W zależności od konstrukcji takie urządzenia mogą zapewniać bardzo szeroki obraz, w tym widok 180° lub 360°. Stosuje się w nich m.in. obiektywy typu fisheye albo kilka przetworników pracujących w jednej obudowie. Kamery tego typu mogą dzięki temu zapewnić dobry przegląd dużego pomieszczenia lub otoczenia jednego punktu montażowego.
Nie oznacza to jednak, że jedna kamera panoramiczna zawsze może zastąpić kilka kamer kierunkowych.
Przy bardzo szerokiej scenie dostępna rozdzielczość obejmuje dużą przestrzeń. Obiekt znajdujący się daleko od urządzenia może więc zajmować stosunkowo niewielką część obrazu. Jeżeli w konkretnym miejscu potrzebna jest duża szczegółowość – np. przy drzwiach, bramie lub stanowisku wymagającym dokładniejszej obserwacji – system można uzupełnić kamerą o węższym polu widzenia.
Kamery panoramiczne i kierunkowe nie muszą więc ze sobą konkurować. W dobrze zaprojektowanym systemie mogą realizować różne, uzupełniające się zadania.
Prawidłowo dobrany obiektyw to dopiero część sukcesu. Po zamontowaniu trzeba sprawdzić rzeczywisty obraz i ocenić, czy kamera faktycznie pokazuje to, co powinna.
Problemy pojawiają się między innymi wtedy, gdy kamera:
Po instalacji warto sprawdzić obraz zarówno w dzień, jak i po zmroku. Warunki mogą się wtedy znacząco zmienić – podobnie jak skuteczność oświetlenia, WDR czy oświetlacza podczerwieni.
Część ustawień obrazu w zależności od urządzenia można zmieniać przez menu OSD, a w kamerach IP – zazwyczaj poprzez ich interfejs administracyjny.
Kadr warto też dopasować do funkcji analitycznych. Jeżeli w kamerze została skonfigurowana detekcja ruchu albo np. przekroczenie wirtualnej linii, pole widzenia nie powinno niepotrzebnie obejmować ruchliwej ulicy, drzew czy innych elementów mogących generować nieistotne zdarzenia.
Dobór można sprowadzić do kilku kolejnych kroków:
Właściwy kąt widzenia nie jest więc po prostu najszerszym kątem dostępnym w katalogu producenta.
Kamera powinna obejmować taki fragment przestrzeni, jaki jest potrzebny do wykonania określonego zadania, a jednocześnie zapewniać odpowiednią ilość szczegółów w najważniejszych miejscach. Dlatego przy projektowaniu monitoringu kąt widzenia trzeba rozpatrywać razem z rozdzielczością, odległością od obserwowanej strefy, rodzajem obiektywu i miejscem montażu.
Dopiero takie podejście pozwala uzyskać materiał, który nie tylko pokazuje, że coś się wydarzyło, ale dostarcza informacji rzeczywiście potrzebnych do oceny zdarzenia.
