پنج روند اصلی توسعه فناوری سیستم های نظارت تصویری در سال ۲۰۱۸

پنج روند اصلی توسعه فناوری سیستم های نظارت تصویری در سال ۲۰۱۸

صنعت نظارت تصویری با توسعه روزافزون خود در زمینه های مختلف باعث شده است تا مشاوران پروژه ها، تامین کنندگان و کاربران نهایی برای همگام شدن با آخرین پیشرفت های تکنولوژی با چالش روبرو شوند. با ایجاد و توسعه تکنولوژی های پیشرو نظیر اینترنت اشیا و راه حل های مبتنی بر فضاهای ابری، دوربین ها به عنوان  هسته اصلی سیستم های تصویربرداری باقی می مانند. تطبیق دادن قابلیت های دوربین و عملکرد آن با نیازهای کاربران یکی از مهمترین دغدغه های سازندگان دوربین های نظارت تصویری است. به همین دلیل تولیدکنندگان دوربین با معرفی مدل های مختلف با محدوده وسیعی از عملکرد و وضوح تصویر سعی در پوشش نیاز مشتریان را دارند.

با دقت در خط توسعه سیستم های نظارتی می توان پنج روند اصلی توسعه سال ۲۰۱۸ را در این صنعت شناسایی کرد که عبارتند از

  • تکنولوژی ۴K HDVCI
  • دوربین های با چند سنسور
  • تکنولوژی ePoE
  • کدک H.265
  • دوربین های با قابلیت PTZ توسعه یافته

در ادامه با هریک از این موارد به طور خلاصه آشنا می شویم

– تکنولوژی ۴K HDVCI

بسیاری از سیستم های نظارتی که امروزه استفاده می شوند بر روی زیرساخت های کواکسیال که در شرایط خوب قرار می گیرند، ساخته شده اند اما برای وضوح و عملکرد پایین تر از سیستم های آی پی موجود طراحی شده اند. اولین گزینه این است که به یک زیرساخت مبتنی بر شبکه  بر اساس کابل کشی ارتقاء داده شود، اما همانگونه که می دانید، پراکندگی و جایگزینی کل زیرساخت سیستم تقریبا همیشه یک پروژه خرابکارانه و پر هزینه است.
گزینه دوم این است که دوربین های جدید IP را با آداپتورهای EoC (Ethernet over Coax) و گیرنده ها بکار ببرند، اما خرید سخت افزار اضافی نیز می تواند هزینه ها را افزایش دهد.
سومین گزینه ی در حال ظهور برای ارتقاء به تصویربرداری HD بر روی کواکسیال نصب شده، استفاده از تکنولوژی ویدئو با کیفیت بالا کامپوزیت (HDCVI)”High Definition Composite Video Interface” است.
دوربین های HDCVI برای ضبط تصاویر با وضوح ۷۲۰p، ۱۰۸۰p، ۴MP و حتی ۴K با قابلیت اتصال با کابل کواکسیال استاندارد طراحی شده اند. علاوه بر استفاده از سرمایه گذاری های موجود در زیرساخت سیستم فعلی، دوربین های HDCVI امکان انتقال تصویر HD را تا ۱۲۰۰ متر بدون تکرار با مزایای هزینه پایین و عملکرد قوی فراهم می کند.

شاید مهمتر از همه، با توجه به افزایش و پیشرفت حملات سایبری، دوربین های HDCVI به هیچ یک از خطرات فضای سایبری در ارتباط با دوربین های IP حساس نیستند و نیازی به اقدامات حفاظتی بیشتری برای حفاظت از شبکه ندارند. اتصالات فیزیکی معمول بین دوربین ها، DVR ها و دیگر اجزای سیستم از هک کردن احتمالی یا سایر تهدیدات سایبری برای سیستم های HDCVI جلوگیری می کند.

– دوربین های با چند سنسور

دوربین های سنسور چندگانه ممکن است مهمترین روند سیستم های نظارتی از زمان ورود دوربین های IP به بازار نظارت تصویری حرفه ای باشد.  دوربین هایی با چند سنسور، و در حال حاضر دوربین های چند سنسور چند جهته، به عنوان ابزاری برای پوشش وسیع منطقه با کاهش چشمگیر هزینه و بدون ایجاد حساسیت به کیفیت تصویر به شمار می آید.

