6 errores que hacen fracasar un sistema de CCTV

(Y cmo evitarlos)

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Introduccin Enestereporteespecialtemostrarlos5erroresmscomunesquesecomenten

eneldiseodelossistemasdeCCTVyquehacenqueestossevuelvancasiinservibles.Esimportanteconsiderarlosfactoresquedetalloenesteinformedurantelaetapa

deldiseo,porqueluegopuedesermuydifcilycostosocorregirestoserrores.

Lugar de instalacin y orientacin LaprimeradecisindediseodeunsistemadeCCTVeslaubicacindelas

cmaras.Paraestohayqueconsiderarlossiguientesfactores.

Ubicacin Laubicacindelacmaradebepermitirtenerunavisinclaradelaescenaquese

deseavigilar.Estosepuederesumirenlossiguientespuntos:

Lograr un campo de visin libre de obstculos. Esto puede parecer trivial, pero debemos recordar que la visin de una cmara generalmente no coincide con la de un observador humano. Debemos tener en cuenta el campo de visin de la cmara y la altura de instalacin. Puede haber objetos(carteles,luminarias,etc)queobstaculicenlavisin.

Ubicar las cmaras en sitios estratgicos, que permitan cumplir con los objetivos de la vigilancia (control de acceso, identificacin, etc.). Tambin considerar el riesgo de actividades vandlicas contra las cmaras y en ese caso instalarlas fuera del alcance de las personas, siempre que sea posible.

Orientacin Laorientacinestdirectamenterelacionadaconellugardeinstalacinylazona

deintersavigilar.Laorientacindependedetresfactores:1)ellugardeinstalacindelacmara,2)laalturadeinstalacin,3)lazonadeinters.Estostrespuntosdeterminanlaorientacinylainclinacinquedebetenerlacmara.

Laubicacinylaorientacindeterminanenconjuntolaperspectivadelaescenaqueofrecerlacmara.

Enlasiguienteimagenseveunacmarainstaladaa4mtsdealturaapuntandoalazonadeinters,queseencuentraa2mtsdesdeelpuntodeinstalacindelacmara.Estclaroquesiloquesedeseaesvisualizarelrostrodelaspersonasquepasanporah,esteobjetivonosevercumplido.

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Vistadeinstalacin.

Vista3D.

Porotrolado,silacmarasesitaa2mtsdealturasisepodrobservarelrostrodelaspersonas.

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Vistadeinstalacin.

Vista3D.

Tipo de lente Los lentes de las cmaras vienen de distintos tipos y seleccionar el adecuado para cada aplicacin es fundamental. El tipo de lente definir el campo de visin (FoV, su sigla en ingls)delacmara.La incorrecta eleccin del tipo de lente o la mala instalacin puede derivar en los siguienteserrores:

Campodevisininsuficienteoexcesivo. Imagenborrosa,fueradefoco.

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Escasaprofundidaddecampo(DoF,porsusiglaeningls).Veamoslasvariantes:

Lente fijo: Este lente tiene los cristales fijos y por lo tanto la distancia focal es tambin fija, lo que hace que a su vez el FoV tambin sea fijo. Este tipo de lentes seutilizaencmarasdebajocostoyvienenyamontadosenlascmaras.

Lente varifocal: Estos lentes permiten ajustar en forma manual el FoV y la distancia focal y de este modo obtener escenas ms amplias o ms focalizadas. A veces estos lentes vienen separados de las cmaras y se adosan mediante una rosca estndar. Un lente varifocal tpico puede ofrecer una distancia focal entre 3 mmy9mm,aunqueestosvaloresvariar.

Lentes motorizados: En este caso se trata de un lente similar al varifocal, pero con control electromecnico y a veces con ms amplitud focal. Con estos lentes se puede variar tanto el campo de visin como el foco en forma remota. En algunas cmaras el foco lo puede regular en forma automtica la cmara cada vez que se modificaelcampodevisin.

Iris Eliriseselorificioatravsdelcualpasalaluzparallegaralsensordeimagen.Laeleccinincorrectadeltipodeirispuedeocasionarlossiguientesefectos:

Subexposicinosobreexposicindelasimgenes. Pocaprofundidaddecampo.

Enlaactualidadseutilizancuatrotiposdeiris:

Iris fijo: La amplitud del iris no puede modificarse y por lo tanto no puede controlarse la cantidad de luz que llega al sensor, lo que en ciertas condiciones puede provocar subexposicin o sobreexposicin. Este tipo de iris se utiliza en las cmarasdebajocosto.

Iris manual: Este tipo es variable, pero debe ser ajustado en forma manual. Ya casinoseutilizaencmarasdevigilancia.

Iris DC: Este tipo de iris es variable y su apertura se modifica en funcin de la intensidad lumnica. A travs de un controlador proporcional, la cmara controla la apertura del iris variando una tensin continua (por eso se llaman DC) que controla elmotorquemuevealiris.

