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IP-Kameras in der Praxis
Von der analogen zur digitalen Videotechnik

Durch neue dezentralisierte Konzepte können Netzüberlastungen verringert werden. Der Trend zur IP-basierten Megapixelkamera hält weiter an.

Unauffällige Videoüberwachung des Eingangsbereichs eines Unternehmens durch eine Dome-Kamera

Unauffällige Videoüberwachung des Eingangsbereichs eines Unternehmens durch eine Dome-Kamera (Foto: Jeffery Richt; Axis Communications)

Digitale Überwachungskameras mit hoher Auflösung, die ihre Bilder fortlaufend über ein IP-Netz an einen zentralen Rechner mit Videomanagementsoftware schicken, erzeugen eine erhebliche Netzwerklast, wodurch mehrere derartige Kameras schnell an die Grenzen der Leistungsfähigkeit von Netz und Computer stoßen. Abhilfe schaffen nur dezentralisierte Konzepte, bei denen eine Datenvorverarbeitung und -speicherung in der Kamera stattfindet und ein Computer nur noch zum Abrufen, Recherchieren und Archivieren der in den Kameras gespeicherten Bilder dient.

Hochauflösende Kameras mit weitem Bildwinkel, integrierter Intelligenz und Zwischenspeicher haben erhebliche Vorteile gegenüber klassischen PTZ-Kameras (PTZ; Pan, Tilt, Zoom; Schwenken, Neigen, Vergrößern) mit vergleichsweise bescheidener Auflösung. Die Vorteile werden nachfolgend im Einzelnen aufgezeigt.

Weniger Kameras, Computer, Recorder, kein PTZ

Wegen der höheren Detailgenauigkeit werden weniger Kameras zum Abdecken eines größeren Überwachungsbereichs benötigt (Bild 1 bzw. Titelbild).

Im Gegensatz zu PTZ-Kameras, die oft gerade nicht auf das einen Alarm auslösende Ereignis gerichtet sind, erfasst eine hoch auflösende Weitwinkelkamera stets das vollständige Beobachtungsfeld mit hoher Schärfentiefe. Das Durchmustern eines solchen Bildes und das Hervorheben eines interessierenden Bildausschnitts kann rein elektronisch geschehen. Die PTZ-Funktion wird also ohne jegliche elektromotorisch betriebene Mechanik erheblich zuverlässiger nachgebildet. Die bei extremen Weitwinkelobjektiven (Fischauge, Hemisphärenobjektiv, 360°-Objektiv) auftretenden perspektivischen Verzerrungen lassen sich „herausrechnen“, sodass sich ein rein elektronisches PTZ von der mechanischen Alternative nicht unterscheidet.

Wenn ein in die Kamera integrierter Rechner zur Bewegungsdetektion als alarmauslösendes Ereignis in frei wählbaren Bildbereichen zu übertragende Daten erst dann erzeugt, wenn ein Grund dafür vorliegt, sinkt die Netzwerklast und ein in der Kamera befindlicher Speicher (USB-Stick oder SDMC=Secure Digital Memory Card) wird weniger in Anspruch genommen.

Das Absetzen der Alarmmeldung an den Leitstand (Bild 2) ist praktisch lastneutral. Hier kann entschieden werden, ob die Alarm-Bildsequenzen angefordert oder auf das Echtzeitbild umgeschaltet werden soll. Ist der Leitstand nicht besetzt, ist das den Alarm auslösende Ereignis auf jeden Fall zur späteren Auswertung in der Kamera festgehalten. Damit kann auch eine Netzüberlastung oder ein Netzausfall bis zur Wiederverfügbarkeit des Übertragungsmediums überbrückt werden.

Videokompression

Eine möglichst geringe Netzwerklast ist nur durch IP-Kameras mit On-Board-Intelligenz möglich. Wenn diese auch ein effizientes Videokompressionsverfahren (H264 AVC Advanced Video Coding, H265 HEVC High Efficiency Video Coding) beherrschen, wird das Volumen der zu speichernden und übertragenden Videosequenzen abermals deutlich verringert.

Gegenlichtsicherheit und Bildverbesserung

Der Verzicht auf eine mechanische Auto-Iris wird durch konfigurierbare Messfenster mehr als kompensiert. So lassen sich die relevanten Bildbereiche zur Belichtungssteuerung heranziehen, ohne das Störlicht in anderen Teilen des Bildes zu beachten. Digitale Verfahren zur Kontraststeigerung und Rauschminderung verbessern die Bildqualität von kontrastarmen oder schlecht ausgeleuchteten Szenen.

