Iz modela kamere s rupicom izvodimo otisak nagnute CCTV kamere na stupu na tlu: sjecišta bliskog i dalekog ruba, geometrijsku slijepu točku izravno ispod nosača i ciljne udaljenosti DORI prema EN 62676-4 prikazane kao lukove na tlu. Svaku sliku u nastavku uživo izračunava geometrijski modul koji je dio CCTVplanner dizajnera. Pomicanjem klizača ponovite svaki rezultat. Na kraju iznosimo modele projekcije objektiva, zamku HFOV/DFOV u tehničkim listovima, zasjenjenje preprekama, proračun pogrešaka parametara i pretpostavke pod kojima se modelu može vjerovati.
- tlo
- ravnina z = 0
- kamera
- optičko središte na visini z = h
- osi
- +x desno · +y naprijed · +z gore
- nagib α
- mjeren prema dolje od vodoravnice
- zrake
- ispaljene iz optičkog središta u bazi (f, r, u)
- kutovi
- radijani u derivacijama; stupnjevi na slikama
Čisto geometrijski model toga gdje zrake kamere padaju. Unutar navedenih pretpostavki geometrijski je egzaktan: matematički precizan, iako ograničen opsegom. Ne pokušava modelirati:
- kvalitetu slike ili šum senzora
- artefakte kompresije videa
- osvjetljenje, slabo svjetlo ili domet IR-a
- točnost detekcije umjetnom inteligencijom / analitikom
1Od frustuma do otiska na tlu
Kamera s rupicom definira vidni frustum: četverostranu piramidu koja se proteže od optičkog središta kamere do rubova njezine ravnine slike. Svaka točka slike (u diskretnoj implementaciji središte piksela) određuje vidnu zraku od optičkog središta kroz ravninu slike. Da bismo pronašli područje tla koje kamera pokriva, svaku zraku siječemo s ravninom tla i zadržavamo točke unutar dometa kamere. Model s rupicom ovdje se koristi jer daje analitički obuhvatljivu aproksimaciju koja odgovara geometrijskim pretpostavkama EN 62676-4 i objavljenim specifikacijama većine fiksnih CCTV kamera.
Za kameru na visini h, nagnutu za α ispod vodoravnice, s vertikalnim vidnim poljem vfov, vanjsku ovojnicu pokrivenosti ocrtava rub slike: kod pravocrtne projekcije samo je četiri kutne zrake određuju, a kod projekcija tipa riblje oko uzorkuje se duž cijelog ruba. Kod tipičnih montaža (gdje ) oblik je približno trapezni otisak sa zaobljenim kutovima, a ne trokut ili isječak koji polazi od nosača. Kako se približava 90° (strme stropne kupole), donji rub slike dotiče tlo u podnožju stupa i otisak degenerira prema isječku.
2Sjecište bliskog i dalekog ruba
Svaki uzorak ravnine slike (s_H, s_V) ∈ [−1, 1]² preslikava se u smjer vidne zrake u koordinatnom sustavu kamere:
gdje su f, r, u bazni vektori kamere naprijed / desno / gore (pan i tilt već su primijenjeni). Ovdje HFOV i VFOV ulaze u geometriju. Sjecište zrake iz optičkog središta u smjeru d s ravninom tla z = 0 daje svaki uzorak otiska. Zraka donjeg ruba (s_V = −1) pogađa tlo na bliskoj udaljenosti, zraka gornjeg ruba (s_V = +1) na dalekoj:
Za bočne rubove (s_H = ±1) ista konstrukcija vrijedi u vodoravnoj ravnini. Kod pravocrtnih objektiva (dominantna CCTV optika) projiciraju se u razilazeće ravne linije, kose stranice trapeza. Kod objektiva tipa riblje oko preslikavanje je zakrivljeno i otisak postaje zakrivljeni krug.
3Geometrijska slijepa točka
Kod svake kamere montirane iznad tla i nagnute za manje od , područje izravno ispod nosača ne prima nijednu zraku. Sve bliže od d_near potpuno je izvan slike, a uz fiksni nagib i vidno polje slijepa točka raste linearno s visinom:
Kamera s nagibom od 15° i vertikalnim vidnim poljem od 50° ima slijepu točku od 4,8 m na 4 m i 23,8 m na 20 m, omjer 5× koji odgovara omjeru visina. Omjer slijepe površine i pokrivene površine glavno je ograničenje pri postavljanju na visoke stupove.