Iris P: Hace ya un tiempo que varios fabricantes estn utilizando este tipo de iris. El control, en vez de basarse solo en la intensidad de la luz, tambin mantiene la apertura del iris entre ciertos valores que resultan ptimos para evitar efectos de difraccin y prdida de profundidad de campo (DoF). Son muy tiles en escenas amplias y en exteriores (ideales para videovigilancia urbana) y por ahora solo estndisponiblesencmarasdealtagama.

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Resolucin La resolucin de la imagen, junto con el campo de visin (FoV) determina el nivel

de detalle, por lo que es fundamental hacer una correcta eleccin. Una resolucin menor a la aconsejable har que el sistema no cumpla los requisitos de deteccin, reconocimientooidentificacin.

En la siguiente figura se muestran diferentes resoluciones comparando el tamao

deimagenquegeneracadauna.

Resolucindeimagen(Fuente:Wikipedia).

En la tabla siguiente se muestran los valores de densidad de pixeles (en pixel/metro) necesaria para cumplir con los diferentes niveles de detalle. Estos valores estn tomados de la norma britnica de CCTV, que es la ms adoptada para estos clculos.

Vale aclarar que estos valores son vlidos en escenas donde la iluminacin es ptimaynoexistenlimitadoresdevisibilidad,comolanieblaolalluvia.

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Nivel de detalle Detalle Pixels/metro

Monitoreo Se puede observar el nmero de personas, dnde estn y adnde se dirigen. No se pueden distinguir caractersticas.

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Deteccin Detectar la presencia de una persona sin la necesidad deversurostro.

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Observacin Se pueden observar ciertas caractersticas, como la ropayelentorno.

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Reconocimiento Un observador puede reconocer a una persona que conoce.Sepuedeidentificarlachapadeunautomvil.

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Identificacin Se puede identificar a una persona en forma fehaciente, observando las caractersticas de su rostro.

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Compresin de video En el momento de diseo del sistema es clave la eleccin del tipo de codificacin a

utilizar, ya que esto determina los recursos necesarios para el procesamiento, transmisin yalmacenamientodelasimgenes.

En la actualidad se dispone de tres mtodos de codificacin: 1)MJPEG, 2)MPEG4 y 3)H.264. Sin duda, H.264 es el ms utilizado en los nuevos proyectos, debido a que es elquemejoroptimizaelusodeanchodebandayalmacenamiento.

Por otro lado, cuando se necesitan fotos de buena calidad (ej: en los sistemas de fotomultas)laopcindeMJPEGpuedeserlamsconveniente.

De acuerdo a la eleccin, el tipo de la cantidad de recursos de hardware y

comunicaciones variar fuertemente. En la siguiente figura se muestra la comparacin de uso de ancho de banda entre los distintos estndares de codificacin de video. En promedio, MPEG4 puede utilizar 8 veces menos de ancho de banda que MJPEG y H.264 la mitad de MPEG4, aunque estos valores varan en instantneamente a medida que cambialaescena.

Cuanto ms movimiento haya en la escena, menos eficientes sern los mtodos

decompresinymsaumentarelusodeanchodebanda.Al momento de considerar el nivel de detalle necesario (en pixel/metro) es

fundamental tener en cuenta el nivel de compresin que se utilizar, ya que si es muy alto puedeproducirimgenesdebajacalidadynocumplirselosrequerimientosdevigilancia.

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Comparacindecodificacindevideo(Fuente:www.axis.com)

Por lo tanto, no solo interesa la resolucin, los cuadros por segundo y la

codificacin a utilizar, sino tambin el nivel de compresin. El valor de compresin se especifica mediante el parmetro de cuantizacin (Q) o factor de remocin de detalle (DRF), que vara entre 0 y 50, indicando ms compresin (y prdida de detalle) a mayor nmero.

Procesamiento de video Para seleccionar la cmara adecuada es necesario tener en cuenta las

particularidades de la escena que se quiere monitorear. No es lo mismo capturar imgenes de un parque al aire libre, donde las condiciones de iluminacin cambian permanentemente,queenundepsitoconluzartificial.

En el caso del parque, por ejemplo, se requerir un amplio rango dinmico (WDR)

para compensar las diferencias de iluminacin y las sombras, mientras que en el caso del

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depsito esta caracterstica no ser necesaria. En la siguiente tabla se muestran las principalesopcionesdeprocesamientodeimagendisponiblesenelmercado.

