Video als Motor des Fortschritts: die Entwicklung von Überwachungssystemen

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Seit Jahrtausenden werden visuelle Signale verwendet, um Informationen zu übertragen. Es gibt eine Legende, dass die alten Griechen mit Hilfe eines großen Spiegels am Leuchtturm von Alexandria die Schiffe beobachteten. Und mit dem Aufkommen des ersten Casinos verwendeten Sicherheitsdienste ein Spiegelsystem, um Spielräume zu überwachen. Wir können sagen, dass es ein Prototyp eines modernen Videoüberwachungssystems war, aber seine eigentliche Entwicklung begann mit dem Erscheinen einer Fernsehröhre (Ikonoskop), die 1931 von unserem Landsmann, dem russisch-amerikanischen Ingenieur Vladimir Zvorykin, erfunden wurde.

Eine neue Ära der Videoüberwachung begann in den 70er Jahren mit der Entwicklung von Haushaltsvideorecordern. Videoaufnahmen wurden für Privatpersonen verfügbar, und überall tauchten Kameras auf: in Haushalten, Geschäften, Banken und Bildungseinrichtungen. Der Nachteil dieser Systeme war, dass die Bänder schnell abgenutzt waren. Es stellte sich als problematisch heraus, nachts und bei schlechten Lichtverhältnissen aufzunehmen. Obwohl sich das Konzept als gut herausstellte, hat die Technologie ihren Höhepunkt noch nicht erreicht. Videoüberwachungssysteme mussten viele Probleme überwinden, um schließlich zu einer der beliebtesten Technologien zu werden.

70-80er Jahre: Videoüberwachungssysteme basierend auf Videorecorder


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Zu den herkömmlichen CCTV-Systemen gehörten analoge Schwarz-Weiß-Kameras, die jeweils über ein separates Koaxialkabel mit dem Videorecorder verbunden waren.

Der Multiplexer wurde auch ein wichtiger Bestandteil des Systems - dieses Gerät nahm Daten von mehreren Kameras (von 4 bis 16) auf und erzeugte ein Videoausgangssignal, um mehrere verschiedene Bilder auf einem Bildschirm anzuzeigen. Der Multiplexer machte das System skalierbar, jedoch auf Kosten einer geringeren Auflösung.

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Die ersten Modelle von Consumer-Videorecordern verwendeten keine Kassetten, sondern Spulen mit Magnetband

Der Videorecorder zeichnete auf VHS-Bändern auf, was viele Probleme hatte. Beispielsweise konnten sie nicht mehr als 8 Stunden Video speichern und mussten daher regelmäßig ausgetauscht oder ständig wiederverwendet werden. Mehr als 40% der Kosten eines analogen Systems waren die Kosten für die Aufzeichnung.

Die Videoüberwachungsbranche musste dringend die Größe der Speichergeräte erhöhen. Dies führte zur Entstehung neuer Zeitlupenmodi - jedes zweite, vierte, achte oder sechzehnte Bild wurde aufgezeichnet. Die Technologie ermöglichte Platzersparnis durch die folgenden Aufzeichnungseigenschaften: 15 Bilder / Sek., 7,5 Bilder / Sek., 3,75 Bilder / Sek. Und 1,875 Bilder / Sek.

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Sony XC-1 Kamera

Im Januar 1980, sechs Jahre und drei Monate nach Beginn der Entwicklung, wurde die weltweit erste Farb-CCD-Kamera veröffentlicht. Die analoge XC-1-Kamera wurde an Bord des Air Nbus von All Nippon Airways installiert und diente zum Übertragen von Bildern vom Cockpit in den Fahrgastraum während des Starts und der Landung.

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Kodak SP-2000

Im selben Jahr baute Kodak ein Bewegungsanalysesystem zur Erfassung sich schnell bewegender Objekte. Anschließend konnte die Aufnahme langsamer angesehen werden. Die Kodak SP-2000-Kamera verwendete eine sehr schnelle CCD und fortschrittliche Magnetbandaufzeichnungstechnologie wurde verwendet, um Hochgeschwindigkeitsaufnahmen mit einer Aufnahmegeschwindigkeit von bis zu 2000 Bildern pro Sekunde durchzuführen.

90er Jahre: DVR-basierte Videoüberwachungssysteme


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Mitte der neunziger Jahre, mit dem Aufkommen des digitalen Videorecorders (DVR), hatte die Videoüberwachungsbranche ihre erste digitale Revolution erlebt. Trotz der weit verbreiteten Verwendung von analogen Kameras haben DVRs die Qualität des Videos durch Digitalisierung des Signals verbessert.

