Определение минимально необходимых размеров зон обнаружения нарушителя в системе охранного телевизионного наблюдения
Расстановка видеокамер системе охранного телевизионного наблюдения (СОТН) предполагает выполнение требований по решению поставленных задач. Такими задачами являются:
- обнаружение нарушителя;
- распознание известного человека;
- распознание неизвестного человека;
- чтение номера автомобиля;
- другие.
Зоной обнаружения является пространство на территории объекта, необходимое для наблюдения и фиксирования факта несанкционированного проникновения. Для ограждения периметра – это зона на территории объекта и перед территорией объекта вдоль границы участка; въезды/выезды на территорию объекта. Непосредственно на объекте зонами являются входы в здания, дополнительные зоны наблюдения важных участков объекта. Важными параметрами для зоны наблюдения являются геометрические размеры: высота, длина и ширина. Грамотность проектирования в данном случае будет заключаться в нахождении минимально необходимых размеров, при которых будет выполняться та или иная задача: обнаружение, различение, опознание. Если параметры размеров зон наблюдения будут превышены, то это повлечёт за собой увеличение количества видеокамер и, как следствие, неоправданные материальные затраты.
Рассмотрим зоны наблюдения ограждения. Здесь длина зоны наблюдения будет равна длине периметра территории, а высота зоны наблюдения будет складываться из высоты забора и расстояния над поверхностью заграждения, необходимая для установления факта перелаза через ограждение, равная 0,5м, определяемая оргонометрическими параметрами.
Важным фактором для контроля ограждения или периметра является ширина зоны обнаружения. Решаемая задача контроля для данного пространства — обнаружение движущегося объекта (человек, автомобиль и т.п.) пересекающего сектор наблюдения. Ведь существует вероятность того, что потенциальный злоумышленник не будет обнаружен человеком-оператором или не зафиксируется регистрирующим устройством при слишком низкой скорости обновления информации в цифровой системе охранного телевидения.
При наличии движущихся объектов в поле зрения телекамеры или срабатывания видеодетекторов движения запись и воспроизведение на мониторе изображения производить с частотой не ниже 25 кадров/сек. Однако, допускается снижение скорости записи при отсутствии изменений в видеоизображении, но не менее 6 кадров/сек. Много это или мало, определим количественные соотношения и найдём оптимальный вариант для нашего случая.
Для простоты рассуждений примем в качестве данных, что видеокамера и движущийся объект находятся в одной горизонтальной плоскости, объект совершает прямолинейное равномерное движение в зоне, контролируемой видеокамерой. Вектор скорости движения объекта (V) можно разложить на радиальную (Vr) и тангенциальную (Vt) составляющие относительно точки установки видеокамеры (рисунок 1).