دوربین های چند سنسور، با تنظیمات  مشابه دوربین های IP و HDCVI پوشش مشابهی را که معمولا توسط چندین دوربین استاندارد ارائه می شوند را در اختیار می گذارد. این امر به طور کلی هزینه های کلی نسبت به نصب، کابل کشی و الزامات زیربنایی و تعمیر و نگهداری را کاهش می دهد. دوربین های چند سنسوری نیز به سرعت در حال پیشرفت هستند تا ویژگی های نوآورانه و کارایی بهینه را داشته باشند. به عنوان مثال، یک دوربین چند حسگر با دوربین PTZ ساخته شده است که در بازار موجود است – راه حل نهایی تصویربرداری یکپارچه.

– تکنولوژی ePoE

تکنولوژی Enhanced Power over Ethernet (ePoE) راه حل جدیدی برای انجام انتقال اطلاعات بین دوربین های IP و سوئیچ های شبکه و به طور کلی از ابتدا تا انتها در مسافت های طولانی ارایه می دهد. ePOE امکان طراحی سیستم نظارتی انعطاف پذیرتری را فراهم می کند، قابلیت اطمینان را بالا می برد و هزینه ساخت و ساز و سیم کشی را کاهش می دهد. این تکنولوژی بیشترین استفاده برای نظارت بر محل های بزرگ مانند انبار، پارک ها، پردیس ها، پارکینگ ها، و استادیوم ها و عرصه ها را داراست که در آن مکان های دوربین ممکن است از مرکز کنترل دور باشند.

در حالی که یک رویکرد معمول اضافه کردن تکرار کننده ها برای گسترش فاصله انتقال است، ePoE توانایی انتقال داده ها را تا ۸۰۰ متری با استفاده از کابل اترنت Cat5 معمولی فراهم می کند. این قابلیت، نصب سیستم را ساده می کند، زیرا تنها یک کابل از طرف سیستم به هر دوربین نیاز دارد، که در نتیجه هزینه های نصب و نگهداری پایین تر است.

علاوه بر این، برخی از طراحان سیستم، دستگاه های ePoE را به عنوان راهی برای پشتیبانی از تغییر آنالوگ به صورت یکپارچه به IP با انتقال دور برد در نظر می گیرند. در این راهکار از کابل کواکسیکال برای یکپارچه سازی دوربین های IP مبتنی بر ePoE با مبدل های Ethernet over Coax (EoC) برای یک راه حل مبتنی بر فقط IP استفاده می شود. این روش یک راه حل ساده و موثر است که به عنوان یک روش plug – and – play می تواند مطرح باشد و منجر به کاهش هزینه های ارتقا از آنالوگ به IP می شود.

– کدک های توسعه یافته H.265

اگر چه فشرده سازی H.265 هنوز در بازار سیستم های نظارتی کاملا جدید است، فروشندگان نسخه های پیشرفته ای ارائه می دهند که منجر به بهبود عملکرد آنها در کاربردهای نظارتی می شود. فن آوری فشرده سازی H.265 پیشرفته می تواند تا کاهش ۸۰ درصد در میزان پهنای باند و ذخیره سازی در مقایسه با فشرده سازی H.264 استاندارد فراهم کند. سیستم هایی که از کدکهای فشرده سازی پیشرفته H.265 استفاده می کنند، استفاده از پهنای باند را از طریق محدود کردن انتقال داده های بی فایده و غیر مهم هر جا که امکان پذیر است، کاهش می دهد. در نتیجه، ویدیو با کیفیت بالا بدون ایجاد ترافیک بیش از حد در شبکه یا افزایش بار دستگاه های ضبط کننده ثبت می شود. صرفه جویی کلی در پهنای باند نیز باعث می شود که سیستم ها با دوربین های با وضوح بالاتر و یا با دوربین های بیشتر استفاده شوند.

