Kami menurunkan, dari model kamera lubang jarum, tapak tanah kamera CCTV yang dimiringkan dan dipasang pada tiang: perpotongan tepi dekat dan tepi jauh, titik buta geometris tepat di bawah dudukan, dan jarak target DORI dari EN 62676-4 yang digambarkan sebagai busur di atas tanah. Setiap gambar di bawah ini dihitung secara langsung oleh modul geometri yang disertakan dengan perancang CCTVplanner — gerakkan penggeser untuk mereproduksi setiap hasil. Kami menutup dengan model proyeksi lensa, jebakan HFOV/DFOV pada lembar data, pembayangan penghalang, anggaran galat parameter, dan asumsi-asumsi yang menjadi dasar model dapat dipercaya.
- tanah
- bidang z = 0
- kamera
- pusat optik pada ketinggian z = h
- sumbu
- +x right · +y forward · +z up
- kemiringan α
- diukur ke bawah dari horizontal
- sinar
- dipancarkan dari pusat optik dalam basis (f, r, u)
- sudut
- radian dalam turunan; derajat dalam gambar
Model yang sepenuhnya geometris tentang di mana sinar kamera mendarat. Dalam batas asumsi yang dinyatakannya, model ini eksak secara geometris — presisi secara matematis, meskipun terbatas dalam cakupan. Model ini tidak berupaya memodelkan:
- kualitas gambar atau derau sensor
- artefak kompresi video
- pencahayaan, cahaya redup, atau jangkauan IR
- akurasi deteksi AI / analitik
1Dari frustum ke tapak tanah
Kamera lubang jarum mendefinisikan frustum pandang: sebuah piramida bersisi empat yang memanjang dari pusat optik kamera hingga ke batas-batas bidang gambarnya. Setiap titik gambar — pusat piksel dalam implementasi diskret — mendefinisikan sebuah sinar pandang dari pusat optik menembus bidang gambar. Untuk menemukan wilayah tanah yang dicakup kamera, kami memotongkan setiap sinar dengan bidang tanah dan menyimpan titik-titik yang berada di dalam jangkauan kamera. Model lubang jarum digunakan di sini karena memberikan hampiran yang mudah diolah secara analitis yang cocok dengan asumsi geometris EN 62676-4 dan spesifikasi terpublikasi sebagian besar kamera CCTV tetap.
Untuk kamera pada ketinggian h, dimiringkan sebesar α di bawah horizontal, dengan bidang pandang vertikal vfov, selubung luar cakupan ditelusuri oleh batas gambar — untuk proyeksi rektilinear keempat sinar sudut saja sudah mendefinisikannya, sedangkan untuk proyeksi fisheye ia disampel di sepanjang seluruh batas. Pada pemasangan yang lazim (di mana ) bentuknya adalah tapak yang kira-kira trapesium dengan sudut-sudut melengkung — bukan segitiga atau sektor yang berpangkal di dudukan. Ketika mendekati 90° (dome langit-langit yang curam), tepi gambar bawah bertemu tanah di dasar tiang dan tapak merosot menuju bentuk sektor.
2Perpotongan tepi dekat dan tepi jauh
Setiap sampel bidang-gambar (s_H, s_V) ∈ [−1, 1]² dipetakan ke arah sinar pandang dalam kerangka kamera:
dengan f, r, u adalah vektor basis kamera maju / kanan / atas (pan dan tilt sudah diterapkan) — di sinilah HFOV dan VFOV masuk ke dalam geometri. Memotongkan sinar dari pusat optik sepanjang d dengan bidang tanah z = 0 menghasilkan setiap sampel tapak. Sinar tepi-bawah (s_V = −1) bertemu tanah pada jarak dekat, sinar tepi-atas (s_V = +1) pada jarak jauh:
Untuk tepi-tepi lateral (s_H = ±1) konstruksi yang sama berjalan pada bidang horizontal. Untuk lensa rektilinear (optik CCTV yang dominan) tepi-tepi ini terproyeksi menjadi garis-garis lurus yang menyebar — sisi-sisi miring trapesium. Untuk lensa fisheye pemetaannya melengkung dan tapak menjadi cakram melengkung.