4DORI dometi (EN 62676-4)
Norma DORI (Detect / Observe / Recognize / Identify) definira ciljne gustoće piksela: Identify 250, Recognize 125, Observe 62,5, Detect 25 px/m. Zadana gustoća postiže se na određenoj kosoj udaljenosti (liniji vidljivosti) od objektiva: udaljenosti predmeta u relaciji preslikavanja . Da bi stupanj smjestio na 2D kartu, dizajner tu kosu udaljenost projicira na tlo kao vodoravni prsten polumjera (slantToGroundRadius modula), obrezan otiskom. Lukovi su dakle vodoravni polumjeri na tlu izvedeni iz kose udaljenosti stupnja: jednaki su kosoj udaljenosti samo za kameru na razini tla i povlače se prema unutra kako se montaža podiže. Odjeljak 10 preslikava ove stupnjeve px/m na kriterije visine zaslona, piksela po stopi i parova linija koji se koriste drugdje u svijetu.
250 px/m
125 px/m
62.5 px/m
25 px/m
slantToGroundRadius pogona, pa svaka oznaka prikazuje vodoravni polumjer . Podignite h i bliski se stupnjevi povlače, a nestaju kad kamera dospije iznad kose kugle. Suzite hfov i stožac postaje pretanak za vanjske prstenove.Projekcija na tlo. Kosa udaljenost svakog stupnja postaje vodoravni polumjer na tlu:
Kamera montirana na 6 m čiji se stupanj Identify (250 px/m) postiže na kosoj udaljenosti od 8 m pokriva vodoravni polumjer na tlu od 5,3 m (). Upravo tu projekciju dizajner te izvozi u PDF i DXF primjenjuju na svaki stupanj. (Starija zamjenska metoda, za PTZ kamere i kamere bez konfiguracije visine montaže / slijepe točke, crta sirovu kosu udaljenost kao ravan polumjer bez korekcije visine.)
5Modeli projekcije objektiva
Različiti dizajni objektiva preslikavaju kut θ od optičke osi u polumjer r(θ) u ravnini slike na različite načine. Tri koja se koriste u CCTV-u:
| Projekcija | r(θ) | Tipičan domet |
|---|---|---|
| Rectilinear | HFOV ≲ 120° — većina fiksnih i varifokalnih objektiva | |
| Equidistant | HFOV ≳ 140° — panoramski / riblje oko | |
| Equisolid | Riblje oko koje čuva prostorni kut |
Kod pravocrtnih objektiva faktor izvan osi premašuje 1 kad θ prijeđe 45° (HFOV > 90°) i divergira prema θ → 90°. Kao numeričku aproksimaciju (odabir implementacije, a ne svojstvo optike) CCTVplanner koristi pravocrtnu projekciju do 170° HFOV, a zatim zbog stabilnosti prelazi na ekvidistantnu. Ekvisolidna je podržana u geometrijskom sloju za podatke proizvođača koji je navode.
Zamka tehničkog lista: HFOV nasuprot DFOV
Mnogi proizvođači, osobito Dahua, Hikvision, Uniview i Tiandy, navode jedan broj FOV koji je zapravo dijagonalno vidno polje (DFOV). Unos DFOV-a u alat koji očekuje HFOV daje otisak 10–15 % preširok, s pogreškom koncentriranom na bočnim rubovima gdje je gustoća piksela najvažnija. Za senzor omjera stranica a (16:9 → a = 16/9):
Preslikavanje je nelinearno: primamljiva linearna prečica radi za uske objektive, ali jako zakazuje kako se polje širi. Za senzor 16:9:
| DFOV | Točan HFOV | Točan VFOV | Pogreška linearne prečice |
|---|---|---|---|
| 60° | 53.4° | 31.6° | −1.1° |
| 80° | 72.4° | 44.7° | −2.6° |
| 100° | 92.2° | 60.6° | −5.0° |
| 120° | 113.0° | 80.7° | −8.4° |
| 140° | 134.7° | 106.8° | −12.7° |
6Prepreke, sjene i vidljivi otisak
Zidovi i ograde blokiraju zrake. Svaka neprozirna prepreka modelira se kao poligon ili izlomljena crta. Svaki se segment projicira od kamere na višekratnik dometa iscrtavanja, a unija tih sjena segmenata silueta je prepreke i sve iza nje. Vidljivi otisak je zatim putem algoritma Martínez–Rueda za razliku poligona.
