Бейнебақылау жүйесіне орнатылатын бағдарламалар

Жұмыс түрі: Дипломдық жұмыс
Тегін: Антиплагиат
Көлемі: 70 бет
Таңдаулыға:

8

9

10

11

Аңдатпа

Дипломдық жұмыста ашық аймақта бейнебақылау жүйесін орнату үшін

IP-камера негізіндегі бейнебақылау жүйесін іске асыру қарастырылады.

Бейнебақылауды қабылдауға негативті әсер ететін негізгі факторлар бақыланып

отырған аумаққа жарық түсудің біркелкі еместігі, ауа райының әртүрлі

жағдайлары және камераның дірілдеуі. Ұсынылып отырған жүйе кескінді

нашар және ашық жарықталған аумақтарда локалды контрасттың сақталуымен

сызықсыз жақсарту арқасында бейнеағынның сапасын жақсарту мүмкіндігін

қарастырады. Кескінді сызықсыз түзетуді қолдану кешкі уақыттарда және

нашар ауа райы жағдайларында бақыланып отырған аймақтың сапасын

жоғарылатуға мүмкіндік береді. Кадрдың дірілдеуін өтеу үшін кеңістікті-

уақыттық өңделуді есепке алғандағы блоктар сәйкестігі әдісіне негізделген

бейнетізбектілікті тұрақтандыру әдісі ұсынылды. Бұл әдісте кескіннің алдын

ала орнатылған аймақтарын таңдау қарастырылған, бұл оның камераның

қозғалысы болмаған жағдайда алгоритмнің тиімділігін жоғарылатуға мүмкіндік

береді. Бақыланып отырған аймақта болып жатқан оқиғаларды операторға

хабардар ету үшін қозғалысты үш деңгейге бөлу әдісі ұсынылды. Қозғалыс

туралы ақпаратты сақтау үшін MJpeg-ағынына негізделген бейнемәліметтерді

сақтау форматы жобаланды. Қозғалыс детекторы үшін тәжірибелер нәтижелері

көрсетілген.

Аннотация

В дипломной работе

рассматривается реализация системы

видеонаблюдения на основе IP-камер, предназначенной для организации

видеонаблюдения на открытой местности. Основными факторами,

оказывающими негативное влияние на восприятие видеоинформации, являются

неравномерность освещения наблюдаемой сцены, погодные условия и

дрожание камеры. Предлагаемая система предусматривает возможность

улучшения качества видеопотока благодаря нелинейному улучшению

изображений с сохранением локального контраста в плохо и ярко освещенных

областях. Использование нелинейной коррекции изображения позволяет

повысить качество наблюдаемой сцены в вечернее время суток и при плохих

погодных условиях. Для компенсации дрожания кадра предложен метод

стабилизации , основанный на методе соответствия

блоков с учетом пространственно-временной постобработки. В методе

предусмотрен выбор предустановленных зон изображения, что позволяет

повысить эффективность алгоритма при отсутствии движения камеры. Для

оповещения оператора о происходящих в зоне наблюдения событиях

предложен метод разделения движения на три уровня. Для хранения

информации о движении спроектирован формат хранения видеоданных на

основе MJpeg-потока. Представлены результаты экспериментов для детектора

движения.

