Multifocal-Sensor systeme: Neue Dimensionen in der Videosicherheitstechnik

Bild: Dallmeier

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Bild: fotolia

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Der technologische Fortschritt im Bereich netzwerkbasierter Überwachungs­kameras war in den letzten Jahren enorm. High-Definition und Megapixel-Kameras kamen auf den Markt und es stellte sich die Frage: Sind HD-Kameras oder eher Megapixel-Kameras besser geeignet für die professionelle Videoüberwachung? Doch mittlerweile ist auch diese Dis­kussion schon wieder passé: Eine neue Technologie, die sog. Multifocal-Sensor­technologie, erobert derzeit den Markt und eröffnet völlig neue Überwachungs-und Auswertemöglichkeiten. 

Als vor ein paar Jahren die ersten HD- und Megapixel-Kameras auf den Markt kamen, überzeugten sie gegenüber den bisherigen SD-Kameras mit viel höheren Auflösun­gen. HD-Kameras zeichnen sich durch eine Technologie aus, die aus dem Videobereich – sprich für bewegte Bilder – stammt. Die Megapixel-Technologie hingegen stammt ur­sprünglich aus dem statischen Fotobereich, allerdings lassen sich höhere Pixelwerte als mit HD-Kameras erzielen.

Doch bevor jetzt Diskussionen darüber gestartet werden, ob sich nun HD- oder Megapixel-Kamers besser für heutige Überwachungsaufgaben eignen, sollte man eines bedenken: Auflö­sung allein ist nicht alles. Um die Bilder der Überwachungskameras effizient nutzen und erfolgreich auswerten zu können, sind neben der Auflösung noch weitere Dimensionen wie etwa die effektive Bildaufteilung, die Aufzeich­nung des Gesamtbilds oder die Auswertung in der Vergangenheit relevant. Während so­wohl HD- als auch Megapixel-Kameras in diesen Bereichen schnell an ihre Grenzen stoßen, überzeugt hier eine neue Technolo­gie, die sog. Multifocal-Sensortechnologie. 

Im Gegensatz zu HD- und Megapixel-Ka­meras, die über ein einziges Objektiv verfü­gen, arbeiten die Multifocal-Sensorsysteme mit mehreren Objektiven mit jeweils unter­schiedlichen Brennweiten. Durch dieses neue Sensorkonzept kann die Kamera optimal dem zu überwachenden Bereich angepasst werden, so dass nicht nur im Nahbereich, sondern auch auf große Ent­fernungen Details noch gut sichtbar sind und Personen erkannt werden können. Doch das ist nicht der einzige Unterschied zu herkömmlichen Kameras. 

Effiziente Bildaufteilung 

Ein Hauptargument für die Befürworter von High-Definition Kameras ist, dass HD das Breitwandformat mit einem Seitenverhältnis von 16:9 im Gegensatz zum 4:3-Format der Megapixel-Kameras nutzt. Dies entspricht eher dem menschlichen Sichtfeld und er­möglicht es, auch in der Breite noch weitere Informationen mit aufzunehmen. 

Doch reale Szenen entsprechen selten ge­nau einem dieser beiden Formate. Um den­noch alle relevanten Bereiche abzudecken, wird oft in Kauf genommen, dass auch unwichtige Areale wie z.B. der Himmel mit aufgezeichnet werden. Hier werden Pixel und dafür benötigte Aufzeichnungs- und Speicherkapazitäten unnötig verschwen­det. Doch es gibt eine elegantere Lösung: Anstatt eine Überwachungsszene in ein bestimmtes Format zu pressen, gibt es bei Multifocal-Sensorsystemen keine starren, vorgegebenen Seitenverhältnisse. Sie pas­sen das Pixelverhältnis der entsprechenden Situation an! Das Bild wird effizient aufgeteilt, ohne dabei an bestimmte Seitenverhältnis­se wie 16:9 oder 4:3 gebunden zu sein. So sind beispielsweise Seitenverhältnisse wie 5:1, 10:1 oder 3:4 problemlos möglich. 

