Uvod

Prema definiranom projektnom zadatku, tim "Trio 440.1" izradio je studiju izvodljivosti kojom su istražene sve moguće realizacije udaljenog video nadzora. Primarni cilj studije je dobivanje što detaljnije slike o mogućnostima i cijenama postojećih rješenja s obzirom na tekuće stanje na tržištu, kako bi kasniji izbor konkretnog idejnog rješenja bio opravdan ne samo sa strane definiranog projektnog zadatka, već i sa financijske strane.

U ovom trenutku, na tržištu postoje dvije osnovne smjernice video nadzora: analogni i digitalni sustavi. Danas je na tržištu zastupljena oprema za oba sustava, no u daljoj budućnosti će svi sustavi video nadzora biti temeljeni na konceptu digitalnih sustava. Glavni razlog je što digitalni sustavi nude veću kvalitetu slike i veliku fleksibilnost pri korištenju i nadogradnji sustava, te integraciju s ostalim postojećim podatkovnim (računalnim) mrežama.

Od dijelova analognih sustava, postoji naznaka da bi se analogne kamere još mogle dugo zadržati na tržištu jer nude relativno visoku kvalitetu slike za malu cijenu, a mogu se integrirati sa digitalnim sustavima korištenjem uređaja (npr. PC kartica) za digitalizaciju slike.

Više o značajkama, mogućnostima i razlikama između analognih i digitalnih sustava može se saznati iz pripremljenog materijala u .PDF formatu na koji vodi donji link.

Činjenično stanje analognih i digitalnih sustava video nadzora (.PDF format)

Kamere i mediji

Iz osnovnih znanja o konceptima sustava udaljenog video nadzora, te poznavajući problematiku projekta mogu se izvući slijedeći zaključci:

• detekcija promjene slike i snimanje zapisa za vrijeme promjene zahtijevaju DIGITALNU OBRADU SLIKE,
• digitalnu obradu slike sa minimalno 4 kamere obavezno mora izvoditi računalo veće procesorske moći,
• računalo će zbog malih troškova ujedno biti i poslužitelj sustava za UVIN.

Iz ovoga slijede dva problema koji su srž projekta:

• Kako povezati računalo za digitalnu obradu slike s kamerama na udaljenost do 70 metara ?
• Kakvu kameru odabrati ?

Većina odgovora na ova pitanja nalaze se u slijedećem materijalu u .PDF formatu na koji vodi donji link.

Odabir kamera i medija (.PDF format)

U materijalu jedino nisu navedene mogućnosti USB kabela kao medija za prijenos slike sa USB kamera. Naime, maksimalna duljina USB kabela je ograničena USB standardom pa stoga ona iznosi 5 metara. Ako nije potrebna veća duljina medija, USB kamere mogu poslužiti kao vrlo jeftino i kvalitetno rješenje video nadzora.

Treba napomenuti da se na tržištu mogu naći posebni "USB-Extenderi" (slika 1.) koji omogućuju prijenos signala USB sabirnicom do 90 metara uz korištenje UTP kabela.

Slika 1.

Kod odabira kamera važno je proučiti da li parametri kamera zadovoljavaju primjenu za koju će biti namjenjene. Osnovni parametri kamera su:

• rezolucija,
• odnos signal/šum (S/N),
• minimalna svjetlosna osjetljivost [lux],
• objektiv (žarišna duljina f, F-broj, kut promatranja).

Osnovni tipovi analognih kamera koji se mogu naći na tržištu su analogne kamere koje se povezuju žičano koaksijanim kabelom. Ukoliko je konfiguracija prostora takva da je ožičenje nemoguće, može se pristupiti bežičnom povezivanju kao na slici 2. Na tržištu postoje kompleti odašiljača na koji se priključuje analogna kamera i prijemnika sa video izlazom na koji se priključuje TV aparat ili ulaz kartice za digitalizaciju slike. Takvi uređaji rade na frekvencijama od 2.4 GHz i njihov domet iznosi do 30 metara u zatvorenom i 100 metara na otvorenom prostoru.

Slika 2.

Od digitalnih kamera, osim jeftinih USB kamera, postoje IP kamere koje služe za izvedbu digitalnih sustava video nadzora proširenjem postojećih lokalnih računalnih mreža (eng. Local Area Network). Svaka instalirana kamera u mreži ima svoju IP adresu, a komunikacija između njih i ostalih dijelova mreže se odvija Internet Protokolom. Pristup kameri radi uvida u njen video prikaz može se ostvariti običnim HTML preglednikom (npr. Internet Explorer, Netscape Navigator, Opera, Mozilla ...), ili korištenjem specijaliziranih programa (npr. CamSurveillance). Kao što je vidljivo na slici 3. i 4. postoje različite izvedbe IP kamera. Na slici 3. prikazan je model bežične IP kamere DCS-1000W tvrtke DS-Link koja radi s 802.11b protokolom. Naprednije verzije ovih kamera imaju ugrađen algoritam za detekciju promjene slike.

Slika 3.

Na slici 4. vidi se žičana verzija IP kamere, također proizvođača D-Link, koja se priključuje na switcher ili router u postojećoj lokalnoj mreži.

Slika 4.