12

Мазмұны

Кіріспе . . . 8

1 Бейнебақылау жүйесі туралы жалпы

мағлұматтар . . . 9

1. 1 Бейнебақылау жүйесінің даму

тарихы . . . 15

1. 2 Бейнебақылау жүйесінің құрамы мен

түрлері . . . 18

1. 3 Негізгі

сипаттамалары . . . 19

1. 4 Бейнебақылау жүйесінің артықшылықтары мен

кемшіліктері . . . 20

2 Бейнебақылау жүйесіне орнатылатын

бағдарламалар . . . 23

2. 1 QuickCam Ultra

Vision

бағдарламасы . . . 24

2. 2 GOTCHA! Multicam бағдарламасы . . . 25

2. 3 Go1984

бағдарламасы . . . 26

2. 4 Active WebCam бағдарламасы . . . 26

2. 5 WebcamXP бағдарламасы . . . 27

2. 6 LuxRiot бағдарламасы . . . 27

2. 7 SupervisionCam бағдарламасы . . . 28

2. 8 VirtGuard бағдарламасыү . . . 29

2. 9

IP-бейнебақылаудың гибридті жүйелерін басқару үшін NetStation

бағдарламасы . . . 30

3

Бейнебақылау жүйесінің бейнекескіндер сапасын жақсартудағы

параметрлерін есептеу . . . 31

3. 1 Бейнебақылау жүйесінің модульді әдістері . . . 31

3. 2 Бейнебақылау жүйесінің қозғалыс бағасы . . . 33

3. 3 Бейнемәліметтерді тұрақтандыру . . . 34

3. 4 Кескін сапасын сызықсыз жақсарту . . . 36

3. 5 Кескіннің сапасын жақсартудың басқа алгоритмдері . . . 40

3. 6 Тәжірибе нәтижелері . . . 41

3. 7 Кеңістіктік

уақыттық

Cleaner

қолданумен

тұрақтандыру

сапасы . . . 45

4 Еңбекті қорғау және өміртіршілік

қауіпсіздігі . . . 47

4. 1

Еңбек жағдайын талдау. Оперативті басқару орталығындағы

мониторинг бөлімшесінің еңбек шарттарын

талдау . . . 47

4. 2 Механикалық желдеткішті

есептеу . . . 52

13

4. 3 Өмір

қауіпсіздігі . . . 57

тіршілік

4. 4 Қоршаған

ортаны қорғау. Сырттағы шудың

зияны . . . 58

5 Бизнес жоспар . . . 64

5. 1 Жобаның мақсаттары . . . 64

5. 2 Саланың сипаттамасы . . . 65

5. 3 Қызметтері . . . 65

5. 4 Нарық . . . 66

5. 5 Маркетинг . . . 66

5. 6 Табыс . . . 67

5. 7 Эксплуатациялық шығындар . . . 67

5. 8 Өндірістік

қажеттіліктерге арналған электроэнергия

шығындары . . . 69

5. 9 Әлеуметтік сақтандыру қоры . . . 70

5. 10 Жобаның . . . 71

5. 11 Шешімдер . . . 73

Қорытынды . . . 74

Пайдаланылған әдебиеттер

тізімі . . . 75

Қысқартылған сөздер тізімі . . . 76

А қосымшасы . . . 77

14

Кіріспе

Қауіпсіздікте өмір сүру физиологиялық қажеттіліктерден кейін, Маслоу

ұсынған жалпы қабылданған қажеттіліктердің иерархиялық жүйесіне келіп

тіреледі. Бұл түсінік тек жекелей қауіпсіздікпен шектеліп қана қоймайды, соны-

мен бірге, материалдық құндылықтардың тұрақтылығы мен сақталуы маңызды.

Қазіргі таңдағы заманауи құрылғылардың ішінде бейнебақылау жүйесінің

көптеген артықшылығы бар. Солардың ішіндегі ең негізгісі - жағдайды толығы-

рақ бағалау мүмкіндігі, жалған дабылдардың жоқ болуы және бақыланып отыр-

ған аймақта тұрақты санкционды жүзеге асулардың болуы қылмыстық

оқиғаларды тіркеуге мүмкіндік береді.

Дәл қазір Алматы қаласы қарқынды автомобилизацияны бастан өткеріп

жатыр. Тіпті, автомашина санының өсуі жаңа жолдардың құрылысынан едәуір

асып барады. Бұл әрине, үлкен қалаларда кемшілікті салдарғаа алып барады.

Транспорттардың шектен тыс орналасуы - өзінің ең маңызды қасиеті - күшін

то-лық жоғалтатындай жағдайға дейін қозғалыс жылдамдығы төмендейді.

Келесі кемшілігі - жол көлік апаттар санының ұлғаюы. Бұл апаттар Қазақстан

эконо-микасына бірталай шығын алып келеді - қымбат тұратын техникалар

бұзылады, адамдар зақымданады, қайтыс болады. Міне, осы жағдайлардың

санын азайту үшін, қалаларды жылдам әрі қауіпсіз қозғалыспен қамтамасыз ету

архитек-туралық-жобалық іс-шараларды қолдануды талап етеді.