Gleichbleibende Auflösung über den gesamten Objektraum 

Zwar nutzen HD- und Megapixel-Kameras die fortschreitenden Auflösungsmöglichkei­ten, doch gerade wenn es darum geht, auch auf größere Entfernungen noch Einzelheiten zu erkennen, erreichen auch sie schnell ihr Limit. „Kinofilme oder Fernsehserien wie CSI suggerieren den Anwendern oft, dass mit Hilfe von wenigen Klicks auch verschwom­mene Bilder zu besten Fahndungsfotos ge­macht werden können“, erklärt Roland Mei­er, Head of Panomera® Multifocal Sensor Systems bei Dallmeier. „Doch Pixel bleibt nun mal Pixel: Wo keine zusätzliche Bildin­formation vorhanden ist, beispielsweise weil eine HD- oder MP-Kamera eine Person in 50m Entfernung nur durch eine Ansamm­lung grober Blöcke darstellt, kann diese auch im Nachhinein nicht einfach „hinzuge­zaubert“ werden.

Man kann also wahrneh­men, dass hier etwas passiert, ein Erkennen oder gar eine Identifizierung der Person ist aber keinesfalls möglich. Und genau das wäre ja das Ziel einer professionellen Video­anlage.“ Um also die gewünschten Informa­tionen zu erhalten, mussten bislang mehrere Kameras an verschiedenen Standorten ins­talliert werden. Doch dies wiederum ist mit erhöhten Kosten verbunden: An jedem ein­zelnen Standpunkt wird die entsprechende Verkabelung für Spannungsversorgung und Datenübertragung benötigt, die Infrastrukturkosten und die späteren Wartungskosten für zahlreiche verteilte Kamerastandorte sind also enorm.

Abhilfe liefert hier die neue Multifocal- Sensortechnologie, die derzeit in etwa der 32-fachen Auflösung einer konventionellen HD-Kamera entspricht. Mit ihr kann von nur einem einzigen Installationspunkt aus ein riesiger Bereich überwacht werden. „Bei herkömmlichen Kameras nimmt die Auflö­sung mit zunehmender Entfernung ab. Oder anders gesagt: Je weiter eine Person oder ein Objekt vom Kamerastandort entfernt ist, desto schlechter ist dort die Auflösung, man kann also weniger Details erkennen. Ein Multifocal-Sensorsystem hingegen nutzt verschiedene Objektive, so dass eine gleichbleibende Auflösung über den gesam­ten zu überwachenden Bereich gewährleis­tet werden kann. Die Auflösung in 100m ist deshalb genauso gut wie in 20m. So lassen sich beispielsweise auch auf 160m noch Personen erkennen“, erklärt Roland Meier. 

Permanente Aufzeichnung des Ge­samtbildes mit höchster Auflösung 

Wer wie vorhin beschrieben nicht mehrere herkömmliche Kameras auf dem Gelände verteilt installieren will, kann auf sog. PTZ-Kameras zurückgreifen. Diese können, wie der Name „Pan-Tilt-Zoom“ bereits aussagt, schwenken, neigen und zoomen. Mit diesen Kameras wäre es prinzipiell also möglich, einen größeren Bereich zu überwachen und bei Bedarf auf die entsprechende Stelle zu schwenken oder zu zoomen. Doch PTZ-Ka­meras weisen einen entscheidenden Nach­teil auf: Sie zeichnen immer nur das auf, was der Bediener gerade live sieht. Wenn er also auf eine bestimmte Szene zoomt, wird auch nur dieser Bereich aufgezeichnet. Eventu­elle zusätzliche Vorkommnisse im Sichtbe­reich der PTZ-Kamera gehen verloren und können auch im Nachhinein nicht mehr ausgewertet oder bewiesen werden. Das Überwachungssystem ist also immer nur so gut wie der Benutzer, der es bedient. 

