Pelco-D - is a PTZ-camera control protocol developed by the same name by Pelco. As a rule, used over RS482/485 interface for communicating with cameras equipped with servo drives.

Pelco-D protocol has in the arsenal of a set of standard commands, as well as advanced instruction set. This article will look at how to work with a standard set of commands. Protocol Pelco-D Let us examine the example of the abstract and the abstract command source SDK, which receives the message for onward transmission to its RS485 interface. This reservation was made deliberately, because it is such a challenge recently stood in front of me.

Therefore there is a protocol by which data is transmitted, and further understand the data transmitted to the SDK, which sends a message already in the RS485 transmission path. Below is a picture in which there is a yellow square. It is in this function and will form the necessary us the message you want to convey in the SDK.

Message Structure

Post Pelco-D protocol consists of 7 bytes. Let us analyze the value of each byte:

1. Byte synchronization - always has #FF value in hexadecimal;
2. Address - address byte PTZ-camera or any other device on the RS485 / 482 line;
3. Command 1 - the first byte standard commands Pelco-D;
4. Command 2 - the second byte standard commands Pelco-D;
5. Data 1 - byte rotation speed camera left / right, is from #00 to #3F;
6. Data 2 - speed bytes tilt the camera up / down, is from #00 to #3F;
7. Checksum - is an 8-bit bytes by the sum of the 2nd to 6th.

Standard set of commands

To send the message must be necessary to form two teams messages. If the data will not be passed on, then it will be necessary to set the zero value bit responsible for this or that functionality.

Consider the structure of commands.

Sense bit charge is meaning of bits 3 and 4. When the bit is lifted, the set bits 3 and 4 have the camera and the auto scan switch, respectively, otherwise raised by bits 3 and 4 have the shutdown. Bits 5 and 6 are reserved and should be set to 0. Other settings are responsible for the diaphragm (Iris), Focus (Focus), Zoom (Zoom), Tilt (Tilt), Rotate (PAN). To enable these parameters should be set to activate the corresponding bits in the unit.

Examples of commands

Rotation to left: FF 01 00 04 00 00 05
Rotation to right: FF 01 00 02 00 00 03
Tilt up: FF 01 00 08 00 00 09
Tilt down: FF 01 00 10 00 00 11
Zoom +: FF 01 00 20 00 00 21
Zoom -: FF 01 00 40 00 00 41

Sample code

In this abstract code was created in a vacuum, such a situation that the function of these values fall:

• address;
• PanSpeed - rotation speed with the direction, from - 100 to +100;
• TiltSpeed - Tilt speed with the direction, from -100 to +100;
• ZoomSpeed - Zoom speed with direction, from -100 to +100. Why so submitted data for Zuma - is a question for me, given that Pelco is no speed setting, but that is what it is.

But SDK has already formed a team takes a pointer to an array of data, and an indication of the length of the array. The result is the following code.

Void ptzCmd(int addressPTZ, int panSpeed, int tiltSpeed, int zoomSpeed) { unsigned char *dataPelco; unsigned char address, command1, command2, data1, data2, checkSum; address = command1 = command2 = data1 = data2 = checkSum = 0x00; dataPelco = (unsigned char*) malloc(7); memset(dataPelco,0,7); address = (unsigned char)addressPTZ; if(panSpeed < 0) { command2 |= 0x04; panSpeed *= (-1); } else if(panSpeed > 0) { command2 |= 0x02; } data1 = (unsigned char)panSpeed*63/100; if(tiltSpeed < 0) { command2 |= 0x10; tiltSpeed *= (-1); } else if(tiltSpeed > 0) { command2 |= 0x08; } data2 = (unsigned char)tiltSpeed*63/100; if(zoomSpeed < 0) { command2 |= 0x40; } else if(zoomSpeed > 0) { command2 |= 0x20; } checkSum = address + command1 + command2 + data1 + data2; checkSum %= 100; dataPelco = 0xFF; dataPelco = address; dataPelco = command1; dataPelco = command2; dataPelco = data1; dataPelco = data2; dataPelco = checkSum; sdk_write_pelco_cmd(7, dataPelco); // 7 - это длина сообщения free(dataPelco); }

И.В. Олейник
Генеральный директор компании DSSL

Данный обзор посвящен способам управления скоростными поворотными интегрированными камерами SpeedDome.

Потребление скоростных поворотных камер серьезно выросло на рынке за последние 10 лет. Сказывается значительное снижение цены на эти устройства, а также рост их технических возможностей: скорости, оптического увеличения, функциональности. Теперь нормальная скорость вращения во время установки "пресета" достигает (часто превышает) 400 градус/с, оптическое увеличение давно перешагнуло 30-кратное значение, а некоторые камеры даже получили возможность следить за объектами в поле своего зрения самостоятельно. Современные цены на "купола" колеблются от 500 до 600 долларов на китайские марки до нескольких тысяч евро за известные японские, американские или европейские бренды. В отличие от отдельных поворотных механизмов, где управление осуществляется своей парой на каждую степень свободы (в основном переменным напряжением 24 или 220 В), в SpeedDome интегрирован приемник телеметрии, что позволяет управлять камерой всего по двум проводам (в случае RS-485; некоторые модели требуют 4 проводов для управления в дуплексном режиме) или по кабелю видеосигнала. Ну а IP-видеокамеры SpeedDome вообще не требуют дополнительных проводов управления, хотя обычно и имеют возможность работать "по старинке".