Gleichzeitigkeit

IP-Kamerasysteme ermöglichen es mit minimalem Aufwand, Live-Bilder an mehrere Nutzer zu senden, aufzuzeichnen und zu recherchieren und das gleichzeitig von jedem Ort der Welt mit Netzwerkanbindung aus.

Mikrophon, Lautsprecher und Schaltkontakte 

Sind in die Kamera ein Mikrophon und ein Lautsprecher integriert, ist mit ihr über das Internet lippensynchrone SIP-Telefonie (SIP: Sessin Initiation Protocol) möglich. Vom Mikrophon aufgenommene charakteristische Geräusche (z. B. Klirren von Glas bei einem eingeschlagenen Fenster) lassen sich als Alarmkriterium verwerten. Über den Lautsprecher können Warnungen ausgegeben werden, z. B. Sirenensound oder Sprachdurchsagen.

Oft sind Schaltkontakte in die Kamera integriert, die beispielsweise zur Zugangskontrolle einen Türöffner aktivieren oder zur Bildqualitätsverbesserung einen Scheinwerfer einschalten.

Spezialkameras

Die Bildqualität von Farbkameras setzt ausreichend starkes Tageslicht voraus. Nachts, bei mäßiger Beleuchtung werden die Bildfarben flau (entsättigt) und das Bildrauschen nimmt zu. Abhilfe bringen hier hochsensitive Schwarz-Weiß-Bildaufnahmechips, die lichtempfindlicher (meist im Infrarotbereich) und meist höher aufgelöst sind. In sogenannten „Day & Night“-Cameras sind beide Kameratypen in einem Gehäuse integriert (Bild 3). Ihre Auswahl erfolgt automatisch oder manuell.

Ist das verfügbare Restlicht zu schwach, kann ein Infrarotscheinwerfer die Szene für die S/W-Kamera ausleuchten. Aber auch für thermografische Aufnahmen in Anwendungen des Brandschutzes sind derartige Doppelkameras einsetzbar. Bild 4 zeigt die Bilder einer Kamera des Herstellers Mobotix zur Überwachung eines Hackschnitzelbunkers in einem Heizkraftwerk. Deutlich ist im linken Bild das Hitzenest als schwelende Vorstufe eines offenen Brandes zu erkennen.

Power over Ethernet (PoE) und drahtloses Netzwerk

Besonders praktisch ist die Stromversorgung der Kamera über das Ethernet-Anschlusskabel. Dieses übernimmt dabei zwei Aufgaben: Datentransport und Übertragung der Betriebsenergie. Damit entfällt die Notwendigkeit, zum Installationsort der Kamera auch eine Stromversorgungsleitung zu legen.

Besonders variabel sind IP-Kameras mit einer WLAN-Schnittstelle. Sie lassen sich drahtlos überall im Abdeckungsbereich eines WLANs installieren. Lediglich eine Steckdose für die Stromversorgung ist erforderlich. In besonderen Fällen (z. B. bei temporärem Einsatz) ist auch eine Batterie- oder Akkuversorgung denkbar.

Fazit

Der IP-basierten Megapixelkamera gehört im Überwachungssektor die Zukunft. Die zahlreichen verfügbaren Varianten erlauben die optimale Anpassung an den vorgesehenen Einsatzzweck. Vor der Entscheidung für ein Kamerasystem, sollten auch die Software- und Lizenzkosten bedacht werden. Vorteilhaft ist es, wenn beispielsweise ein umfangreiches Softwarepaket einschließlich einer professionellen Leitstandssoftware (Video Management System) inclusive aller zukünftigen Updates kostenfrei verfügbar sind.

Autor: K. Jungk

Bild 1 = Titelbild

Bild 2 Typischer Leitstand für ein Videoüberwachungssystem (Foto: Jungk)

Bild 3: Drei Day/Night-Kameras decken die Hälfte des Außengeländes eines Logistikbetriebs 24 Stunden am Tag ab (Foto: Jungk)

Bild 4 Überwachung eines Vorratsbunkers eines Hackschnitzelheizkraftwerks durch thermische Radiometrie (Bild: Mobotix)

Bild 5 Am Bahnhof Berlin Südkreuz wird derzeit intelligente Videotechnik zur Gesichtserkennung erprobt (Foto: Drescher)


Der Artikel ist in unserem Facharchiv nachzulesen.

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