IP-камеры с объективом Fisheye

Уже длительное время на рынке предлагаются мультимегапиксельные IP-камеры, применяемые для охвата большой территории и чаще устанавливаемые взамен нескольких камер с меньшим разрешением. Однако это не исключает проблем фиксированного направления обзора при установке и наличия мертвых зон. На первый взгляд, логичным выбором станет использование мегапиксельных PTZ-камер. Но тут есть и минусы – в любом положении PTZ-камера может смотреть только в определенном направлении, а при зумировании захватывается только определенный участок сцены. Так что если событие произошло в момент, когда PTZ-камера не смотрела в нужную сторону, оно не будет зафиксировано.

Для решения задач по охвату больших пространств может применяться, например, комплекс из стационарных обзорных камер с типовым разрешением совместно с PTZ-камерами высокого разрешения. Весь комплекс станет работать под управлением специализированного ПО, и стоит отметить, что это будет действительно дорогостоящий и сложный проект. Всегда ли это необходимо? Не всегда.

Рынок панорамных Fisheye

Решение задачи сверхширокого обзора меньшим количеством камер – это панорамные камеры с объективом Fisheye. Ряд игроков рынка относительно недавно представил IP-камеры со встроенными панорамными объективами Fisheye ("фишай"), которые дают обзор 180 град. по каждой оси, хотя сейчас для них зачастую встречается обозначение 360 град. Стоит отметить, что большинство крупных производителей не спешили включать в свой ассортимент подобные модели, и на то у них были причины. Применение панорамных IP-камер подразумевает охват значительных пространств с дальнейшим преобразованием изображения из круглого в "прямоугольное", поэтому к изображению выдвигаются повышенные требования по детализации.

Сейчас на рынке предлагается довольно много таких IP-камер с различным разрешением, хотя низкое разрешение устройств с оптикой Fisheye, например, 1,3 Мпкс, и не соответствует концепции их применения. Совсем недавно на рынке безопасности предлагали камеры Fisheye с разрешением матрицы до 6 Мпкс включительно. А в самом конце 2014 г. компания Panasonic выпустила камеру формата 4К.

Для видео высокого разрешения в первую очередь требуется очень качественная оптика, способная обеспечить высокую детализацию по всему кадру. Но в отличие от камер стандартного исполнения, в кадре которых зона наибольшего интереса лежит в центральной части изображения, для Fisheye-камер ситуация иная: зона интереса расположена в сложной для оптики зоне – по периферии изображения, так как очень часто камера ставится на потолок помещения. Соответственно, если на краях изображения разрешение будет низким, совместно с геометрическими искажениями Fisheye-объектива, то очевидно, что после преобразований клиент получит прямоугольное изображение низкой детализации.

Какие камеры тестируем

На российском рынке представлено немного моделей Fisheye с высоким разрешением, а дешевые азиатские марки с низким разрешением просто не интересны. По объективным причинам лаборатории не удалось получить устройства некоторых крупных брендов. В итоге в тесте приняли участие 5 моделей IP-камер:

  1. Arecont Vision AV5245DN-01-W
  2. BEWARD BD3670FL
  3. Everfocus EFN3320
  4. Samsung SNF-8010P
  5. VIVOTEK FE8181

У них есть ряд общих параметров. Так камеры BEWARD, Samsung и Vivotek позволяют преобразовывать круглое изображение без помощи стороннего ПО. Они также имеют функцию эмуляции PTZ (пользователь на исходном изображении с обзором 360° может выбрать нужный ракурс или произвести электронное увеличение изображения). Можно отметить у всех камер и наличие функций расширения динамического диапазона, работы со звуком, поддержки тревожных устройств, детекции движения, локальной записи на карту памяти, режима "день/ночь", шумоподавления, кодека Н.264 и поддержки ONVIF.

Питание каждой из этих камер может осуществляться от источника 12 В и по технологии PoE.

Что тестируем

В технических описаниях к камерам Fisheye, как правило, не указывается, какую детализацию они способны обеспечить при круговом обзоре. Мы решили проверить камеры по данному показателю. Измерения проводились на статическом изображении при освещенности 1000 лк. Для этого применялась специальная тестовая таблица с набором пространственных частот. Кроме того, для камер оценивались реальные углы обзора и искажения изображения объектов, которые появляются из-за особенностей объектива Fisheye.

Камеры были настроены следующим образом:

  • изображение 360 град.;
  • максимальное разрешение;
  • кодек Н.264 (если есть выбор профиля, то выбираем наивысший из доступных);
  • максимальное качество.

Arecont Vision AV5245DN-01-W

Предоставлена компанией Arecont Vision

Демонстрировала хорошее разрешение в центральной части изображения. К краю детализация снижалась менее чем на 10%. На крайних участках были заметны растяжение объекта и изменение его пропорций. Модель отличается ярко выраженным максимумом растяжения объектов на широких, но не максимальных углах наблюдения. AV5245DN-01-W отличается самым компактным в тесте корпусом на шаровом кронштейне, позволяющим устанавливать камеру на любые поверхности, в том числе наклонные. В данной камере используется объектив ImmerVision, а для повышения разрешения на краях реализована технология massively-parallel MegaVideo. IP-камера способна работать от источников постоянного и переменного тока и по технологии PoE, снабжена функцией повышения чувствительности Binning Mode и соответствует спецификациям PSIA. Помимо этой модели имеется ее модификация с поддержкой звука, а также вариация в купольном исполнении.

