Copertura fino a 360 gradi con uno o più obiettivi

La sorveglianza e l’analisi video di grandi spazi commerciali e industriali, piazze e parcheggi richiedono telecamere panoramiche con obiettivo singolo fisheye o ptz, multi-sensore o multidirezionale fisso/ varifocale. Analizzando le diverse tipologie, è possibile comprendere come lavorano questi dispositivi e quali sono i vantaggi e gli svantaggi dei modelli attualmente in commercio.

Le telecamere panoramiche rappresentano l’unica soluzio­ne per monitorare grandi aree in modo efficace ed efficiente dal punto di vista del rapporto costi/benefici. Per “panorami­ca” non si intende un determinato tipo di tele­camera con caratteristiche specifiche, ma un gruppo allargato di dispositivi che comprende centinaia di marche, modelli e tipologie differen­ti, con tecnologie e dotazioni idonee a catturare ed elaborare immagini a 180, 270 o 360 gradi.

A seconda della tipologia di telecamera pano­ramica e delle sue caratteristiche tecniche, si possono ottenere risultati diversi in rapporto alle sfide cui l’impianto di videosorveglianza è chiamato a rispondere. Il progettista deve infatti chiedersi (o meglio, chiedere al cliente) se sia sufficiente una ripre­sa panoramica del luogo o sia necessario anche identificare volti e targhe, qual è il budget dispo­nibile e quale il livello di affidabilità, precisione e flessibilità che si vuole ottenere.

Telecamere PTZ: low cost con tanti vantaggi e qualche vincolo

Le telecamere PTZ (Pan-Tilt-Zoom, dispositivi in grado di ruotare su sé stessi utilizzando il movimento in orizzontale e in verticale, e di ingrandire la scena) rappresentano il punto di partenza per la sorveglianza delle grandi aree: lo zoom ottico e l’elevata risoluzione dei sensori permettono di cogliere i più piccoli dettagli (anche quelli utili a fini forensi) in aree ad alta sicurezza come aeroporti ed edi­fici governativi.

Per produrre un risultato ottimale, i dispositivi richiedono tuttavia la presenza costante dell’o­peratore per le operazioni di pan, tilt e zoom (anche se i modelli più moderni e avanzati sono in grado di cercare e trovare elementi chiave in modo autonomo e automatico grazie all’intelli­genza artificiale).

Un altro punto a sfavore è l’impossibilità di ga­rantire una visione panoramica complessiva du­rante i singoli zoom e spostamenti della teleca­mera, a meno di impiegare due o più dispositivi con la stessa area di copertura.

Telecamere multidirezionali fisse o PTZ: all-in-one fino a 360 gradi

Le telecamere multidirezionali fisse offrono pre­stazioni simili alle PTZ, ma con un hardware totalmente differente: grazie alla presenza di quattro corpi separati nello stesso alloggiamento possono monitorare quattro direzioni simulta­neamente senza bisogno di alcun intervento umano e con maggiore flessibilità e versatilità.

Ogni obiettivo varifocale consente di ottimizzare il campo visivo per un requisito di sorveglianza specifico, con un campo ampio per la sorveglian­za panoramica e uno con teleobiettivo quando serve un maggiore dettaglio. Per un posizionamento ottimale, ogni corpo del­la telecamera può essere inclinato e scorrere di +/-90 gradi su un binario circolare.

Il posizionamento equidistante dei sensori of­fre una visualizzazione “quad” a 360 gradi per corridoi e incroci, mentre con un diverso posi­zionamento è possibile soddisfare qualsiasi altra esigenza. Se la telecamera è posizionata nell’angolo ester­no di un edificio, tre sensori possono fornire una copertura di 270 gradi, mentre il quarto può es­sere orientato verso il basso o su un’altra area che richiede una maggiore attenzione (porte, varchi ecc.).

In alcune telecamere multidirezionali, ogni corpo della telecamera può essere ruotato di 90 gradi per supportare il formato “portrait” e ot­timizzare le riprese di corridoi lunghi, strade o altre scene a orientamento verticale.

