İğne deliği kamera modelinden yola çıkarak, eğik ve direğe monte edilmiş bir CCTV kamerasının yer izini türetiyoruz: yakın ve uzak kenar kesişimleri, montaj noktasının tam altındaki geometrik kör nokta ve EN 62676-4'ün yer üzerinde yaylar olarak çizilen DORI hedef mesafeleri. Aşağıdaki her figür, CCTVplanner tasarımcısıyla birlikte gelen geometri modülü tarafından canlı olarak hesaplanır — her sonucu yeniden üretmek için kaydırıcıları hareket ettirin. Mercek izdüşümü modelleri, veri sayfası HFOV/DFOV tuzağı, engel gölgelemesi, bir parametre hata bütçesi ve modele güvenilebilecek varsayımlarla bitiriyoruz.
- yer
- düzlem z = 0
- kamera
- optik merkez z = h yüksekliğinde
- eksenler
- +x right · +y forward · +z up
- eğim α
- yataydan aşağıya doğru ölçülür
- ışınlar
- optik merkezden (f, r, u) tabanında yayılır
- açılar
- türevlerde radyan; figürlerde derece
Bir kameranın ışınlarının nereye düştüğüne dair tamamen geometrik bir model. Belirtilen varsayımları çerçevesinde geometrik olarak kesindir — matematiksel olarak tam, ancak kapsamı sınırlı. Şunları modellemeye çalışmaz:
- görüntü kalitesi veya sensör gürültüsü
- video sıkıştırma bozulmaları
- aydınlatma, düşük ışık veya IR menzili
- yapay zekâ / analitik algılama doğruluğu
1Görüş piramidinden yer izine
Bir iğne deliği kamera, bir görüş piramidi tanımlar: kameranın optik merkezinden görüntü düzleminin sınırlarına kadar uzanan dört kenarlı bir piramit. Her görüntü noktası — ayrık uygulamada bir piksel merkezi — optik merkezden görüntü düzlemi boyunca geçen bir görüş ışını tanımlar. Bir kameranın kapsadığı yer bölgesini bulmak için her ışını yer düzlemiyle kesiştirir ve kameranın menzili içindeki noktaları tutarız. İğne deliği modeli burada, analitik olarak ele alınabilir ve EN 62676-4'ün geometrik varsayımlarıyla ve çoğu sabit CCTV kamerasının yayımlanmış teknik özellikleriyle uyuşan bir yaklaşım verdiği için kullanılır.
h yüksekliğinde, yataya göre α kadar aşağı eğilmiş, vfov dikey görüş alanına sahip bir kamera için kapsamanın dış zarfı görüntü sınırıyla çizilir — rektilineer bir izdüşüm için bunu yalnızca dört köşe ışını tanımlar; balıkgözü izdüşümlerde ise tüm sınır boyunca örneklenir. Tipik montajlarda ( olduğunda) şekil, köşeleri kavisli yaklaşık yamuk biçiminde bir yer izidir — montaj noktasından çıkan bir üçgen veya daire dilimi değil. 90°'ye yaklaştıkça (dik tavan kubbeleri), alt görüntü kenarı direğin tabanında yerle buluşur ve yer izi bir daire dilimine doğru dejenere olur.
2Yakın ve uzak kenar kesişimi
Her görüntü düzlemi örneği (s_H, s_V) ∈ [−1, 1]², kamera çerçevesinde bir görüş ışını yönüne eşlenir:
burada f, r, u, ileri / sağ / yukarı kamera taban vektörleridir (pan ve tilt zaten uygulanmıştır) — HFOV ve VFOV geometriye burada girer. Optik merkezden d boyunca giden ışını yer düzlemi z = 0 ile kesiştirmek, her yer izi örneğini verir. Alt kenar ışını (s_V = −1) yerle yakın mesafede buluşur, üst kenar ışını (s_V = +1) uzak mesafede:
Yanal kenarlar için (s_H = ±1) aynı kurulum yatay düzlemde işler. Rektilineer mercekler için (baskın CCTV optiği) bunlar ıraksayan düz çizgilere izdüşer — yamuğun eğik kenarları. Balıkgözü mercekler için eşleme kavislidir ve yer izi kavisli bir daireye dönüşür.
