De camerabewakingsindustrie ervaart tegenwoordig de grootste golf van verandering in zijn geschiedenis. Camerabewakingssystemen hebben een lange weg afgelegd sinds hun ontstaan in de jaren 60, maar de recentste ontwikkelingen beloven de meest verreikende te zijn tot op heden, namelijk het wijdverbreid accepteren van IP-gebaseeerde netwerken en oplossingen voor camerabewakingssystemen.

IP-gebaseerde Digital Video Recorders (DVR's) kwamen het eerst voor in de jaren 90, en de hogere beeldresoluties die ze meebrachten waren de inleiding tot de huidige IP revolutie en de geboorte van de netwerkcamerabewakingsindustrie. Sindsdien is deze industrie een pad van explosieve groei ingeslagen, zoals visueel weergegeven in de onderstaande grafiek.

IP camerabewaking wordt gedefiniëerd als de transmissie van video gebruik makend van open internet protocols en standards (IP) met als doel opnemen en monitoren. De huidige generatie digitale IP-gebaseerde camera's vervangen de vorige generatie analoge video camera's om verschillende redenen (betere prestaties, gemak van installatie, totale kost van gebruik, compatibiliteit met andere systemen), maar de overheersende factor is de superieure beeldkwaliteit.

Steeds opnieuw falen analoge camera's voor het leveren van hoge kwaliteit vereist voor identificatiedoeleinden. Een duidelijk voorbeeld is een publiek advies gegeven door het ministerie van binnenlandse zaken in het Verenigd Koninkrijk (waar per inwoner meer camera's staan opgesteld dan in enig ander land van de EU) dat meldt dat 8 op de 10 bestaande analoge camerabewakingssystemen niet voldoen aan de eisen van persoonsidentificatie.

De groei van het aantal IP-gebaseerde camerabewakingssystemen heeft de introductie bespoedigd van een nieuwe sleutelfactor noodzakelijk voor hoge beeldresoluties, namelijk de megapixel camera's. Megapixelcamera's -zoals de naam impliceert- bieden een resolutie die 30 keer hoger is dan die van conventionele analoge camera's. Deze camera's leveren niet alleen hogere beeldresoluties, maar ook een veel bredere kijkhoek. Voorbeeld:

De resulterende economische voordelen van megapixel camera's zijn een kleiner vereist aantal camera's in videobewakingssystemen, en lagere installatiekosten. Bovendien is een digitaal camerasysteem 100% modulair: de mogelijkheid zonder extra kosten of apparatuur onbeperkt camera's toe te voegen maakt dit concept uitzonderlijk flexibel en aanpasbaar.

Deze kenmerken zijncruciaal om een breed gamma aan nieuwe toepassingen in de videobewakingssector mogelijk te maken: betrouwbare persoonsidentificatie, gesofisticeerde passagier screening, automatische nummerplaatherkenning, geavanceerde persoonsbeveiligingssystemen, verkeersbeheer,..

De superieure beeldkwaliteit van IP-gebaseerde camera's is reeds een vaststaand feit, en gaat de discussie niet meer over analoog vs. IP camerasystemen maar over nieuwe en productievere uitdagingen zoals het voorzien van steeds betere en hogere resoluties en oplossingen voor leveranciers en gebruikers.

Robuste en stabiele IP netwerken zijn de ruggengraat van de meeste ondernemingen tegenwoordig, en deze voorzien videobewakingssystemen van toekomstgerichte en gestandardiseerde omgevingen, flexibel aanpasbaar en integreerbaar met andere beveiligingssystemen (branddetectie, inbraakbeveiliging, toegangscontrole,...).

Megapixel camera-fabrikanten moeten een belangrijke uitdaging overkomen om de juiste balans te vinden tussen beeldkwaliteit, bestandsgrootte en framerate (beeldsnelheid). Bijvoorbeeld, één enkele 3-megapixelcamera die beelden aan een tempo van 15 fps (beelden per seconde) doorseint verbruikt tientallen megabits van netwerkcapaciteit. Dit bandbreedteverbruik groeit exponentieel in grote installaties waar honderden camera's opgesteld staan. Ondanks toenemende beschikbaarheid van gigabit Ethernet voor deze taak, het managen en de computerrekenkracht vereist voor deze ontzagelijke datavolumes vormen een significant economisch en technisch obstakel.

Een deel van de oplossing in het balanceren van beeldkwailiteit en bandbreedteverbruik wordt gegeven door compressietechnieken. De meest recente techniek, H.264, comprimeert videobestanden met 80% vergeleken met MJPEG en 50% tov MPEG-4. Dit reduceert bestandsgrootte, bandbreedte-vereisten en opslagcapaciteit zonder beeldkwaliteit te compromitteren maar vereist steeds meer computerrekenkracht en bijgevolg significant hogere systeemkosten.