Sul mercato è possibile trovare anche telecamere multidirezionali con PTZ, ottenute grazie alla combinazione tra una telecamera a 360 gradi multidirezionale e una telecamera PTZ motoriz­zata. La prima offre una panoramica completa, mentre la seconda produce video ravvicinati con un elevato livello di dettaglio e grande valore forense, utilizzando un unico cavo di rete per il controllo e l’alimentazione.

Gli obiettivi della telecamera multidirezionale monitorano continuamente ogni direzione e, quando rilevano un evento, la telecamera PTZ trova automaticamente le persone o gli oggetti chiave e li ingrandisce con lo zoom.

Telecamere ultra grandangolari: immagini circolari o rettangolari a 360 gradi

Le telecamere fish-eye con obiettivo ultra gran­dangolare assicurano un’ampia copertura con una singola inquadratura, un solo collegamento di rete e una sola licenza d’uso. Permettono di riprendere tutto ciò che succede all’interno di una stanza, lungo un corridoio o su aree più ampie fino ad azzerare gli angoli ciechi. Di norma vengono utilizzate in supermercati e negozi, con installazioni a soffitto per la zona vendita e le aree di stoccaggio, a parete per il fronte casse e il controllo dei corridoi, così da garantire una copertura ampia e dettagliata.

Sono ideali anche per i centri commerciali e gli hotel che, sia per la sicurezza sia per il monito­raggio dell’affluenza di pubblico, necessitano di un controllo continuo e di una visuale panora­mica d’insieme dall’alto. La vista globale panoramica è solitamente a 360 gradi se la telecamera viene installata a soffitto oppure a 180 gradi se posizionata a parete.

I mo­delli che generano stream multipli (per esempio, doppio fish-eye e triplice PTZ virtuale - ePTZ, panorama e quadruplo PTZ virtuale ecc.) per­mettono all’operatore di spostarsi all’interno dei singoli ritagli e PTZ e ingrandirli come se fossero generati da una telecamera speed-dome.

Le fish-eye più sofisticate permettono quindi di ottenere una visione panoramica di insieme e multipla, con un livello di dettaglio parago­nabile a quello delle singole telecamere ma con costi di installazione, gestione e manutenzione inferiori. Le telecamere fish-eye sono però soggette an­che a qualche limite e svantaggio, soprattutto in termini di qualità e geometria delle immagini.

Il flusso video grandangolare di forma circolare (effetto barile) può risultare comodo per segui­re i movimenti di veicoli o persone all’interno dell’area di copertura (per esempio, un negozio o un parcheggio) ma, quando viene “linearizzato” per altri utilizzi (come l’analisi video) richiede un’operazione di editing, detta dewarping, che solitamente comporta una perdita di risoluzione e dettaglio, sia nel caso in cui venga effettuata a bordo della telecamera sia che venga eseguita da sistemi di registrazione e analisi esterni.

A questo si aggiunge l’inevitabile aberrazione ottica introdotta dalla lente ultra grandangolare, in particolare ai bordi, che vanifica in parte i benefici dell’utilizzo dei sensori Full HD, 2K o 4K.

Per mitigare questo problema, alcune telecame­re panoramiche con sensore singolo impiegano obiettivi “stereografici”, che proiettano i bordi verso un’area più ampia del sensore rispetto agli obiettivi a grandangolo. In pratica, offrono una risoluzione maggiore vicino ai bordi del­la visualizzazione circolare rispetto al centro, consentendo agli oggetti periferici di mantenere la propria forma e migliorando le prestazioni soprattutto quando la telecamera è montata a soffitto.

Telecamere multi-sensore: copertura dettagliata con poche criticità

Le telecamere multi-sensore adottano due o più obiettivi, disposti in modo tale da offrire riprese panoramiche senza l’utilizzo di lenti ultra gran­dangolari. I vantaggi sono gli stessi delle telecamere fi­sh-eye ultra grandangolari, ovvero la sempli­ficazione, la progettazione, la messa in opera dell’impianto di videosorveglianza e la gestione delle riprese. In più assicurano prestazioni video superiori, molto simili a quelle delle telecamere mono-sensore con obiettivo grandangolare (non ultra) o varifocale.