Kod 3D analize prepreka niža od kamere baca na tlo sjenu konačne duljine. Za zid na vodoravnoj udaljenosti d, visini kamere h_cam i vrhu prepreke h_obs:
Za prepreka potpuno blokira liniju vidljivosti: beskonačna sjena, tretirana kao potpuno neprozirna zapreka. Kod zgrada i općih prepreka taj se model s konačnom visinom uvijek primjenjuje kad je kamera iznad građevine. Kod ograda njime upravlja prekidač "Koristi vertikalnu visinu (3D)" (zadano: neprozirna zapreka). Matematika kraja sjene nalazi se u obstacleTypes.ts, a obstacleClipping.ts izvodi oduzimanje poligona.
7Projekcija na više katova
Sjecište frustuma s tlom poopćuje se na bilo koju vodoravnu ravninu: zamijenite s , riješite istu jednadžbu zraka-ravnina za svaku kutnu zraku i rezultat je otisak na tom katu. Kamera na drugom katu atrija pokriva prizemlje istom konstrukcijom, samo s drugim z_target i okomitim pomakom.
8Pretpostavke i ograničenja
Sve gornje formule počivaju na pojednostavljujućim pretpostavkama. Vrijede za većinu CCTV-a s fiksnom montažom, ali zakazuju u određenim uvjetima. To je dokumentirano kako bi stručnjaci znali kada mogu vjerovati modelu.
Pretpostavke modela
- Ravno tlo : bez nagiba, bez zakrivljenosti Zemlje.
- Statična kamera pri snimanju: bez PTZ pokreta, bez vibracija.
- Model s rupicom: bez Brown–Conradyjeve distorzije objektiva (k₁, k₂, p₁, p₂).
- Idealna kalibracija: nagib, žarišna duljina i optičko središte odgovaraju specifikaciji.
- Bez rolling shuttera; cijeli kadar snima se u jednom trenutku.
- Bez zakretanja kamere oko osi; senzor ostaje vodoravan.
- Jedan optički put: bez loma u kupoli, bez refleksija.
Kad model zakaže
- Nagnut teren: otisak se asimetrično pomiče, pogreška ≈ ±h·tan(slope) po metru.
- Širokokutna distorzija: iznad otprilike 110° HFOV pravocrtna projekcija može odstupati nekoliko posto u kutovima (ovisno o objektivu, kalibraciji i modelu).
- Staklene kupole: lom svjetlosti reda veličine milimetra; važan samo kod DORI-ja visoke preciznosti.
- Optika s višestrukim odbijanjem: refleksije se ne prate; samo linija vidljivosti.
- PTZ u pokretu: model daje jedan pan/tilt; pokrivenost je pometeni otisak.
- Tolerancija ugradnje: stvarni kutovi odstupaju 1–3°; §9 kvantificira učinak.
9Osjetljivost na pogreške
Pogreške ulaznih podataka (visina, nagib, FOV) prenose se u pogrešku položaja na tlu. Za blisko sjecište parcijalne su derivacije:
Kutne parcijalne derivacije u radijanima su (× za po stupnju). Za tipičnu konfiguraciju (h = 10 m, nagib = 15°, vfov = 50° → d_near ≈ 11.9 m):
| Parametar | Ulazna pogreška | Δ d_blizu | Napomena |
|---|---|---|---|
| tilt α | ±1° | ±0.42 m | razlučivost inklinometra |
| tilt α | ±3° | ±1.27 m | nosač postavljen od oka |
| height h | ±0.5 m | ±0.59 m | mjerna vrpca, nedostupan stup |
| vfov | ±1° | ±0.21 m | zaokruživanje u tehničkom listu |
| combined | RMS | ~1.4 m | at 3° + 0.5 m + 1° |
Jednostavno rečeno: pogreška ugradnje od 1° može pomaknuti zonu Identify za više od širine vrata. Nesigurnost kuta ugradnje dominira: svaki stupanj pogreške nagiba ovdje košta oko 42 cm na d_near. Laserski inklinometar s točnošću 0,1° drži pogrešku zbog nagiba ispod 5 cm, a nosač postavljen od oka dobar je za oko ±1 m. Kod provjere DORI stupnjeva, gdje prstenovi Recognize i Identify mogu biti udaljeni 2–3 m, nagib treba izmjeriti, a ne procijeniti.