Geavanceerde compressiestandaarden die de bandbreedte reduceren vereisen meestal gecentraliseerd servermanagement om de noodzakelijke decompressie (decoderen) uit te voeren. Het gebruik van video-analyse hebben de weg geëffend voor efficiënte analyse van opgenomen video door gebruik te maken van intelligente algoritmen om procedures zoals object en bewegingsdetectie te automatiseren en daardoor menselijke fouten te reduceren en de prestaties van videobewakingssytemen te verbeteren.

Nochtans heeft het gebruik van video-analyse met geavanceerde compressiestandaarden de vereisten rekencapaciteiten van deze systemen verhoogd en maken het gebruik van krachtige servers meer en meer noodzakelijk om met de massale hoeveelheden data om te kunnen gaan. Om dit probleem kosten-efficiënt te kunnen omgaan evolueert de markt meer en meer naar gedecentraliseerde verwerking. Dit impliceert het gebruik van lokale digitale signaal processoren (DSP's), gesitueerd op de periferie van de IP-netwerken. In de praktijk: in de camera's.

Op deze manier functioneren camera's met ingebouwde video-bewegingsdetectie en alarm management als onafhankelijke systeemelementen die zelf beslissingen nemen over transmissies van data, en het opnemen met event-gestuurde resoluties. Dit resulteert in significante verbeteringen in termen van vereiste transmissie van data (geen centrale analyse en verwerking noodzakelijk) en bijgevolg verminderde vereiste bandbreedte en dus ook veel lagere centrale systeemkost. De beschikbaarheid van tot 16GB lokale oplsag in de camera betekent virtuele nulbelasting van het datanetwerk.

Dit betekent ook een significante reductie van irrelevante/overbodige data in opslag en voor analyse. Hieraan gekoppeld hebben eindgebruikers ook toegang tot bruikbare real-time informatie die bijvoorbeeld toelaat om van nabij verdacht gedrag in bijvoorbeeld luchthavens of winkels te analyseren en bijgevolg pro-actief reageren en preventie mogelijk maken in plaats van na de feiten te handelen.

Megapixel camera's kosten meer dan analoge camera's in termen van unit kost, maar de systeemkost van een megapixelcamera is significant lager. Vermits bewakingscamera's altijd in een systeem geïntegreerd worden (camera + transmissiemedium + beeldverwerking + beeldopslag) moeten de systeemkosten en niet de camerakosten vergeleken worden.

De sleutelvoordelen van IP tegenover analoog ijn de hogere functionaliteit van IP-gebaseerde systemen en de grote besparingen op de installatiekosten. sinds IP nu de ruggengraat is van bijna elke onderneming laat dit deze ondernemingen ook toe hiervan gebruik te maken voor transmissie van videobewakingsbestanden, en daarbij kosten van bekabeling te besparen. IP-bekabeling laat ook Power over Ethernet (PoE) toe, bijgevolg lager verbruik en nog verdere bekabelingsbesparing en -vereenvoudiging. Functies zoals op-afstand systeem-updating (onmogelijk met analoge systemen) zijn ook gemakkelijk beschikbaar. Verder zorgen gedistribueerde intelligentie en gebeurtenis-gebaseerd opnemen ervoor dat meer camera's één enkele server kunnen delen; en dus te besparen op serverkosten en opslagcapaciteit.

Verhitte debatten over Pan-Tilt-Zoom (PTZ) versus vaste camera's gaan voorbij aan enkele essentiële punten. Hoewel het inzoomen op een gebeurtenis van belang is, moet het overzicht op de rest van het te beveiligen gebied behouden blijven. Een afleidingsmaneuver kan de aandacht van de bewaker aan de monitor laten inzomen en ondertussen wordt elders in het bewakingsgebied een misdrijf gepleegd.

Hierbij komt een hemisferische camera tot zijn recht. Terwijl een volledige ruimte voortdurend wordt overzien kan tegelijkertijd één bepaald deel (of meerdere delen) van deze ruimte in detail worden geanalyseerd. Het resultaat met dit type camera is dat men een live overzicht van de volledige ruimte heeft en toch individuele scenes kan observeren, en dit zowel live als in playback. Met deze technologie kan geen enkel evenement gemist worden, en kunnen meerdere gebieden bestreken door deze camera onafhankelijk door meerdere operatoren tegelijkertijd worden geobserveerd, en dit zelfs van op verschillende locaties!