Контроллеры и клавиатуры

Самый простой и "древний" способ управления Speed Dome-камерой - с помощью клавиатуры, а также отдельного автономного устройства с собственным источником питания. Минимальная по стоимости клавиатура будет управлять поворотом и увеличением только с помощью кнопок и протокола RS-485. Кнопок вполне достаточно, когда нужно только настроить камеры и потом управлять, например, пресетами. Но если оператору необходимо постоянно управлять камерами, пульт будет сильно замедлять его работу. Для таких случаев намного удобней будет пульт, имеющий джойстик, - он позволяет управлять камерой сразу в двух координатах, фокусным расстоянием объектива, а также скоростью поворота одним движением руки. Чем выше стоимость клавиатуры, тем большим количеством дополнительных возможностей (например, управление видео регистраторами, отображение сигналов от видеокамер и регистраторов на встроенном TFT-мониторе) она обладает. Работу с видеорегистраторами ограничивает только то, что они должны быть выпущены той же компанией, что и клавиатура; с управлением видеокамерами таких проблем нет - обычно пульты поддерживают несколько протоколов, а значит, вы сможете управлять камерами от разных производителей. С появлением IP-видеокамер встал ребром вопрос о пультах-контроллерах для них. Конечно, почти все поворотные IP-видеокамеры имеют возможность управления через RS-485, однако тащить дополнительные провода, когда уже есть цифровая сеть с высокой пропускной способностью, бессмысленно. Единственный недостаток Ethernet-сети на медном UTP, являющейся базой для 99% IP-видеосистем, по сравнению с аналоговой - небольшая длина сегмента от устройства до коммутатора (около сотни метров, если не использовать оптику).

Возможности PTZ-камер

Здесь можно говорить о двух вещах. Первое - некоторые видеокамеры обладают встроенными средствами расширенного управления. Настроенная соответствующим образом видеокамера ведет постоянное наблюдение с максимальным углом обзора. Когда встроенный детектор обнаруживает движение, камера приближает данный участок и "ведет" движущийся объект по мере возможности. В момент такого сопровождения, камера "не видит" окружающей обстановки и не может переключиться на другой объект, не вернувшись в исходное положение с минимальным zoom. Конечно, не все камеры обладают даже встроенным детектором движения, не говоря уже об автоматическом сопровождении.

Второе касается только IP-видеокамер. Выше уже говорилось, что IP-камерой Speed Dome можно управлять как с помощью обычного пульта, так и IP-пульта. Однако IP-поворотные камеры в каком-то смысле являются самодостаточными устройствами и "имеют на борту" Web-сервер. Зайдя с любого компьютера через Web-браузер, вы сможете получить изображение c камеры, настроить ее параметры и управлять поворотным механизмом и объективом. Здесь предлагается 2 способа - простой, имитирующий кнопки пульта управления и позволяющий одновременно управлять двумя координатами, и продвинутый, отличающийся у каждого производителя в деталях. Здесь вы управляете поворотом и масштабированием при помощи компьютерной мыши. Начертив прямоугольник в любой части окна камеры, вы заставите ее приблизить данный участок или, приблизив курсор к краю изображения, получите подсказку-стрелку; которой сможете двигать камеру в нужном направлении (у левого края - налево, у правого - направо и так далее).

Управление с помощью DVR non-PC

Управление поворотными камерами уже очень давно является неотъемлемой базовой функцией видеорегистраторов. Только очень дешевые и очень ограниченные функционально DVR могут позволить себе ее отсутствие. Камеры с non-PC DVR управляются в 99% случаев с помощью интерфейса RS-485. Некоторые новые гибридные регистраторы, способные работать как с аналоговыми, так и IP-видеокамерами, могут поддерживать управление по IP. По способу управления все DVR можно разделить на 3 типа: управляющие с помощью клавиатуры видеорегистратора (с передней панели), управляющие только мышью (для регистраторов, где клавиатура отсутствует) и DVR, поддерживающие оба варианта. Первый вариант приемлем только для тех, кто очень редко использует ручное управление поворотными камерами (камеры настроены обходить "пресеты" или "туры" в автоматическом режиме). В большинстве случаев использование передней панели видео рекордера для управления PTZ-камерой - это сущее мучение, так как работать приходится исключительно с кнопками в ограниченном количестве: никаких 3D-джойстиков. Управление мышью также может сильно разнится. Простой вариант -это имитация того же ограниченного набора кнопок с передней панели, он ненамного удобней. Другие видеорегистраторы могут использовать приблизительно тот же механизм, который описан в предыдущем разделе и представлен в основном у IP-видеокамер. Конечно, настраивать все придется с помощью тех же кнопок или экранного меню, но это единственный вариант для всех регистраторов. Итого: мышь - хорошо, клавиатура - не очень. Радует то, что регистраторов, управляемых мышью, становится все больше, но и у последних внутреннее программное обеспечение может сильно различаться.