Мен осы кемшіліктерді азайту үшін, жол көлік апаттарын азайту үшін

қала көшелеріне заманауи стильдегі бейебақылау жүйелерін орнатуды, ондағы

жү-йенің кескіндерді жіберудегі сапасын жақсарту үшін алгоритмдер

қолдануды ұсынамын.

Дипломымның мақсаты - Алматы қаласындағы бейнебақылау жүйесін

заман талабына сай жаңарту, сапасын жақсарту болып табылады. Әрине бұл

жүйе әлі көптеген кемшіліктерге ие болғанымен, жобалау барысында олардың

талдауы мен сол кемшіліктерді жою іс-шараларын ұйымдастыру қарастыры-

лады.

15

1 Бейнебақылау жүйесі туралы жалпы мағлұматтар

1. 1 Бейнебақылау жүйесінің даму тарихы

Бейнебақылау жүйесі нақтылай қарқын алған беті 25 жыл бұрын бастау

алған. Олар толығымен аналогтық жүйеден құралып, бертін келе сандыққа

ұласты.

Ал, қорғау телебақылау жүйесі (немесе қарапайым түрде

«бейнебақылау») өткен ғасырдың 40-шы жылдардың басында пайда болған.

Бейнебақылау жүйесінің алғашқы монтажы 1942 жылы Siemens AG

компаниясы Германиядағы Фау-2 ракетасын ұшыру кезінде бақылау

мақсатында жасаған болатын. Жобаның іске асып, бейнебақылау монтажына

жауапты - ин-женер Вальтер Брукх болатын.

Екінші дүниежүзілік соғыстан кейін бейнебақылау жүйесі АҚШ пен Ұлы-

британияда пайда болды, әскери база мен стратегиялық объектілерде, арнайы

қызметтерде қолданылды.

Ал АҚШ-та алғашқы коммерциялық бейнебақылау жүйесі 1949 жылы

жүзеге асты, ол Верикон деп аталатын.

60-шы жылдары орын алған бейнебақылау монтажы принципке сай бол-

ған: әр камераның өзіндік мониторы болатын. Бұл жылдары орнатылған бейне-

бақылау жүйелері ақ-қара түсті және төменгі кеңейтілімді камералардан тұрды,

қазіргі кездегі 0, 3 мегапиксельден аз, коаксиалды кабель арқылы байланысқан

рұқсаттылық болатын. Әр камера өзіне тиесілі ақ-қара түсті монитормен байла-

нысты. 16 каналдық бейнебақылау жүйесі 16 мониторды талап ететін, ал бейне-

жазылым туралы ой мүлдем болмаған. Ол кездегі бейнебақылау жүйелері қым-

баттылығына сай, тек коммерциялық және маңызды мемлекеттік стратегиялық

объектілірде ғана қолданылғаны бізге мәлім. Ал, 60-шы жылдары да бейнеба-

қылаудың техникалық дамуы қарқынды серпінмен іске асып жатты. Ең

бастысы, бөлшектеуші жәшіктер пайда болды.

Бөлшектеуші жәшіктер операторға камера аралығында бақылауға мүм-

кіндік беретін. Операторлар бір камера көрсетілімін ғана емес, қатарынан басқа

камера көрсетілімін де көре алатын мүмкіндігіне ие болды.

1968 жылдың қыркүйек айында Нью-Иорк штатындағы Олиэн қаласы -

әлемде құқықбұзушылықпен күрес мақсатында басты көшесіне бейнекамера

орнатқан алғашқы қала болып саналады. Өз кезегінде, бейнебақылау камера-

сынан алынған мәлімет тікелей милиция басқармасына жол тартып отырды.

Бұл іс Олиэн қаласын құқықбұзушылыққа қарсы күресте көшбасшы етті.

70-ші жылдары мультиплексорлар, бейнемагнитофондар мен антивандал-

ды корпустық камералар пайда болды. Мультиплексорлар бір мониторда бірне-

ше камера көрсетілімін көрсететін жағдай туғызды. Бейнемагнитофондар бар-

лық камералардың жазылымын бір мезетке басылуын қамтамасыз етіп, бір

16

мони-торда отырып бір уақытта көрсетіліп тұрған суреттемелер санын

ауыстыру мүмкіндігіне жол ашты.