– دوربین های PTZ با قابلیت های توسعه یافته

دوربین های PTZ همچنان به طور گسترده ای برای برنامه های کاربردی مورد استفاده قرار می گیرند که نیاز به ردیابی زمان واقعی افراد یا وسایل نقلیه دارند، و با تکنولوژی های تصویربرداری جدید در عوامل کوچکتر و سریع تر شکل گرفته اند. با این حال، حرکت مداوم که PTZ به طور ذاتی لازمه این نوع دوربین است، پهنای باند بیشتر از دوربین های ثابت  را نیاز دارد.دوربین جدید PTZ با رزولوشن ۲MP و  با فشرده سازی H.265 ترکیب کاملی از رزولوشن و پهنای باند را ارائه می دهد.

بازدید: 31

راهنمای کاربردی CODEC در سیستم های نظارت تصویری (قسمت دوم)

راهنمای کاربردی CODEC در سیستم های نظارت تصویری (قسمت دوم)

  • تفاوت I-frame  و P-frame
    دو نوع frame اصلی در مبحث فشرده سازی نظیر H.264/H.265 وجود دارد
    اولین frame در یک سری از تصاویر به عنوان I-frame نامیده می شود که مخفف Intra-coded است و اساسا یک frame کامل از ویدئو است برخلاف P-frame که تنها تغییرات را ثبت می کند. فاصله بین دو I-frame به نام های I-frame interval، GOV (group of video)،  GOP (group of pictures) شناخته می شود. به عنوان یک مثال تصویر زیر I-frame از یک فضای بیرونی که در تست های ما استفاده شده است را نشان می دهد.سیستم های نظارت تصویری,نرم افزارهای نظارت تصویری
    یک P-frame از I-frame  به عنوان تصویر مرجع استفاده می کند و فقط تغییرات صورت گرفته در آن را ارسال می کند. تغییرات ممکن است مثل نویز دیجیتال و یا حرکت محدود، کم باشد و یا نظیر حرکت دوربین چرخان از یک موقعیت به موقعیت دیگر با تغییرات زیاد همراه باشد. حرف P در P-frame مخفف “Predictive” است. تغییرات ارسال شده در P-frame از تصویر آزمایشی را می توان در شکل زیر مشاهده کرد. فقط نواحی نزدیک جاده که اتومبیل ها عبور می کنند و حرکت شاخ و برگ درختان به عنوان تغییرات صحنه موردنظر ارسال شده اند.
    سیستم های نظارت تصویری,نرم افزارهای نظارت تصویریبا روی هم گذاشتن P-frame ها تغییرات آنها به صورتی که انگار روی هم انباشته می شوند دیده می شود تا زمانی که I-frame بعدی ارسال شود.
    توجه کنید که انواع دیگری از frame ها وجود دارد که به اسامی B، SI و SP شناخته می شوند و به طور مجازی در سیستم های نظارت تصویری استفاده نمی شوند. برخی دوربین های تحت شبکه از B-frame پشتیبانی می کنند اما تمام VMS ها توانایی decode کردن آن را ندارند و به طور کلی استفاده چندانی ندارند.
  • کاربرد Codec های استاندارد
    در سیستم های نظارت تصویری تقریبا همه سیستم ها از H.264 به دلیل مزایای کاهش پهنای باند و حجم ذخیره سازی پشتیبانی می کنند. به کار گیری نسل اولیه H.264 یعنی MPEG-4 از سال ۲۰۱۶ رو به کاهش بوده و نیز H.265 به دلیل برخی محدودیت ها هنوز فراگیر نشده است.
    فرمت MJPEG هنوز در برخی شرایط استفاده می شود به خصوص در مواردی که کاربردهای خاص نظیر LPR با آنالیزهای دیگر مورد نیاز باشد. به هرحال شرکت های تولیدکننده شروع به محدود کردن پشتیبانی از MJPEG کرده اند.
    فرمت JPEG2000 یک کدک I-frame مشابه MJPEG است با این تفاوت که قابلیت توسعه دارد. به دلیل استفاده Avigilon از این فرمت معروف شده است اما به تدریج از خط تولید محصولات جدید خارج می شود. هرچند دوربین های LPR هنوز از این فرمت استفاده می کنند.