Способы управления, перечисленные выше, имеют один общий недостаток. Любая Speed Dome-камера имеет 2 скорости управления. Скорость управления в ручном режиме не превышает обычно даже и половины скорости поворота камеры в момент использования пресетов. При этом очевидно, что чем выше скорость такого ручного управления, тем меньше аккуратность, точность позиционирования камеры на интересующем участке или объекте. Здесь можно отметить, что камера используется не на все 100% возможностей, в нее заложенных, и эффективность ее использования могла бы быть выше. С этой задачей призваны справляться новые компьютерные интерфейсы и разработки.

Программное обеспечение (PC-based DVR)

Компьютерные видеорегистраторы всегда опережают по возможностям non-PC. Во-первых, новые технологии, особенно ресурсоемкие и сложные, проще разрабатывать и отлаживать на компьютерах, а во-вторых, конкуренция с DVR на базе встроенных процессоров заставляет тех же разработчиков постоянно добавлять новые функции и возможности, делать свое программное обеспечение более гибким и мощным. Что же нового предлагают нам разработчики программ для видеорегистрации и управления поворотными камерами? Если отбросить вариации, связанные с интерактивностью управления непосредственно на изображении, или имитацией 2D-джой-стика, то отдельно можно выделить 3 категории новинок (интерфейсов). Первая - добавление возможности автоматического управления тем камерам, которые не имеют ее изначально, то есть управление камерой с помощью детектора движения в программном обеспечении. Такие детекторы могут быть более мощными и развитыми, чем встроенные в камеры. Вторая и третья связаны с использованием минимум еще одной видеокамеры (обзорной), поле зрения которой совпадает полностью или частично с поворотной при минимальном значении фокусного расстояния.

Ручное управление

В этом режиме связка обзорной и поворотной камеры дает возможность оператору управлять поворотной камерой одним кликом мыши или, выделив ею прямоугольный участок изображения с обзорной, получить его оптически увеличенным с помощью поворотной. При этом исчезает сразу 2 недостатка интерфейсов, описанных выше, управление производится со скоростью1, максимально доступной для видеокамеры (обычно заявленной как скорость позиционирования по пресетам), и оператор не теряет из поля зрения охраняемую территорию - он видит и всю ситуацию в целом и ее детали с максимальным оптическим увеличением, поэтому может так быстро наводить камеру из одного положения в другое, как не смог бы с помощью традиционных интерфейсов.

Свою роль в скорости управления играет и то, что Speed Dome-камере нет необходимости возвращаться в обзорное положение для того, чтобы выбрать новый объект, а это, как было уже отмечено, самая медленная часть позиционирования. Когда камера позиционируется без сильных изменений масштаба изображения (почти не используя zoom), скорость значительно возрастает.

Автоматическое управление

Здесь подразумевается та же связка обзорной и поворотной камеры. Детектор движения анализирует изображение с обзорной камеры и подает команды для поворотной - теперь управление происходит полностью в автоматическом режиме. Подобного рода системы появились уже много лет назад, правда, тогда они работали по пресетам - каждому квадрату изображения обзорной камеры назначалась своя позиция, а как мы помним, Speed Dome может иметь до 256 пресетов. Однако теперь разработчики используют возможности не только современных детекторов, но и видеокамер. Детекторы достаточно "умны", чтобы передавать не просто координаты объекта, но и вектор его движения, так как пока камера будет поворачиваться к объекту, он может уже сместиться. А камеры имеют возможность не только работать по пресетам, но и выполнять прямые команды на установку по определенным координатам; они также обладают достаточной скоростью. Нужно лишь заметить, что не все Speed Dome-камеры даже из среднего ценового диапазона будут эти функции поддерживать. Не стоит рассчитывать, что китайский noname окажется таким же быстрым и будет иметь полностью реализованный протокол, тем более заимствованный. Если в поле зрения обзорной камеры появится несколько объектов, поворотная будет переключаться между ними, следя за каждым в течение установленного времени. Сегодня некоторые разработчики поставляют системы, где возможны и одновременное управление несколькими Speed Dome-камерами, и практически неограниченные комбинации обзорных и поворотных камер, когда вы можете иметь живую картину происходящего на 360° вокруг, одновременно обеспечивая высокое разрешение и детализацию движущихся объектов. Казалось бы, с ростом разрешения, когда уже встречаются цифровые видеокамеры на 5, 8 Мпкс и более, надобность в таком решении не так уж высока. Но оптический zoom пока сложно заменить, а связка обзорной и поворотной видеокамер с использованием, например, 35-кратного увеличения дает эквивалент разрешения системы более чем на 300 Мпкс - достигнуть такого же результата цифровые камеры смогут нескоро. Опять же использование мегапиксельных обзорных и поворотных камер всегда будет подвигать этот барьер вперед. Конечно, данная система имеет и недостатки. Во-первых, как было сказано, не все поворотные камеры совместимы, и не все они являются достаточно быстрыми для слежения за объектами, движущимися с большой угловой скоростью. Во-вторых, система увеличивается в цене (впрочем, плата того стоит - как и любое увеличение функциональности, повышающее безопасность объекта или вашего предприятия). В-третьих, система требует калибровки - задание соответствия координат обзорной и поворотной камер (хотя здесь есть положительные сдвиги - для некоторых камер требуется задать всего 9 точек привязки координат, а остальные система рассчитает сама).