Рисунок 1. Движение объекта в секторе видимости видеокамеры.
Радиальная составляющая вне зависимости от направления движения в пределах зоны наблюдения не влияет на скорость обновления кадров видеосистемы, поэтому в расчёт её не берём. Что же касаемо тангенциальной составляющей, то она определяет время пересечения сектора наблюдения. При достаточно большом значении Vt объект, пересекающий зону наблюдения, может оказаться незамеченным.
Итак, скорость обновления видеоинформации важна в связи с расстоянием до контролируемого объекта самой видеокамеры и значением ее угла обзора, также она зависит от тангенциальной составляющей скорости объекта.
Определим значение Vt. Для бегущего человека максимальная скорость может быть принята равной 10 м/с. При наличии препятствия (забора, турникета и пр.) можно ожидать, что скорость будет ниже. Однако для подготовленного злоумышленника ограждение высотой до 2,5м останется прежней, так как преодолевается с разбегу.
Определим расстояние (S), которое злоумышленник сможет преодолеть за время смены кадров системы видеонаблюдения при скорости 6 кадров/сек. Возможен вариант, когда объект начинает движение синфазно с началом смены кадра, тогда для гарантированного попадания его в видеозапись требуется время пересечения сектора наблюдения увеличить в 2 раза. Для этого воспользуемся формулой:
S=2· Vt·t, (1)
Где t — это время коммутации (величина обратно пропорциональная скорости видеозаписи).
м.
Полученное значение определяет минимально необходимую ширину зоны обнаружения периметра, при скорости записи 6 кадров/сек, для того, чтобы система видео наблюдения зарегистрировала хотя бы один кадр с изображением потенциального злоумышленника.
Теперь рассмотрим влияние параметров видеокамер на геометрические размеры зоны наблюдения. На рисунке 2 изображено оптимальное расположение видеокамеры, применительно к зоне обнаружения периметра, зона показана заштрихованной областью. Главная оптическая ось видеокамеры направлена вдоль периметра ограждения. Наиболее коротким путем пересечения сектора наблюдения является отрезок ВЕ длиной s, граничащий с «мёртвой зоной». Этот параметр мы и будем использовать для сравнения со значением S.
Рассмотрим треугольник DAC, который представляет собой сектор наблюдения видеокамеры по горизонтали с углом обзора a, изображённый на рисунке 2, а).

Рисунок 2. Определение геометрических размеров зоны наблюдения.
Из треугольника АВF:
, (2)
откуда:
. (3)
По рисунку 2, б определяем AF по формуле:
, (4)
где:
j=90°-(β+g), (5)
где β — угол обзора видеокамеры по вертикали.
Угол g определяем по формуле:
, (6)
где h – высота видеокамеры над зоной обнаружения, равна 0,5м,
L — расстояние, определяемое как максимальная длина зоны наблюдения видеокамеры для решения задачи обнаружения. Определяется по формуле:
L= f· V/v, (7)
где f — фокусное расстояние объектива, мм;
V- вертикальный размер наблюдаемой зоны видеокамеры, м;
v- вертикальный размер матрицы с форматом матрицы 1/3”, равен 3,6мм.
Распознания силуэта человека требует, чтобы на экране монитора он занял 1/10 часть [2]. Это значит, что для распознавания силуэта человека среднего роста (176см) максимальный размер наблюдаемой зоны будет:
V=1,76·10=17,6(м), см. рисунок 3.

Рисунок 3. Максимальные геометрические размеры наблюдаемой зоны видеокамеры для задачи обнаружения.
Так, для видеонаблюдения за периметром по [1] используют видеокамеры с малыми угловыми полями зрения с фокусным расстоянием f=8 мм, воспользуемся данными параметрами. Угол обзора такой видеокамеры по горизонту равен 33,4º, а по вертикали 25,4º.
Задание
- По формуле (7) определить максимальную длину зоны наблюдения видеокамеры.
- По формуле (6) определяем угол g:
- По формуле (5) определить угол j:
- По формуле (4) определить AF, где AG – высота установки видеокамеры, равна 3м:
- По формуле (3) определить ВЕ, где a – угол обзора видеокамеры по горизонту, равен 33,4º:
- Сделать выводы по полученным результатам.
Следует иметь в виду, что для увеличения вероятности обнаружения движущегося объекта целесообразно либо увеличить скорость записи, что повлечёт за собой увеличение объёма видеоархива, либо увеличить угол обзора объектива видеокамеры, что уменьшит длину зоны наблюдения видеокамеры и как следствие повлечёт за собой увеличение количества оборудования для наблюдения периметра.
ЛИТЕРАТУРА
- Владо Дамьяновски CCTV. Библия видеонаблюдения. Цифровые и сетевые технологии/Пер, с англ. — М.: ООО «Ай-Эс-Эс Пресс», 2006, — 480 с: ил.
- Р 78.36.002-2010. Рекомендации: Выбор и применение систем охранных телевизионных. — М.: ФГУ НИЦ «Охрана» МВД России, 2010, — 183 с.