Бейнебақылаудың «Алғашқы ұрпағы» кемшіліктерге толы болды. Бұл

әрине 80-ші жылдардағы бейнемагнитофондар ақауларынан туындайды. Бейне-

магнитофондар өте қырсық болатын, жазылым сапасы да өте нашар болатын.

Бейнебақылау камераларының суреттемелері өте сапасыз, бейнелента

нашар болды, ал тағы бір кемшілігі - жақсы түсіріліп алған техникалық

шешімнің өзі жарамсыз болатын, себебі, қисыны жоқ кескіндерді нақтылау

мүмкін емес. Сондықтан да, бейнебақылауға артылған үміт ақталмады деуге

болады. Бейнемагнитофонның жұмыс істеу технологиясы операторға жағдайды

көруге көрімдік бермей, оған қоса жазылым басуға да жағдай туғызбайтын.

Эксплуатациядағы қымбат қондырғылар негізгі түйіндемеге сәйкес жо-

ғарғы функционалдылық пен жұмысты қамтамасыз ете алады, бірақ та бейне-

бақылау монтажы ұйымдастыру кезінде қомақты қондырғылардың қажеті де

қанағаттандырмай шықты.

90-шы жылдардың ортасына қарай, бейнебақылау «Екінші ұрпағына»

қадам басты. Бұл кезде сандық бейнерегистраторлар пайда бола бастады,

Digital Video Recorders (DVR) - бұл жоғары сапалы бейнекескіндерді жазуға

мүмкіндік берді. Сандық регистратордың қатқыл дискісі бейнетаспаға

қарағанда, ұзақ жасайтын және сыйымдылығы мол болып келді.

Сандық бейнерегистраторлар автоматты түрде жұмыс атқарады және

ешқашан да жазылу үрдісінде пайдаланушыны қажет етпейді. Жазылған бейне-

кескіндерді көрген кезде, регистратор жазылымды тоқтатпай, әрі қарай

жалғастырып жаза береді. Жалпы айтқанда, бейнекөрсетілімді көру және іздеу

оңтайлы шешімін тапты. Бейнебақылау жазылымының екінші ұрпағы бір ғима-

ратты басқарып қана қоймай, сонымен қатар қашықтықтан бақылауға да қол

жетімді болды.

Енді бейнебақылау жүйесінің үшінші ұрпағының заманы орнады: бұл -

IP-бейнебақылау жүйесі - толығымен сандық.

IP-бейне бақылау - бұл бейнесуреттерді өңдеудің және ұқсас технология-

лардың сандық технологияларға заңды ауысуы.

Бейнебақылаудың классикалық аналог жүйесінде бейнесуреттер телек-

амера дереккөзінен коаксиалды желілермен ұқсас формада композитті бейне

дабылға ауысты. Бейнедабыл өңдеуші матрикалық бейнекоммутатор, бейне-

мультиплексор тағы да басқа бейне тіркеу - мамандандырылған бейне үнтаспа

құрылғыларына одан бейне мониторға түсетін. Бұл сызбада ең жақсы теле-

камералармен берілген ең жоғарғы рұқсат бейне тіркеу шығаруға мүмкіндік

бермейтін бейне үнтаспа «жіңішке орын» болып табылатын телекамералардың

рұқсаты 540 Твл түрлі-түсті суретте, 600 Твл ақ-қара түсті, ал бейне

үнтаспаның ең жоғарғы рұқсаты 400 Твл-ге жетті. Солай болса да, ол әрбір

камера үшін секундына 25 кадр жылдамдықпен бірнеше камераға бейне

дабылдарды жазып алуға қауқарсыз болды. Жазып алудың ең жоғарғы

жылдамдығы секундына 17 кадрға ғана жетті. Алайда, бұл жылдамдық барлық

камераларға ортақ болатын. Типтік жағдайда бейнемультиплексор 16 каналда

17

қолданылады, яғни әрбір камерадан суреттер секундына 1 кадрдан артық

жазылмайды.