Можно отметить, в каком направлении стоит ожидать развития технологии ручного и автоматического управления:

Конечно, не стоит уповать полностью на возможности детекторов. Не стоит экономить на видеокамерах, рассчитывая, что детектор справится и с шумами, и с изображением низкого разрешения. Общее правило для любой системы безопасности - система будет настолько плоха, насколько плох самый мелкий ее компонент. Дешевый объектив, поставленный на дорогую камеру, кабель с низкокачественным разъемом или любой другой компонент могут свести все ваши затраты на нет.

Глоссарий

Speed Dome - скоростная купольная поворотная камера. Скоростная по сравнению с обычными поворотными механизмами. Купольная, так как более 90% таких камер имеют исполнение в виде цилиндра с куполообразным оптически прозрачным кожухом, защищающим оптику и механизм от пыли и влаги. Speed Dome-камеры называют еще и интегрированными, подразумевая, что в один корпус собраны все необходимые компоненты: собственно видеокамера, оптика, двухкоординатный механизм и приемник телеметрии.

Preset - способность Speed Dome с максимально доступной скоростью устанавливаться в заранее запрограммированное положение. Различные модификации могут запоминать от 32 до 256 пресетов.

Туры (Tour, или Touring) - способность PTZ-ви-деокамеры выполнять ряд команд, например последовательность пресетов. Расширенный вариант предполагает запоминание камерой ваших действий с последующим циклическим исполнением. Протокол - набор команд для управления поворотными камерами, использующими приемник телеметрии. Обычно крупные производители используют свой собственный протокол, однако обязательно интегрируют еще и дополнительные типа Pelco, ставшего стандартом де-факто в связи с открытостью политики производителя. Небольшие производители используют только подобные открытые протоколы и реализуют (в зависимости от своей лени или возможностей камеры) только часть команд. PTZ - сокращение от английского Pan, Tilt и Zoom, соответственно вращение по горизонтали, вертикали и управление объективом. PTZ-ка-мера - соответственно интегрированная камера с поворотным механизмом и zoom-объективом.

При организации наблюдения внутри достаточно большого объекта, контроля за прилегающей территории — всегда стоит задача отслеживания проникновения или мониторинга происходящего на значительной площади.

Решением может стать установка нескольких камер. Однако такой шаг повлечет за собой удорожание системы и необходимость контролировать и записывать множество видеопотоков. Гораздо привлекательнее для решения мониторинга большой площади выглядит PTZ камера.

Принцип работы PTZ камер

PTZ - это технически сложное устройство, в котором реализовано сразу несколько механик, необходимых для слежения за объектами на большой площади.

Краткий список конструктивных узлов можно описать так:

1. регистратор, состоящий из светочувствительного элемента и системы первичной обработки сигнала;
2. система оптики, оснащенная сервоприводами для фокусировки;
3. поворотный блок, осуществляющий вращение регистратора в горизонтальной плоскости;
4. сервопривод, осуществляющий наклон регистратора по вертикали;
5. система вторичной обработки сигнала;
6. структура, отвечающая за формирование итогового видеопотока, реализующее сигнальное реагирование, проводящее обработку импульсов управления.

Говоря простыми словами, PTZ камеры по сигналу управления может нацелиться на указанную точку, провести фокусировку (в том числе автоматическую) для формирования четкого изображения, по желанию оператора или головного устройства провести масштабирование (зум, в том числе цифровой).

Современные модели предлагают гораздо больше. Например, встроенное управление PTZ камерами видеонаблюдения может включать реагирование и фиксацию обзора на движущемся объекте, следование за нарушителем периметра, определение дальности для последующей настройки четкости картинки.

Конструктивные особенности и технические характеристики камер

Выбор модели должен делаться с позиции будущих условий ее эксплуатации. Сегодня на рынке представлено несколько разновидностей камер.

Хотя основной список конструкционных значимых узлов у них одинаков, устройства различаются по ряду параметров.

