UNIVERSIDADE SÃO FRANCISCO CURSO DE ENGENHARIA ELÉTRICA

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1 UNIVERSIDADE SÃO FRANCISCO CURSO DE ENGENHARIA ELÉTRICA SISTEMA DE VIGILÂNCIA E MONITORAMENTO VIA WEB Área de Engenharia Elétrica por Thiago Costa Ferreira João Hermes Clerici, Mestre Orientador Campinas (SP), Dezembro de 2010

2 UNIVERSIDADE SÃO FRANCISCO CURSO DE ENGENHARIA ELÉTRICA SISTEMA DE VIGILÂNCIA E MONITORAMENTO VIA WEB Área de Engenharia Elétrica por Thiago Costa Ferreira Relatório apresentado à Banca Examinadora do Trabalho de Conclusão do Curso de Engenharia Elétrica para análise e aprovação. Orientador: João Hermes Clerici, Mestre Campinas (SP), Dezembro de 2010 ii

3 DEDICATÓRIA Dedico este trabalho aos meus pais, meu irmão e a minha namorada que sempre estiveram presentes em todas as dificuldades transcorridas durante o período de graduação, sempre me apoiando e ajudando a enfrentar as tarefas do dia-a-dia. iii

4 AGRADECIMENTOS À minha família, aos meus amigos, minha namorada, colegas de trabalho e colegas que enfrentaram as mesmas dificuldade durante o período de graduação e que muito contribuíram para minha formação pessoal e cultural. A todos os professores que tive contato e em especial ao professor João Hermes pelos favores prestados durante a orientação deste trabalho. Para finalizar, não posso me esquecer de agradecer especialmente a Deus, o responsável por me manter firme, me prover inteligência e saúde, para que juntamente com meus esforços, fosse capaz de alcançar meus objetivos. iv

5 SUMÁRIO LISTA DE ABREVIATURAS... vii LISTA DE FIGURAS... viii LISTA DE TABELAS... ix RESUMO... x ABSTRACT... xi 1 INTRODUÇÃO Objetivo geral Objetivo específico Metodologia Estrutura do trabalho ESTUDO DAS CÂMERAS FOTOGRÁFICAS Análise de uma câmera fotográfica Como funciona a câmera digital Resolução Captura da cor Exposição e foco Armazenamento INTRODUÇÃO À CÂMERA IP Histórico O que é uma câmera IP Vantagens do uso COMPARAÇÕES DE TIPOS DE APLICAÇÕES Sistemas de CFTV Digital Tipos de sistemas CFTV baseado em PC com placa de captura CFTV baseado em DVR Stand Alone CFTV baseado em DVR em rede CFTV baseado em Web Server CFTV baseado em Câmera IP Câmeras IP x Câmeras Analógicas (CFTV) SOFTWARE DE GERENCIAMENTO v

6 5.1 Apresentação do MxControlCenter Alarmes sempre sob controle Multivista e planta do edifício integradas Processamento posterior de imagem (contraste, zoom, correção da distorção de objetiva) Suporte à câmeras PTZ analógicas e digitais Apresentação do Netcam Watcher Pro Gravação por detecção de movimento a partir de várias câmeras simultaneamente Alarmes por alerta sonoro ou Acesso remoto de qualquer lugar do mundo Imagens via FTP e/ou imagens de alarme para o site remoto Ferramenta de busca de gravações Display Reconfigurável Utilitário de Impressão Aperfeiçoamento de imagens Comparativo entre os softwares analisados GUIA: COMO MONTAR UM SISTEMA DE VIGILÂNCIA UTILIZANDO CÂMERA IP Escolha do modelo a ser utilizado Instalação física da câmera IP Configuração inicial Definição da rede Criação de um endereço DDNS para acesso remoto Desbloqueio da(s) porta(s) do roteador Utilização de recursos adicionais Aprimoramento das funções e monitoramento de mais de um ponto CONSIDERAÇÕES FINAIS Conclusão Trabalhos Futuros REFERÊNCIAS BIBLIOGRÁFIAS vi