3Geometrik kör nokta
Yerin üzerine monte edilmiş ve değerinden daha az eğilmiş herhangi bir kamera için, montaj noktasının tam altındaki bir bölge hiçbir ışın almaz. d_near değerinden daha yakın olan her şey tamamen görüntünün dışındadır ve eğim ile FOV sabitken kör nokta yükseklikle doğrusal olarak ölçeklenir:
15° eğime ve 50° dikey FOV'a sahip bir kameranın kör noktası, 4 m'de 4.8 m, 20 m'de 23.8 m'dir — yükseklik oranıyla eşleşen 5× bir oran. Kör alanın kapsama alanına oranı, yüksek direk yerleşiminde baskın kısıttır.
4DORI menzilleri (EN 62676-4)
DORI standardı (Detect / Observe / Recognize / Identify) hedef piksel yoğunluklarını tanımlar — Identify 250, Recognize 125, Observe 62.5, Detect 25 px/m. Belirli bir yoğunluğa, mercekten belirli bir eğik (görüş hattı) mesafesinde ulaşılır: görüntüleme ilişkisindeki nesne mesafesi. Bir kademeyi 2D harita üzerine yerleştirmek için tasarımcı, bu eğik mesafeyi yarıçapında yatay bir halka olarak yere izdüşürür (modülün slantToGroundRadius fonksiyonu), yer iziyle kırpılmış olarak. Yani yaylar, eğik kademe mesafesinden türetilen yatay yer yarıçaplarıdır — bunlar eğik mesafeye yalnızca yer seviyesindeki bir kamera için eşittir ve montaj yükseldikçe içe doğru çekilir. Bölüm 10, bu px/m kademelerini dünyanın başka yerlerinde kullanılan ekran yüksekliği, foot başına piksel ve çizgi çifti ölçütleriyle eşler.
250 px/m
125 px/m
62.5 px/m
25 px/m
slantToGroundRadius fonksiyonu tarafından yere izdüşürülür, böylece her etiket yatay yarıçapı gösterir. h değerini yükseltin, yakın kademeler içe çekilir, ardından kamera eğik küresinin üzerine oturduğunda kaybolur. hfov değerini daraltın, koni dış halkaları tutamayacak kadar incelir.Yer izdüşümü. Her kademenin eğik mesafesi yatay bir yer yarıçapına dönüşür:
Identify kademesine (250 px/m) 8 m eğik mesafede ulaşılan, 6 m'ye monte edilmiş bir kamera 5.3 m'lik yatay yer yarıçapını kapsar (). Bu, tam olarak tasarımcının, PDF ve DXF dışa aktarımlarının her kademeye uyguladığı izdüşümdür. (Eski bir yedek yöntem — PTZ kameralar ve montaj yüksekliği / kör nokta yapılandırması olmayan kameralar — ham eğik mesafeyi yükseklik düzeltmesi olmadan düz bir yarıçap olarak çizer.)
5Mercek izdüşümü modelleri
Farklı mercek tasarımları, optik eksenden θ açısını görüntü düzlemi yarıçapı r(θ) ile farklı şekilde eşler. CCTV'de kullanılan üç tanesi:
| İzdüşüm | r(θ) | Tipik aralık |
|---|---|---|
| Rectilinear | HFOV ≲ 120° — çoğu sabit ve varifokal mercek | |
| Equidistant | HFOV ≳ 140° — panoramik / balıkgözü | |
| Equisolid | Katı açıyı koruyan balıkgözü |
Rektilineer mercekler için eksen dışı çarpan , θ 45°'yi geçtiğinde (HFOV > 90°) 1'i aşar ve θ → 90° olarak ıraksar. Sayısal bir yaklaşım olarak — optiğin bir özelliği değil, bir uygulama tercihi — CCTVplanner 170° HFOV'a kadar rektilineer kullanır, ardından kararlılık için equidistant izdüşüme geçer; equisolid, bunu belirten üretici verileri için geometri katmanında desteklenir.
