A lyukkamera-modellből vezetjük le egy megdöntött, oszlopra szerelt CCTV-kamera talajra vetülő lefedettségét: a közeli és a távoli él metszéspontjait, a tartó alatt közvetlenül lévő geometriai holtteret, valamint az EN 62676-4 DORI-céltávolságait talajra vetített ívekként ábrázolva. Az alábbi minden ábrát élőben számít a CCTVplanner tervezővel szállított geometriai modul — mozgassa a csúszkákat az egyes eredmények reprodukálásához. A lencsevetítési modellekkel, az adatlapok HFOV/DFOV csapdájával, az akadályok árnyékolásával, a paraméterhiba-kerettel és azokkal a feltevésekkel zárunk, amelyek mellett a modell megbízható.
- talaj
- z = 0 sík
- kamera
- optikai középpont z = h magasságban
- tengelyek
- +x jobbra · +y előre · +z felfelé
- döntés α
- a vízszinteshez képest lefelé mérve
- sugarak
- az optikai középpontból kibocsátva a (f, r, u) bázisban
- szögek
- radiánban a deriváltakban; fokban az ábrákon
Egy tisztán geometriai modell arról, hová érkeznek egy kamera sugarai. A kimondott feltevésein belül geometriailag pontos — matematikailag precíz, bár hatókörében korlátozott. Nem próbálja modellezni a következőket:
- képminőség vagy szenzorzaj
- videótömörítési műtermékek
- megvilágítás, gyenge fény vagy IR-hatótávolság
- AI / analitika felismerési pontossága
1A látótér-gúlától a talajvetületig
Egy lyukkamera egy látótér-gúlát határoz meg: egy négyoldalú gúlát, amely a kamera optikai középpontjából a képsík határaiig terjed. Minden képpont — a diszkrét megvalósításban egy pixel középpontja — meghatároz egy látósugarat az optikai középpontból a képsíkon keresztül. Annak megállapításához, hogy egy kamera a talaj mely tartományát fedi le, minden sugarat elmetszünk a talajsíkkal, és megtartjuk a kamera hatótávolságán belüli pontokat. A lyukkamera-modellt azért használjuk itt, mert analitikailag kezelhető közelítést ad, amely megfelel az EN 62676-4 geometriai feltevéseinek és a legtöbb fix CCTV-kamera közzétett specifikációjának.
Egy h magasságban lévő, a vízszinteshez képest α szöggel megdöntött, vfov függőleges látószögű kamera esetében a lefedettség külső burkolóját a képhatár rajzolja ki — egyenes vonalú (rectilinear) vetítésnél már a négy saroksugár is meghatározza, míg halszem (fisheye) vetítéseknél a teljes határ mentén mintavételezzük. Tipikus szerelvényeknél (ahol ) az alak egy közelítőleg trapéz alakú talajvetület ívelt sarkokkal — nem háromszög vagy a tartóból induló körcikk. Ahogy megközelíti a 90°-ot (meredek mennyezeti dómok), az alsó képél a talajt az oszlop tövénél éri el, és a talajvetület körcikké fajul.
2Közeli és távoli él metszéspontja
Minden képsíkbeli minta (s_H, s_V) ∈ [−1, 1]² egy látósugár-irányba képződik le a kamera koordináta-rendszerében:
ahol f, r, u az előre / jobbra / felfelé kamerabázis-vektorok (a pásztázás és a döntés már alkalmazva) — itt lép be a HFOV és a VFOV a geometriába. Az optikai középpontból d mentén induló sugarat a z = 0 talajsíkkal elmetszve megkapjuk az egyes talajvetület-mintákat. Az alsó élsugár (s_V = −1) a talajt a közeli távolságnál éri el, a felső élsugár (s_V = +1) a távolinál:
Az oldalsó élek (s_H = ±1) esetében ugyanez a szerkesztés fut a vízszintes síkban. Egyenes vonalú (rectilinear) lencséknél (a domináns CCTV-optika) ezek szétágazó egyenesekre vetülnek — a trapéz ferde oldalaira. Halszem (fisheye) lencséknél a leképezés görbült, és a talajvetület görbült koronggá válik.