Eén enkele vaste hoge-resolutie hemisferische camera kan dus 3 tot 4 lage resolutie-camera's vervangen, en met de intelligentie recorder ingebouwd in de camera kunnen zowel bandbreedte als serverkosten worden gereduceerd tot een fractie van wat een analoog systeem met veel minder mogelijkheden zou kosten. Opnames en transmissie hoeven enkel nog plaats te vinden bij een gebeurtenis en geen irrelevante data worden nog opgeslagen of bewerkt.

In een baanbrekend initiatief werd s'werelds eerste 360-graden low-profile, hoge-resolutie vaste bewakingscamera op de markt gebracht door IP-oplossingen leverancier en fabrikant Mobotix AG. Dit is het resultaat van hun toekomstgerichte videobewakings-strategie van de voorbije jaren. Mobotix-stichter en CEO Dr. Ralf Hinkel aan het woord:

"We waren al enige tijd voorbereid op het concept voor deze technologie, maar het was slecht door de introductie van een gedecentraliseerde architectuur voor intelligente hoog-resolutie camera's met ingebouwde processorcapaciteit dat het ontwerp een kosten-efficiënt alternatief voor onze klanten is geworden".

Om de betekenis van deze significante technologische doorbraak van Mobotix te begrijpen is het belangrijk te begrijpen dat de grondslag voor uitstekend panoramisch en virtueel PTZ (pan-tilt-zoom) beeldkwaliteit afhangt van het efficiënt gebruik van hoog-resolutie "rauw" (onbewerkt) hemisferische beelden met een minimum van 3 Megapixel resolutie. Deze beelden vereisen 100 keer meer opslagcapaciteit en netwerkcapaciteit dan conventionele bewakingsvideobeelden, wat de technische verwezenlijking van het hemisferisch concept zo een formidabele uitdaging voor veel fabrikanten heeft gemaakt.

Het primair verschil tussen het Mobotix gedecentraliseerd camerasysteem en andere systemen die pogen dezelfde taken uit te voeren maard an met gecentraliseerde architectuur, is dat Mobotix camera's alle transformerende bewerkingen voor het 180-graden panoramisch beeld en de virtuele PTZ-functies binnen in de camera uitvoeren. Dit betekent dat de gigantische hoeveelheden rauwe data van hemisferische beelden (elk ongeveer 10 megabytes) niet naar een cnetrale computer en diens video-managementsoftware dienen te worden gezonden voor verwerking en daarbij het meest algemeen probleem van gecentraliseerde systemen: kritische bandbreedte en algehele vertraging of blokkeren van netwerkcommunicaties en vertraging van vitale beeld/data processing.

Om dit te vermijden worden ontwerpers van gecentraliseerde systemen gedwongen tot dusdanige compressie van rauwe beelden vóór transmissie dat enorm verlies aan beeldkwaliteit en detail het gevolg is en bovendien een enorme belasting betekent voor het rekenvermogen van de verwerkingscomputer, zeker als meerdere camera's betrokken zijn.

De Mobotix hemisferische technologie anderzijds biedt hoge kwaliteit panoramisch beeld over 180 graden en virtuele PTZ (pan-tilt-zoom) juist omdat ongecomprimeerd rauw beeldmateriaal met hoge resoluties ter beschikking staan om verwerkt te worden met 3D-transformatie technologie, zonder compressie. Daarenboven, de monitoring PC kan tientallen hemisferische camera's behandelen omdat de tijdrovende beeldtransformaties plaatsvinden in de camera's zelf zonder een belasting te vormen voor de PC. Dit resulteert in héél korte responstijden tussen een event en zijn weergave op het scherm, zelfs met hoge beeldsnelheden, wat voor de klant een heel kosten-efficiënte oplossing betekent.

De sleutelcomponenten van een hemisferische camera zijn de extreem brede kijkhoek, een hoge-resolutie beeldsensor (> 3 Megapixel) en geïntegreerde software binnen in de camera ten behoeve van de beeldcorrectie. Door deze lens wordt een hemisferisch zicht van de ruimte waar hij is geplaatst en projecteert dit beeld op de hoge-resolutie beeldsensor. Wanneer de camera aan het plafond is gemonteerd wordt een beeld van de volledige ruimte waarin hij zich bevindt opgenomen.

In deze half sferische vorm is het beeld gebogen en vervormd, vooral nabij de hoeken. Om het beeld in een bruikbare vorm te kunnen bekijken wordt een software algoritme gebruikt in de camera:

Vergroten of manipuleren van beeldsecties binnen deze 3-dimensionele halve bol geeft het effect van een bewegende camera met virtuele PTZ (pan-tilt-zoom) functionaliteit zonder bewegende delen.

