Thước đo chất lượng hình ảnh mới cho hệ thống giám sát an ninh CCTV

Một trong những thử thách lớn nhất khi phong cách thiết kế mạng lưới hệ thống giám sát bảo mật an ninh CCTV là làm thế nào bảo vệ cân đối giữa hiệu suất mạng lưới hệ thống và chất lượng hình ảnh, phân phối mọi nhu yếu của chủ góp vốn đầu tư. Thực tế, có rất nhiều yếu tố dễ khiến chủ góp vốn đầu tư tuyệt vọng khi nghiệm thu sát hoạch mạng lưới hệ thống CCTV : Chất lượng hình ảnh từ camera quan sát không đúng như trong tài liệu phong cách thiết kế ( độ phân giải Full HD, năng lực cân đối ánh sáng, tầm quan sát xa 30 m … ) ; hình ảnh thu được không giống với bản demo camera của hãng ; chất lượng và độ sắc nét hình ảnh không được chân thực khi hiển thị trên màn hình hiển thị … Một nguyên do nữa là chưa có thước đo chung để nhìn nhận hiệu suất và chất lượng hình ảnh mạng lưới hệ thống CCTV .
Người dùng thường chăm sóc những thông số kỹ thuật kỹ thuật như độ phân giải hình ảnh, tiêu cự ống kính, tỷ suất khung hình … khi lựa chọn mạng lưới hệ thống camera quan sát. Tuy nhiên, những thông số kỹ thuật trên không ảnh hưởng tác động trực tiếp đến hiệu suất của toàn mạng lưới hệ thống, mà sự tương tác giữa chúng với nhau mới là yếu tố quyết định hành động chất lượng hình ảnh sau cuối. Điều này khiến người dùng khó Dự kiến được tác dụng sau cuối nếu không có hình ảnh trong thực tiễn ( bản vẽ mô phỏng trong thực tiễn trước khi tiến hành ) .
Cách nhìn nhận truyền thống lịch sử sử dụng giải pháp PPT ( px per target – số lượng điểm ảnh trên đối tượng người dùng ) để xác lập chất lượng hình ảnh của mạng lưới hệ thống CCTV. Tuy nhiên, nếu chỉ dựa vào PPT ta sẽ không tính được đơn cử khoảng cách từ camera đến đối tượng người dùng, do đó không hề tổng hợp thông số kỹ thuật để đưa ra chất lượng hình ảnh đúng mực thu được. Để khắc phục yếu tố này, cần một đơn vị chức năng thước đo mới, đó là PPF. Thông số PPF là thước đo để thống kê giám sát chất lượng hình ảnh dựa vào khoảng cách từ camera đến đối tượng người tiêu dùng, góc quan sát, độ phân giải của camera .

Ví dụ: Camera có độ phân giải 3 megapixel và ống kính tiêu cự 6 mm sẽ cho ra hình ảnh có thông số PPF khác nhau tùy vào khoảng cách từ camera đến đối tượng cần quan sát. Ngược lại, khi khoảng cách giữa camera và đối tượng là cố định, nếu thay camera có độ phân giải khác nhau sẽ cho ra hình ảnh có thông số PPF khác nhau.

Hình 1 : Một camera độ phân giải 3 megapixel với ống kính tiêu cự 2,8 mm, khoảng cách từ camera đến đối tượng người dùng khác nhau sẽ cho ra hình ảnh có thông số kỹ thuật PPF khác nhau .

Hình 1.

