CCTV Prinzipien

CCTV in perimeter beveiliging.

Perimeter detectiesystemen vormen een vitaal onderdeel in de beveiliging van privédomeinen en strategische diensten.
Ook installaties op een kleinere oppervlakte, zoals de parking van een autoverdeler
met daarop een stock aan nieuwe wagens, vinden een beveiligingsoplossing in perimeter detectie.

Werking

Een omheining rondom de parking wordt uitgerust met een detectielus en verbonden met het alarmsysteem.

De detectielus is een kabel met daarin twee aders die, elk apart, vrij kunnen bewegen in een holle buis.
De actieve ader creëert een magnetisch veld. Dit magnetisch veld induceert een stroom in de andere ader.
Trillingen, de kabel die schudt wanneer een persoon over het hek klimt, veroorzaken een storing in het magnetisch veld.
Die storing wordt opgepikt door een analysator waar een microprocessor de impact evalueren als een alarm.

De te beschermen perimeter wordt onderverdeeld in zones.
De zones worden bepaald door de structuur van het terrein en door de constructies op het terrein.
De lengte van een zone wordt bepaald door de maximale lengte van de detectiedraad. (maximaal 300 m).

Bij overklimmen detecteert de zone een alarm.
Het alarm, verbonden met het camerasysteem, kan de camera in de buurt
of de camera met zicht op de bewaakte zone
in volbeeld schakelen op de monitor van de operator.

Camera's in de buurt van een beveiligde perimeter.

Doorgaans worden de camera’s verspreid over de perimeter van de site.
De afstand tussen opeenvolgende camera’s en de gebruikte lens zijn van cruciaal belang voor een performante perimeterbeveiliging.

Een empirische regel, die in CCTV ontwerp wordt toegepast, is de 10% regel.
Om een persoon te kunnen onderscheiden op een beeldscherm, neemt de persoon in de hoogte, minstens 10% van het beeldscherm in.

De persoon bovenaan in beeld is op schaal getekend.
Tien procent lijkt niet veel, maar is toch groot genoeg.

Zie ook  : DORI distance

Berekening van de maximale beeldhoek van de lens.

De volgende vergelijkingen laten toe om de meest ideale beeldhoek te bereken waarbij een persoon in beeld, onze target, 10% procent van de hoogte van het beeldveld inneemt.

De target in onze aanname is een persoon met de gemiddelde lengte van 1m80.

Het diagram hierboven is de projectie van het verticale beeldvlak – het Vertical Field of View V_FOV.

De camera is gemonteerd op een cameramast op een hoogte van H_cam.
Het object in beeld van de camera, een persoon,  is h_target groot.
De hoek waaronder de camera is gemonteerd, is onbekend.
We kantelen de camera tot een beeld net boven de persoon.

L is de afstand tussen de camera en het object.
D is ook de afstand tussen de camera en het object.

Opmerkingen

• We houden geen rekening met de hoek tussen het object en de camera.
• Kleine d is ook de afstand tussen de camera en het object.
  Het is de afstand die we afpassen bij een ruwe opmeting.
  We houden ook geen rekening met de precieze locatie van de beeldsensor in de camera.
  Die kan 20 tot 30 cm van de cameramast verwijderd zijn of zich 5 cm achter het frontglas van de behuizing bevinden.
• Ook de afstand L wordt gesubstitueerd door de afstand D, om onze formule te vereenvoudigen.
  D is (zo goed als) gelijk aan L.

V_FOV, de hoogte van het verticale beeldvlak bereken we zo :

Zie ook : Wiskunde voor CCTV

De waarde L in de formule berekenen we volgens de rode driehoek :

Al die moeite om L te becijferen.
De objectafstand D is zo goed als gelijk.

We schrijven en rekenen met D.

Uit deze formule halen we de verticale beeldhoek of verticale lens openingshoek θ_V

*** Figuur correctie θ_V

Voorbeeld Berekening beeldhoek

Om een persoon op een afstand van 50 meter in beeld te brengen volgens de 10%-regel.

Gegevens :

h = 1,8 m

V = 10 x h = 18 m

D = 50 m

Berekening :

θ_V = 2 x bgtan (18 / 2 x 50) = 20,40°

Geen wiskundig rekenmachine bij de hand ?  Gebruik onderstaande formule in Excel.

Excel θ_V = 2*(BOOGTAN((A2*10)/(2*B2)))*(180/PI()) = 20,40°

Met θ_V = 20,40° gaan op zoek naar een geschikte lens met deze openingshoek.

De openingshoek van de lens wordt bepaald door de beeldsensor van de camera.
Is de sensor A in afmeting hoger dan sensor B, dan heeft de camera met sensor A een groot beeldoppervlak.

We gaan dus op zoek naar een lens én de camera.

1	2	3	4
CS-Mount camera met varifocale lens Sensor 1/2.8" Lens 2.8 - 10 mm	Buiscamera met ingebouwde lens Sensor 1/2.8" Lens 3 - 9 mm	CS-Mount camera met varifocale lens Sensor 1/2.8" Lens 8.5 - 50 mm	Buiscamera met ingebouwde lens Sensor 1/2.8" Lens 10.9 - 29 mm
θV = 65° - 18.9° θH = 127.6° - 34.3°	θV = 58° - 21° θH = 114° -37°	θV = 21.3° - 3.9° θH = 38° - 6.8°	θV = 17° - 6.5° θH = 29° -11°

Camera 2 maximaal ingezoomd (positie 9 mm) geeft een beeldhoek 21° die ongeveer gelijk is aan 20,4°
De persoon neemt wel 10% van het beeld in.

Camera's 1, 3 & 4 brengen de persoon meer dan 10% in het beeld.
Dat is zeker niet slecht, maar het werd niet gevraagd.

We gaan verder met camera 2 met θ_V = 21°

Berekening van het beginpunt en blinde hoek.

Met een lens ingesteld op 21° kunnen we, op een afstand van 50 meter, een persoon onderscheiden.
Net onder de camera is echter een blinde vlek. De persoon met het rode shirt is niet zichtbaar op het camerabeeld.

Met onderstaande formules berekenen we de lengte ervan : het near point of het beginpunt B₁.

Gegevens :

h = 1,8 m
H = 4 m
D = 50 m

Berekening :

θ₃ = bgtan (50 / 4 -1,8) = 87°

De hoek θ₃ tussen loodlijn en target.

De hoek θ₂ van de blind spot. De blinde hoek.

θ2 = 87° - 21° = 66°

B1 = 4 x tan (66°) = 9,19 m

In Excel : B₁ = 4*TAN(RADIALEN(66))

Met het beginpunt B₁op 9,19 meter.
En een eindpunt D op 50 meter (daar waar een persoon 10% van het beeld inneemt).
Loopt de persoon over een afstand van 40,81 in beeld.

D-B₁ = 50 - 9,19 = 40,81 m

Plaats van de voorafgaande camera.

Bij perimeter beveiliging plaatsen we de camera’s achter elkaar in lijn met het hek.
Met een uitgekiende tussenafstand zorgen we ervoor dat de blinde hoek van een camera wordt afgedekt door een voorgaande camera.

De tussenafstand B₃ berekenen we zo :

B₂ is de afstand die moet worden afgedekt door de tweede camera.
H is de hoogte van de camerapositie : 4 m
h is de hoogte van het target : 1,8 m
θ₂ is de blinde hoek.

In Excel : B₃ = 50 - ( (4 - 1,8) * TAN (RADIALEN(66)) )

De ruimte tussen opeenvolgende cameramasten is afgerond 45 meter.