7 LISTA DE ABREVIATURAS CMOS CFTV PTZ FTP DDNS CCD POE I/O IP TCP Complementary Metal-Oxide Semiconductor Circuito fechado de TV Pan, Tilt e Zoom File Transfer Protocol Dynamic Domain Name System Charge coupled device Power over Ethernet Input/Output Internet Protocol Transfer Control Protocol vii

8 LISTA DE FIGURAS Fig. 2.1 Sensor de imagem CMOS... 4 Fig. 2.2 Sensor de imagem CCD... 5 Fig. 2.3 Tamanho de uma imagem obtida com resoluções diferentes... 6 Fig. 2.4 Divisor de feixes... 7 Fig. 2.5 Filtro Bayer... 8 Fig. 4.1 Bloco básico do CFTV Fig. 4.2 CFTV baseado em PC com placa de captura Fig. 4.3 CFTV baseado em DVR Stand Alone Fig. 4.4 CFTV baseado em DVR em rede Fig. 4.5 CFTV baseado em Web Server Fig. 4.6 CFTV baseado em Câmera IP Fig. 5.1 MxControlCenter: visão geral Fig. 5.2 Storyboard: tela de eventos Fig. 5.3 Janela Multivista Fig. 5.4 Correção de objetiva 90º Fig. 5.5 Correção de objetiva 180º Fig. 5.6 Sistema de Vigilância e Monitoramento via WEB Fig. 5.7 Detecção de movimento e seleção de área Fig. 5.8 Visão geral de vários pontos com acesso remoto Fig. 5.9 Janela de exibição de eventos Fig Utilitário de Impressão Fig Imagem melhorada através do software viii

9 LISTA DE TABELAS Tab. 2.1 Tamanho da imagem ix

10 RESUMO FERREIRA, Thiago Costa. Sistema de Vigilância e Monitoramento via WEB. Campinas: Trabalho de Conclusão de Curso, Universidade São Francisco, Campinas, O trabalho consiste no desenvolvimento de um sistema de vigilância e monitoramento via Web, através de uma câmera IP, que possa ser monitorado por um computador conectado à Internet. Com o auxílio de um ambiente de programação, podese controlar diversos eventos, utilizando-se uma configuração definida pelo usuário, tornando o trabalho simples e funcional. Esse sistema pode ser utilizado tanto no âmbito residencial como comercial. PALAVRAS-CHAVE: Automação, Controle via Web, Câmera IP. x

11 ABSTRACT FERREIRA, Thiago Costa. Sistema de Vigilância e Monitoramento via WEB. Campinas: Trabalho de Conclusão de Curso, Universidade São Francisco, Campinas, The work consists in developing a surveillance system and monitoring via the Web, via an IP camera, which can be monitored by a computer connected to the Internet. With the aid of a programming environment, you can control various events, using a userdefined configuration, making the job simple and functional. This system can be used both in residential and commercial. Keywords: Automation, Control via Web, IP Camera. xi

12 1 INTRODUÇÃO Nos últimos 20 anos, a maioria das grandes inovações tecnológicas nos produtos eletrônicos fez parte de um mesmo processo básico: a conversão de informações analógicas convencionais (representadas por um sinal variável) em informações digitais (representadas por uns e zeros, ou bits). CDs, DVDs, HDTVs, MP3s e DVRs são todos feitos de acordo com esse processo. Essa mudança fundamental na tecnologia alterou totalmente a maneira como lidamos com as informações visuais e de áudio: ela redefiniu completamente o que foi possível. A câmera digital é um dos exemplos mais marcantes dessa mudança porque é bem diferente de sua predecessora. As câmeras convencionais dependem totalmente de processos químicos e mecânicos: você nem precisa de eletricidade para utilizá-las. Por outro lado, todas as câmeras digitais possuem um computador embutido e todas elas registram imagens eletronicamente. As câmeras digitais não substituíram completamente as câmeras convencionais. Mas, à medida que a tecnologia de geração digital de imagens avança, as câmeras digitais se tornam cada vez mais populares. A segurança patrimonial sempre foi uma preocupação das pessoas. Baseado nisso, hoje temos diversas aplicações na área, sendo uma delas o monitoramento através de um circuito fechado de TV (CFTV). Com o aumento das tecnologias e facilidade de acesso à Internet, esses sistemas que antes eram compostos basicamente por câmeras analógicas, hoje já podem ser substituídos por câmeras IP, que enviam suas imagens de vídeo através do cabo de rede Ethernet, ou até mesmo sem fio, através de dispositivos Wireless. 1.1 Objetivo Geral Este trabalho tem como objetivo geral o desenvolvimento de um sistema de vigilância e monitoramento, via Web, simples e eficaz. 1