Cân nhắc trên nhiều khía cạnh

Hình 2: Hình ảnh từ một camera quan sát với các khoảng cách từ camera đến đối tượng khác nhau.
Để minh họa khái niệm này rõ hơn, hình 2 cho thấy một loạt ảnh được chụp từ một camera quan sát với các khoảng cách từ camera đến đối tượng khác nhau, dẫn đến thông số PPF và chất lượng hình ảnh cũng khác nhau. Chỉ cần nhìn lướt qua, hình ảnh với thông số 120 PPF có độ nét hơn nhiều so với các hình ảnh khác, phù hợp cho bất kì hệ thống CCTV nào. Tuy nhiên, để đạt chất lượng hình ảnh như vậy trên một khu vực rộng, ta cần bố trí số lượng camera dày đặc, mỗi camera đặt cách nhau vài mét. Cách lắp đặt này phù hợp để triển khai ở những nơi có kiến trúc và ngân sách cho phép bố trí nhiều camera gần nhau như ở sòng bạc, nơi cần quan sát về tiền bạc và chi tiết từng hành động của nhiều đối tượng. Tuy nhiên, cách làm này vẫn chưa phù hợp với nhiều dự án có kiến trúc hoặc ngân sách giới hạn.
Gần đây, ngành công nghiệp giám sát an ninh được chia thành ba nhóm thông số PPF phù hợp với từng nhu cầu như sau:
•        < 40 PPF quan sát hình ảnh chung toàn cảnh.
•        > 40 PPF quan sát hình ảnh chi tiết để phục vụ cho việc điều tra sau này khi xảy ra sự cố.
•        > 80 PPF quan sát hình ảnh độ chi tiết cao, có thể nhìn thấy rõ khuôn mặt.
Hiện nay, một số phần mềm tích hợp tính năng giám sát nhận diện khuôn mặt yêu cầu số lượng điểm ảnh trên đối tượng phải đạt tối thiểu 120 PPF, còn phần mềm nhận diện biển số xe chỉ yêu cầu từ 40 PPF trở lên. Để đáp ứng nhu cầu chủ đầu tư, cần có bản vẽ thiết kế bao gồm góc quan sát của từng camera, góc quan sát ngang và thước đo hiển thị thông số PPF để có thể đánh giá trước chất lượng hình ảnh. Việc quan sát đối tượng ở khoảng cách thước đo hiển thị 20 PPF là rất khó, vì hình ảnh rất mờ và vỡ nét. 80 PPF là giới hạn tối thiểu để quan sát hình ảnh rõ nét, chất lượng tốt.

Hình 2.

Tính toán PPF

Thông số PPF có công thức tính như sau:
PPF = M / (2 * D * tan (x/2))
Trong đó:
M: Số lượng điểm ảnh theo phương ngang (camera độ phân giải 2 megapixel có số điểm ảnh ngang là 1600 pixel)
D: Khoảng cách từ ống kính đến đối tượng (được tính bằng feet hoặc mét)
x: Góc quan sát của camera (với ống kính tiêu cự 2,8 mm, góc quan sát của camera là 89 độ)
Ví dụ: Camera có độ phân giải 3 megapixel, góc quan sát 72 độ, nằm cách đối tượng cần quan sát 10 m. Thông số PPF ở đây là: 2.048 / (2 * 10 * tan (72/2)) = 140,9 PPF.

Thông số PPF được giám sát dựa theo khoảng cách ngang. Các đơn vị sản xuất camera sử dụng chip cảm biến hình ảnh CCD hoặc CMOS đều tuân thủ tiêu chuẩn tỷ suất giữa điểm ảnh ngang và điểm ảnh dọc, nên ta chỉ cần chăm sóc đến thông số kỹ thuật ngang. Nếu tính PPF dựa theo số lượng điểm ảnh dọc, tiêu cự, góc quan sát, khoảng cách đến đối tượng người tiêu dùng không đổi thì tác dụng cũng sẽ giống thông số kỹ thuật PPF tính theo số lượng điểm ảnh ngang. Tuy nhiên, nếu nhìn nhận chất lượng hình ảnh dựa vào số lượng điểm ảnh trên một đơn vị chức năng diện tích quy hoạnh ( inch vuông hoặc mét vuông ), nhà phong cách thiết kế vẫn không tưởng tượng được chất lượng hình ảnh mà camera thu được, vì chất lượng hình ảnh còn phụ thuộc vào vào khoảng cách đến tiềm năng xa hay gần .

Vậy điều gì xảy ra với góc quan sát dọc? Vì sao góc quan sát dọc gần như không được đề cập đến trong tài liệu kỹ thuật? Câu trả lời là vì không quan trọng. Khi lắp đặt camera ở những vị trí có chiều cao trần thông thường, camera sẽ bao quát toàn bộ góc quan sát dọc. Chỉ khi cần lắp camera ở những vị trí trần nhà rất cao, nhà thiết kế mới cần tính đến góc quan sát dọc để xác định độ bao quát của camera.
Nếu góc quan sát dọc của camera không được thể hiện, ta có thể tính toán dựa trên thông số góc quan sát ngang và tỷ lệ khung hình được chọn của camera như sau:
Vfov = 2 * arctan (M / (2 * D * AR))
Trong đó:
M: Số điểm ảnh theo phương ngang
D: Khoảng cách từ ống kính đến
đối tượng
AR: Tỷ lệ khung hình được chọn (ví dụ: 1,33 đối với tỷ lệ khung hình 4:3)
Tỷ lệ khung hình là tỉ lệ giữa điểm ảnh chiều ngang và điểm ảnh chiều cao được tính theo độ phân giải. Khung hình thường được sử dụng theo tỉ lệ 4:3 (1,33) hay 16:9 (1,77). Tất cả nhà sản xuất đều mặc định tỷ lệ khung hình cho camera là 4:3, nhưng thông số này có thể được điều chỉnh khi cần. Khi thay đổi tỷ lệ khung hình, các camera thường không ghi (hoặc bỏ qua) một số điểm ảnh ở ngoài cùng cho phù hợp với tỷ lệ khung hình mới.