• Роботизированные камеры. Данный класс устройств мало распространен, поскольку считается морально устаревшим. Это некий гибрид среднестатистической уличной камеры, установленной на систему позиционирования. Устройства не могут предложить (в большинстве случаев) ни автоматизированной фокусировки, ни умного управления с реагированием на события.
• PTZ камера ориентирована на использование внутри помещения. Данный сегмент моделей отличается максимальной открытостью конструкции и малой защитой от влаги и пыли. Такие устройства рекомендуется эксплуатировать при температуре от 0 до 55 градусов Цельсия.
• Купольная для установки внутри помещений — такая Ptz камера отличается малой защищенностью конструкции от проникновения влаги и загрязнений, может работать при температуре 0-55 градусов. Ее отличие от поворотной в высокой эстетике и несколько сниженной необходимостью в обслуживании.
• купольные продукты с общим названием Speed Dome отличаются высокой защитой от влаги и пыли, а благодаря устанавливаемому куполу — и антивандальной стойкостью. Такая камера может работать при температуре от -50 до 60 градусов Цельсия.

Верх технологического совершенства — это купольные PTZ камеры уличного типа. Они отличаются скоростным приводом, наличием мощной , умными технологиями автоматизированного управления и реагирования.

В этом сегменте устройств можно отыскать модель, способную решить практически любые задачи. К примеру, допускающую подключение внешних датчиков ( , воды, газа) для событийного реагирования и фокусировке на проблемной зоне для мониторинга. Уличная купольная камера может работать при температуре от -40 до 60 градусов, защищена от воды, пыли, вандалов.

К другим конструктивным особенностям отдельных изделий может относиться оснащение для осуществления дополнительных функций.

К примеру:

1. для записи аудио;
2. динамик для двустороннего диалога;
3. отключаемый ИК фильтр для получения хорошей картинки днем и ночью;
4. система панорамного обзора (привод, непрерывно поворачивающий камеру на 360 градусов);
5. порт подключения карт памяти;
6. блок беспроводной (или по сетям мобильных провайдеров) связи;
7. система подогрева и контроля температуры.

В зависимости от стоящих перед видеонаблюдением задач — можно остановить выбор на той или иной модели с нужным уровнем надежности, защиты и функционала.

Настройка и подготовка к работе

Настройка камеры - это не только установка параметров работы с нею в видеорегистраторе или ином головном устройстве.

PTZ камера только тогда покажет весь свой потенциал, когда:

• оптимально выбрано место установки, без слепых зон, с зоной обзора, подразумевающей минимальные промежутки времени на поворот следящего устройства;
• предпринята защита от вибрации, простого доступа для повреждения;
• проконтролирована минимальная возможность попадания прямых солнечных лучей на обзорный купол, что может как вызвать перегрев, так и повлиять на картинку (вызвать засветку).

Программная настройка камеры зависит от типа головного устройства, но в общих терминах может быть описана так:

1. выбор канала;
2. настройка всех транслируемых каналов (уровни программной компенсации, яркость-насыщенность и другие);
3. выбор одного из поддерживаемых протоколов управления;
4. задание параметров видеопотока (скорости, а следовательно — степени загрузки канала данных);
5. настройка схемы стоповых битов, которые применяются для деления потока;
6. выбор протокола коррекции ошибок данных;
7. заполнение временной диаграммы (интервалы движения, углы наклона — формирование полной карты обзора территории).

В обязательные пункты настройки PTZ камеры входит задание IP адреса для цифровых устройств. Также, сегодня на рынке легко приобрести модели, предлагающие , поддерживающие стандартные протоколы авторизации, оборудованные собственными трансмиттерами беспроводной связи.

Для таких устройств может потребоваться указать имя точки доступа, регистрироваться в . Чтобы провести корректную настройку — рекомендуется следовать указаниям производителя.

Преимущества и недостатки

PTZ камеры видеонаблюдения должны оцениваться комплексно, в привязке к задаче, для решения которой их можно использовать.

В отдельных случаях — минусы устройств данного класса не играют никакой роли, на первую позицию выходят преимущества.

Аналогично, если обращать внимание только на плюсы и не полностью использовать предлагаемые возможности — минусы могут свести на нет всю полезность системы PTZ видеонаблюдения.

Камеры рассматриваемого класса имеют преимущества:

• значительный угол обзора, до панорамного и объемного (360 по горизонтали и близко к 90 по вертикали);
• масштабируемость, наряду с оптическим зумом оптики с сервоприводом большинство моделей предлагает цифровое увеличение картинки;
• возможность задать расписание, временную диаграмму, которая включает как перемещение точки обзора, так и изменение масштабирования и фокусировки;
• полностью роботизированное управление, позволяющее поставить четкие цели, остальное (перемещение, фокусировку, переключение режимов) — сделает умное встроенное управление ptz камерами видеонаблюдения;
• возможность реализовывать разные схемы реакции на события.

При правильном проектировании системы наблюдения — PTZ устройства способны показать снижение расходов, заменяя сразу несколько стационарных моделей.