3Titik buta geometris
Untuk setiap kamera yang dipasang di atas tanah dan dimiringkan kurang dari , sebuah wilayah tepat di bawah dudukan tidak menerima sinar sama sekali. Segala sesuatu yang lebih dekat dari d_near sepenuhnya berada di luar gambar, dan dengan kemiringan serta FOV tetap, titik buta berskala linear terhadap ketinggian:
Kamera dengan kemiringan 15° dan FOV vertikal 50° memiliki titik buta sebesar 4.8 m pada 4 m dan 23.8 m pada 20 m — rasio 5× yang cocok dengan rasio ketinggian. Rasio luas buta terhadap luas cakupan adalah kendala dominan pada penempatan tiang tinggi.
4Rentang DORI (EN 62676-4)
Standar DORI (Detect / Observe / Recognize / Identify) mendefinisikan kerapatan piksel target — Identify 250, Recognize 125, Observe 62.5, Detect 25 px/m. Suatu kerapatan tertentu tercapai pada jarak miring (garis-pandang) spesifik dari lensa: jarak objek dalam relasi pencitraan . Untuk menempatkan suatu tingkat pada peta 2D, perancang memproyeksikan jarak miring itu ke tanah sebagai cincin horizontal pada jari-jari (fungsi slantToGroundRadius pada modul), yang dipotong oleh tapak. Jadi busur-busur itu adalah jari-jari tanah horizontal yang diturunkan dari jarak miring tingkat tersebut — keduanya sama dengan jarak miring hanya untuk kamera setinggi tanah dan menarik ke dalam saat dudukan meninggi. Bagian 10 memetakan tingkat-tingkat px/m ini ke kriteria tinggi-layar, piksel-per-kaki, dan pasangan-garis yang digunakan di belahan dunia lain.
250 px/m
125 px/m
62.5 px/m
25 px/m
slantToGroundRadius milik mesin, sehingga setiap label menampilkan jari-jari horizontal . Naikkan h dan tingkat-tingkat dekat menarik masuk, lalu lenyap begitu kamera berada di atas bola miring. Sempitkan hfov dan kerucut menjadi terlalu tipis untuk menahan cincin-cincin terluar.Proyeksi tanah. Jarak miring setiap tingkat menjadi jari-jari tanah horizontal:
Kamera yang dipasang pada 6 m yang tingkat Identify-nya (250 px/m) tercapai pada jarak miring 8 m mencakup jari-jari tanah horizontal 5.3 m (). Inilah persisnya proyeksi yang diterapkan oleh perancang serta ekspor PDF dan DXF pada setiap tingkat. (Sebuah fallback lawas — kamera PTZ dan kamera tanpa konfigurasi tinggi-dudukan / titik-buta — menggambar jarak miring mentah sebagai jari-jari datar tanpa koreksi ketinggian.)
5Model proyeksi lensa
Rancangan lensa yang berbeda memetakan sudut θ dari sumbu optik ke jari-jari bidang-gambar r(θ) secara berbeda-beda. Tiga yang digunakan dalam CCTV:
| Proyeksi | r(θ) | Rentang tipikal |
|---|---|---|
| Rectilinear | HFOV ≲ 120° — sebagian besar lensa tetap & varifokal | |
| Equidistant | HFOV ≳ 140° — panoramik / fisheye | |
| Equisolid | Fisheye yang mempertahankan sudut ruang |
Untuk lensa rektilinear, faktor luar-sumbu melampaui 1 begitu θ melewati 45° (HFOV > 90°) dan menyimpang menuju θ → 90°. Sebagai hampiran numeris — pilihan implementasi, bukan sifat optiknya — CCTVplanner menggunakan rektilinear hingga 170° HFOV, lalu beralih ke equidistant demi kestabilan; equisolid didukung pada lapisan geometri untuk data pabrikan yang menetapkannya.