Cân nhắc khoảng cách và góc quan sát

Khi tỷ suất khung hình biến hóa, góc quan sát của camera cũng sẽ biến hóa ngay cả khi ta giữ nguyên ống kính và khoảng cách đến đối tượng người dùng. Đồng thời, góc quan sát còn biến hóa khi độ phân giải hình ảnh của camera được tùy chỉnh khác với độ phân giải thiết lập khởi đầu. Ví dụ : Khi bạn kiểm soát và điều chỉnh độ phân giải camera từ thiết lập 3 megapixel khởi đầu xuống còn 1 megapixel, góc quan sát camera sẽ đổi khác. Lý do là những đơn vị sản xuất camera sử dụng thuật toán vô hiệu một số ít điểm ảnh ở những góc cạnh khung hình ( còn gọi là chiêu thức vô hiệu điểm ảnh ) để biến hóa thiết lập độ phân giải của camera, dẫn đến đổi khác cả hai góc quan sát ngang và dọc. Một số nhà phân phối khác sử dụng thuật toán lan rộng ra hoặc thu hẹp điểm ảnh theo một khung hình cố định và thắt chặt để khi đổi khác độ phân giải sẽ không bị mất những điểm ảnh ở góc cạnh, giúp góc quan sát không biến hóa. Nhưng trên thực tiễn, cả những camera tốt nhất vẫn gặp hạn chế nhất định khi phóng to thu nhỏ. Vì vậy nhà phân phối thường sử dụng phối hợp cả hai giải pháp nhằm mục đích bảo vệ chất lượng hình ảnh tốt nhất .
Hiện nay, khi phong cách thiết kế mạng lưới hệ thống CCTV hoàn hảo cho một dự án Bất Động Sản, nhà tích hợp mạng lưới hệ thống hoàn toàn có thể sử dụng những công cụ ứng dụng phong cách thiết kế mô phỏng khoảng trống ba chiều như BIM ( Building Information Modeling ), Floor Planner … được cho phép sắp xếp camera giống như trong thực tiễn, biểu lộ trực quan vị trí lắp ráp, được cho phép kiểm soát và điều chỉnh vị trí lắp ráp và góc quan sát của camera thuận tiện, tùy chỉnh khoảng cách từ camera đến đối tượng người tiêu dùng để thống kê giám sát thông số kỹ thuật PPF đúng mực nhằm mục đích cung ứng chất lượng hình ảnh theo đúng nhu yếu của chủ góp vốn đầu tư dự án Bất Động Sản. Những công cụ này rất hữu dụng cho việc phong cách thiết kế mạng lưới hệ thống hiệu suất cao ngay từ đầu, bảo vệ vị trí lắp ráp camera, góc quan sát và chất lượng hình ảnh ở những khu vực cần quan sát đúng như mong ước .

Kết luận
Thông số PPF đang được nhiều nhà thiết kế ứng dụng như là thước đo mới cho chất lượng hình ảnh khi thiết kế hệ thống CCTV nhằm đáp ứng kỳ vọng của chủ đầu tư dự án và các bên liên quan. Ngoài ra, sử dụng các phần mềm mô phỏng sẽ giúp người thiết kế dễ dàng tính toán chất lượng hình ảnh và điều chỉnh hợp lý theo yêu cầu trước khi triển khai thực tế. Giờ đây, chất lượng hình ảnh sau khi triển khai sẽ hoàn toàn giống những gì được thiết kế, đảm bảo chủ đầu tư không phải thất vọng khi nghiệm thu.

Source: https://vh2.com.vn
Category : Nghe Nhìn