13 1.2 Objetivos Específicos Os objetivos específicos deste trabalho são: Criar um sistema de vigilância e monitoramento via Web utilizando-se de câmera IP; Explicar o funcionamento da câmera IP e suas vantagens sobre a analógica; Demonstrar os recursos do sistema criado; Apresentar softwares de gerenciamento que auxiliam no desempenho do sistema integrado de câmeras e alarmes; Apresentar um passo a passo das tarefas para criar um sistema eficaz com câmera IP. 1.3 Metodologia A metodologia deste trabalho está baseada nas seguintes etapas: a. pesquisa bibliográfica sobre a tecnologia de câmeras digitais; b. pesquisa bibliográfica sobre os tipos de sistemas e plataformas utilizados em sistemas de vigilância; c. pesquisa bibliográfica sobre a tecnologia de câmera IP; d. desenvolvimento do sistema de vigilância a partir de uma câmera IP adquirida para este trabalho; e. pesquisa de programas de gerenciamento que possam atender às expectativas do trabalho. 1.4 Estrutura do trabalho No primeiro capítulo é feita a introdução do trabalho, apresentados os objetivos geral e específico e a metodologia utilizada. 2

14 No segundo capítulo é apresentado o funcionamento básico das câmeras digitais. No terceiro capítulo é apresentada a câmera IP, seu funcionamento e uma comparação com as câmeras analógicas. No quarto capítulo são apresentados os principais tipos de sistemas de vigilância existentes no mercado. No quinto capítulo são apresentadas alguns programas de gerenciamento de câmeras, abordando suas funções gerais. Também foi feito uma comparação de dois desses sistemas, quanto aos recursos disponíveis na criação de um sistema híbrido. No sexto capítulo é apresentado um guia passo a passo da criação de um sistema de vigilância com acesso remoto utilizando-se de uma câmera IP. No sétimo capítulo é apresentada a conclusão do trabalho. 2 ESTUDO DAS CÂMERAS FOTOGRÁFICAS 2.1 Análise de uma câmera fotográfica Digamos que você queira tirar uma foto e enviá-la por para um amigo. Para isso, precisará que a imagem seja representada em uma linguagem que o computador reconheça: bits e bytes. Essencialmente, uma imagem digital é uma longa seqüência de 1s e 0s que representam todos os minúsculos pontos coloridos, ou pixels, que compõem a imagem. Digitalizar ondas de luz funciona de forma similar. Se você quiser tirar uma foto desta forma, terá duas opções: - pode tirar uma fotografia usando uma câmera de filme convencional, processando o filme quimicamente, imprimindo-o em papel fotográfico e depois usando um scanner digital para digitalizar a impressão (gravar o padrão de luz como uma série de valores de pixels); - pode digitalizar diretamente a luz original refletida pelo seu objeto, decompondo imediatamente esse padrão de luz em uma série de valores de pixels. Em outras palavras, você pode usar uma câmera digital. Em seu nível mais básico, uma câmera digital, assim como uma câmera convencional, possui uma série de lentes que focaliza a luz para criar a imagem de uma 3