Jebakan lembar data: HFOV vs DFOV
Banyak pabrikan — terutama Dahua, Hikvision, Uniview, Tiandy — mencantumkan satu angka FOV yang sebenarnya adalah bidang pandang diagonal (DFOV). Memasukkan DFOV ke alat yang mengharapkan HFOV menghasilkan tapak yang 10–15% terlalu lebar, dengan galat terpusat pada tepi-tepi lateral tempat kerapatan piksel paling penting. Untuk sensor dengan rasio aspek a (16:9 → a = 16/9):
Pemetaannya nonlinear: jalan pintas linear yang menggoda berhasil untuk lensa sempit tetapi gagal parah saat bidang melebar. Untuk sensor 16:9:
| DFOV | HFOV eksak | VFOV eksak | Galat pintasan linear |
|---|---|---|---|
| 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° |
6Penghalang, bayangan, dan tapak yang terlihat
Dinding dan pagar menghalangi sinar. Setiap penghalang buram dimodelkan sebagai poligon atau polyline; setiap segmen diproyeksikan menjauhi kamera hingga beberapa kali jangkauan render, dan gabungan bayangan per-segmen itu adalah siluet penghalang beserta segala sesuatu di belakangnya. Tapak yang terlihat kemudian adalah , melalui algoritma selisih-poligon Martínez–Rueda.
Untuk analisis yang sadar-3D, penghalang yang lebih pendek dari kamera melemparkan bayangan tanah berhingga. Untuk dinding pada jarak horizontal d, ketinggian kamera h_cam, puncak penghalang h_obs:
Untuk penghalang sepenuhnya menghalangi garis pandang — bayangan tak hingga, diperlakukan sebagai penghalang sepenuhnya buram. Untuk bangunan dan penghalang generik, model tinggi-berhingga ini selalu diterapkan setiap kali kamera berada di atas struktur; untuk pagar, ia dikendalikan oleh sakelar "Gunakan tinggi vertikal (3D)" (bawaan: penghalang buram). Matematika ujung-bayangan berada di obstacleTypes.ts; obstacleClipping.ts menjalankan pengurangan selisih-poligon.
7Proyeksi multi-lantai
Perpotongan frustum-ke-tanah dapat digeneralisasi ke bidang horizontal mana pun: ganti dengan , selesaikan persamaan sinar-bidang yang sama untuk setiap sinar sudut, dan hasilnya adalah tapak pada lantai itu. Kamera di lantai dua sebuah atrium mencakup lantai dasar melalui konstruksi yang sama — hanya dengan z_target dan ofset vertikal yang berbeda.
8Asumsi dan batasan
Setiap rumus di atas bertumpu pada asumsi penyederhanaan. Asumsi-asumsi itu berlaku untuk sebagian besar CCTV dudukan-tetap tetapi runtuh dalam kondisi tertentu — didokumentasikan agar praktisi tahu kapan harus memercayai model.
Asumsi model
- Tanah datar — tanpa kemiringan lahan, tanpa kelengkungan Bumi.
- Kamera statis saat pengambilan — tanpa gerakan PTZ, tanpa getaran.
- Model lubang jarum — tanpa distorsi lensa Brown–Conrady (k₁, k₂, p₁, p₂).
- Kalibrasi ideal — pitch, panjang fokus, pusat optik sesuai spesifikasi.
- Tanpa rolling shutter; seluruh bingkai diambil pada satu saat.
- Tanpa roll kamera; sensor tetap horizontal.
- Jalur optik tunggal — tanpa refraksi dome, tanpa pantulan.
Kapan model runtuh
- Medan miring — tapak bergeser secara asimetris, galat ≈ ±h·tan(slope) per meter.
- Distorsi sudut-lebar — melewati ~110° HFOV, rektilinear dapat menyimpang beberapa persen di sudut-sudut (bergantung pada lensa, kalibrasi, dan model).
- Dome kaca — pergeseran refraktif berskala mm; hanya berpengaruh untuk DORI presisi-tinggi.
- Optik pantulan-ganda — pantulan tidak ditelusuri; hanya garis pandang.
- PTZ saat bergerak — model memberikan satu pan/tilt; cakupan adalah tapak yang tersapu.
- Toleransi pemasangan — sudut nyata menyimpang 1–3°; §9 mengukur dampaknya.
