TECNOLOGIA
CCTV/CCTV-DVR
Um sistema CCTV (Closed Circuit TeleVision), consiste num conjunto de câmaras analógicas colocadas em pontos estratégicos, com o objectivo de captarem e enviarem imagens para um sistemas de gestão de vídeo, este sistemas de gestão permite visualizar e gravar essas mesmas imagens. Esta gravação no início era feita de forma analógica em cassetes VHF, actualmente esta gravação e feita de forma digital DVR (Digital video recorder).
Este tipo de sistema apresenta a seguinte arquitectura figura 3:
Figura 3 - Camaras Video analógicas
• Câmaras Vídeo Analógicas
A principal função das câmaras é a aquisição de vídeo, convertendo esse vídeo num sinal eléctrico, para depois, ser transmitido por cabo ou fibra. Dependendo do tipo de Sistemade Vigilância podem ser utilizados dois tipos de câmaras: as fixas como na Figura 5, e as Pan Tili Zoom (PTZ) como na figura 4, a grande diferença entre elas é que as PTZ podem ser movidas em várias direcções e têm capacidade de fazer zoom na imagem captada.
Figura 4 e 5 - Camaras Video analógicas
MULTIPLEXER/QUAD
O Quad permite combinar o sinal até 4 câmaras, mostrando-as depois num monitor, dividido em quatro quadrados iguais, e ao mesmo tempo. Este, também permite a gravação do sinal.
O multiplexer permite que várias câmaras, normalmente em conjuntos de 4, 10 ou 16 canais possam ser gravadas simultaneamente no mesmo gravador. O multiplexer devido ao seu funcionamento é melhor que o Quad pois para além de gravar de todas as câmaras em intervalos mais pequenos permite ainda visualizar as imagens em multi-sceen, com este dispositivo, o operador consegue controlar mais câmaras.
• Gravador de Vídeo (DVR)
Para armazenar as imagens, temos de ter sempre um gravador, nos primeiros sistemas, como já foi referido, este gravador era analógico, mas hoje em dia é digital, ou seja, é gravado num disco rígido (DVR).Este tipo de gravação, apresenta algumas vantagens em relação a gravação analógica, tais como: melhor qualidade de gravação, permite uma busca rápida das imagens guardadas, permite transferir imagens para outros discos e apresenta uma maior capacidade de armazenamento. Na figura 6, apresenta-se o esquema de gravação:
Figura 6 - Esquema de Gravacao
O primeiro bloco tem como principal função converter o sinal analógico para digital, para isso vai-se usar um conversor analógico-digital (A/D). No segundo vamos comprimir o sinal digital, com um determinado factor de compressão, esta compressão é feita através de codec de codificação, nos quais iremos falar mais a frente. Estes codec são escolhidos de acordo com o espaço de armazenamento do DVR e da qualidade da imagem pretendida. Depois de o sinal estar comprimido, vamos atribuir uma chave de segurança a cada imagem. Depois de sofrer todas estas alterações o sinal esta pronto para ser guardado no disco. Para se obter as imagens do disco basta fazer o processo inverso.
• Cabo Coaxial/Fibra Óptica/UTP
Para transportar o sinal desde a câmara até ao local onde o vídeo vai ser apresentado ou gravado, pode ser usado o cabo Coaxial, o Unshielded Twisted Pair (UTP) e mais recentemente também já se usa a fibra óptica. Temos de ter consciência, que todos estes meios de transmissão apresentam perdas e estão sujeitos a interferências.
Podem ser usadas várias categorias de Cabo Coaxial, mas sempre como uma impedância de 75 Ohms, sendo as mais utilizadas nestes sistemas a RGC-59, RG-59, RG-6, RG-11, o que varia de categoria para categoria é o nível de atenuação. O cabo UTP apresenta algumas vantagens sobre o cabo coaxial de entre as quais se destacam: fácil instalação, ser o mais adequado para instalações de grandes dimensões, com muitas câmaras e onde seja muito difícil passar o cabo coaxial devido às dimensões da tubagem.
A escolha do meio de transição deve ser feita, tendo em conta, vários factores tais como: a distância, o ambiente e o custo.
• Monitor
Este dispositivo pode ser a preto e branco (só Luminancia) ou a cores (Luminância e Crominâncias), dependendo do sistema que estamos a usar. O número de linhas do monitor vai definir a qualidade das imagens.