Однако такие технические средства имеют и недостатки:

1. цена. Стоимость равной по характеристикам видеопотока PTZ камеры в несколько раз выше аналогичного устройства IP класса;
2. обслуживание. Из-за сложности технической реализации, большого числа движущихся деталей, уровень отказов и износа компонентов PTZ системы достаточно высока. Камеры требуют периодического сервиса, осмотра, профилактического обслуживания;
3. низкие показатели стандартизации. Каждый производитель PTZ предлагает собственное ПО, которое не совместимо с продуктами конкурентов. Поэтому построить оптимальную структуру, используя камеры разных брендов — трудно или невозможно.

Минусы роботизированных камер — понятны и достаточно ожидаемые. Поэтому при правильном проектировании систем видеонаблюдения и трезвой оценке возможностей, они не играют важной роли.

Заключение

Роботизированные PTZ камеры еще недавно были дорогой роскошью.

Однако благодаря техническому прогрессу, множество конструкционных решений показали резкое снижение цены и как следствие — умные, автоматические устройства стали доступны и среднестатистическому массовому потребителю.

При правильном проектировании системы видеонаблюдения — PTZ камеры способны реализовать весь свой положительный потенциал.

Видео: Настройка поворотной PTZ камеры видеонаблюдения

Что такое PTZ камера? | PTZ-камера или Speed Dome Camera (сокращ. PAN-TILT-ZOOM , перев. Скоростная купольная камера ) – это роботизированная управляемая камера видеонаблюдения со встроенным электронно-механическим приводом.

Встроенный оптический трансфокатор с переменным фокусным расстоянием позволяет дистанционно изменять угол обзора видеокамеры (оптическое увеличение или уменьшение наблюдаемого объекта), а электронно-механический привод дает возможность управлять поворотом или наклоном PTZ-камеры. Управляется камера дистанционно с помощью специального пульта управления или специализированного программного обеспечения (CMS, Web-сервер) в случае если подключение к камере происходит по сетевому протоколу.

Области применения

В наше время PTZ-камеры получили широкое распространение в системах безопасности и занимают особое место среди камер видеонаблюдения. Использование камер данного вида, позволяет решить задачу видеоконтроля за большим открытым пространством путем управлением положением зон обзора. PTZ-камеры могут эксплуатироваться как в помещениях, так и на открытой местности. Встроенный обогрев компонентов и герметичный корпус (гермобокс), позволяет эксплуатировать PTZ-камеры, как в северных районах, так и в южных с очень жарким климатом. Некоторые модификации камер, могут использоваться в экстремальных условиях, где невозможно нахождение человека (атомная и химическая промышленность).

Конструктивные исполнения

Существует несколько конструктивных исполнений роботизированных PTZ-камер:

• Полусфера уличная - данный вид камер называют Speed Dome. Благодаря тому, что все электронные и механические компоненты размещаются внутри герметичной полусферы, достигается высокая отказоустойчивость (отсутствия попадания влаги и пыли) и вандалозащищенность. Температура эксплуатации от -50 до +60 С
• Сферическая уличная – аналогична полусфере. Из-за конструктивной особенности имеет мощную ИК-подсветку. Высокая отказоустойчивость и вандалозащищенность. Температура эксплуатации от -40 до +60 С
• Поворотно-корпусная для помещений – камера с открытыми подвижными частями, низкая пыле- влаго- защищенность (все механические компоненты граничат с окружающей средой). Температура эксплуатации от -0 до +55 С
• Роботизированная уличная – гибрид стационарной уличной камеры и электронного привода. В настоящее время встречается редко и вытеснена полусферами.

Виды PTZ-камер

На сегодняшний день существует всего два вида PTZ-камер:

• Аналоговое PTZ-камеры . Полученное изображение видеокамеры обрабатывается цифровым процессором. После обработки сигнал поступает на электронный преобразователь, который преобразует цифровой сигнал в аналоговый (стандарты PAL или NTSC). Камера подключается к видеорегитсратору DVR или видеосерверу c помощью радиочастотного коаксиального кабеля с волновым сопротивлением 75 Ом (марки РК, RG и т.п.). Для управления камерой используется дополнительный 6-ти жильный кабель. Для управления применяется отдельный протокол с цифровой обработкой (распространенные стандарты DH-SD, PELCO-P, PELCO-D). Недостатком таких камер является как низкое разрешение изображения до 900 ТВЛ, так и сильное ухудшение изображения при передаче сигнала на большие расстояния.
• Цифровые IP PTZ-камеры . Обработанное цифровым процессором изображение передается в цифровом виде по протоколу TCP/IP. Данные поступают на цифровой IP-видеорегистратор или IP-видеосервер. Управление и передача данных происходит по одному кабелю типа «витая пара» категории 5е. Благодаря использованию матриц высокого разрешения и технологии цифровой передачи данных, разрешение изображения таких камер может достигать 2048х1536 пикселей.