3A geometriai holttér
Bármely, a talaj fölé szerelt és -nál kisebb szögben megdöntött kamera esetén a tartó alatt közvetlenül lévő tartomány nem kap sugarat. Minden, ami közelebb van, mint d_near, teljesen a képen kívül esik, és rögzített döntés és FOV mellett a holttér lineárisan skálázódik a magassággal:
Egy 15°-os döntésű, 50°-os függőleges FOV-jú kamera holttere 4.8 m 4 m-nél és 23.8 m 20 m-nél — 5× arány, amely megegyezik a magasságaránnyal. A holttér és a lefedett terület aránya a magas oszlopos elhelyezés meghatározó korlátja.
4DORI-távolságok (EN 62676-4)
A DORI-szabvány (Detect / Observe / Recognize / Identify) cél pixelsűrűségeket határoz meg — Identify 250, Recognize 125, Observe 62.5, Detect 25 px/m. Egy adott sűrűség egy meghatározott ferde (látóvonal menti) távolságnál érhető el a lencsétől: ez a tárgytávolság a leképezési összefüggésben. Ahhoz, hogy egy szintet egy 2D-térképre helyezzen, a tervező ezt a ferde távolságot a talajra vetíti vízszintes gyűrűként sugárral (a modul slantToGroundRadius függvénye), a talajvetülettel levágva. Az ívek tehát vízszintes talajsugarak, amelyek a ferde szinttávolságból származnak — csak talajszintű kamera esetén egyeznek meg a ferde távolsággal, és befelé húzódnak, ahogy a tartó emelkedik. A 10. szakasz ezeket a px/m szinteket a világ más részein használt képernyőmagasság-, pixel/láb- és vonalpár-kritériumokhoz rendeli.
250 px/m
125 px/m
62.5 px/m
25 px/m
slantToGroundRadius függvénye vetíti a talajra, így minden címke a vízszintes sugarat mutatja. Emelje a h értékét, és a közeli szintek befelé húzódnak, majd eltűnnek, amint a kamera a ferde gömb fölé kerül. Szűkítse a hfov értékét, és a kúp túl vékonnyá válik ahhoz, hogy megtartsa a külső gyűrűket.A talajvetítés. Minden szint ferde távolsága vízszintes talajsugárrá válik:
Egy 6 m-re szerelt kamera, amelynek Identify szintje (250 px/m) egy 8 m-es ferde távolságnál érhető el, egy 5.3 m-es vízszintes talajsugarat fed le (). Pontosan ezt a vetítést alkalmazza a tervező, valamint a PDF- és DXF-exportok minden szintre. (Egy örökölt tartalék megoldás — PTZ-kameráknál és a szerelési magasság / holttér konfiguráció nélküli kameráknál — a nyers ferde távolságot lapos sugárként rajzolja meg a magasságkorrekció nélkül.)
5Lencsevetítési modellek
A különböző lencsekonstrukciók eltérően képezik le az optikai tengelytől mért θ szöget a r(θ) képsík-sugárra. A CCTV-ben használt három:
| Vetítés | r(θ) | Jellemző tartomány |
|---|---|---|
| Rectilinear | HFOV ≲ 120° — a legtöbb fix és varifokális lencse | |
| Equidistant | HFOV ≳ 140° — panorámikus / halszem | |
| Equisolid | Halszem, amely megőrzi a térszöget |
Egyenes vonalú (rectilinear) lencséknél a tengelyen kívüli tényező meghaladja az 1-et, amint a θ átlépi a 45°-ot (HFOV > 90°), és θ → 90° szerint divergál. Numerikus közelítésként — ez megvalósítási döntés, nem az optika tulajdonsága — a CCTVplanner egyenes vonalú (rectilinear) vetítést használ 170° HFOV-ig, majd a stabilitás érdekében ekvidisztáns (equidistant) vetítésre vált; az ekviszolid (equisolid) vetítést a geometriai réteg támogatja az azt megadó gyártói adatokhoz.