Der Ethernet-Port ermöglichte die Übertragung von digitalem Video über große Entfernungen über das Internet. Später wurde das Modem in den DVR eingebaut. Obwohl die Möglichkeit zur Fernüberwachung von Videos ein großer Vorteil war, war es zunächst unmöglich, den Dienst zu nutzen - die für Telefonmodems verfügbare Bandbreite variierte zwischen 10 und 50 kbit / s.
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Einer der ersten DVRs für den Verbrauchermarkt von ReplayTV

Die meisten DVRs hatten mehrere Videoeingänge, normalerweise 4, 16 oder 32, und übernahmen daher die Funktionen des Multiplexers. Zusätzlich ersetzten die Rekorder den Videorecorder und reduzierten dadurch die Anzahl der Komponenten im Videoüberwachungssystem.

Da die ersten DVR-Festplatten immer noch sehr teuer waren, verwendete jeder Hardwarehersteller seine eigenen Komprimierungsalgorithmen zum Speichern von Daten, was die Auswahl der Benutzer in Geräten erheblich einschränkte. Das Problem wurde erst nach 1998 gelöst, als der beliebte MPEG-4-Standard erschien.

Ein weiteres wichtiges Problem ist die Skalierbarkeit. Die meisten digitalen Videorecorder boten 16 oder 32 Eingänge, was es schwierig machte, Systeme zu bauen, die nicht ein Vielfaches von 16 waren, beispielsweise mit 10 oder 35 Kameras.

Dieser Zeitraum umfasst die ersten ernsthaften Versuche, sich mit Videoanalysen zu befassen. Nach dem relativen Erfolg der Branche in den 80er Jahren wurde klar, dass eine Person ein Sicherheitssystem nicht effektiv aufrechterhalten kann. Nach nur 20 Minuten Ansehen der Sendungen wird die Aufmerksamkeit einer Person kritisch reduziert. Dieses Problem kann durch Automatisierung des Überwachungsprozesses gelöst werden. Das Personal sollte nur zur Bewertung und Reaktion auf erkannte Ereignisse eingesetzt werden. Dieser Ansatz wurde erstmals im DARPA-Programm (Advanced Research Projects Management) des Verteidigungsministeriums, Image Understanding for Battlefield Awareness (1996), dokumentiert.

1996: erste IP-Kameras


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Axis stellte 1996 die ersten IP-Kameras vor. Die weltweit erste digitale Farbkamera Axis NetEye 200 war handflächengroß und wurde als eigenständiger Server installiert. Mit einem Browser können Sie Bilder aufnehmen und für jede Webanwendung verwenden oder über das Internet senden. Für die Kamera entwickelten sie ein externes Gehäuse mit Heizung, Thermostatschutz vor Sonne und Regen.

Die ersten IP-Kameras wurden mit einer Auflösung im Bereich von 320 × 240 bis 1000 × 1000 aufgenommen, die beiden beliebtesten Formate waren jedoch 4CIF (704 × 480) und VGA (640 × 480). Im Allgemeinen haben diese Anzeigen die Fähigkeiten älterer analoger Kameras nicht überschritten. Die Axis NetEye 200-Kamera zeichnete 1 Bild pro Sekunde im CIF-Format und 1 Bild alle 17 Sekunden in 4CIF auf.

In den 90er Jahren fanden Videoüberwachungshersteller eine Nische auf dem Markt, die zuvor nicht genutzt worden war - die Kontrolle des Hauses und die Sicherheit der Angehörigen. Die Überwachungskamera für Kindermädchen war ein großer Erfolg und gab den Eltern die Möglichkeit zu beobachten, was die Kindermädchen und Haushälterinnen tatsächlich tun, wenn sie zu Hause mit ihren Kindern sind. Die Popularität dieser Kameras hat die Industrie dazu veranlasst, noch kompaktere hochauflösende Kameras zu entwickeln, die fast überall aufgestellt werden können.

90-2000s: Systeme basierend auf einem Video-Encoder


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Der Video-Encoder wird an analoge Kameras angeschlossen, digitalisiert und komprimiert das Video. Anschließend sendet er das Video über das IP-Netzwerk über den Netzwerk-Switch an den Server.

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Axis Video Encoder

Tatsächlich sind die Aufgaben, die zuvor vom DVR ausgeführt wurden, jetzt aufgeteilt - die Digitalisierung und Komprimierung werden vom Videocodierer und die Aufzeichnung und Speicherung des Videos durch den PC-Server ausgeführt. Diese Trennung ermöglichte es, nicht nur analoge, sondern auch IP-Kameras an das System anzuschließen.