  • Codec های اختصاصی
    در سیستم های نظارت تصویری تعداد زیادی codec اختصاصی استفاده می شد، اما امروزه محدود شده است. در سیستم های قدیمی آنالوگ، تصویر دریافتی از دوربین با یک برنامه encode، ذخیره و مدیریت می شد (نظیر DVR) و این باعث سادگی در استفاده از codecهای اختصاصی می شد. به عبارت دیگر شرکت تولیدکننده DVR از ابتدا تا انتهای فرایند را در اختیار داشت و می توانست با هر استانداردی که مایل بود کار کند.
    با این حال در دوربین های تحت شبکه تصویر دوربین توسط خود دوربین encode می شود و سپس لازم است به منظور ذخیره سازی یا مدیریت تصاویر به NVR یا VMS ارسال شود. codec های اختصاصی باعث افزایش پیچیدگی ذخیره سازی، مدیریت و نمایش تصاویر به دلیل لزوم هماهنگی با VMS می شوند. هزینه بالای این کار باعث شده است تمایل به استفاده از codec های استاندارد دوربین های تحت شبکه بیشتر شود.
  • Codec های هوشمند
    در چندسال گذشته codec های هوشمند H.264 و H.265 به دلیل کاهش محسوس bitrate در مقایسه با H.264 معمولی، عمومیت پیدا کرده اند. برای آشنایی با نحوه عملکرد این codec ها دو روش اصلی که استفاده می شود توضیح داده شده است.– فشرده سازی هوشمند
    به جای استفاده از یک سطح فشرده سازی برای تمام صحنه یک تصویر، codec های هوشمند به طور دینامیک سطح فشرده سازی را برای مقدار فعالیت در ناحیه دید دوربین تنظیم می کنند. برای مثال، با نگاه کردن به تصویر زیر مشاهده می شود که برای اینکه کیفیت تصویر فردی که در حال حرف زدن است بالا حفظ شود لازم است سطح فشرده سازی پایین در نظر گرفته شود، از طرفی تصویر پشت زمینه که چندان نیازی به جزییات آن نداریم می تواند با سطح بالایی فشرده شود.
    سیستم های نظارت تصویری,نرم افزارهای نظارت تصویری
    – مقدار دینامیک I-frame Interval
    در روش دوم، codec هوشمند به طور دینامیک فاصله بین I-frame هارا بر اساس میزان فعالیت در صحنه تغییر می دهد. اگر در یک تصویر مقدار حرکت کم باشد یا کلا بدون تغییر باشد، دوربین I-frame هارا با فواصل (۵، ۱۰، ۲۰ ثانیه یا بیشتر) به طور مرتب ارسال می کند. ولی به محض تشخیص حرکت و تغییر در تصویر دریافتی بلافاصله یک I-frame ارسال می شود و به وضعیت نرمال ( هر یک ثانیه یک I-frame) بر می گردد. تا زمانی که حرکت در زاویه دوربین وجود داشته باشد در این حالت باقی می ماند.
    شکل زیر یک تحلیلگر stream را نشان می دهد که در آن وضعیت فاصله بین I-frame ها به صورت دینامیک نشان داده شده است:سیستم های نظارت تصویری,نرم افزارهای نظارت تصویری
    مزایای codec های هوشمند بیشتر مبتنی بر کاهش bitrate  در حدود حداقل ۱۵ درصد ولی در برخی تا ۹۵ درصد به حساب می آید.این codec ها در شرایطی که تصویر دریافتی از دوربین تقریبا ثابت است و تغییر چندانی نمی کند بیشترین تاثیر را دارند. چرا که فاصله زمانی بین I-frame ها طولانی است و میزان فشرده سازی به دلیل عدم تغییر زیاد است در نتیجه کاهش پهنای باند و حجم ذخیره سازی بیشتر است.منبع: www.ipvm.comادامه مقاله در قسمت سوم

بازدید: 89