Уже несколько десятков лет аппаратура видеонаблюдения активно применяется на самых различных объектах в составе систем защиты от краж.
Все эти годы заказчики стараются потратить деньги не зря, найти научные способы задать требования к системе.

Можно ли "объять необъятное”

Именно по этой причине в последнее время растет интерес к комплексным показателям, описывающим эффективность работы системы в целом. Тому же свидетельством служит и европейский опыт. Стандарт на монохромные видеокамеры (EN-50132-2-1) изначально почти не накладывал обязательных требований, а недавно окончательно перешел в разряд "информационных”, то есть необязательных. Этот стандарт определяет методики измерения чувствительности и разрешающей способности камер, но эти параметры интересуют лишь проектировщиков. Для обеспечения интересов конечных пользователей рекомендованы другие стандарты - те, что задают общие требования к системе (например, EN-50132-7).

Единственный имеющийся у нас ГОСТ 51558-2000 пытался "объять необъятное”: упомянуть и параметры отдельных элементов, и общие требования к системам. Когда мы участвовали в его разработке, то надеялись, что последующие ГОСТы будут конкретизировать принципы применения общих требований, но эти, более конкретные, ГОСТы так и не были созданы. Да и жизнь (возможности техники) за 8 лет заметно ушла вперед.

В данной статье я попытался систематизировать те параметры, которые по опыту моей работы кажутся мне наиболее полезными для применения в технических заданиях на проектирование (создание) системы охранного телевидения. Все они относятся к "комплексным”, то есть описывающим результат применения системы в целом, а не задают требования к отдельным ее элементам. Ведь давно известно: даже если "к пуговицам претензий нет”, то костюм вовсе не обязательно удовлетворит запросы заказчика.

Функциональные требования

Что, собственно, требуется пользователю от системы охранного телевидения? Какие у нее функции с точки зрения конечного пользователя? СОТ может решать задачи наблюдения (оно может вестись вручную, оператором); верификации тревог (осуществляется оператором по сигналу от датчиков); регистрации событий (видеозаписи); автоматического обнаружения проникновения (в более общей формулировке - анализа изображения). Рассмотрим эти задачи по отдельности.

Визуальное наблюдение

Что такое визуальное наблюдение в ручном режиме? Оператор имеет возможность выбрать одну или несколько видеокамер (источников сигнала) и просматривать обстановку, опционально управляя этими видеокамерами (поворот/трансфокатор/контраст) и опционально возвращаясь в недавнее прошлое (просматривая запись или стоп-кадры).

Верификация

Верификация предполагает все то же, что и визуальное наблюдение, но ее цель - проверка поступившего от иной системы сигнала тревоги. Для обеспечения этой функции желательно наличие автоматического переключения и позиционирование необходимых камер. В проекте должно быть явно указано, какие камеры, в каком случае и как будут представлены оператору. При автоматическом переключении важно обеспечить быструю идентификацию камер для оператора (мало пользы от наблюдения, если не знаешь, куда смотришь): для решения этой задачи применяются титры на видеосигнале или индикация выбранной камеры на графическом плане. Опционально полезно предоставить оператору возможность отката кратковременной "предзаписи” или хотя бы нескольких стоп-кадров непосредственно до, во время и после тревоги. При наличии в системе функции анализа видеоизображения желательно предоставить дополнительную информацию, ускоряющую анализ изображения оператором - например, выделить подозрительную область или как-то иначе привлечь внимание оператора к элементам изображения, требующим (по мнению системы) наибольшего внимания.

Регистрация

Регистрация - сохранение видеоинформации на длительный срок для последующего анализа. Поскольку объем (длительность и количество каналов) записи и ее качество всегда конфликтуют, весьма желательна адаптивная настройка, например, запись по тревоге или по активности. При наличии функции видеоанализа желательно сохранение и информации, полученной этой системой (анализ по воспроизводимой записи нередко затруднен, ибо при записи неизбежно теряется часть информации). Видеозапись имеет существенные количественные параметры - качество (см. ниже).

Рис. 1. Критический угловой размер объекта

Рис. 2. Ограничения качества изображения различными характеристиками систем:
а - система 1; б - система 2; в - система 3; г - система 4.