VIDEOVIGILÂNCIA POR IP
Os sistemas de vigilância por IP distinguem-se dos analógicos porque a transmissão da imagem e som, é feita através da intranet, o que em alguns casos pode ser uma mais-valia, uma vez que permite a visualização desses dados num computador, num PDAs (Personal Digital Assistant), ou mesmo num telemóvel, para isso basta estes dispositivos estarem ligados à Internet. A arquitectura apresenta algumas diferenças quando comparada com a arquitectura de um sistema analógico, como podemos ver pela figura 7.
Figura 7 - Arquitectura de um Sistema Analógico
Desde logo, se destacam as câmaras de vídeo, que neste caso são câmaras de IP. Estas câmaras permitem aos utilizadores aceder a imagens e áudio em tempo real de um determinado local ou de vários locais, através de uma rede local ou uma através da internet, estas também apresentam uma qualidade superior ás imagens que foram gravadas digitalmente através das câmaras analógicas.
As imagens obtidas através destas câmaras de IP são enviadas na rede IP, através de router e switchs, que depois são armazenadas num PC com um software de Gestão e Controlo de Vídeo (NVR).
Neste tipo de sistemas, a gravação, é feita através do Network Digital Vídeo Recorder, este tipo de gravação é muito parecido com DVR, só que neste, os dados são guardados em computadores, ou seja, servidores na rede, para que depois possam ser acedidos de vários sítios. O sinal de vídeo vai ter de ser comprimido uma vez que este apresenta uma elevada largura de banda e uma grande quantidade de informação, esta compressão é feita através de codecs que irão ser falados numa secção posterior.
Figura 8 - Arquitectura de um Sistema Analógico
VIDEOVIGILÂNCIA HIBRIDA
Actualmente está a optar-se cada vez mais, por sistemas de vigilância sobre IP, para facilitar a integração são utilizados os dois sistemas em simultâneo, esta solução também permite baixar os custos da nossa implementação, uma vez que, parte do sistema já existe. Como podemos visualizar na figura 8, não precisamos de muito mais equipamento para interligar os dois sistemas.
FORMATOS DE CODIFICAÇÃO
Nesta secção vamos falar dos métodos de codificação mais utilizados em videovigilância, que são o M-JPEG, o MPEG-4 e H.264.
O M-JPEG também conhecido como Motion JPEG é uma sequência de vídeo constituída por imagens JPEG. A qualidade de cada imagem é definida pelo nível de compactação escolhido para o codificador de vídeo e da câmara, quanto maior for o nível de compactação, menor será o tamanho e a qualidade da imagem. Este é um sistema robusto, uma vez que quando se perder uma parte do vídeo na transmissão, o restante não vai ser afectado, no entanto, este tipo de codificação necessita de uma largura de banda e espaço de armazenamento elevada.
No MPEG-4 apenas parte das imagens são enviadas. A primeira imagem, depois de codificada vai servir de comparação para as seguintes imagens, só tendo de se enviar nas seguintes os sítios onde as imagens divergem da primeira. Este tipo de codificação já não necessita de tanta largura nem de tanto espaço, no entanto, tem pior qualidade de imagem quando comparado com o M-JPEG.
O H.264 é a norma MPEG mais recente e espera-se que venha a ser a norma preferencial nos próximos anos, este também é conhecido por MPEG-4 Part 10/AVC. Este codificador permite reduzir o tamanho de um vídeo digital muito mais que os anteriores, cerca de 80% para o formato M-JPEG e 50% para o MPEG-4, isto sem que seja necessário perder qualidade de imagem, ou seja, é possível obter uma qualidade de vídeo muito superior para a mesma velocidade de transmissão.
VIDEOVIGILÂNCIA AUTÓNOMA
É muito difícil de saber qual o máximo de câmaras que um operador pode controlar, este valor depende da complexidade das cenas, do número de imagens por monitor, do tamanho do monitor e da competência do operador. Estudos realizados no Reino Unido, revelam que este número é de 16 câmaras por operador, como podemos ver, este número não é muito elevado, o que leva ao aparecimento de sistemas inteligentes de forma a aumentar o rendimento dos sistemas de vigilância.
Existem determinados algoritmos que permitem identificar/seguir pessoas ou objectos, calcular vectores de movimento e permitem manter sempre no centro do monitor as pessoas/objectos que estão a ser monitoradas. Estes sistemas evitam assim, que por cansaço ou mesmo por distracção do operador, se detecte sempre todas as situações de perigo iminente, como se mostra nas figuras 9 e 10.
Figura 9 - Perigo Iminente
Figura 10 - Situação de Perigo