9Sensitivitas galat
Galat masukan (ketinggian, kemiringan, FOV) merambat menjadi galat posisi-tanah. Untuk perpotongan dekat , turunan-turunan parsialnya adalah:
Turunan parsial angular dinyatakan dalam radian (× untuk per-derajat). Untuk konfigurasi tipikal (h = 10 m, tilt = 15°, vfov = 50° → d_near ≈ 11.9 m):
| Parameter | Galat masukan | Δ d_near | Catatan |
|---|---|---|---|
| tilt α | ±1° | ±0.42 m | resolusi inklinometer |
| tilt α | ±3° | ±1.27 m | pemasangan braket berdasar perkiraan mata |
| height h | ±0.5 m | ±0.59 m | pita ukur, tiang tak terjangkau |
| vfov | ±1° | ±0.21 m | pembulatan lembar data |
| combined | RMS | ~1.4 m | at 3° + 0.5 m + 1° |
Sederhananya: galat pemasangan 1° dapat menggeser zona Identify lebih dari lebar sebuah kusen pintu. Ketidakpastian sudut-pemasangan mendominasi: setiap derajat galat kemiringan berbiaya ~42 cm pada d_near di sini. Inklinometer laser hingga 0.1° menjaga galat akibat kemiringan di bawah 5 cm; braket berdasar perkiraan mata hanya akurat hingga ~±1 m. Untuk verifikasi tingkat DORI — tempat cincin Recognize dan Identify dapat berjarak 2–3 m — kemiringan sebaiknya diukur, bukan diperkirakan.
10Kriteria jarak-target lintas standar
DORI adalah lingua franca internasional, tetapi seorang perancang bekerja di bawah standar apa pun yang diwajibkan oleh yurisdiksi. Setiap kerangka mengodekan besaran fisis yang sama — detail yang dibutuhkan pada suatu jarak — dalam salah satu dari empat satuan: piksel per meter, persentase tinggi layar, piksel per kaki, atau pasangan-garis Johnson. Geometri di atas identik; hanya pembacaannya yang berubah.
| Wilayah | Standar | Satuan | Detect / Recognise / Identify | vs DORI |
|---|---|---|---|---|
| Intl · EU | IEC / EN 62676-4 (2014·2025) | px/m | 25 / 125 / 250 (Obs 62.5) | tangga acuan |
| EU legacy | EN 50132-7:2012 | % screen | 10% / 50% / 100% | bentuk tinggi-layar |
| 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 | beralih ke 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 pada target |
| UAE | Dubai SIRA | px/m | 63.5 / 125 / 250 | ≈ DORI |
| India | BIS IS 16910-4 | px/m | = DORI | mengadopsi IEC 62676-4 |
| Russia | GOST R 51558-2014 ‡ | inter-eye px | face ID ≥60 px IED ‡ | D/R/I parsial |
| Mil · thermal | Johnson 1958 · TTP | line-pairs | 1.0 / 4.0 / 6.4 cyc | model yang mendasari |
| Face biometric | ISO/IEC 19794-5 · 39794-5 | inter-eye px | ~10 / ~40 / ≥90 (IED) | landasan bagi Identify |
† Identify di Inggris = 100% tinggi layar (HOSDB 28/09, 2009); spesifikasi PSDB 17/94 / Rotakin sebelumnya menggunakan 120%. Kriteria berlaku untuk orang acuan setinggi ~1.6–1.7 m. ‡ GOST R 51558 Rusia berkepercayaan-rendah di sini — teks primernya berbayar dan sumber sekunder saling bertentangan, jadi perlakukan nilainya sebagai indikatif. Biometrik-wajah IED = jarak antar-mata (pupil-ke-pupil): landasan piksel yang pada akhirnya menjadi tumpuan "Identify".
Tidak setiap yurisdiksi menetapkan sebuah angka. Kanada (RCMP GCPSG-011) dan, dalam praktiknya, Arab Saudi (HCIS) mewajibkan kinerja kamera dibenarkan oleh penilaian risiko lokasi alih-alih target piksel yang baku, dan Jepang tidak menerbitkan kriteria jarak CCTV khusus.