Profesionalna rješenja

Za ovaj projektni zadatak profesionalna rješenja pokazala su se preskupima za zadaću za koju su namijenjene. Naime, u njima su ugrađene neke mogućnosti koje uopće nisu zadane projektnim zadatkom pa je nepotrebno plaćati nešto što korisnik neće koristiti.

Kao primjer ovih rješenja biti će naveden jedan proizvod tvrtke "StarDot". Na slici 5. prikazan je koncept njihovog proizvoda "Express6". Radi se o video serveru koji izvodi digitalizaciju slike sa šest analognih kamera, te nad tako dobivenim slikama izvodi napredne algoritme obrade slike (između kojih je i detekcija promjene slike). Sam uređaj je povezan na Internet i ponaša se kao server kojem se pristupa putem običnog HTML preglednika. Također, postoje izvedbe ovakvih uređaja kojima se može pristupiti putem modema i PSTN mreže.

Slika 5.

Cijene kamera s nužnom opremom

Nakon analize kamera i medija za prijenos signala, može se napraviti usporedba cijena različitih tipova kamera. U ovaj proračun su uzimane cijene kamera i pripadajuće opreme (mediji, kartice za digitalizaciju kod analognih kamera, "USB extenderi" kod USB kamera) za sustav sa četiri kamere.

Pripadajući grafovi cijena prikazani su na slici 6. i 7. Vidljivo je da USB kamere čine najjeftiniji odabir, no kvaliteta slike koja se njima dobiva ne zadovoljava uvjet prepoznavanja osobe na većem prostoru (mala rezolucija). Digitalne IP Internet kamere su najbolje rješenje koje nude jednostavnost instalacije i kvalitetu slike, no njihova cijena je još previsoka zbog tek nedavnog ulaska na tržište. U budućnosti, za otprilike 5 godina, one će biti najpopularnije rješenje za video nadzor zbog niže cijene i visoke kvalitete video zapisa.

Slika 6.

Slika 7.

Tim "Trio 440.1" odlučio se stoga za primjenu rješenja sa analognim video kamerama koje daju visoku kvalitetu slike. Kamere bi bile povezane koasijalnim kablom s karticom za digitaliziranje slike (eng. video capture card) koja se nalazi u računalu poslužitelju. Time bi bila rješena većina problema projekta:

• maksimalna udaljenost od računala do kamere iznosi 150 metara (80 metara više no što je zadano),
• dovoljno visoka kvaliteta slike za prepoznavanje osobe unutar kadra,
• računalo služi za digitalnu obradu slike i kao poslužitelj sustava video nadzora putem modema.

Odabir softvera za video nadzor

Od preostalih problema je ostao samo odabir programa za detekciju pokreta na računalu. Studijom je testirano desetak programa koji imaju tu mugućnost. Deteljnije recenzije testiranih programa nalaze se u dijelu "PROGRAMI" ove web stranice. Na slikama 8. i 9. prikazane su grafički usporedno njihove ocjene i cijena pojedinog programa.

Slika 8.

Slika 9.

Iz grafičkih prikaza vidljivo je da se prema ocjenama tima kao najbolji program za video nadzor pokazao "iCatcher". S obzirom na cijenu, on se pokazao da je njegova cijena relativno niska s obzirom na mogućnosti koje nudi. Za konkretnu realizaciju projekta udaljenog video nadzora, tim se definitivno odlučio za ovaj program.

Odabir konfiguracije računala

Računalo kao poslužitelj sustava udaljenog video nadzora bilo bi temeljeno na PC arhitekturi. Glavne značajke koje određuju precosorsku moć računala su:

• broj kamera (izvora slike za digitalizaciju),
• zahtjevi kartice za digitalizaciju,
• zahtjevi programske podrške za obradu slike (detekcija promjene slike).

Uzimajući da je sustav sastavljen od samo četiri kamere za video nadzor, došlo se do slijedećih značajki hardverskih komponenata računala:

• procesor Pentium III 800 (minimum),
• RAM128 MB (minimum),
• HDD 80 GB (preporučeno),
• VGA Nvidia, GeForce MX200 32MB,
• “video capture” kartica s do 16 ulaza.
• V.90 modem

Predviđeni operativni sustav računala može biti bilo koji od Windows verzija. No, treba izbjegavati Windows95 zbog nedostatka Dial-Up Servera, i Windows XP zbog nedostatka podrške NetBEUI protokolu.

Ovime bi bili ispunjeni osnovni zahtjevi na sustav video nadzora koje je naručio naručitelj projekta. Konfiguriranje poslužitelja za rad opisano je pod "POSLUŽITELJ" na ovoj web stranici, a upute za postavljanje osnovnih parametara programa za video nadzor nalaze se pod "A W C". U dijelu "KLIJENT" opisan je pristup računalu poslužitelju sa udaljenog računla pomoću modema.

Demonstracija rada sustava

Budući da zbog nedostataka sponzora tim "Trio 440.1" nije bio u mogućnosti financirati i realizirati projekt, održana je samo demonstracija rada sustava sa USB kamerama (bez "USB-Extendera"). U tu svrhu je korišten iznimno jeftin program "Active WebCam" koji je detaljno opisan u nastavku.

Naša aplikacija za prikaz real-time i snapeshot sadržaja: awc.zip

Donji link vodi na prezentacija cjelokupnog projekta u .PDF formatu.

Prezentacija studije izvodljivosti i idejnog rješenja (.PDF format)