10Kriteriji ciljne udaljenosti među normama
DORI je međunarodni lingua franca, ali dizajner radi prema normi koju propisuje jurisdikcija. Svaki okvir kodira istu fizikalnu veličinu, potreban detalj na udaljenosti, u jednoj od četiri jedinice: pikseli po metru, postotak visine zaslona, pikseli po stopi ili Johnsonovi parovi linija. Geometrija iznad je ista, mijenja se samo očitanje.
| Regija | Norma | Jedinica | Detect / Recognise / Identify | u odnosu na DORI |
|---|---|---|---|---|
| Intl · EU | IEC / EN 62676-4 (2014·2025) | px/m | 25 / 125 / 250 (Obs 62.5) | referentna ljestvica |
| EU legacy | EN 50132-7:2012 | % screen | 10% / 50% / 100% | oblik prema visini zaslona |
| UK | HOSDB 28/09 · Rotakin | % screen | 10% / 50% / 100%† | = EN 50132-7 |
| AU · NZ | AS 4806.2 → AS/NZS 62676 | % → px/m | 10% / 50% / 100% → DORI | prelazi na DORI |
| US | DHS S&T handbook · PPF | px/ft | ~10 / 40 / 80 ppf | DORI × 0,305 |
| China | GB 37300-2018 | px on target | body ≥200 · face ≥300 · plate ≥100 | px na cilju |
| UAE | Dubai SIRA | px/m | 63.5 / 125 / 250 | ≈ DORI |
| India | BIS IS 16910-4 | px/m | = DORI | preuzima IEC 62676-4 |
| Russia | GOST R 51558-2014 ‡ | inter-eye px | face ID ≥60 px IED ‡ | djelomični D/R/I |
| Mil · thermal | Johnson 1958 · TTP | line-pairs | 1.0 / 4.0 / 6.4 cyc | temeljni model |
| Face biometric | ISO/IEC 19794-5 · 39794-5 | inter-eye px | ~10 / ~40 / ≥90 (IED) | donja granica pod Identify |
† UK Identify = 100 % visine zaslona (HOSDB 28/09, 2009); ranija specifikacija PSDB 17/94 / Rotakin koristila je 120 %. Kriteriji vrijede za referentnu osobu visine oko 1,6–1,7 m. ‡ Ruski GOST R 51558 ovdje ima nisku pouzdanost: primarni tekst je iza paywalla, a sekundarni se izvori ne slažu, pa vrijednost tretirajte kao okvirnu. Biometrijski IED lica = udaljenost među očima (od zjenice do zjenice): piksel-minimum na kojem "Identify" u konačnici počiva.
Ne određuje svaka jurisdikcija broj. Kanada (RCMP GCPSG-011) i u praksi Saudijska Arabija (HCIS) zahtijevaju da se učinkovitost kamere opravda procjenom rizika lokacije, a ne fiksnim ciljem u pikselima, a Japan ne objavljuje poseban kriterij udaljenosti za CCTV.
Revizija IEC 62676-4 iz 2025. zamjenjuje četiri stupnja DORI sedmostupanjskom ljestvicom OODPCVS (Overview, Outline, Discern, Perceive, Characterise, Validate, Scrutinise) pri 20 / 40 / 80 / 125 / 250 / 500 / 1500 px/m. Pogon CCTVplanner izračunava oboje.