Null: Videosysteme basierend auf NVR (Network Video Recorder) und Hybrid-DVRs


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NVR- und Hybrid-DVRs sind Geräte mit vorinstallierter Software zur Verwaltung von Videos von Video-Encodern und Netzwerkkameras. Der NVR verarbeitet nur Netzwerkvideoeingänge, während der Hybrid-DVR gleichzeitig Videos von Netzwerk- und Analogkameras verarbeiten kann. Diese Geräte sind einfach zu bedienen, da die Videoaufzeichnungs- und -verwaltungsfunktionen in einer Box verfügbar sind.

Unsere Zeit: IP-Kameras


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In einem auf IP-Kameras basierenden Videosystem wird der Broadcast-Stream über das Netzwerk zum Server übertragen. Dieses System nutzt die digitale Technologie voll aus und gewährleistet eine gleichbleibende Bildqualität von den Kameras bis zum Betrachter.

IP-Netzwerke ermöglichen es mehreren Netzwerkkameras, dasselbe physische Kabel (Twisted Pair) zu verwenden. Darüber hinaus können Sie Energie und Informationen über ein einziges Kabel an den Eingang / Ausgang (PoE) übertragen. Sie können auch bidirektionale Audio- und PTZ-Befehle übertragen, Kameras aus der Ferne konfigurieren und mit Videoanalysen arbeiten.

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Eine der ersten Megapixel-IP-Kameras wurde 2002 von IQinvision eingeführt. Die 1,3-Megapixel- IQInvision IQEYE3- IP-Kamera mit 16- fachem Digitalzoom unterstützte bereits die Auswahl von Erkennungszonen, Bewegungsmelder und drahtloser Verbindung und war mit einem Varioobjektiv ausgestattet.

Mehrere Benutzer können gleichzeitig verschiedene Teile derselben Szene anzeigen und das archivierte Video sogar verschieben, neigen und vergrößern. Zu den Kamerafunktionen gehörten Bandbreitendrosselung, Framing, Tag / Nacht-Modus und mehr.

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Vor 17 Jahren unterstützten Hardware- und Softwarekameras bereits Aufnahmen mit bis zu 50 Bildern / Sek., Anzeigen von Bildern über einen Webbrowser und Senden von Benachrichtigungen per E-Mail und FTP.
Erst 2003 begannen große Unternehmen wie Samsung, Sony und Panasonic, die neue Technologie einzusetzen. Andere Unternehmen wie Arecont Vision haben erst 2004 2-Megapixel-Kameras eingeführt.

2011 stellten Hikvision und Dahua die ersten Massenkameras vor. IP-Kameras chinesischer Hersteller könnten sich kostengünstiger rühmen ... und haben zu einem deutlichen Anstieg der Anzahl von IP-Videoüberwachungssystemen für Privathaushalte geführt. Der erste Versuch, den Videostream von der Kamera über die Verkabelung zu starten, geht auf das Jahr 2011 zurück: Die Rainbow 220-Kamera erschien und übertrug Daten über eine Steckdose.

Bis 2014 wurden weltweit mehr IP-Kameras verkauft als analoge. Ein Jahr später kamen die ersten 4K-Kameras auf den Markt.

Dies bedeutet nicht, dass die Entwicklung der Kameras bis 2019 ein logisches Ende fand. Auf dem Markt sehen wir viele Geräte mit unterschiedlichen Eigenschaften. Analoge Kameras sind nicht verschwunden, denn jetzt wollen Kunden das "einfachste und kostengünstigste" System. In der Wirtschaft gibt es praktisch keine Verkaufsstellen ohne Kameras. Der „Zoo“ der Systeme ist schwer zu warten und zu aktualisieren, daher sind wir bei Ivideon einen anderen Weg gegangen - anstelle eines eisernen Wettrüstens „pumpen“ wir die Cloud- und Videoanalyse. Jeder Geschäftsinhaber, der bereits über ein Videoüberwachungssystem verfügt, kann sich mit uns in Verbindung setzen und sich kostenlos beraten lassen, indem er das Formular auf dieser Seite ausfüllt.

Quellen:

Geschichte der Digitalkamera und der digitalen Bildgebung
Entwicklung von Videoüberwachungssystemen
Die Entwicklung von Videoüberwachungssystemen
HPWREN-Fotogalerie

Source: https://habr.com/ru/post/de439870/


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