Характеристики PTZ камер

• Вид сенсора – матрица видеокамеры. Для аналоговых камер количество пикселей матрицы равен 0.3 МПик, для цифровых может достигать 5 МПик. Размер матрицы измеряется в дюймах и в каждой камере может быть разный: 1/2”, 1/2.7”, 1/3”, 1/4”;
• Скорость кадров – количество фреймов обрабатываемых процессором за секунду и как конечный результат скорость отображения изображения (аналоговые - 25 кад/сек, цифровые от 6-30 кад/сек);
• Разрешающая способность – разрешение выходного изображения в пикселях (аналоговые – до 1000 ТВЛ (720х576 (D1)), цифровые – 2048х1536, 1920x1080 (Full HD), 1280x1024 (SXGA), 1280x720 (HD), 1024x768 (XGA), 800x600 (SVGA), 720x576 (D1), 640x480 (VGA), 352x288 (CIF) ;
• Чувствительность – минимальная освещенность на ПЗС-матрице, при которой камера сохраняет работоспособность;
• Оптическое увеличение – аналоговые камеры до 36X, цифровые до 22Х;
• Цифровое увеличение – максимально до 18Х;
• Скорость поворота – максимально 400 °/с;
• Угол поворота – горизонт 0°-360°, вертикаль:0°-180°;
• Режим день/ночь – в условиях не достаточной освещенности PTZ-камера переключается в черно-белый режим с увеличением чувствительности;
• 3D позиционирование ;
• Автопереворот – позволяет камере «заглянуть под себя». Достигнув механического ограничителя, камерный блок автоматически выполняет разворот на 360° и продолжает движение в выбранном оператором направлении;
• Автопатрулирование – практически во всех PTZ-камерах можно создавать алгоритмы для автоматического патрулирования и слежения по определенному маршруту. В зависимости от производителя и модели камеры, количество предустановок варьируется от 8 до 200;
• Маскирование – функция камеры, которая позволяет закрыть некоторые области в поле зрения камеры (например, окно или дверь). Данная функция дает пользователю избежать судебных разбирательств в связи с нарушением конфиденциальности и вторжением в личную жизнь;
• Детектор движения – позволяет PTZ-камере начать запись только в случае обнаружения движения в поле кадра;
• Web-сервер – встроенное программное обеспечение, позволяющее посредством браузера просматривать изображение и настраивать камеру из любой точки мира;
• Сетевые протоколы – для цифровых камер: TCP/IP, UDP, RTP, RTSP, ICMP, SMTP, DHCP, IGMP, HTTP, HTTPS, FTP, UPnP, SNMP v1/v2, QoS, 802.1x EAP-TLS, IPv4/v6, DDNS, ONVIF v12.06.

В некоторых сферах современной жизни обрели свою популярность поворотные камеры видеонаблюдения. Из расшифровки аббревиатуры PTZ можно сделать вывод о том, что в таких камерах предусмотрена возможность управления движущим механизмом (Pan/Tilt/Zoom – панорамирование/наклоны/масштабирование). Таким образом управлять PTZ камерами можно удаленно, вручную регулировать ее положение с возможностью разворота на 360°, находясь за экраном монитора, и при необходимости увеличивать изображение. Эта особенность данного типа устройств позволяет заменить несколько статичных камер одной поворотной. Также можно запрограммировать устройство на автоматическую реакцию на изменяющиеся события в кадре.

Управление PTZ камерами

Возможность управления PTZ камерами реализуется за счет наличия в устройствах электромеханического привода, который обеспечивает возможность вращения и наклона поворотной камеры. Также подобные камеры оборудуются встроенным оптическим трансфокатором, который позволяет удаленно регулировать фокусное расстояние объектива. Управление механизмом осуществляется дистанционно при помощи в случае подключения цифровых камер по сетевому протоколу, или посредством пульта управления аналоговыми камерами.

В ручном управлении камерами нет ничего замысловатого – оператор сидит за экраном компьютера, и при помощи джойстика или клавиатуры осуществляет поворот камеры в необходимом направлении.

Автоматика современных PTZ камер работает по принципу реакции на изменение пикселей в определенном участке кадра. Другими словами, программа устройства при возникновении движения в области кадра замечает это, и при перемещении объекта в пространстве поворачивает камеру вслед за ним, а с прекращением движения останавливает камеру. После того, как движущийся объект покинул зону обзора, камера автоматически возвращается в исходное положение. Также возможна настройка чувствительных областей кадра, при возникновении движения в которых будет срабатывать автоматика. Можно сделать нечувствительными те зоны, в которых движение происходит постоянно, и в принципе не является существенным основанием для срабатывания датчика, например, вольер с собакой.

В большинстве поворотных камер реализована функция автоматического патрулирования территории, которая позволяет осуществлять автоматическое движение камеры по заданному маршруту. В зависимости от модели можно задавать от 8 до 200 предустановок.

Функция автопереворота обеспечивает автоматический разворот камерного блока на 360° при достижении механического ограничителя, после этого камера продолжает двигаться по заданному маршруту.

Прочие характеристики

Оптическое увеличение объектива аналоговых PTZ камер может достигать 36х, цифровых – 22х. Максимальный показатель цифрового увеличения 18х.