Budući da sve četiri jedinice mjere isto, mogu se točno međusobno pretvarati uz poznatu razlučivost senzora i veličinu cilja:
Jedna udaljenost u pogonu tako se očitava kao 250 px/m (DORI Identify), 100 % visine zaslona (EN 50132-7 / HOSDB), 76 px/ft (SAD) ili 6,4 para linija (Johnson): ista kamera, četiri rječnika.
11Uobičajene zablude
Četiri zablude objašnjavaju većinu jaza između nacrta na papiru i onoga što se ugradi. Svaka je izravna posljedica gornje geometrije.
12Ponovljivost
Svaka je formula implementirana izravno u geometrijskom modulu koji je dio CCTVplanner dizajnera, bez drugih aproksimacija osim numeričkog uzorkovanja, obrezivanja poligona i redoslijeda operacija s pomičnim zarezom. Modul pokriva skup jediničnih testova za pravocrtne / ekvidistantne / ekvisolidne projekcije, rubne slučajeve slijepih točaka, DORI projekciju na tlo, booleovo obrezivanje poligona kod prepreka i proširenje na više katova. Svaka slika na ovoj stranici poziva iste funkcije.
Ključne ulazne točke
buildFrustum(args)— baza kamere + metapodaci frustumacomputeGroundFootprint(frustum, projection)— uzorkovani poligon otiskaslantToGroundRadius(frustum, slantM)— s provjerom dosegljivostisubtractObstacleShadows(footprint, shadows)— razlika Martínez–RuedacomputeFloorFootprint(frustum, z, projection)— varijanta za više katova
§Reference
- [1]IEC 62676-4:2014 (s izmjenama): Sustavi video nadzora za primjenu u sigurnosnim aplikacijama, 4. dio: Smjernice za primjenu (ciljne udaljenosti DORI). U Europi objavljena kao EN 62676-4.
- [2]Hartley & Zisserman, Multiple View Geometry in Computer Vision, 2. izd., Cambridge University Press, 2004.
- [3]Kannala & Brandt, "A generic camera model and calibration method for conventional, wide-angle, and fish-eye lenses," IEEE TPAMI, 2006.
- [4]Martínez, Rueda & Feito, "A new algorithm for computing Boolean operations on polygons," Computers & Geosciences, 2009, s nastavkom iz 2013. u Advances in Engineering Software.
- [5]Szeliski, Computer Vision: Algorithms and Applications, 2. izd., Springer, 2022 (modeli projekcije, geometrija kamere; standardna referenca).
- [6]EN 50132-7:2012: Alarmni sustavi, CCTV nadzorni sustavi, 7. dio: Smjernice za primjenu (operativni zahtjevi visine zaslona; zamijenjena normom EN 62676-4).
- [7]IEC 62676-4:2025 (2. izd.): Smjernice za primjenu koje uvode sedmostupanjsku ljestvicu gustoće piksela OODPCVS.
- [8]US DHS Science & Technology, Digital Video Quality Handbook, 2013 (ažuriran 2018): smjernice o pikselima po stopi za video javne sigurnosti.
- [9]GB 37300-2018: Video nadzor javne sigurnosti (Kina, obvezna), §5.6 zahtjevi za ciljne piksele.
- [10]Johnson, J. (1958), "Analysis of image-forming systems," Proc. Image Intensifier Symposium, s nasljednikom NVESD Targeting Task Performance (TTP), Vollmerhausen & Jacobs, Opt. Eng. 43(11), 2004.
- [11]ISO/IEC 19794-5:2011 & ISO/IEC 39794-5:2019: Biometrijski podaci slike lica (kriteriji piksela među očima za prepoznavanje lica i upis).
CCTVplanner Research. The Geometry of CCTV Camera Coverage. Technical Note CP-TN-01, v1.0, 2026. cctvplanner.io/camera-physics
@techreport{cctvplanner-cptn01-2026,
title = {The Geometry of CCTV Camera Coverage},
author = {{CCTVplanner Research}},
number = {CP-TN-01},
version = {1.0},
year = {2026},
url = {https://cctvplanner.io/camera-physics}
}Svaku sliku u ovoj bilješci generira isti geometrijski pogon koji koristi CCTVplanner dizajner.
Otvori dizajner