Πανοραμικές κάμερες. Κάλυψη 360 μοιρών χωρίς “τυφλά σημεία”

Τα πλεονεκτήματα χρήσης των πανοραμικών καμερών έχουν σηματοδοτήσει την ανοδική πορεία της αγοράς του συγκεκριμένου τομέα λύσεων επιτήρησης. Παρόλα αυτά, όπως σε κάθε κατηγορία συστημάτων επιτήρησης, θα πρέπει και σε αυτή τη νέα πρόταση, να εξετάσουμε προσεκτικά όλες τις παραμέτρους που τη συνοδεύουν.

Του Αριστοτέλη Λυμπερόπουλου

Η σωστή επιλογή μιας κάμερας, βασίζεται πάνω από όλα στην πλήρη κατανόηση των χαρακτηριστικών λειτουργίας της καθώς και στο πως αυτά μπορούν να καλύψουν τις απαιτήσεις της κάθε εγκατάστασης. Μια από τις μεγαλύτερες προκλήσεις που προκύπτουν κατά τη διάρκεια σχεδιασμού ενός συστήματος επιτήρησης, είναι φυσικά η εναρμόνιση της θέασης της κάμερας με το επιθυμητό πεδίο κάλυψης, ειδικότερα σε μεγάλους ανοιχτούς χώρους όπως αθλητικές εγκαταστάσεις, επιβατικοί σταθμοί, αποθήκες ή μεγάλες βιομηχανικές μονάδες.

Μπορεί η είσοδος των IP καμερών να βοήθησε στην βελτίωση της ποιότητας  της εικόνας, τόσο των ζωντανών όσο και των μαγνητοσκοπημένων βίντεο, όμως το θέμα του περιορισμού του πεδίου θέασης της κάμερας συνέχισε να υφίσταται.

Λύση σε αυτή τη σημαντική πρόκληση, δηλαδή τη διεύρυνση του πεδίου θέασης της κάμερας, ήρθαν να δώσουν οι κάμερες πανοραμικής κάλυψης ή 360^ο, όπως ονομάζονται. Η εμφάνιση των καμερών πανοραμικής κάλυψης, έδωσε δηλαδή τη δυνατότητα στους εγκαταστάτες και μελετητές, να μπορούν να υλοποιήσουν έργα επιτήρησης με δυνατότητα κάλυψης πολύ μεγαλύτερων χώρων με πολύ μικρότερο αριθμό καμερών. Αυτό είχε ως αποτέλεσμα την μείωση του κόστους εγκατάστασης αλλά και του κόστους συντήρησης.

Όμως η υλοποίηση ενός συστήματος επιτήρησης με τη χρήση πανοραμικών καμερών απαιτεί να ληφθούν υπόψη ορισμένες παράμετροι. Στοιχεία, όπως ο φωτισμός του χώρου, οι αποστάσεις από τα διάφορα αντικείμενα που βρίσκονται στο χώρο, καθώς και τα σημεία που χρειάζονται μεγαλύτερη κάλυψη όπως και το ύψος στο οποίο θα τοποθετηθούν οι κάμερες αυτής της κατηγορίας, είναι σημαντικά για την αποτελεσματική λειτουργία τους και παίζουν ένα κρίσιμο ρόλο στη σωστή επιλογή τους. Διότι, η επιλογή δεν είναι τόσο απλή καθώς οι εταιρείες έχουν παρουσιάσει πληθώρα μοντέλων που ανήκουν στην κατηγορία των πανοραμικών καμερών τα οποία το κάθε ένα έχει τα πλεονεκτήματα του αλλά και τις αδυναμίες του.

Κάμερες Μονού Φακού

Οι πανοραμικές κάμερες μονού φακού, γνωστότερες και με την ονομασία "fisheye" αποτελούν μια οικονομική επιλογή για όποιον θέλει να στραφεί στη λύση της πανοραμικής κάλυψης. Χρησιμοποιούνται ως επί πλείστον, σε χώρους υποδοχής γραφείων, σε εμπορικά καταστήματα καθώς και απευθείας πάνω από θέσεις ταμείων. Μπορούν επίσης να τοποθετηθούν σε τοίχους, προσφέροντας τη δυνατότητα μιας πιο περιορισμένης κάλυψης που φτάνει μέχρι τις 180^ο μοίρες. Η χρήση μιας πανοραμικής κάμερας μονού φακού, μπορεί να επιλεγεί αντί της εγκατάστασης πολλαπλών καμερών IP, καθώς αυτή προσφέρει τη δυνατότητα μεγαλύτερου πεδίου θέασης. Ως αποτέλεσμα, υπάρχει μια σημαντική εξοικονόμηση η οποία προέρχεται από τη μείωση του κόστους υποδομών. Αυτό στην πράξη σημαίνει λιγότερα καλώδια, μικρότερος αριθμός εξαρτημάτων (π.χ. μείωση στην ανάγκη για αντικατάσταση των patch panels), λιγότερο φορτωμένο δίκτυο και τέλος φυσικά λιγότερες εργατοώρες για την εγκατάσταση και υποστήριξη των καμερών.