Adatlap-csapda: HFOV vs DFOV
Sok gyártó — különösen a Dahua, Hikvision, Uniview, Tiandy — egyetlen FOV-számot ad meg, amely valójában az átlós látószög (DFOV). Ha egy DFOV-értéket adunk egy HFOV-ot váró eszközbe, a talajvetület 10–15%-kal túl széles lesz, a hiba pedig az oldalsó éleknél összpontosul, ahol a pixelsűrűség a legfontosabb. Egy a képarányú szenzor esetén (16:9 → a = 16/9):
A leképezés nemlineáris: egy csábító lineáris rövidítés működik keskeny lencséknél, de súlyosan hibázik, ahogy a látótér szélesedik. Egy 16:9-es szenzor esetén:
| DFOV | Pontos HFOV | Pontos VFOV | Lineáris közelítés hibája |
|---|---|---|---|
| 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° |
6Akadályok, árnyékok és a látható talajvetület
A falak és a kerítések elzárják a sugarakat. Minden átlátszatlan akadályt sokszögként vagy töröttvonalként modellezünk; minden szakaszt a kamerától elfelé vetítünk a megjelenítési hatótávolság többszöröséig, és e szakaszonkénti árnyékok uniója az akadály sziluettje plusz minden, ami mögötte van. A látható talajvetület ekkor , a Martínez–Rueda sokszög-különbség algoritmussal.
3D-tudatos elemzéshez a kameránál alacsonyabb akadály véges talajárnyékot vet. Egy d vízszintes távolságban lévő fal esetén, h_cam kameramagasság és h_obs akadálytető mellett:
esetén az akadály teljesen elzárja a látóvonalat — végtelen árnyék, amelyet teljesen átlátszatlan takaróként kezelünk. Épületeknél és általános akadályoknál ezt a véges magasságú modellt mindig alkalmazzuk, amikor a kamera a szerkezet fölött helyezkedik el; kerítéseknél a „Függőleges magasság használata (3D)” kapcsoló szabályozza (alapértelmezés: átlátszatlan takaró). Az árnyékvég-matematika az obstacleTypes.ts fájlban található; a sokszög-különbség kivonását az obstacleClipping.ts végzi.
7Többszintes vetítés
A látótér-gúla és a talaj metszése bármely vízszintes síkra általánosítható: cseréljük ki a kifejezést -re, oldjuk meg ugyanazt a sugár-sík egyenletet minden saroksugárra, és az eredmény az adott szinten lévő talajvetület. Egy átrium második emeletén lévő kamera ugyanezzel a szerkesztéssel fedi le a földszintet — csak más z_target és függőleges eltolás mellett.
8Feltevések és korlátok
A fenti minden képlet egyszerűsítő feltevéseken nyugszik. Ezek a fix szerelésű CCTV túlnyomó részére érvényesek, de meghatározott körülmények között felmondanak — dokumentálva, hogy a szakemberek tudják, mikor bízhatnak a modellben.
Modellfeltevések
- Sík talaj — nincs lejtés, nincs földgörbület.
- Álló kamera a felvételkor — nincs PTZ-mozgás, nincs rezgés.
- Lyukkamera-modell — nincs Brown–Conrady lencsetorzítás (k₁, k₂, p₁, p₂).
- Ideális kalibráció — a dőlés, a fókusztávolság és az optikai középpont megfelel a specifikációnak.
- Nincs gördülő zár; a teljes képkocka egyetlen pillanatban rögzül.
- Nincs kameraelfordulás; a szenzor vízszintes marad.
- Egyetlen optikai útvonal — nincs dómtörés, nincsenek visszaverődések.
Mikor válik érvénytelenné
- Lejtős terep — a talajvetület aszimmetrikusan eltolódik, a hiba ≈ ±h·tan(slope) méterenként.
- Nagylátószögű torzítás — ~110° HFOV fölött az egyenes vonalú (rectilinear) vetítés a sarkokban több százalékkal eltérhet (a lencsétől, a kalibrációtól és a modelltől függően).
- Üvegdómok — mm-léptékű fénytörési eltolódás; csak nagy pontosságú DORI esetén számít.
- Többszörös visszaverődésű optika — a visszaverődéseket nem követjük nyomon; csak a látóvonalat.
- Mozgásban lévő PTZ — a modell egyetlen pásztázást/döntést ad; a lefedettség a végigpásztázott talajvetület.
- Szerelési tűrés — a valós szögek 1–3°-kal eltérnek; a §9 számszerűsíti a hatást.