Автоматический видеоанализ

Автоматический видеоанализ - выделение в потоке видеоинформации заданных событий. Широко распространены фантастические представления о возможностях таких систем, и видеоанализ действительно может многое. Например, вполне работоспособны системы, обнаруживающие проникновение в охраняемую зону (детекторы движения) или, наоборот, исчезновение охраняемого предмета (так называемая музейная функция). Системы, обнаруживающие появление разыскиваемого лица, хотя обычно и не оправдывают возлагаемых на них надежд, но тем не менее работают, а в случае поиска автомобиля по номеру работают вполне удовлетворительно. Обнаружение нарушений обычного движения (затор на перекрестке, движение навстречу нормальному потоку) также является вполне рабочей функцией.

Назначение функций

Какие же функции необходимы в том или ином случае? Примерно прикинем, используя в качестве целевых моделей противника, следующие варианты (предложены в EN-501 3x):

• случайный преступник, без подготовки, с подручными средствами;
• подготовленный и заранее оснащенный обычными (распространенными) орудиями преступник, знакомый с общими принципами охраны;
• профессиональный, специально подготовленный, оснащенный специальным оборудованием преступник, изучивший систему охраны конкретного объекта.

Понятно, чем более подготовлен преступник, тем меньше времени он находится в поле зрения видеокамеры. Потому уже для средней степени подготовки практически не имеет смысла использовать простое видеонаблюдение (вероятность, что оператор посмотрит именно тогда, когда преступник творит свое черное дело, слишком мала). А для профессионального преступника основным средством противодействия будет только верификация (работа в составе интегрированной системы, в сочетании с охранной сигнализацией), причем с обязательной записью предтревоги и возможностью ее внимательного просмотра, иначе можно и не понять, что произошло вторжение, пока преступник не войдет в комнату охраны.

Видеоанализ также помогает ускорить принятие решения оператором. А поскольку в случае серьезного преступника вся игра идет на скорость (успеют его задержать силы противодействия или нет), то любые средства, помогающие оператору быстрее определить, "куда и когда надо посылать взвод охраны”, не будут лишними.

Регистрация видеосигнала необходима как минимум на срок, за который могут быть обнару жены действия (в том числе неудачные) преступников. В особо ответственных случаях необходима не просто регистрация, но и регулярная процедура последующего анализа видеоизображения на предмет пропущенных оператором событий.

Рис. 3. Рекомендации для стандартного телевизионного сигнала.

Что же мы хотим увидеть?

Рассмотрим теперь какие-нибудь качественные характеристики. Все мы знаем, что изображение от охранных камер иногда бывает замечательное, а иногда по нему можно лишь сказать, что там виден "человек, похожий на генерального прокурора”.

Как же объективно задать требования и проверить их исполнение создателем системы?

Зададим себе вопрос: "Что мы, собственно, хотим увидеть?” Или, более умными словами: "Каковы зрительные задачи?” В теории обычно выделяют три основные зрительные задачи: обнаружение, опознавание, идентификация. Термины изначально использовались для анализа изображений военной техники (а кто еще будет платить за сбор и анализ огромных массивов экспериментальной информации?). Идентификация - это распознавание "типа”, то есть в применении к танку - распознавание модели, а в применении к человеку -способность отличить военного от гражданского. Задача опознавания - отличить танк от самолета, а человека - от других живых существ, например, от собаки.

В применении к системам противокриминальной и антитеррористической защиты зрительные задачи имеет смысл несколько откорректировать, ибо нас интересуют, прежде всего, действия людей. Например, EN50132-7 рекомендует такие градации: верификация, опознавание, идентификация. При этом под термином "опознавание” подразумевается также определение основных параметров действий человека -например, направление его движения.

Решена ли задача?

Как же проверить успешность решения заданных задач? При приемке систем рекомендуется применять методики экспертно-статистической оценки (для чего в EN50132-7 описаны стандартные манекены для использования в качестве цели). При этом испытания надо проводить на крайних дистанциях в наихудших погодных условиях. Целевым параметром является вероятность решения зрительной задачи оператором со средней подготовкой.