Με την εγκατάσταση των πανοραμικών καμερών για την πλήρη κάλυψη ενός χώρου προκύπτουν όμως και κάποια θέματα που χρήζουν προσοχής. Ίσως το πιο σημαντικό, είναι ότι η ελαχιστοποίηση των εγκατεστημένων καμερών σε μια, έχει ως αποτέλεσμα την εμφάνιση ενός μοναδικού σημείου αποτυχίας (single point of failure). Δηλαδή στην περίπτωση που για κάποιο λόγο διακοπεί η λειτουργία της μιας και μοναδικής κάμερας, τότε χάνουμε ολοκληρωτικά την κάλυψη του συγκεκριμένου χώρου, με ότι αρνητικό συνεπάγεται για την ασφάλεια και προστασία του. Το πρόβλημα αυτό, αντιμετωπίζεται σε πιο κρίσιμες εφαρμογές με την συνδυασμένη χρήση πανοραμικών καμερών και ενός περιορισμένου αριθμού συμβατικών δικτυακών καμερών. Αυτός ο συνδυασμός προσφέρει υψηλότερο επίπεδο αξιοπιστίας της πλατφόρμας επιτήρησης όπου αυτός απαιτείται.

Οι κάμερες 360^ο μοιρών, fisheye εμφανίζουν και άλλο ένα χαρακτηριστικό που για κάποιους μπορεί να θεωρηθεί ως μειονέκτημα. Παράγουν σφαιρικές εικόνες με μια παραμόρφωση που χαρακτηρίζει τους φακούς τύπου fisheye. Οπότε, οι εικόνες για να μπορούν να χρησιμοποιηθούν θα πρέπει πρώτα να προηγηθεί μια επεξεργασία. Αυτή αποκαλείται dewarping (διόρθωση καμπυλότητας) και πραγματοποιείται είτε σε τοπικό επίπεδο στην κάμερα είτε από το λογισμικό διαχείρισης του συστήματος (video management software). Το dewarping στο video management software, προσφέρει το πλεονέκτημα ότι ο χρήστης έχει και τη δυνατότητα να δει τις πρωτότυπες εικόνες, κάνοντας αναδρομή σε παρελθόντα χρόνο του βίντεο (rewind) και άρα μπορεί ο χρήστης στις πρωτότυπες εικόνες να πραγματοποιήσει τις λειτουργίες pan tilt και zoom. ¶λλο ένα πλεονέκτημα της επεξεργασίας σε κεντρικό επίπεδο είναι ότι πολλοί χρήστες μπορούν να δουν την ίδια εικόνα ταυτόχρονα.

Κάμερες θόλου πολλαπλών φακών

¶λλη μια προσέγγιση για την υλοποίηση έργων επιτήρησης με τη χρήση πανοραμικών καμερών είναι οι κάμερες που θα χρησιμοποιηθούν να είναι τύπου dome που ενσωματώνουν πολλαπλούς αισθητήρες μεγάλης ανάλυσης (τύπου megapixel) με συμβατικούς φακούς. Αυτού του είδους οι κάμερες παράγουν μη παραμορφωμένες εικόνες, οπότε δεν τίθεται καν η συζήτηση για το που και το πώς θα γίνει το dewarping καθώς αυτό είναι περιττό. Παρόλα αυτά, επειδή εδώ έχουμε να κάνουμε με πολλαπλούς αισθητήρες που καταγράφουν μια συγκεκριμένη σκηνή, θα πρέπει και σε αυτή τη περίπτωση να προηγηθεί μια σχετική επεξεργασία, προκειμένου όλοι αυτοί οι αισθητήρες να μπορέσουν να δώσουν συνδυασμένα μια εικόνα που μπορεί ικανοποιητικού επιπέδου. Όπως ακριβώς και οι πανοραμικές κάμερες μονού φακού και εδώ πάλι απαιτείται η εγκατάσταση ενός μόνο καλωδίου με όλα τα πλεονεκτήματα που αυτό συνεπάγεται. Μπορεί το καλώδιο να είναι ένα, όμως σε αυτήν την κατηγορία καμερών αυξάνονται οι απαιτήσεις ηλεκτρικής ισχύς για την τροφοδοσία τους, ενώ και το συνολικό μέγεθος της κάμερας είναι μεγαλύτερο συνήθως από τις κάμερες μονού φακού.  Οι απαιτήσεις τους σε ότι αφορά τις δικτυακές υποδομές είναι μεγαλύτερες, καθώς το απαιτούμενο bandwidth για τη σύνδεση τους μπορεί να φτάσει το 1 gigabit σε δίκτυο Ethernet. Αναλόγως με τον κατασκευαστή και το μοντέλο, η ανάλυση των καμερών κυμαίνεται από 5 MP μέχρι και 40 MP. Είναι απαραίτητο λοιπόν να συνεκτιμηθεί στην επιλογή τους και η δικτυακή υποδομή που θα κληθεί να υποστηρίξει τις συγκεκριμένες κάμερες. Παράλληλα με το υψηλότερο bandwidth, μπορεί οι χρήστες να αντιμετωπίσουν μια καθυστέρηση στην ταχύτητα των frames ανά δευτερόλεπτο (fps).  Όλα αυτά έχουν σημασία στην επιλογή της κατάλληλης κάμερας ανάλογα με τις απαιτήσεις της εφαρμογής σε λεπτομέρεια και σε ανάλυση δεδομένων.