Caracterstica Descripcin

BLC

La sigla en ingls para Back Light Compensation (Compensacin de Contraluz). Con esta tcnica se evita la sobreexposicin de la imagen, cerrando el iris cuando una parte de la imagen est muy iluminada o la cmara recibe luz de frente. Esta caracterstica es necesaria cuando la cmara apunta a ventanas, entradas o cualquier otro lugar desde donde pueda entrar luz que incida directamente en el lente de la cmara. Otro ejemplo de uso es en las cocheras, donde es necesario compensar la la luz proveniente de los faros de los automviles. En ocasiones, donde las diferencias de iluminacin son muy amplias, la aplicacin de BLC no es til, porque aparecen zonas muy oscuras en la imagen, producto de la subexposicin.

AGC

Automatic Gain Control (Control Automtico de Ganancia). Esta caracterstica est presente en todas las cmaras da/noche y permite incrementar la ganancia interna de la cmara aplicada a la seal de video. De este modo se puede iluminar artificialmente la escena. El problema es que a medida que se aumenta la ganancia, adems de la seal de video tambin se incrementa el ruido y disminuyelacalidaddelaimagen.

WDR

Wide Dynamic Range (Amplio Rango Dinmico). Cuando las diferencias de iluminacin son considerables o hay lugares con muchas sombras, es necesario utilizar esta tcnica. La cmara captura dos imgenes por cada cuadro de video, una con baja exposicin y otra con alta, con lo que se obtiene una imagen sobreexpuesta y otra subexpuesta. Luego se procesa el cuadro mediante la mezcla de estas imgenes, compensando las zonas de una imagen con otra. Algunas cmaras incluso toman ms de dos imgenes por cuadro, lo que mejora el resultado final. Para usar esta tcnica la cmara debe poder procesar al menos el doble de imgenes por segundo de la mxima cantidad de cuadros por segundo (FPS), lo que implica una elevada capacidad de procesamiento. Es por esto que esta caracterstica solo se encuentraencmarasdegamamediayalta.

DNR

Dynamic Noise Reduction (Reduccin Dinmica de Ruido). Cuando la cantidad de luz que llega al sensor de imagen disminuye, llega un momento donde el nivel de ruido es comparable a la seal de video. Para filtrar este ruido existen bsicamente dos tcnicas de reduccin de ruido: 2D y 3D. La tcnica 2D filtra el ruido de cada cuadro por separado. En cambio, la tcnica 3D evala la variacin del ruido entre cuadros. En general, el filtro 3D proporciona mejores resultados, aunque tambin puede provocar un aspecto borroso (blur)enobjetosenmovimiento.

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Cmo calcular todo esto sin morir en el intento? En primer lugar se debe seleccionar el tipo de cmara de acuerdo a las

requerimientos de la instalacin y las condiciones ambientales. Es decir, seleccionar el formato de cmara (box, bullet, domo, etc), el nivel de proteccin ambiental (IP66, antivandlica,etc.)ylascaractersticasdeprocesamientodeimagen(WDR,BLC,etc.).

Luego, en funcin del nivel de detalle requerido en cada punto de vigilancia,

seleccionar la resolucin y la distancia focal. Para esto puede ser muy til utilizar un software de clculo y simulacin, que adems permitir generar vistas en 3D para verificar lacorrectaposicinyorientacindelascmaras.

El software que yo utilizo permite, en su ltima versin, trabajar con modelos reales de fabricantes ya predefinidos, lo cual facilita mucho la tarea. De todos modos si el fabricante o el modelo no estn presentes, se puede de igual modo configurar una cmaraconlasespecificacionesreales(sensor,lentes,etc.).

En la siguiente figura se muestra una captura de pantalla del esquema de instalacin para una cmara Vivotek IP8162P. Una vez definidos los parmetros de instalacin y las caractersticas de la escena se puede calcular el nivel de detalle. La zona rosa indica identificacin, mientras que la amarilla es para reconocimiento (y tambin lecturadematrculas).

Vistadeinstalacin.

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Enlasiguientefigurasemuestralamismainformacin,perosobreelplano.Se

puedeincorporarenelfondoundibujoenAutocad,unaimagenounafotoareadellugar.Tambinsepuedenagregarobjetos3Dcreadosporlamismaaplicacinoimportadodeotrosoftware,comoGoogleSktechup.

Vistasobreelplano.

Finalmente, en la siguiente figura se observa la vista 3D generada por el software

paracadacmara.

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Vista3D.

No es la intencin de esta gua ser un manual de uso de este software, sino ofrecer una visin inicial de lo que se puede lograr con l. En todo caso, recomiendo bajar laversindemoyprobarlo.

Existen dos versiones, la diferencia est en que la profesional permite trabajar con planosAutocadysepuedenutilizarmodelos3D.Enlacealaversinbsica.Enlacealaversinprofesional.

Esperoqueestaguatehayasidodeutilidad.Antecualquierconsultapuedescontactarmeainfo@videoip.net.Saludos!.Ing.RodrigoJ.Hernndez

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