Revisi 2025 IEC 62676-4 menggantikan empat tingkat DORI dengan tangga OODPCVS tujuh-langkah — Overview, Outline, Discern, Perceive, Characterise, Validate, Scrutinise — pada 20 / 40 / 80 / 125 / 250 / 500 / 1500 px/m. Mesin CCTVplanner menghitung keduanya.
Karena keempat satuan mengukur hal yang sama, keempatnya saling berkonversi secara persis jika resolusi sensor dan ukuran target diketahui:
Jadi satu jarak dalam mesin terbaca sebagai 250 px/m (DORI Identify), 100% tinggi layar (EN 50132-7 / HOSDB), 76 px/ft (AS), atau 6.4 pasangan-garis (Johnson) — kamera yang sama, empat kosakata.
11Kesalahpahaman umum
Empat kekeliruan menyumbang sebagian besar kesenjangan antara desain di atas kertas dan apa yang akhirnya terpasang — masing-masing merupakan konsekuensi langsung dari geometri di atas.
12Reproduktibilitas
Setiap rumus di sini diimplementasikan langsung dalam modul geometri yang disertakan dengan perancang CCTVplanner — tanpa hampiran selain penyamplingan numeris, pemotongan poligon, dan pengurutan floating-point — dicakup oleh serangkaian uji unit yang meliputi proyeksi rektilinear / equidistant / equisolid, kasus-tepi titik-buta, proyeksi tanah DORI, pemotongan penghalang poligon-Boolean, dan perluasan multi-lantai. Setiap gambar di halaman ini memanggil fungsi-fungsi yang sama itu.
Titik masuk utama
buildFrustum(args)— basis kamera + metadata frustumcomputeGroundFootprint(frustum, projection)— poligon tapak yang disampelslantToGroundRadius(frustum, slantM)— dengan pemeriksaan keterjangkauansubtractObstacleShadows(footprint, shadows)— selisih Martínez–RuedacomputeFloorFootprint(frustum, z, projection)— varian multi-lantai
§Referensi
- [1]IEC 62676-4:2014 (dengan amandemen) — Sistem pengawasan video untuk aplikasi keamanan, Bagian 4: Panduan aplikasi (jarak target DORI). Diterbitkan sebagai EN 62676-4 di Eropa.
- [2]Hartley & Zisserman, Multiple View Geometry in Computer Vision, ed. ke-2, 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 — dengan tindak lanjut 2013 di Advances in Engineering Software.
- [5]Szeliski, Computer Vision: Algorithms and Applications, ed. ke-2, Springer, 2022 (model proyeksi, geometri kamera — referensi standar).
- [6]EN 50132-7:2012 — Sistem alarm, sistem pengawasan CCTV, Bagian 7: Panduan aplikasi (persyaratan operasional tinggi-layar; digantikan oleh EN 62676-4).
- [7]IEC 62676-4:2025 (Ed. 2) — Panduan aplikasi yang memperkenalkan tangga kerapatan-piksel tujuh-langkah OODPCVS.
- [8]US DHS Science & Technology, Digital Video Quality Handbook, 2013 (diperbarui 2018) — panduan piksel-per-kaki untuk video keselamatan-publik.
- [9]GB 37300-2018 — Pengawasan video keamanan publik (Tiongkok, wajib), §5.6 persyaratan piksel-target.
- [10]Johnson, J. (1958), "Analysis of image-forming systems," Proc. Image Intensifier Symposium — dengan penerus Targeting Task Performance (TTP) NVESD, Vollmerhausen & Jacobs, Opt. Eng. 43(11), 2004.
- [11]ISO/IEC 19794-5:2011 & ISO/IEC 39794-5:2019 — Data citra-wajah biometrik (kriteria piksel antar-mata untuk pengenalan wajah dan pendaftaran).
Riset CCTVplanner. Geometri Cakupan Kamera CCTV. Catatan Teknis 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}
}Setiap gambar dalam catatan ini dihasilkan oleh mesin geometri yang sama dengan yang digunakan oleh perancang CCTVplanner.
Buka perancang