I sensori vengono montati su un supporto orien­tabile e abbinati a lenti fisse per generare im­magini continue e contigue grazie al dewarping integrato, decisamente meno invasivo rispetto al fish-eye per quanto riguarda una migliore li­nearità delle immagini e un maggior livello di dettaglio.

L’unico neo delle telecamere multi-sensore è la reazione dei singoli CMOS/CCD a differenti li­velli di luce, con occorrenza piuttosto rara ma comunque possibile in determinate condizioni ambientali, sia all’esterno sia all’interno. Quando i singoli sensori si adattano in modo diverso alle condizioni di luce, l’immagine generata risulta poco omogenea, quasi un collage di singole ri­prese. Si tratta di un difetto puramente estetico, che non pregiudica l’impiego delle immagini per indagini forensi, perché il dettaglio delle scene rimane comunque elevato, anche fino all’iden­tificazione di volti e targhe grazie ai sistemi di regolazione automatica (backlight compensa­tion, HDR ecc.).

In alcune telecamere multi-sensore, le immagi­ni separate vengono trasformate in una singola immagine coesiva tramite un processo chiamato “stitching” che comprende un bilanciamento del bianco “universale” e un’esposizione sincroniz­zata per tutti i sensori. Le immagini individuali vengono pertanto allineate per formare un’im­magine consistente, proiettandole su una super­ficie comune sferica, cilindrica o con altro tipo di curvatura. Questa proiezione corregge inoltre altre distorsioni che possono essere presenti nel­le immagini originali, per esempio l’effetto barile.

Le telecamere multi-sensore assicurano una co­pertura di 180, 270 o 360 gradi già a partire da soli due obiettivi, gestiti da sofisticate tecniche di overlapping (sovrapposizione) che minimizzano le aberrazioni ottiche grazie alla ridondanza di informazioni assente nelle telecamere fish-eye mono-sensore.

Livello di dettaglio, densità dei pixel e guida alla scelta

Per consigliare al cliente la telecamera panora­mica più adatta alle sue esigenze, l’installatore deve innanzitutto conoscere il livello di dettaglio più appropriato per la scena e lo scopo. Un conto è rilevare la semplice presenza di og­getti e soggetti, un altro identificarli. Partendo da questi dati, bisogna calcolare la distanza tra la telecamera e gli oggetti chiave da sorvegliare e valutare quali telecamere (tipologie e modelli) sono in grado di assicurare una corretta densità dei pixel (cioè il livello di dettaglio).

La densità dei pixel viene influenzata dalla risoluzione del sensore, dall’obiettivo e dalla distanza: i principali produttori di telecamere professionali consigliano un minimo di 25 pixel per metro (px/m) per il semplice rilevamento di presenza, almeno 125 px/m per riconoscere una persona già conosciuta e 250 px/m per la completa identificazione.

Una telecamera panoramica a sensore singolo con un campo visivo completo a 360 gradi rap­presenta la soluzione ideale per una sorveglianza totale a scopo di rilevamento o riconoscimento. Poiché la telecamera copre un angolo ampio, la densità di pixel necessaria per il riconoscimento o l’identificazione può essere ottenuta principal­mente vicino alla telecamera.

Le telecamere multi-sensore offrono general­mente densità di pixel elevate in un campo visivo a 180 gradi con tutti gli obiettivi combinati. Oltre a un’eccellente visione panoramica, consentono il riconoscimento e l’identificazione anche a di­stanze maggiori dalla telecamera.

Le telecamere multi-direzionali offrono molte scelte: con obiettivi standard o varifocali in mo­dalità vista ampia, permettono di raggiungere densità sufficienti per un rilevamento a vista ma, in caso di obiettivi speciali o teleobiettivi, ogni sensore può raggiungere densità di pixel elevate e consentire l’identificazione in un campo visivo limitato. Le due modalità di vista possono essere com­binate in modo da mantenere una panoramica a 360 gradi a livello di rilevamento, oltre a rag­giungere la densità di pixel necessaria a livello di identificazione in un’area limitata. Una tele­camera multidirezionale PTZ assicura ottime possibilità di identificazione anche a diverse cen­tinaia di metri di distanza, ma con il vincolo del constante intervento umano.