9Hibaérzékenység
A bemeneti hibák (magasság, döntés, FOV) továbbterjednek a talajpozíció hibájába. A közeli metszéspont esetén a parciális deriváltak:
A szög szerinti parciálisok radiánban vannak (× a fokonkénti értékhez). Egy tipikus konfiguráció esetén (h = 10 m, döntés = 15°, vfov = 50° → d_near ≈ 11.9 m):
| Paraméter | Bemeneti hiba | Δ d_near | Megjegyzés |
|---|---|---|---|
| tilt α | ±1° | ±0.42 m | dőlésmérő felbontása |
| tilt α | ±3° | ±1.27 m | szemre szerelt konzol |
| height h | ±0.5 m | ±0.59 m | mérőszalag, hozzáférhetetlen oszlop |
| vfov | ±1° | ±0.21 m | adatlap-kerekítés |
| combined | RMS | ~1.4 m | at 3° + 0.5 m + 1° |
Egyszerűen fogalmazva: egy 1°-os szerelési hiba egy ajtónyílás szélességénél nagyobb mértékben tolhatja el az Identify zónát. A szerelési szög bizonytalansága a meghatározó: itt minden foknyi döntéshiba ~42 cm-be kerül d_near távolságnál. Egy 0.1°-os pontosságú lézeres dőlésmérő 5 cm alatt tartja a döntés okozta hibát; egy szemre beállított konzol ~±1 m pontosságú. A DORI-szintek ellenőrzéséhez — ahol a Recognize és az Identify gyűrű 2–3 m-re lehet egymástól — a döntést mérni kell, nem becsülni.
10Céltávolság-kritériumok a szabványok között
A DORI a nemzetközi közös nyelv, de a tervező azon szabvány szerint dolgozik, amelyet az adott joghatóság előír. Minden keretrendszer ugyanazt a fizikai mennyiséget — a távolságban megkövetelt részletességet — kódolja négy mértékegység egyikében: pixel/méter, a képernyőmagasság százaléka, pixel/láb vagy Johnson-vonalpárok. A fenti geometria azonos; csak a leolvasás változik.
| Régió | Szabvány | Mértékegység | Detect / Recognise / Identify | DORI-hoz képest |
|---|---|---|---|---|
| Intl · EU | IEC / EN 62676-4 (2014·2025) | px/m | 25 / 125 / 250 (Obs 62.5) | referencialétra |
| EU legacy | EN 50132-7:2012 | % screen | 10% / 50% / 100% | képernyőmagasság-forma |
| 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 | áttérés DORI-ra |
| 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 a célon |
| UAE | Dubai SIRA | px/m | 63.5 / 125 / 250 | ≈ DORI |
| India | BIS IS 16910-4 | px/m | = DORI | átveszi az IEC 62676-4-et |
| Russia | GOST R 51558-2014 ‡ | inter-eye px | face ID ≥60 px IED ‡ | részleges D/R/I |
| Mil · thermal | Johnson 1958 · TTP | line-pairs | 1.0 / 4.0 / 6.4 cyc | alapmodell |
| Face biometric | ISO/IEC 19794-5 · 39794-5 | inter-eye px | ~10 / ~40 / ≥90 (IED) | az Identify alsó korlátja |
† Az Egyesült Királyságban az Identify = a képernyőmagasság 100%-a (HOSDB 28/09, 2009); a korábbi PSDB 17/94 / Rotakin specifikáció 120%-ot használt. A kritériumok egy ~1.6–1.7 m-es referenciaszemélyre vonatkoznak. ‡ Az oroszországi GOST R 51558 itt alacsony megbízhatóságú — az elsődleges szöveg fizetőfal mögött van, és a másodlagos források ellentmondanak egymásnak, ezért az értéket tájékoztató jellegűnek tekintse. Arcbiometriai IED = szemek közötti (pupillától pupilláig mért) távolság: az a pixelalsó korlát, amelyen az „Identify” végső soron nyugszik.
Nem minden joghatóság rögzít számot. Kanada (RCMP GCPSG-011) és a gyakorlatban Szaúd-Arábia (HCIS) azt követeli meg, hogy a kamera teljesítményét helyszíni kockázatértékeléssel igazolják, nem pedig rögzített pixelcéllal, Japán pedig nem tesz közzé dedikált CCTV-távolsági kritériumot.