Veri sayfası tuzağı: HFOV'a karşı DFOV
Birçok üretici — özellikle Dahua, Hikvision, Uniview, Tiandy — aslında köşegen görüş alanı (DFOV) olan tek bir FOV değeri belirtir. HFOV bekleyen bir araca DFOV vermek %10–15 çok geniş bir yer izi verir ve hata, piksel yoğunluğunun en çok önem taşıdığı yanal kenarlarda yoğunlaşır. En-boy oranı a olan bir sensör için (16:9 → a = 16/9):
Eşleme doğrusal değildir: cazip bir doğrusal kısayol dar mercekler için işe yarar, ancak görüş alanı genişledikçe kötü şekilde başarısız olur. 16:9 bir sensör için:
| DFOV | Tam HFOV | Tam VFOV | Doğrusal kısayol hatası |
|---|---|---|---|
| 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° |
6Engeller, gölgeler ve görünür yer izi
Duvarlar ve çitler ışınları engeller. Her opak engel bir çokgen veya çoklu çizgi olarak modellenir; her segment kameradan uzağa çizim menzilinin birkaç katına izdüşürülür ve bu segment başına gölgelerin birleşimi, engelin silueti artı arkasındaki her şeydir. Görünür yer izi bu durumda, Martínez–Rueda çokgen farkı algoritmasıyla olur.
3D farkında analiz için, kameradan daha kısa bir engel, sonlu bir yer gölgesi düşürür. Yatay mesafesi d, kamera yüksekliği h_cam, engel tepesi h_obs olan bir duvar için:
için engel görüş hattını tamamen engeller — sonsuz bir gölge, tümüyle opak bir engelleyici olarak ele alınır. Binalar ve genel engeller için bu sonlu yükseklik modeli, kamera yapının üzerinde oturduğu her durumda daima uygulanır; çitler için ise "Dikey yüksekliği kullan (3D)" anahtarıyla koşullanır (varsayılan: opak engelleyici). Gölge sonu matematiği obstacleTypes.ts içinde yer alır; obstacleClipping.ts, çokgen farkı çıkarmasını çalıştırır.
7Çok katlı izdüşüm
Görüş piramidi ile yer kesişimi herhangi bir yatay düzleme genellenir: yerine koyun, her köşe ışını için aynı ışın-düzlem denklemini çözün ve sonuç, o kattaki yer izidir. Bir atriyumun ikinci katındaki bir kamera, zemin katı aynı kurulumla kapsar — yalnızca farklı bir z_target ve dikey kaydırma ile.
8Varsayımlar ve sınırlar
Yukarıdaki her formül, basitleştirici varsayımlara dayanır. Bunlar, sabit montajlı CCTV'nin büyük çoğunluğu için geçerlidir ancak belirli koşullarda bozulur — uygulayıcıların modele ne zaman güvenebileceklerini bilmeleri için belgelenmiştir.
Model varsayımları
- Düz yer — eğim yok, Dünya eğriliği yok.
- Yakalama anında sabit kamera — PTZ hareketi yok, titreşim yok.
- İğne deliği modeli — Brown–Conrady mercek bozulması yok (k₁, k₂, p₁, p₂).
- İdeal kalibrasyon — eğim, odak uzaklığı, optik merkez teknik özelliklerle uyuşur.
- Rolling shutter yok; tüm kare tek bir anda yakalanır.
- Kamera yalpası (roll) yok; sensör yatay kalır.
- Tek optik yol — kubbe kırılması yok, yansıma yok.
Ne zaman bozulur
- Eğimli arazi — yer izi asimetrik olarak kayar, hata ≈ metre başına ±h·tan(slope).
- Geniş açı bozulması — ~110° HFOV'un ötesinde rektilineer, köşelerde yüzde birkaç oranında ıraksayabilir (merceğe, kalibrasyona ve modele bağlı).
- Cam kubbeler — mm ölçeğinde kırılma kayması; yalnızca yüksek hassasiyetli DORI için önemlidir.
- Çok yansımalı optik — yansımalar izlenmez; yalnızca görüş hattı.
- Hareket hâlindeki PTZ — model tek bir pan/tilt verir; kapsama, taranan yer izidir.
- Montaj toleransı — gerçek açılar 1–3° sapar; §9 etkiyi niceler.
