ТЕХНОЛОГИИ ВИДЕОНАБЛЮДЕНИЯ В НАУЧНЫХ ИС- СЛЕДОВАНИЯХ

УДК 681.5(06) Автоматика
А.А. ИВАНОВ, И.М. КОЛЬЦОВ, А.В. ПЧЕЛИНЦЕВ
Московский инженерно-физический институт (государственный университет)
ТЕХНОЛОГИИ ВИДЕОНАБЛЮДЕНИЯ В НАУЧНЫХ ИССЛЕДОВАНИЯХ
В статье рассматриваются современные системы видеонаблюдения, а также их
применение на кафедре «Автоматика» для исследования интерференции.
В настоящее время технологии цифрового видеонаблюдения динамично развиваются, реализуя новые недоступные ранее возможности получения и обработки видеоданных. Сферы применения постоянно расширяются, охватывая новые отрасли, в том числе научные исследования.
Рассмотрим в общих чертах устройство современных систем видеонаблюдения. Любая система видеонаблюдения содержит в себе устройство
ввода – видеокамеру. Сигнал с видеокамеры, как правило, поступает в
аналогово-цифровой преобразователь, специализированный для преобразования видеосигнала. Иногда АЦП конструктивно выполнен в одном
корпусе с видеокамерой, однако чаще всего представляет собой плату,
устанавливаемую непосредственно в ПК. Оцифрованный сигнал поступает на первичную обработку, хранение или передается стандартными каналами связи удаленному потребителю. Следует отметить, что несжатые
видеоданные имеют относительно большой объем, измеряемый десятками
и сотнями мегабайт в минуту в зависимости от качества изображения и
количества кадров в секунду. Поэтому при хранении или передаче больших объемов данных их предварительно сжимают при помощи специальных алгоритмов. Существует два принципиально разных подхода к сжатию видеоданных: программный и аппаратный [1].
В первом случае вся нагрузка по сжатию данных ложится на вычислительные мощности центрального процессора ПК. Для систем реального
времени вычислительная нагрузка будет достаточно большой. К примеру,
сжатие данных обычного телевизионного формата при помощи типового
ПК с тактовой частотой 2 ГГц будет занимать более 80 процентов системных ресурсов компьютера. Понятно, что при такой нагрузке проблематично выполнять на ПК другие параллельные задачи. Однако если ПК
предназначен исключительно для обработки видеоданных, то такое решение будет оптимальным.
Аппаратный подход к задаче подразумевает выполнение процесса
сжатия видеопотока средствами специального устройства – платы аппа_______________________________________________________________________
ISBN 5-7262-0633-9. НАУЧНАЯ СЕССИЯ МИФИ-2006. Том 1
19
УДК 681.5(06) Автоматика
ратного видеосжатия. При таком подходе ресурсы центрального процессора практически не используются, и ПК может выполнять другие параллельные задачи. В настоящее время в мире существует всего несколько
компаний, производящих такие устройства, и цена таких плат достаточно
велика по сравнению с платами без функции сжатия [2].
Программное обеспечение систем видеонаблюдения заслуживает отдельного внимания и реализует множество уникальных принципов.
Например, подход к опознаванию образов может быть совершенно различным – от сложных систем математических вычислений до нейросетевых алгоритмов и нечеткой логики. Следует отметить, что стоимость готового решения системы видеонаблюдения может более чем наполовину
состоять из стоимости программного обеспечения.
На кафедре «Автоматика» разрабатывается экспериментальная установка, в которой система цифрового видеонаблюдения применяется для
исследования интерференционной картины. Экспериментальная установка состоит из лазера, фокусирующих линз и интерферометра ФабриПеро. Интерференционная картина проецируется на белый экран. Изображение с экрана посредством видеокамеры передается на плату видеозахвата, установленную непосредственно в персональный компьютер. В
данном проекте применяется плата видеозахвата PV-260 производства
компании Provideo. Эта плата оснащена процессором аппаратного сжатия
видеопотока, что позволяет разгрузить центральный процессор ПК. Сжатие производится при помощи алгоритма H.264, который является развитием известного формата MPEG4.
Плата PV-260 позволяет получать картинку в разрешении 720х576 точек при 25 кадрах в секунду. Устройство оснащено четырьмя независимыми каналами ввода изображения и звука.
Изображение, полученное при помощи видеокамеры, обрабатывается
специализированным программным обеспечением с применением математических фильтров. Эти фильтры позволяют найти максимумы и минимумы интерференционной картины, зная которые можно вычислить
длину волны лазерного излучения.
Список литературы
1. Материалы с веб-сайта компании ISS Technology www.iss.ru
2. Твердотельный перестраиваемый лазер с автоматизированной перестройкой спектра
излучения /В.Л. Борзенко, А.А. Железин, И.М. Кольцов и др. // Приборы и системы управления 1999. №8. С. 30-37.
_______________________________________________________________________
ISBN 5-7262-0633-9. НАУЧНАЯ СЕССИЯ МИФИ-2006. Том 1
20