Video Überwachung

Wie andere Gebäudeautomatisationsfunktionen wandelt sich die Video Sicherheit von einer analogen zu einer netzwerkorientieren mit Blickfeld IP. Das bedeutet, die bestehenden Netzwerkstrukturen können verwendet werden um Videosicherheitslösungen in einer neuen und aufregenden Weise zu erstellen. Videoüberwachung mußte schon immer die Balance finden zwischen Sicherheit und dem Bedürfniss nach Privatsphäre. Sie sollte sorgsam geplant werden, mit klaren Regeln und was wir als Ergebniss erwarten. Ein gutes System liefert nicht Terabyte an Videodaten, die niemand wirklich benutzen oder kontrollieren kann. Mit Zeittabellen und den heutigen Videoanalyse Fuktionen, sind gute IP Video Systeme imstande nur kritische Ereignisse zu senden und aufzuzeichnen.
Es gibt einige kritische Parameter die wir verstehen müssen, um ein gutes und verläßliches Video Überwachungssystem zu implementieren.

Blickfeld: ist das erste wenn eine Kamera auszusuchen ist. Das ist der Bereich der überblickt wird und der Detailierungsgrad. Das Blickfeld ergibt sich aus der Fokuslänge und der Größe des Bildsensors. Es kann in 3 Typen klassifiziert werden:
Normale Sicht (liefert das selbe Blickfeld wie das menschliche Auge) Telephoto und Weitwinkel.
Auflösung: die alten analogen PAL Kameras haben eine Auflösung von 576 Linien. Heutige IP-Kameras sind verfügbar von 1,3 bis 5,2 Megapixel und mehr. Abhängig vom gewünschten Blickfeld, Detailisierunggrad und Prezision gibt es verschiedene Anforderungen an die Pixelauflösung pro cm im Blickfeld.
Licht Sensitivität:  minimale Beleuchtung bezieht sich auf den kleinste Menge an Licht die nötig ist um ein Bild brauchbarer Qualität zu erzielen. Die minimale Lichtstärke wird in lux (lx) angegeben und definiert die Sensitivität der Kamera auf Licht. Gute IP-Kameras haben eine Licht Sensitivität von weniger als 0,05 lux für Farbe und weniger als 0,02 lux für Schwarz/Weiss.
WDR Wide Dynamic Range ist eine Funktion guter Kameras, die mit den weiten Bereich an verschiedenen Lichtverhältnissen einer Szenerie umgeht. Das dynamische Einfangen arbeitet über mehrere Bilder, die jeweils mit verschiedenen Blendenzeiten aufgenommen werden. Diese Bilder werden dann zu einem gemeinsamen zusammengefaßt, wo sowohl die hellsten als auch die dunkelsten Teile genommen werden. Daraus resultiert ein Bild mit exzeptioneller Klarkeit und Schärfe.

Video Netzwerk:

Die Optimierung von Video-Streams ist eine vitale Anforderung um das Überladen Ihres Netzwerkes zu verhindern. Neben Komprimierung und Videoanalyse gibt es noch verschiedene andere Methoden um Bandbreite und Netzwerkressources zu optimieren. Es gibt 3 verschiedene Möglichkeiten um Videodaten von der Kamera zu dem Empfänger zu transportieren:
     Broadcast ist eine eins-zu-vielen Kommunikation zwischen Quelle und Zielen. Dies wird in erster Linie bei TV-Übertragungen verwendet und sollte nicht für Videoüberwachung eingesetzt werden.
     Unicast ist eine eins-zu-eins Kommunikation zwischen Quelle und Ziel. Normalerweise wird dafür TCP oder UDP verwendet. In diesem Fall muß die Kamera imstande sein viele Verbindungen aufrecht erhalten zu können wenn mehr als eine Zielstation den Video-Stream empfangen möchte. Wenn z.b. 4 Ziele den Video-Stream empfangen möchten, ist die benötigte Bandbreit auch 4 mal so hoch als für eine.
     Multicast erstellt keine direkte Verbindung zwischen der Quelle und den Zielen. Die Verbindung wird dadurch aufgebaut, daß das Ziel in die Multicast IP-Adressengruppe eintritt. Dies erlaubt eine signifikante Reduktion der benötigten Bandbreite. Der die Stationen verbindende Netzwerk-Switch muß dafür das IGMP snooping unterstützen, was die meisten Layer-2 Switches auch tun. Die meisten IP-Kameras unterstützen diese Funktion für H264 und MPEG-4 aber oft nicht für MJPEG. Für eine gute multicast Verkehrskontrolle muß das gute Videomanagementsystem imstande sein folgende Funktionen zu bieten:
          a) Verschiedene Transportmethoden in einem System zu unterstützen
          b) integrierte proxy-service um Unicast in Multicast zu wandeln und umgekehrt
          c) automatische Erkennung der Netzwerkressoursen