Сандық гибридті бейне тіркеудің пайда болуына байланысты жағдай

түбірімен өзгеріп, ұқсас кірістері бар (композитті бейнедабыл) сандық түрде

«қатты» дисктерде жинақталатын болды. Бір жағдайда стандартты

операциялық жүйелердің басқаруымен «Бейне басып алу» мамандандырылған

платалары орналасқан және бейне тіркеу үшін арнайы бағдарламалармен

қамтамасыз етілген дербестендірілген компьютерлер қолданылса, келесі

жағдайда сандық бейнетіркегіштер IP-бейнебақылаудың мамандандырылған

жабдықтары болып табылады. Бейнетіркеу тапсырмасына лайықталған

құрылғылар, яғни барынша «жеңілдетілген» операциялық жүйелері бар арнайы

жабдықталған сандық құрылғы (Linux, Windows Embeded және т. б. ) сәйкесінше

барынша сенімдірек болады. Сандық гибридті бейнетіркегіштер телекамерамен

берілетін бейне тіркеулердің барынша сапалы болуын - 540 Твл түрлі-түсті

және 600 Твл ақ-қара яғни әрбір каналға секундына 25 кадр, яғни тіркеудің

жалпы жылдамдығы 16 каналға - секундына 400 кадрға жетуін жүзеге асырады.

Бұл ретте бейне тіркеу

М-JPEG,

MPEG-2,

MPEG-4, Н. 264 сығу

алгоритмдерінің бірін қолданумен жүргізіледі. Осылайша, бейнесуреттердің

сандық өңдеу технологиясында са-паның басқа сапалы деңгейіне көшудің даму

бағыты байқалды. Бірақ бейне-суреттердің жеткізілім технологиясы бұрынғыға

ұқсас күйінде қалды.

Кабельдік желі бойынша дабылдың ұқсас жолдануы әлсіреп зақымдалған,

(біржолата жойылу) төмен кедергілерден қорғана алады. Яғни, айталық 200

метр кабельдік желіге қосылған телекамераға қарағанда, бейнемониторға

қосылған телекамераны көру кезінде суреттің сапасы әлдеқайда жоғары

болады. Дабылды жолдаудың сандық технологиясына көшуде

телекамералардың коммутациялық

белсенді құрылғылары біржолата

жойылуларды толықтай тоқтатып және бейне-суретті алғашқы қалпында

жеткізуге мүмкіндік береді.

IP-бейне бақылау жабдықтарында бейнесуреттерді жолдаудың сандық

технологиясы ретінде аса белгілі әрі кеңірек қолданылатын жергілікті-сандық

желілер(ЖСЖ) - Ethernet TCP/IP хаттамасы пайдаланылады. IP-телекамерасы

өзі бейнесуреттерді сандық форматта M-JPEG, MPEG-2, MPEG-4, Н. 264. сығу

алгоритмінде сандық түрде береді. Яғни, әрбір IP-құрылғы - IP-бейнекамера,

бейнетіркеуіш, бейнесуреттерді көрсетуге арналған жұмыс станциясы (ком-

пьютер) - сандық мекенжай құрылғылары болып табылады және бейне ақпарат-

тар ағынын сақтау және айырбастау сандық түрде жойылусыз жүзеге асыры-

лады. Сонымен қатар, IP-бейне бақылау жүйесінде жоғары рұқсатты заманауи

телекамералар 1024х720 (720р), 1920х1080 (1080р, Full HD), 3 МП, 4МП, 8МП

және т. б. секундына 25 кадр жылдамдықты телекамералар қолданылуы мүмкін-

дігі болады.

IP- бейнебақылау технологиясына көшу (сандық бағдарлама) жергілікті-

сандық желілердің кеңірек қолданылуына мүмкіндік береді.

Олардың кейбіреулері:

18

-IP-бейнебақылау

екі жақты байланыс параметрін қашықтан

конфигурир-леуден өту мүмкіндігі;

-Бейне ағындар көптеген соңғы тұтынушыларға таралу мүмкіндігі -

«multicasting», жұмыс станциялары (компьютерлер) және серверлердің аппарат

бөлігіне талаптарды төмендетіп әрі желідегі трафиктерді азайтады;

-Магистральді байланыс желісін резирвирлеу мүмкіндігі - белсенді

комму-тациялық активтер арасында

байланыс желісін. желілік

коммутаторларға, бейне-тіркегіштерге т. б. көшіру;