Впрочем, в большинстве случаев (по крайней мере, на стадии проектирования) можно использовать результаты тех самых экспериментальных исследований, оплаченных министерствами обороны многих стран. Знаменитые "критерии Джонсона” дают теоретический предел в 1-2 ТВЛ на фут для обнаружения человека, 3-4 - для опознавания, 6-10 - для идентификации. Более или менее, в соответствии с Джонсоном (если вспомнить, что в обычном ТВ-сигнале примерно 500 строк), упомянутый EN рекомендует, чтобы для решения поставленных задач человек занимал 10, 50 и 130% высоты экрана соответственно. Правда, надо отметить, что это верно только при хорошем качестве сигнала (не менее 40 дБ -сигнал/шум и не менее 30% - контрастность цели). На практике это реализуется не всегда. И тут существенно, от какого противника защищаем, влияние отношения сигнал/шум на эффективность распознавания. Если противник неквалифицированный, то снижение, скажем, контрастности лишь снижает вероятность обнаружения - только в ограниченном диапазоне дистанций система обеспечит приемлемый результат. Если же противник - профессионал, то следует предположить, что он заведомо выберет для проникновения самый трудный для обнаружения участок, а потому при снижении контрастности изображения вероятность обнаружения может свестись к нулю.

Рис. 4. Влияние отношения сигнал/шум на эффективность распознавания.

Надежность

Сколько копий переломано маркетологами различных компаний в попытке доказать, что их техника самая надежная! А ведь существуют вполне объективные критерии. Что такое надежность? Это способность системы выполнять свои функции в течение всего времени эксплуатации, в том числе во всех условиях освещенности, во всех погодных условиях, при отказах электропитания и засыпающих операторах.

Абсолютной надежности не бывает. Но есть вполне глубоко проработанная теория. ГОСТ-27.203 рекомендует для обслуживаемых ремонтопригодных изделий непрерывного действия определенного назначения (система охранного телевидения, несомненно, относится именно к этой категории) задавать параметр "коэффициент готовности”. Определение этого термина "живет” в соседнем ГОСТ-27.202: "Вероятность того, что в заданный момент система окажется в работоспособном состоянии”. В последнее время под влиянием зарубежной литературы часто применяется эквивалентный термин downtime per year, задающий среднее время нахождения изделия в неработоспособном состоянии за год. Напомню, что к состоянию неработоспособности следует относить и неработоспособность, вызванную внешними (например, погодными) условиями. И снова, в зависимости от потенциального противника, ситуация меняется кардинально. Если случайный преступник в плохую погоду, скорее всего, сидит дома, то профессионал постарается спланировать нападение именно в плохую погоду или осуществит проникновение со стороны слепящего восходящего солнца. Но как же определить параметры надежности при сдаче системы в эксплуатацию? Ответ: никак. Опытные заказчики включают в договор пункт о периоде опытной эксплуатации, и только после окончания этого периода выплачиваются последние, скажем, 10% от суммы договора. А вот за этот период (полгода-год) легко получить нужные данные.

Удобство

Данное понятие кажется неуместным и неосязаемым. Однако оно необходимо. Система предполагает наличие оператора. Если оператор не успеет в заданное время выполнить свои функции, значит, система в целом сработает вхолостую. Следует отметить, что хотя и существуют низкоуровневые показатели эргономичности, но значительно эффективнее, как и в случае надежности, ориентироваться на указанные комплексные показатели.

На мой взгляд, основными показателями из этой категории является среднее время, затрачиваемое оператором на выполнение основных операций, и вероятность правильного выполнения операций (воспользуемся ГОСТ-34.602,описывающим требования к автоматизированным системам). В случае СОТ основная операция - визуальный анализ ситуации оператором, в порядке рутинного наблюдения или при верификации тревоги.

Основным показателем для системы охраны в целом является вероятность обнаружения противника за время, в течение которого ему можно успеть противодействовать. Поскольку в общее время реакции системы входит и время оценки ситуации оператором, то основным нормируемым параметром имеет смысл задавать вероятность обнаружения противника за плановое проектное время реакции. При этом необходимо ограничить и ошибки второго рода - задать вероятность ложных тревог, то есть ситуаций, ложно воспринятых оператором как тревога.