BEWARD BD3670FL

Предоставлена компанией "НПП "Бевард"

Лучшая в тесте по разрешающей способности. К тому же BD3670FL лидирует по стабильности пропорций изображения в поле зрения. От центра к краям у камеры наблюдается увеличение размеров изображения. Из технических особенностей BD3670FL выделим матрицу Sony Exmor R 6 Мпкс с возможностью получения видео реального времени (25 кадр/с) на максимальном разрешении. Для ночной съемки камера оснащена ИК-подсветкой с диодами III поколения. Для организации двусторонней аудиосвязи в камеру встроены микрофон и динамик, например, позволяя делать голосовое оповещение или поговорить с человеком, находящимся рядом. BD3670FL поддерживает 3 типа питания: по технологии PoE и от источников 24 В AC и 12 В DC.

EverFocus EFN3320

Предоставлена компанией "Видау Системс Секьюрити"

3-мегапиксельная EFN3320 показала стабильное разрешение по всему полю изображения, причем не сильно уступила по этому показателю 5 Мпкс моделям. Краевой эффект у камеры выражался в некотором сжатии, приплюснутости изображения.

Меньший размер кадра у камеры EverFocus, по сравнению с остальными участниками тестирования, теоретически может способствовать формированию потоков меньшего размера и, соответственно, меньшей загрузке сети. В комплекте с этой моделью поставляется кронштейн, позволяющий фиксировать IP-камеру на стене и в небольшом диапазоне регулировать угол ее наклона. В числе особенностей Everfocus EFN3320 – объектив с ИК-коррекцией, детектор саботажа, возможность кодирования в трех форматах (MPEG4, MJPEG, H.264), поддержка PSIA для расширения возможностей совместимости. Для камеры также заявлена функция eZ Tracker для синхронной работы с PTZ-камерами через одно сетевое подключение. Разбивка круглого изображения от EFN3320 на прямоугольные осуществляется программно в веб-браузере.

Samsung SNF-8010P

Предоставлена компанией Samsung Techwin

Показала высокую детализацию картинки. Практически по всему кадру SNF-8010P демонстрировала очень хорошую стабильность пропорций объектов, хотя у нее и наблюдалось увеличение изображения от центра к краям. Уличная IP-камера SNF-8010P имеет антивандальный корпус IK10 и защиту камеры от пыли и влаги IP66. Камера поддерживает карты памяти до 64 Гбайт, встроенный микрофон и возможность подключения внешнего динамика для организации двусторонней связи. Для камеры SNF-8010P заявлено соответствие требованиям для работы на транспорте по европейским стандартам EN50155 и EN61373, то есть повышенная устойчивость к электромагнитным воздействиям, вибрации.

VIVOTEK FE8181

Предоставлена компанией Soft-Tronik

По стабильности разрешения в поле зрения продемонстрировала лучшие в тесте результаты. На краях картинки у этой IP-камеры наблюдалось сжатие объектов, а также заметно искажались их пропорции. Данная камера оборудована ИК-подсветкой с функцией Smart IR, встроенным микрофоном, функцией подсчета пикселей для упрощения настройки камеры при монтаже. Для кодирования видео в VIVOTEK FE8181 реализовано три формата видеокомпрессии – MJPEG, H.264 и MPEG-4. Согласно информации от производителя, устройство поддерживает три потока передачи видео. Видео реального времени FE8181 передает с разрешением FullHD и ниже.

Панорамный обзор и детализация изображения

Технические характеристики протестированных моделей наглядно демонстрируют общую тенденцию: чтобы максимально эффективно использовать возможности IP-камер Fisheye, нужно большое разрешение. Как показало тестирование, современные камеры Fisheye способны показывать высокую детализацию не только в центре, но и по краям изображения – а именно это делает возможным использовать преимущества их сверхширокого обзора. Причем заметим, реальный обзор протестированных моделей оказался даже немного выше заявляемых 180 град.