Deze in-camera hemisferische correctie kan tegelijkertijd op verschillende beeldsecties worden toegepast. In tegenstelling tot klassieke PTZ camera's kan de Mobotix camera verschillende gebieden binnen het opgenomen gebied bekijken en opslaan.

De gebruiker kan verschillende virtuele camerastandpunten bekijken en beheren van beelden die met één camera zijn opgenomen!

Door slechts één lens te gebruiken functioneren hemisferische camera's bijzonder discreet, met een enkele lens die een op volledige ruimte kan focussen en niet op één enkel object. Zonder enig bewegend onderdeel is er geen mogelijkheid op slijtage en is er ook geen geluid zoals bij het inzoomen of focussen bij klassieke camera's.

Om een nog beter, meer alomvattend overzicht hebben over de te observeren ruimte -gelijkaardig aan hetgeen bekomen wordt met veelvuldige klassieke camera's- kan het perspectief van het gebogen hemisferisch beeld worden getransformeerd en gepresenteerd als een breedhoeksbeeld met een panoramische 180 graden zicht dat de volledige ruimte omvat en dit zonder blinde hoeken; inclusief linker en rechter perifere zichte langs de muren.

Vergeleken met een standaard camera geeft deze hemisferische technologie veel beter overzichten van een ruimte en dit met slechts één camera.

Een plafond gemonteerde hemisferische camera is in staat een volledige ruimte te overwaken en levert tegelijkertijd twee 180 graden panoramische zichten:

In klassieke toepassingen met veelvuldige individuele camera's beweegt het onderwerp van toezicht meestal van het ene camerabereik naar het andere. Voor de toezichter is dit heel verwarrend omdat het onderwerp steeds verdwijnt of omdat het onderwerp net dubbel verschijnt in overgangsgebieden. Hemisferische camera's veroorzaken dit probleem niet omdat het overzichtsgebied zo groot is dat de toezichter steeds een ongestoord zicht op zijn onderwerp blijft behouden.

Vergeleken met de klassieke PTZ (pan-tilt-zoom) camera die steeds gefocussed blijft op een gebied en dat ook steeds blijft opnemen voorziet de virtuele PTZ de gebruiker om -retroactief!- te kunnen inzoomen en/of pannen naar verschillende gebieden in het camerabereik, dus in de volledige ruimte waar de camera is geplaatst.

Hemisferische cameratechnologie met zijn extreme brede kijkhoeken biedt een opzienbarend beter overzicht van een ruimte dan conventionele cameratechnieken, en reduceert daarbij dramatisch het aantal benodigde camera's voor een toepassing.

Binnen het bereik van slechts één enkel 180 graden panoramisch zicht is het mogelijk om een naadloos muur-tot-muur overzicht te bekomen en, door het in-camera verwerken van de hoge-resolutiebeelden, tegelijkertijd een gedetailleerd zicht tonen van elk detail in de overwaakte ruimte.

In vergelijking met een oplossing met meerdere camera's, waar het te observeren onderwerp zich constant verplaatst van het ene camerabereik naar het andere, heeft de hemisferische camera het voordeel dat het onderwerp voortdurend in het bereik van de camera blijft, zonder blinde vlekken. Het beeld vervormt ook niet of geeft geen dubbel beeld als het onderwerp overgaat naar een ander camerabereik.

Een breedscherm panorama beeld van deze camera vertoont twee keer meer resolutie dan dat van een standaard video beeld dat hetzelfde aantal lijnen gebruikt. In tegenstelling tot een klassieke PTZ camera, die steeds beperkt blijft tot één deel van de ruimte waarop het gefocust blijft, heeft de virtuele PTZ camera de mogelijkheid om te pannen, tilten en/of zoomen én te analyseren van àlle gebieden in zijn bereik, en dit voor opgenomen én live beelden omdat de volledige ruimte wordt opgenomen in dit hemisferisch beeld:

Het is door het ontwikkelen van deze unieke toptechnologie dat Mobotix gestaag gegroeid is tot de wereldwijd erkende marktleider in hoge-resolutie video- en camerabewakingssystemen. Het bedrijf speelt ook een cruciale rol in de overgang van de hele CCTV industrie van de verouderde analoge systemen naar hoge-resolutie digitale bewakingssystemen.

Naar onze mening is de beschikbaarheid op de markt van heel efficiënte hemisferische cameratechnologie de meest baanbrekende vooruitgang in de geschiedenis van CCTV en waarvan de resultaten het succes van de camerabewakingsindustrie voor de komende decennia zal voortstuwen.