Directional κάμερες

Οι κατευθυντικές ή directional κάμερες αποτελούν μια πιο εξελιγμένη εκδοχή των καμερών θόλου πολλαπλών φακών. Ενώ παρέχουν την ίδια δυνατότητα καταγραφής σε πεδίο θέασης 180^ο ή 360^ο όπως και οι πανοραμικές κάμερες πολλαπλών φακών προσφέρουν και μια επιπρόσθετη λειτουργία. Επιτρέπουν τη ρύθμιση ξεχωριστά κάθε μεμονωμένου αισθητήρα ώστε αυτός να καταγράφει το επιθυμητό πεδίο θέασης. Αυτό επιτυγχάνεται με την ύπαρξη τεσσάρων μηχανισμών κίνησης σε τρεις άξονες που επιτρέπουν την ανεξάρτητη κίνηση κάθε αισθητήρα.

Το πλεονέκτημα τους σε σχέση με την απλούστερη έκδοση των καμερών πολλαπλών φακών είναι ότι εδώ ο χρήστης έχει τη δυνατότητα καθορισμού ακριβώς του πεδίου θέασης που τον ενδιαφέρει. Παραδείγματος χάρη μια πολύ συχνή ρύθμιση που χρειάζεται κυρίως σε εξωτερικούς χώρους όταν χρειάζεται κάλυψη μιας γωνίας δρόμου, είναι η γωνία του πεδίου θέασης να είναι 270^ο. ¶λλες εφαρμογές στις οποίες μπορούν να χρησιμοποιηθούν οι directional κάμερες, είναι σε εσωτερικούς χώρους στάθμευσης, όπου ο διαχειριστής θέλει παράλληλα να επιτηρεί τις θέσεις στάθμευσης αλλά και το σημείου εισόδου/ εξόδου των οχημάτων. Για ακόμα μεγαλύτερη ευελιξία ορισμένοι κατασκευαστές δίνουν τη δυνατότητα επιλογής διαφορετικών φακών. Δηλαδή στο σετ φακών της κάμερας μπορεί να περιλαμβάνονται φακοί μεταβλητής εστίασης (varifocal) με δυνατότητα ελέγχου της μεγέθυνσης εξ αποστάσεως (remote zoom) και περισσότερες δυνατότητες εστίασης.

Οι αυξημένες όμως δυνατότητες παραμετροποίησης των directional καμερών έχουν και το αντίτιμο τους. Είναι μεγαλύτερες σε όγκο τόσο από τις κάμερες μονού φακού όσο και από τις κάμερες πολλαπλών φακών και φυσικά το κόστος τους είναι υψηλότερο από τις δύο προηγούμενες κατηγορίες.

Συμπέρασμα

Οι κάμερες 360^ο μοιρών ή πανοραμικές, δεν αποτελούν πανάκεια για κάθε είδους εφαρμογή.  Αλλά όταν χρησιμοποιηθούν στοχευμένα μπορούν να αναβαθμίσουν σημαντικά τις δυνατότητες των συστημάτων επιτήρησης. Όπως σε όλες τις εφαρμογές, η διαδικασία επιλογής της σωστής κάμερας πρέπει να ξεκινήσει από την κατανόηση και αποτύπωση του τι τελικά θέλει ο χρήστης από την εφαρμογή επιτήρησης. Εάν μεταξύ των απαιτήσεων του χρήστη περιλαμβάνεται ο υψηλός βαθμός επαγρύπνησης από χώρους στους οποίους χρειάζονται κάμερες με μεγάλο πεδίο θέασης τότε οι πανοραμικές κάμερες αποτελούν μια επιλογή που πρέπει να ληφθεί σοβαρά υπόψη. Όμως όπως διαπιστώσαμε και από το άρθρο δεν αρκεί μόνο να καταλήξουμε στο συμπέρασμα ότι χρειαζόμαστε πανοραμικές κάμερες. Εξαιτίας της πληθώρας των μοντέλων αυτής της κατηγορίας με τις ποίκιλες δυνατότητες που κάθε μοντέλο και τύπος ενσωματώνει είναι απαραίτητο να προηγηθεί μια ενδελεχής έρευνα της αγοράς ώστε τελικά να επιλεχτούν τα κατάλληλα μοντέλα για την συγκεκριμένη εφαρμογή και χωρίς να γίνει υπέρβαση του προϋπολογισμού του έργου.

Στη συνέχεια ακολουθεί άρθρο που παρουσιάζει μοντέλα καμερών πανοραμικής κάλυψης από γνωστούς κατασκευαστικούς οίκους που αντιπροσωπεύονται στην Ελληνική αγορά.