Az IEC 62676-4 2025-ös felülvizsgálata a négy DORI-szintet egy hétlépcsős OODPCVS-létrával váltja fel — Overview, Outline, Discern, Perceive, Characterise, Validate, Scrutinise — 20 / 40 / 80 / 125 / 250 / 500 / 1500 px/m értékeknél. A CCTVplanner motor mindkettőt kiszámítja.
Mivel mind a négy mértékegység ugyanazt méri, a szenzorfelbontás és a cél mérete alapján pontosan átválthatók egymásba:
Így a motorban egyetlen távolság a következőként olvasható le: 250 px/m (DORI Identify), 100% képernyőmagasság (EN 50132-7 / HOSDB), 76 px/ft (US) vagy 6.4 vonalpár (Johnson) — ugyanaz a kamera, négy szókészlet.
11Gyakori tévhitek
Négy félreértés adja a papíron megtervezett és a ténylegesen telepített rendszer közötti eltérés nagy részét — mindegyik a fenti geometria közvetlen következménye.
12Reprodukálhatóság
Minden itteni képlet közvetlenül meg van valósítva a CCTVplanner tervezővel szállított geometriai modulban — a numerikus mintavételezésen, a sokszögvágáson és a lebegőpontos sorrendezésen túl közelítés nélkül —, és egy egységteszt-készlet fedi le az egyenes vonalú (rectilinear) / ekvidisztáns (equidistant) / ekviszolid (equisolid) vetítéseket, a holttér határeseteit, a DORI talajvetítést, a sokszög-Boole akadályvágást és a többszintes kiterjesztést. Ezen az oldalon minden ábra ugyanezeket a függvényeket hívja.
Fő belépési pontok
buildFrustum(args)— kamerabázis + látótér-gúla metaadatokcomputeGroundFootprint(frustum, projection)— mintavételezett talajvetület-sokszögslantToGroundRadius(frustum, slantM)— elérhetőség-ellenőrzésselsubtractObstacleShadows(footprint, shadows)— Martínez–Rueda különbségcomputeFloorFootprint(frustum, z, projection)— többszintes változat
§Hivatkozások
- [1]IEC 62676-4:2014 (módosításokkal) — Videó-megfigyelő rendszerek biztonsági alkalmazásokhoz, 4. rész: Alkalmazási irányelvek (DORI-céltávolságok). Európában EN 62676-4 néven jelent meg.
- [2]Hartley & Zisserman, Multiple View Geometry in Computer Vision, 2. kiadás, 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 — a 2013-as folytatással az Advances in Engineering Software folyóiratban.
- [5]Szeliski, Computer Vision: Algorithms and Applications, 2. kiadás, Springer, 2022 (vetítési modellek, kamerageometria — alapvető hivatkozás).
- [6]EN 50132-7:2012 — Riasztórendszerek, CCTV megfigyelőrendszerek, 7. rész: Alkalmazási irányelvek (képernyőmagasságon alapuló üzemeltetési követelmények; az EN 62676-4 váltotta fel).
- [7]IEC 62676-4:2025 (2. kiadás) — Alkalmazási irányelvek, amelyek bevezetik az OODPCVS hétlépcsős pixelsűrűség-létrát.
- [8]US DHS Science & Technology, Digital Video Quality Handbook, 2013 (2018-ban frissítve) — pixel/láb útmutatás közbiztonsági videóhoz.
- [9]GB 37300-2018 — Közbiztonsági videó-megfigyelés (Kína, kötelező), §5.6 cél-pixel követelmények.
- [10]Johnson, J. (1958), "Analysis of image-forming systems," Proc. Image Intensifier Symposium — az NVESD Targeting Task Performance (TTP) utódjával, Vollmerhausen & Jacobs, Opt. Eng. 43(11), 2004.
- [11]ISO/IEC 19794-5:2011 & ISO/IEC 39794-5:2019 — Biometrikus arcképadatok (szemek közötti pixelkritériumok arcfelismeréshez és regisztrációhoz).
CCTVplanner Kutatás. A CCTV-kamerák lefedettségének geometriája. Műszaki jegyzet 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}
}A jegyzet minden ábráját ugyanaz a geometriai motor generálja, amelyet a CCTVplanner tervező használ.
Tervező megnyitása