Методика приемки готовой системы также субъективно-статистическая. Расчетные методики тут неуместны, ибо результат слишком сильно зависит от множества самых разнообразных факторов, включая грамотную систему обозначений видеокамер, подсказки на экране от процессора видеоанализа вплоть до удачной цветовой маркировки органов управления системой. Особенно большое влияние оказывает эффективность интеграции СОТ и других систем, в первую очередь -системы охранной сигнализации.

Пригодность записи

Видеозапись является одной из существенных функций (в некоторых простых случаях - единственной) системы охранного телевидения. Немаловажное назначение видеозаписи - использование в качестве доказательства в суде. Однако для того чтобы видеозапись могла послужить в этом качестве, суд надо будет убедить в том, что за время, прошедшее до передачи копии записи правоохранительным органам для приобщения к делу, фальсифицировать запись было нереально. Это особенно важно в тех случаях, когда речь идет о цифровой записи, у которой невозможно отличить копию от оригинала. В частности, в Великобритании официально принята точка зрения, что к цифровым документам не может применяться понятие "оригинал”: все копии считаются равноправными копиями, но лишь копиями.

Для успешного решения задачи представления доказательств в суд необходимо, чтобы система СОТ обеспечивала возможность достаточно быстрого экспорта записи, чтобы минимизировать время до ее передачи представителям компетентных органов. Кроме того, желательно, чтобы аппаратура видеозаписи затрудняла внесение изменений в запись после ее первичной регистрации, например, посредством различных технологий водяных знаков, цифровой подписи, шифрования и т.д.

Исходя из перечисленных требований для системы видеонаблюдения может быть применим комплекс двух критериев: время, необходимое для передачи видеозаписи (при невозможности экспорта на съемный носитель приобщать к делу придется весь видеорекордер), а также экспертная оценка времени, необходимого на взлом имеющихся систем аутентификации записи.

Опыт полиции Великобритании

Помимо анализа угроз и функциональных требований рассмотрим также критерии эффективности систем видеонаблюдения.

Для начала повторю: не бывает абстрактной эффективности систем видеонаблюдения. Эффективность можно измерить только по отношению к конкретным функциональным требованиям.

Набор руководящих документов HOSDB

Чтобы дать представление о методике, по которой определяются критерии эффективности СОТ, опишу руководящие документы полиции Великобритании, выпускаемые HOSDB (Home Office Scintific Development Branch).

Великобритания - единственная европейская страна, которая последние лет пятьдесят на практике имела дело с открытыми проявлениями гражданской войны, ведущейся боевиками IRA(Ирландской республиканской армии). Терроризм, об опасности которого мы стали задумываться лет десять назад, в Великобритании давно стал частью жизни. А если добавить тот факт, что это далеко не самая бедная страна, то становится понятно, почему именно ее опыт, ее национальные стандарты легли в основу европейских норм на системы безопасности.

Итак, рассмотрим пристальнее набор руководящих документов HOSDB, относящихся к системам видеонаблюдения. Как и вся английская система законов, он поражает своей бессистемностью. Тем не менее легко выделить следующие документы.

Performance Testing of CCTV Perimeter Surveillance System (Тестирование качества систем периметрового видеонаблюдения). Издан в 1996 г., ныне является основным документом, описывающим методики тестирования видеосистем не только на периметре, но и в любых других условиях.

CCTV Operational Requirements Manual (Руководство по написанию функциональных требований к СОТ). 4-я версия документа выпущена в 2006 г. и включает в себя описание особенностей цифровых систем с мегапиксельными камерами.

Есть также целый ряд специальных "отраслевых” рекомендаций - например, Guidance Notes for the Procurement of CCTV for Public Safety at Football Grounds (Руководство по применению СОТ для обеспечения безопасности публики на футбольных стадионах).

Кроме полиции множество "отраслевых” документов издают другие организации - например, ведающие лицензированием торговли алкогольными напитками или ассоциации страховщиков. Эти документы, как правило, вовсе не специфичны для видеонаблюдения, так как приводимые в них основные угрозы, от которых должны быть защищены объекты, описываются без конкретизации способов защиты.

Документы HOSDB являются, скорее, научными рекомендациями. А есть еще и разной степени обязательности исполнения документы Министерства внутренних дел, NSI (National Security Inspectorate), BSIA (British Security Industry Association), АСРО (Association of Chief Police Officers) и местные нормы, утверждаемые шефом ПОЛИЦИИ каждого графства.