-IP- бейнебақылау интернет арқылы бейне ақпараттарды (бейне ағындар)

үлкен қашықтықтан арналар арқылы тарату мүмкіндігі;

-Power over Ethernet (РоЕ) - IP- бейнебақылау электрлі қоректенуі (48В)

бейне материалдарды жолдауда тағы сол арна арқылы жүріп, бұл әрбір теле-

камераға жеке қоректену кабельіне аралығын салуды қажеттілігінен алынып

үлкен бөліну жүйесінде өте тиімді болып табылады. (Бұл мүмкіндіктердің қол-

данылуы РоЕ функциясы бар желілік коммутаторды орнатуға мүмкіндік

береді) ;

-Бейнетіркелулерді ISCSI RAID массивтерінде жүзеге асыру мүмкіндігі

тікелей белсенді коммутациялық құрылғыларға - желілік коммутаторларға

қосы-лып, яғни, бейне ағындар тікелей iSCSI RAID массивтеріне жолданып,

кон-фигурирлеу және басқару жеке серверде орнатылған арнайы

бағдарламалармен қамтамасыз етіледі.

Мәліметтерді сандық тасымалдау (Ethernet TCP/IP хаттамасы) мыс кабе-

лімен 90 метр, бейне дабылдың коакисальды кабелі RG-59 (бұл қашықтық 250

метрді құрайды) бойынша ұқсас тасымалы болған жағдайда шектеуге ие

болады. IP-бейне бақылау жүйесіндегі қашықтықты үлкейту RG-59 (450 м.

дейін)

коаксиальді

кабельдері немесе Ethernet медиаконверторларын

қолданумен мүм-кін болады.

IP-бейне бақылау жүйелерін жобалау кезінде бейне бақылау үшін сәйкес

жабдықтарды таңдаудан басқа IP-бейнеағынындағы бейне камералар мен желі-

лік тіркегіштерден өтуін қамтамасыз ету үшін жергілікті-есептеуіш желілердің

өнімділігін есептеу қажет.

IP-бейне бақылаудың жобасы мен жүйе монтажы жергілікті-есептеуіш

желілердің қажетті санатын қамтамасыз ету бойынша талаптардың нақты орын-

далуын ғаламтор арқылы болуын талап етеді.

IP-бейне бақылаудың даяр шешімдеріне техникалық қызмет көрсету және

пайдалану жоғары білікті қызметкерлермен орындалуы тиіс, сонымен қатар

жер-гілікті-есептеуіш желілердің пассив компоненттерін тестілеу үшін арнайы

құрал-жабдықтарды талап етеді.

IP-технологиялар негізінде құрылған бейнебақылау жүйесі бүгінгі таңда

бейне бақылау жүйесіндегі перспективалы және заманға сай, прогрессивті,

барынша сапалы болып табылады.

IP-бейне бақылау жүйесінің жобасы 220 кВ электрстанциясына жақын.

IP-телекамераларының орналасу сызбасына мысал келесі суретте көрсе-

тілген.

19

1-сурет. IP-телекамераларының орналасу сызбасы

IP-бейне бақылау технологиясы бойынша орындалған қосалқы бекеттегі

телевизиялық бақылау жүйесі 5 функционалдық бөлімнен: сыртқы күзет бейне

бақылау жүйесі, сыртқы технологиялық бейне бақылау жүйесі, сандық бейне

тіркелімдердің жүйесі (аппараттық, ОПУ ғимараты), бақылау бекеті - АРМ

КПП (күзет бекеті) .

Сыртқы күзет бейне бақылау жүйесі 8 стационар телекамераларымен 1

айналмалы телекамералары базасында құрастырылған.

Сыртқы стационарлық IP-бейнекамералары қосалқы бекет аумағында

жеке тұрған бағандарда орнатылып, қосалқы бекет көлемі маңындағы және

оған жақын аумақты бақылауды қамтамасыз етеді.

Сыртқы айналмалы телекамера қосалқы бекет қақпасындағы жеке бағанға

орнатылып, бекет аумағына және оған жақын жердегі аймаққа кірген-шық-

қандарды бақылауға алуды қамтамасыз етеді.

Сыртқы технологиялық IP-бейне бақылаудың қосалқы бекеті