9Hata duyarlılığı
Girdi hataları (yükseklik, eğim, FOV) yer konumu hatasına yayılır. Yakın kesişim için kısmi türevler şöyledir:
Açısal kısmi türevler radyan cinsindendir (derece başına elde etmek için × ). Tipik bir yapılandırma için (h = 10 m, tilt = 15°, vfov = 50° → d_near ≈ 11.9 m):
| Parametre | Giriş hatası | Δ d_near | Not |
|---|---|---|---|
| tilt α | ±1° | ±0.42 m | eğimölçer çözünürlüğü |
| tilt α | ±3° | ±1.27 m | göz kararı braket montajı |
| height h | ±0.5 m | ±0.59 m | şerit metre, erişilemeyen direk |
| vfov | ±1° | ±0.21 m | veri sayfası yuvarlaması |
| combined | RMS | ~1.4 m | at 3° + 0.5 m + 1° |
Açıkça söylemek gerekirse: 1°'lik bir montaj hatası, Identify bölgesini bir kapı genişliğinden daha fazla kaydırabilir. Montaj açısı belirsizliği baskındır: burada her derece eğim hatası d_near noktasında ~42 cm'ye mal olur. 0.1°'ye kadar hassas bir lazer eğimölçer, eğim kaynaklı hatayı 5 cm'nin altında tutar; göz kararı takılan bir braket ise ~±1 m hassasiyetindedir. DORI kademesi doğrulaması için — Recognize ve Identify halkalarının 2–3 m aralıkta olabildiği durumlarda — eğim tahmin edilmemeli, ölçülmelidir.
10Standartlar genelinde hedef mesafe ölçütleri
DORI, uluslararası ortak dildir, ancak bir tasarımcı yargı bölgesinin zorunlu kıldığı hangi standart ise onun altında çalışır. Her çerçeve, aynı fiziksel niceliği — belirli bir mesafede gereken ayrıntı — dört birimden biriyle kodlar: metre başına piksel, ekran yüksekliği yüzdesi, foot başına piksel veya Johnson çizgi çiftleri. Yukarıdaki geometri aynıdır; yalnızca okunan değer değişir.
| Bölge | Standart | Birim | Detect / Recognise / Identify | DORI'ye karşı |
|---|---|---|---|---|
| Intl · EU | IEC / EN 62676-4 (2014·2025) | px/m | 25 / 125 / 250 (Obs 62.5) | referans merdiveni |
| EU legacy | EN 50132-7:2012 | % screen | 10% / 50% / 100% | ekran yüksekliği biçimi |
| 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 | DORI'ye geçiş yapıyor |
| 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 | hedefteki piksel |
| UAE | Dubai SIRA | px/m | 63.5 / 125 / 250 | ≈ DORI |
| India | BIS IS 16910-4 | px/m | = DORI | IEC 62676-4'ü benimsiyor |
| Russia | GOST R 51558-2014 ‡ | inter-eye px | face ID ≥60 px IED ‡ | kısmi D/R/I |
| Mil · thermal | Johnson 1958 · TTP | line-pairs | 1.0 / 4.0 / 6.4 cyc | temel model |
| Face biometric | ISO/IEC 19794-5 · 39794-5 | inter-eye px | ~10 / ~40 / ≥90 (IED) | Identify altındaki alt sınır |
† Birleşik Krallık Identify = ekran yüksekliğinin %100'ü (HOSDB 28/09, 2009); daha önceki PSDB 17/94 / Rotakin şartnamesi %120 kullanıyordu. Ölçütler ~1.6–1.7 m'lik bir referans kişi içindir. ‡ Rusya GOST R 51558 burada düşük güvenilirliktedir — birincil metin ücretli erişimin ardındadır ve ikincil kaynaklar birbiriyle çelişir, bu nedenle değeri gösterge niteliğinde kabul edin. Yüz biyometriği IED = gözler arası (gözbebeği-gözbebeği) mesafe: "Identify"ın nihayetinde dayandığı piksel tabanı.
Her yargı bölgesi bir sayı belirlemez. Kanada (RCMP GCPSG-011) ve uygulamada Suudi Arabistan (HCIS), kamera performansının belirli bir piksel hedefi yerine bir saha risk değerlendirmesiyle gerekçelendirilmesini ister ve Japonya, CCTV'ye özel bir mesafe ölçütü yayımlamaz.
