Ten years of patented multifocal sensor technology

¿PTZ? ¿Megapíxel? ¿Multisensor? ¿Sensor multifocal?… Fabricantes e instaladores, pero también responsables de seguridad, lo discuten con frecuencia. Este texto intenta iluminar, provocar un poco y promover la discusión.

¿Qué tecnología de cámara ofrece el mayor beneficio al cliente en las tareas de tecnología de vídeo de observación, vigilancia y análisis? No existe una respuesta clara a esta pregunta. Son demasiado diferentes los campos de aplicación y los objetivos que los usuarios quieren alcanzar.

¿Se trata de captar de la forma más económica posible superficies vastas, pero mayoritariamente vacías, o distancias grandes, pero únicamente distinguiendo sucesos? ¿O es importante obtener grabaciones de alta resolución de todas las áreas de imagen y solamente tener la posibilidad de hacer zoom en áreas determinadas en caso de necesidad? ¿Qué hay de los requerimientos de análisis? Y, of course, ¿qué costes presenta cada una de las diferentes soluciones?

PTZ: el anteojo

Como es sabido, la abreviatura ‘PTZ’ representa los términos ingleses ‘Pan’, ‘Tilt’ y ‘Zoom’, that is to say, girar, inclinar y hacer zoom.

Gracias a estas tres funciones, las cámaras PTZ pueden captar objetos y personas y ampliar encuadres seleccionados mediante zoom óptico para una identificación más exacta. Se usan especialmente en la vigilancia en vivo. Ayudan a seguir los sucesos al detalle y así intervenir inmediatamente.

However, los hechos que ocurren fuera de la zona que se encuentra dentro del ‘foco PTZ’ en ese momento, siguen sin detectarse debido a limitaciones técnicas, lo que precisamente en áreas muy frecuentadas puede representar un problema. Besides, un operador puede examinar sólo una vista de detalle por sistema de cámara.

Therefore, en situaciones complejas, se requieren teóricamente tantos sistemas PTZ como sucesos haya, siendo algo obviamente no realista. Estas cámaras tampoco son aptas para el análisis ya que el encuadre y la resolución –es decir, la calidad de los datos– cambian continuamente. El cumplimiento de los requerimientos de protección de datos, como puede ser la definición de ‘máscaras de privacidad’, también es insuficiente.

Cámaras de un solo sensor

El caso de las modernas cámaras megapíxel es diferente. Representan siempre la imagen completa, muchas veces con una calidad muy buena, y permiten una visión de áreas grandes.

However, persiste un problema básico en física: las cámaras megapíxel observan –a pesar de la, en parte, alta resolución de sensor– determinadas escenas, For example, en la zona posterior de la imagen, con una resolución inferior que en la zona delantera de la imagen.

Pero determinados casos de aplicación exigen, según se describe en la DIN EN 62676-4, una cierta resolución mínima en toda la superficie a observar. Para que, For example, las imágenes de rostros sean admitidas ante los tribunales se requiere un mínimo de 250 píxeles por metro (px/m) y en el caso del puro análisis de objetos más grandes, solamente 62,5 px/m.

That is to say, las cámaras megapíxel ‘desperdician’ un recurso valioso como es la densidad de resolución en la zona delantera de la imagen mientras esta escasea en la zona posterior de la imagen. Pero tampoco sistemas de cámara adicionales o muchas cámaras más pequeñas con diferentes distancias focales resuelven este problema.

La integración eficiente de las mismas es, con los sistemas de gestión de vídeo existentes, una operación muy costosa y, in most cases, desesperanzadora.

Ocurre algo similar con la combinación de varios grandes sistemas megapíxel, in which, debido a la descrita sobrecompensación de resolución, los gastos de hardware e infraestructura se van rápidamente de las manos, generando problemas de ancho de banda que llevan incluso a redes existentes de 1 Gbit/s a sus límites. Esto también es aplicable a la planificación que alcanzaría rápidamente unos gastos ya no justificables.

Análisis: basura que entra, basura que sale

El problema de una resolución mínima para un análisis potente tampoco se resuelve satisfactoriamente con las cámaras tradicionales de un solo sensor.

Conforme al conocido principio de análisis de datos “Garbage (basura) In, Garbage Out”, The quality of the results of systems that process data can only be as good as the quality of the source data.

To obtain good results from video analysis, the essential criterion for this data quality is a resolution that is at least adequate for the corresponding analysis requirement (y, in the ideal case, definable already during planning), even in the rear areas of the image.

Combination solutions and multisensor systems

Given the disadvantages described above in monitoring large areas, many integrators resort to a combination of PTZ and single-sensor cameras.

An alternative is offered by, the so-called, multisensor systems, en los que están colocados varios sensores y objetivos en una carcasa, normalmente en un ángulo de 180 o 360 degrees.

Los conocidos inconvenientes, como una resolución baja en zonas alejadas de la imagen, ninguna grabación de alta resolución de la escena completa o una calidad de datos insuficiente para un análisis en toda la superficie, tampoco los pueden resolver estos sistemas de forma satisfactoria.

Multisensor no es igual a sensor multifocal

La patentada tecnología de sensores multifocal (MFS), finalmente, suma las ventajas de sistemas PTZ y megapíxel combinando varios objetivos y sensores (multi), todos con diferentes distancias focales (focal), en una carcasa.

This way, los sistemas MFS pueden captar también las zonas posteriores y medias de la imagen con una densidad de resolución mínima tan alta como las escenas en primer plano.

Un software potente combina hasta ocho imágenes individuales en una imagen completa de alta resolución integrando también la calibración de los sistemas así como la sincronización de hora e imagen. Los sistemas MFS son además escalables y combinables a voluntad. Así es posible manejar mediante software incluso varias cámaras MFS como si fueran un solo sistema de cámara.

En los campos de aplicación de videovigilancia y videoobservación, esto permite abarcar un contexto espacial muy grande en alta resolución en un único monitor. If necessary, los operadores pueden abrir mediante clics de ratón tantas ventanas de zoom como deseen. In this way, se mantienen también bajo control situaciones complejas. Al fin y al cabo, se trata casi de sistemas PTZ virtuales en un número teóricamente ilimitado.

Para el seguimiento en la vigilancia, la tecnología MFS tiene la ventaja de que graba toda la zona de la imagen con la resolución mínima definida previamente, de modo que no se pierde ninguna información, For example, para la evaluación forense. Finally, para el análisis, la tecnología MFS ofrece, con considerablemente menos sistemas, una calidad de datos mínima constante en todo el espacio a cubrir.

Conclusión: depende…

Las tecnologías convencionales, naturalmente, siguen teniendo su razón de ser; extreme demands for detailed resolution that can only be met with PTZ systems, or situations where a wide overall view is sufficient without high-resolution details, e.g.. en la zona posterior de la imagen.

However, in the combination of both requirements – especially, when it comes to representing large areas with a minimum resolution defined across the entire surface –, multifocal sensor technology can have an advantage. Security managers, For example, of medium and large companies, stadium operators or municipal administrations can cover wide areas with a significantly lower number of systems.

The manufacturer Dallmeier cites an average of up to 24 individual cameras that can be replaced by an MFS system. So, total costs are reduced – especially due to savings in infrastructure and installation and operating expenses – to a minimum.

Josua Braun

Product Marketing Director of Dallmeier Electronic