     Multistreaming ist die Fähigkeit einer IP-Kamera zwei oder mehr Video-Streams mit unterschiedlicher Qualität (Auflösung und/oder Bildrate) zu liefern. Der zweite Video-Stream kann auch genutzt werden um nur einen kleineren Ausschnitt des gesamten Blickfeldes zu übertragen.

Kompression:

Diese Technologien arbeiten damit die Videodaten zu reduzieren und redundante Teile daraus zu entfernen, damit eine Videodatei effektiv über das Netzwerk versandt und auf einer Computerplatte abgelegt werden kann. Die Videoqualität kann beeinträchtigt werden, wenn die Kompressionsrate für die verschiendenen Kompressionstechniken erhöht wird um die Dateigröße zu reduzieren.
Es gibt 3 hauptsächliche Komprimierungsstandards: JPEG (Bildkompression), MPEG-4 und H264 (Videokompression) gefolgt von H265 in den folgenden Jahren.
Edge storage: arbeitet ergänzend zur zentralen Speicherung und erlaubt es Videos direkt auf eine SD/SDHC Karte aufzunehmen. Es kann lokal aufzeichnen wenn das Netzwerk nicht verfügbar ist und als Pre-Alarmbuffer eingesetzt werden um die letzten paar Sekunden abzurufen bevor ein Alarmereigniss die Videoübertragung an die Zentrale startet.

Videoanalyse:

ist eine Methode zur automatischen Untersuchung von Videostreams und Bildern um zeitliche und räumliche Ereignisse zu festzustellen und zuzuordnen. Video Bewegungserkennung ist eine der einfacheren Formen, wobei Bewegung zu einem festen Hintergrund erkannt wird. Diese Grundfunktion ist in allen modernen IP-Kameras bereits implementiert. Die weiter fortgeschrittenen Funktionen erlauben Funktionlitäten wie das Verfolgen von Objekten (video tracking), entfernte ober zurückgelassene Objekte, Grenzlinienüberwachung, Nummernschilderkennung, Erkennen von Personen bis zu Gesichtserkennung oder das Erkennen von Gefahren-/Notfallsituationen z.b. wenn eine Person gefallen ist und hilflos am Boden liegt.
   Die Videoanalyse kann entweder im zentralen VMS (Video Management System) oder in einer intelligenten Kamera durchgeführt werden. Intelligente Kameras erlauben das Design wo Übertragung von Bild oder Video nur stattfinden wenn sich Ereigniss eingetreten ist. Da die Kameras immer Leistungsstärker werden wird dies die Zukunft der Videüberwachungssystem sein.
 

Integration:

ist eine der wichtigsten Fähigkeiten eines state of the art Videoüberwachungssystems. Alarm, Feuer und Zutrittskontrollsysteme sollten imstande sein innerhalb von Sekundenbruchteilen erkannte Ereignisse an die IP Kamera zu senden um dort Übertragung und/oder Aufzeichnung der Alarmsituation zu starten. Auf der anderen Seite sollten intelligente Kameras imstande sein relevante Ereignisse zum Alarmsystem zu übertragen oder erkannte Nummernschilder an die Zutrittskontrolle zu senden um dort die Entscheidung zum Öffnen/Nichtöffnen von Schranken zu ermöglichen. Kameras können auch eingesetzt werden um Anwesenheit man die Licht- und Heizungssteuerung zu melden oder Benutzer-Gesten zu erkennen um damit Gebäudeparameter zu steuern.  Die Anzahl an fantastischen Möglichkeiten die Integration einzusetzen ist schien endlos.