Ein Multifocal-Sensorsystem hingegen liefert immer volle Leistung, da permanent das Gesamtbild („permanent and overall“) mit höchster Auflösung aufgezeichnet wird. „Das sind gleich drei wichtige Punk­te: Es wird das Gesamtbild aufgezeichnet, es geht also kein Bereich verloren, selbst wenn sich der Bediener live gerade auf einen kleineren Ausschnitt konzentriert. Dieses Gesamtbild wird permanent aufge­zeichnet, es gibt also auch keine zeitlichen Lücken. Und schließlich: Die Aufzeichnung erfolgt mit höchster Auflösung, in der Auf­zeichnung gehen keine Details verloren“, betont Roland Meier.

„Darüber hinaus weisen Multifocal-Sensor­systeme im Gegensatz zu PTZ-Kameras keine mechanischen Bauteile auf, es gibt also keinen Verschleiß, was die Lebenszeit deutlich erhöht. Und noch einen weiteren Vorteil gibt es: Während bei PTZ-Kameras jeweils nur ein Bediener die Kontrolle über die Kamera hat, können sich bei Multifocal- Sensorsystemen beliebig viele Nutzer mit der Kamera verbinden und ihre ganz individuellen Ansichten wählen“, ergänzt Roland Meier. 

Mobile Lösungen für iPhone/iPad 

Gerade bei Polizeieinsätzen ist es wichtig, dass nicht nur die Leitzentrale, sondern auch die Einsatzkräfte vor Ort schnell einen Überblick über die aktuelle Situation erhal­ten. Aus diesem Grund lassen sich prob­lemlos mobile Lösungen über einen iPhone Server realisieren. „Die Bilder des Multifocal- Sensorsystems können beispielsweise auf einem iPhone oder iPad angezeigt werden, so dass die Sicherheitskräfte vor Ort die Bil­der etwa von auffälligen Personen sofort zur Hand haben. Das schafft noch schnellere Reaktionszeiten und größere Flexibilität“, erklärt Roland Meier. 

Auswertung in der Vergangenheit 

Live-Bilder der Überwachungskameras zu sehen ist eine Sache – doch bei professionel­len Videosicherheitsanlagen findet der Groß­teil der Auswertungen in der Vergangenheit statt. Das heißt: Die Videoanlage läuft, und sollte sich zu einem bestimmten Zeitpunkt ein Vorfall ereignen, wird im Anschluss dar­an in den Aufzeichnungen gesucht, um den Hergang zu rekonstruieren und die verant­wortlichen Personen zu identifizieren. 

Eine essentielle Anforderung an moderne Überwachungsanlagen ist es also, auch in den Aufzeichnungen entsprechend Zoomen oder Schwenken zu können. Mit herkömm­licher HD- oder Megapixel-Technik ist dies nicht möglich. „Auch bei PTZ-Kameras sind diese Funktionen nur im Live-Betrieb möglich, nicht jedoch nachträglich in der Aufzeichnung.

Und wenn sich der Operator zum Zeitpunkt des Vorfalls live gerade auf einen anderen Bereich innerhalb der Über­wachungsszene konzentriert hat, ist der gesamte Vorfall auf den Videobildern nicht zu sehen“, argumentiert Roland Meier. „So wird Videoüberwachung im wahrsten Sinne des Wortes zu einem Glücksspiel: Wer also beispielsweise auf einem Parkplatz einen Autodieb identifizieren will, hätte mit einer PTZ-Kamera bereits vor dem Diebstahl auf das entsprechende Auto zoomen müssen, um die Straftat mit hinreichender Auflösung aufzuzeichnen. Wie hoch ist wohl die Wahr­scheinlichkeit, so zufällig jemanden zu über­führen?“ 

Die Lösung liegt auch hier wieder bei Multifocal-Sensorsystemen, denn hier ste­hen sämtliche PTZ-Funktionen auch in der Vergangenheit bereit – sogar schon dann, wenn das System live noch weitere Bilder aufzeichnet. Roland Meier erläutert: „Da das Gesamtbild mit höchster Detailauflö­sung aufgezeichnet wurde, ist es auch in den Aufzeichnungen möglich, sich inner­halb des Bildes zu bewegen und auf rele­vante Details zu zoomen. Dadurch eröffnen sich umfangreiche Auswertemöglichkeiten, die mit bisherigerer Technik nicht möglich waren.“ Roland Meier