IEC 62676-4'ün 2025 revizyonu, dört DORI kademesini yedi adımlı bir OODPCVS merdiveniyle değiştirir — Overview, Outline, Discern, Perceive, Characterise, Validate, Scrutinise — 20 / 40 / 80 / 125 / 250 / 500 / 1500 px/m değerlerinde. CCTVplanner motoru her ikisini de hesaplar.
Dört birimin dördü de aynı şeyi ölçtüğü için, sensör çözünürlüğü ve hedefin boyutu verildiğinde birbirlerine tam olarak dönüşürler:
Böylece motordaki tek bir mesafe; 250 px/m (DORI Identify), %100 ekran yüksekliği (EN 50132-7 / HOSDB), 76 px/ft (ABD) veya 6.4 çizgi çifti (Johnson) olarak okunur — aynı kamera, dört sözcük dağarcığı.
11Yaygın yanlış anlamalar
Dört karışıklık, kâğıt üzerindeki bir tasarım ile gerçekte kurulan arasındaki farkın çoğunu açıklar — her biri yukarıdaki geometrinin doğrudan bir sonucudur.
12Yeniden üretilebilirlik
Buradaki her formül, CCTVplanner tasarımcısıyla birlikte gelen geometri modülünde doğrudan uygulanmıştır — sayısal örnekleme, çokgen kırpma ve kayan nokta sıralaması dışında herhangi bir yaklaşım olmadan — ve rektilineer / equidistant / equisolid izdüşümleri, kör nokta uç durumları, DORI yer izdüşümü, çokgen-Boolean engel kırpması ve çok katlı uzantı boyunca bir birim test paketiyle kapsanmıştır. Bu sayfadaki her figür, tam olarak bu fonksiyonları çağırır.
Ana giriş noktaları
buildFrustum(args)— kamera tabanı + görüş piramidi meta verisicomputeGroundFootprint(frustum, projection)— örneklenmiş yer izi çokgenislantToGroundRadius(frustum, slantM)— erişilebilirlik denetimiylesubtractObstacleShadows(footprint, shadows)— Martínez–Rueda farkıcomputeFloorFootprint(frustum, z, projection)— çok katlı varyant
§Kaynaklar
- [1]IEC 62676-4:2014 (değişikliklerle birlikte) — Güvenlik uygulamalarında kullanım için video gözetim sistemleri, Bölüm 4: Uygulama kılavuzu (DORI hedef mesafeleri). Avrupa'da EN 62676-4 olarak yayımlanmıştır.
- [2]Hartley & Zisserman, Multiple View Geometry in Computer Vision, 2. baskı, 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 — Advances in Engineering Software içindeki 2013 devam çalışmasıyla birlikte.
- [5]Szeliski, Computer Vision: Algorithms and Applications, 2. baskı, Springer, 2022 (izdüşüm modelleri, kamera geometrisi — standart başvuru kaynağı).
- [6]EN 50132-7:2012 — Alarm sistemleri, CCTV gözetim sistemleri, Bölüm 7: Uygulama kılavuzu (ekran yüksekliği işletme gereksinimleri; EN 62676-4 ile yürürlükten kaldırılmıştır).
- [7]IEC 62676-4:2025 (2. Baskı) — OODPCVS yedi adımlı piksel yoğunluğu merdivenini tanıtan uygulama kılavuzu.
- [8]US DHS Science & Technology, Digital Video Quality Handbook, 2013 (2018'de güncellendi) — kamu güvenliği videosu için foot başına piksel kılavuzu.
- [9]GB 37300-2018 — Kamu güvenliği video gözetimi (Çin, zorunlu), §5.6 hedef piksel gereksinimleri.
- [10]Johnson, J. (1958), "Analysis of image-forming systems," Proc. Image Intensifier Symposium — NVESD Targeting Task Performance (TTP) ardılı, Vollmerhausen & Jacobs, Opt. Eng. 43(11), 2004 ile birlikte.
- [11]ISO/IEC 19794-5:2011 & ISO/IEC 39794-5:2019 — Biyometrik yüz görüntüsü verileri (yüz tanıma ve kayıt için gözler arası piksel ölçütleri).
CCTVplanner Research. CCTV Kamera Kapsama Alanının Geometrisi. Teknik Not 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}
}Bu nottaki her figür, CCTVplanner tasarımcısının kullandığı aynı geometri motoru tarafından üretilir.
Tasarımcıyı aç