Как и фиксированные камеры, поворотные устройства могут оснащаться различными датчиками событий с реакцией на движение, шум и пр. Также реализуются стандартная функция автоматического перехода в черно-белый режим съемки с наступлением темноты (функция день/ночь). Помимо всего прочего, все купольные и полусферические устройства оснащаются встроенными диоды ИК подсветки для .

Варианты исполнения

Поворотные камеры видеонаблюдения, как и статичные, различаются между собой по корпусному исполнению. Помимо подразделения на уличные и внутренние, PTZ камеры бывают корпусные, купольные и полусферические, но наибольшую популярность получили именно купольные устройства видеозахвата ввиду своей надежности обусловленной расположением всего механизма под «куполом». Антивандальный корпус купольных поворотных камер надежно защищает их от всевозможных механических воздействий и неблагоприятных условий эксплуатации.

При помощи купольной камеры можно настраивать область обзора под прямым углом вниз и осуществлять панорамирование на 360°. Благодаря особенности строения сферических купольных камер все они имеют мощную ИК подсветку.

Полусферические уличные камеры, как и купольные, имеют высокую защиту от воздействий окружающей среды благодаря нахождению всех частей подвижного механизма внутри герметичной полусферы.

Механизм корпусных поворотных камер тесно граничит с окружающей средой, поэтому их защищенность от атмосферных воздействий очень низкая. Из-за этой особенности применение корпусных поворотных камер ограничено внутренними помещениями при отсутствии неблагоприятных условий в виде повышенной влажности и запыленности.

Разновидности поворотных камер

Как и любые другие камеры, PTZ имеют четкое разделение на аналоговые и цифровые устройства.

В качестве аналоговых PTZ камер сегодня целесообразнее всего применять . Выбор в пользу данного типа устройств может быть сделан исходя из показателей простоты подключения, а также высокого разрешения изображения (HD, Full HD), сопоставимого с IP устройствами видеонаблюдения, которым не могут похвастаться старые аналоговые камеры. Простота подключения AHD камер обуславливается возможностью передачи сигналов видео, аудио, и управления поворотным механизмом по одному коаксиальному , когда как для простых аналоговых устройств пришлось бы прокладывать отдельный кабель для управления.

Поворотные IP камеры имеют высокое разрешение изображения, а также могут быть напрямую подключены к сети интернет или интегрированы с облачными сервисами для удаленного видеонаблюдения и управления движущим механизмом камеры с любого гаджета из любой точки земного шара при наличии выхода в интернет. Передача всех сигналов осуществляется по одному UTP кабелю () типа 5е.

Купольная поворотная IP WiFi камера IVUE-IV8513PZ

В качестве примера уличной поворотной IP камеры приведем модель IVUE IV8513PZ, с матрицей 1,3 MP, и максимальным разрешением записи 720p (1280х720). Реализация технологии Wi-Fi обеспечивает возможность беспроводного соединения камеры с роутером для настройки удаленного доступа через интернет, доступа к устройству с мобильного телефона или компьютера. Также в данной реализована технология WDR (широкий динамический диапазон), которая позволяет вести видеонаблюдение в сложных условиях с неравномерным распределением освещения. Просмотр видеопотока с камеры и управление поворотным механизмом производится через CMS программу, или интерфейс браузера. IVUE IV8513PZ имеет встроенный датчик движения, ИК фильтр и ИК подсветку дальностью до 10 метров. Диапазон рабочих температур от -30 до +50°C. Стоимость устройства на момент написания статьи составляет около 21 т. р. К слову говоря, ценовой диапазон практически всех поворотных уличных камер приблизительно равен или начинается с этой цифры, за исключением некоторых моделей.

Область и особенности применения

Благодаря поворотному механизму можно при помощи одной PTZ камеры обеспечивать контроль над всей территорией. На сегодняшний день данный тип камер получил широкое распространение в системах безопасности магазинов, крупных торговых центров, банках, школах, в общем везде, где необходим круговой обзор территории объекта и возможность мгновенного увеличения очага тревожного события.

Чаще всего для достижения максимальной эффективности системы видеонаблюдения поворотные PTZ камеры используются вкупе с фиксированными устройствами видеозахвата, когда статичные камеры постоянно «бдят», а поворотные включаются в работу в случае необходимости оперативной реакции на неординарное событие для получения достойной детализации изображения путем оптического увеличения.

Исходя из места установки, поворотные камеры видеонаблюдения могут использоваться как внутри помещений, так и снаружи. оснащаются специальным герметичным кожухом, который защищает устройство от низких и высоких температур, атмосферных осадков, влаги и пыли. В корпус некоторых уличных камер встраивается система обогрева, благодаря которой обеспечивается бесперебойная работа устройства даже в сильные морозы. Поэтому, при выборе камер для эксплуатации в низких температурах необходимо обращать внимание на диапазон рабочих температур. Данный параметр у большинства типов наружных PTZ камер находится в пределах от -50 до +60°C.