Сравнение характеристик IP-камер

IP-камераРазрешение сенсора, МпксРазмер сенсора, дюймЧастота кадров при максимальном разрешении, кадр/сАппаратное устранение искажений (Hardware Dewarping)Розничная цена, руб.
Arecont Vision
AV5245DN-01-W
51/2.514Нет70 760
BEWARD BD3670FL61/1.825Да43 500
Everfocus EFN-332031/315Нет37 080
Samsung SNF-8010P51/1.820Да57 750
Vivotek FE818151/2.515Да62 780

 

Углы обзора IP-камер Fisheye

 

IP-камераОбзор замеренный, град.Обзор заявленный, град.Расхождение, %
Arecont Vision
AV5245DN-01-W
183180+2
BEWARD BD3670F L200180+11
Everfocus EFN-3320187180+4
Samsung SNF-8010P192187+3
Vivotek FE8181187180+4


По разрешению в данном тестировании выделяются камеры BEWARD BD3670FL и VIVOTEK FE8181. Первая демонстрировала самую высокую детализацию почти по всему изображению, вторая – на высоком уровне обеспечивала стабильность разрешающей способности по полю изображения. Стоит отметить, что при высоком разрешении производители стремятся сохранить высокий уровень детализации и при недостаточной освещенности – используют высокочувствительные матрицы нового поколения, например, Sony Exmor R, матрицы с большим пикселем, реализуют режим "день/ночь" и ИК-подсветку.

Особенности изображения от IP-камер Fisheye

Тестирование показало, что камеры формируют изначальное изображение с искажениями на краях, которые выражаются в большей или меньшей степени (у некоторых моделей они были очень незначительными – это хорошо видно на соответствующем графике с искажением пропорций и иллюстрациях). Причем на краях круглого кадра у различных камер приходится наблюдать как сжатие, так и растяжение изображения. Для задач видеонаблюдения гораздо предпочтительнее последний вариант, когда изображение объекта увеличивается – так можно без дополнительных средств получить больше деталей. В тесте это в наибольшей мере проявлялось у камеры Arecont Vision.

Arecont Vision AV5245DN-01-WBEWARD BD3670FLEverfocus EFN-3320
Samsung SNF-8010PVivotek FE8181

 

Современные программные средства позволяют компенсировать геометрические искажения объективов. Однако в задачах видеонаблюдения информативность изображения гораздо важнее его эстетической красоты. И даже самый продвинутый алгоритм коррекции не сможет в итоге показать элементы, которые изначально не были зафиксированы. Очень существенно, чтобы камера могла изначально формировать качественную картинку Fisheye.


График 1. Распределение разрешения IP-камер Fisheye в поле зрения (абсолютные значения)

Сейчас производители реализуют 2 подхода к работе с изображением таких IP-камер. Первый: с камеры передается круглое изображение – как есть, и создание привычных прямоугольных форматов происходит с помощью специализированного ПО на стороне клиента по необходимости. Второй: камера с помощью своего процессора "на лету" обрабатывает видеопоток и выдает уже "выпрямленный" вариант изображения в соответствии с настройками, что по удобству наблюдения приближает ее к варианту использования нескольких стандартных камер (так называемая функция Hardware Dewarping).


График 2. Распределение разрешения IP-камер Fisheye в поле зрения (относительные значения)

Второй подход более удобен для пользователя и позволяет снижать нагрузку на ресурсы системы. Кроме того, в этом случае всегда есть возможность изначально выбрать зоны интереса и не передавать весь поток круглого изображения.


График 3. Изменение размеров изображения объектов в поле зрения

Протестированные камеры Fisheye позволяют работать (помимо круглого) с режимами одинарной и двойной панорамы по 180 град., режимом с 4 прямоугольными изображениями с настраиваемыми направлениями, выполняют электронную эмуляцию зума, наклона и поворота (ePTZ), поддерживают работу с одним прямоугольным изображением. В этом отношении из общего ряда выделяется камера Arecont Vision, которой для реализации различных форматов, а также ePTZ требуется дополнительное ПО.

Что дают IP-камеры Fisheye

С помощью IP-камер Fisheye можно вести мониторинг больших пространств без разрыва и с высокой степенью детализации – как в помещении, так и в уличных условиях. Такими объектами могут быть склады, торговые центры, открытые парковки, спортивные объекты, аэропорты, перекрестки автомобильных дорог и др. Помимо охранных функций Fisheye-камеры могут эффективно применяться в маркетинговых целях для сбора статистических данных. Например, одна такая камера позволит отслеживать траектории перемещений посетителей в магазине и затем создавать соответствующие тепловые карты.


График 4. Искажение геометрических пропорций изображения объектов в поле зрения

Несмотря на то, что встречаются случаи применения в настенном варианте, все же оптимальной видится установка IP-камер Fisheye на потолке – когда одно устройство производит полный обзор помещения. Причем необязательно работать со всей зоной обзора, можно выбрать оптимальный режим отображения только актуальных на текущем этапе участков.

Используя панорамные камеры, можно снизить стоимость владения системой видеонаблюдения: одной Fisheye можно заменить несколько обычных мегапиксельных IP-камер – как показало тестирование, в любом направлении устройства Fisheye способны обеспечить высокую детализацию. Кроме того, в случае применения Fisheye необходимо меньше лицензий системы видеонаблюдения для работы с камерами, снижаются затраты на установку и обслуживание, вспомогательное оборудование. К тому же, загрузка сети при подобной реализации системы ниже. Все это делает камеры Fisheye все более популярными на рынке видеонаблюдения, и, скорее всего, их популярность будет расти с ростом разрешения матриц и объективов.