15 cena. Mas em vez de focalizar essa luz sobre um pedaço de filme, ela o faz sobre um dispositivo semicondutor que grava a luz eletronicamente. Um computador então decompõe essas informações eletrônicas em dados digitais. Todo o divertimento e os recursos interessantes das câmeras digitais vêm como um resultado direto desse processo.[8] 2.2 Como funciona a câmera digital Em vez de um filme, uma câmera digital possui um sensor que converte luz em cargas elétricas. O sensor de imagem utilizado pela maioria das câmeras digitais é um CCD, Charge Coupled Device, mas algumas câmeras usam sensores com tecnologia CMOS Complementary Metal Oxide Semiconductor. Ambos os sensores de imagem CCD e CMOS convertem luz em elétrons. Uma maneira simplificada de pensar a respeito destes sensores é imaginar uma matriz bidimensional de milhares ou mesmo milhões de minúsculas células solares.[8] Fig Sensor de imagem CMOS. Assim que o sensor converte a luz em elétrons, ele lê o valor (da tensão) de cada célula na imagem. É nesse ponto que estão as diferenças entre os dois principais tipos de sensores: - Um CCD transporta a tensão através do chip e a lê em um canto da matriz. Um conversor analógico para digital (conversor A/D) transforma o valor de cada 4

16 pixel em um valor digital por meio da medição da quantidade de tensão de cada elemento e converte essa medição para a forma binária; - os dispositivos CMOS usam diversos transistores em cada pixel para amplificar e mover a tensão usando fios tradicionais. O sinal de CMOS é digital, assim ele não necessita do conversor A/D. As diferenças entre os dois tipos de sensores levam a diversos prós e contras: - os sensores CCD criam imagens de alta qualidade e baixo nível de ruído. Os sensores CMOS geralmente são mais suscetíveis a ruídos (interferência eletromagnética); - como cada pixel em um sensor CMOS possui diversos transistores localizados próximos a ele, a sensibilidade à luz de um chip CMOS é menor. Muitos dos fótons atingem os transistores em vez do fotodiodo; - os CCDs consomem 100 vezes mais energia do que um sensor CMOS equivalente; - os sensores CCD têm sido produzidos em massa por um período maior, assim a tecnologia está mais madura. Eles tendem a ter pixels de maior qualidade e em maior quantidade; [8] Fig Sensor de imagem CCD. Apesar das numerosas diferenças que existem entre os dois sensores, ambos cumprem o mesmo papel na câmera: convertem luz em eletricidade. 2.3 Resolução A quantidade de detalhes que a câmera pode capturar é chamada de resolução e é medida em pixels. Quanto mais pixels uma câmera possui, mais detalhes ela pode 5

17 capturar e fotos maiores podem ser feitas sem granulação ou perda de nitidez. Veja abaixo algumas resoluções x encontrada em câmeras muito baratas, essa resolução é tão baixa que a qualidade da foto quase sempre é ruim. Isso corresponde a um total de 65 mil pixels x 480 essa resolução é ideal para fotos enviadas por ou publicação de fotos em sites x este é um tamanho de imagem "megapixel": pixels totais. Bom para fotos impressas x com quase 2 milhões de pixels, essa é uma alta resolução. Pode-se imprimir uma foto de 10 cm x 13 cm tirada com essa resolução com a mesma qualidade que a obtida em um laboratório fotográfico x encontrada em câmeras de 4 megapixels, permite fotos impressas ainda maiores, com boa qualidade para impressões de até 40 cm x 51 cm x uma câmera digital topo de linha, com 11,1 megapixels tira fotos com esta resolução. Nessa configuração, podem-se criar fotos impressas de 35 cm x 23 cm sem perder a qualidade de imagem.[8] Fig. 2.3 Tamanho de uma imagem obtida com resoluções diferentes. 6

18 As câmeras para consumidores de produtos de alto desempenho podem capturar mais de 12 milhões de pixels. Algumas câmeras profissionais suportam acima de 16 milhões de pixels ou 20 milhões de pixels nas câmeras de formato grande. A Hewlett Packard estima que a qualidade do filme de 35 mm é de cerca de 20 milhões de pixels. 2.4 Captura da cor Infelizmente, cada pixel é "cego" para as cores. Ele somente captura a intensidade total da luz que atinge sua superfície. Para obter uma imagem totalmente colorida, a maioria dos sensores usa uma filtragem para enxergar a luz em suas três cores primárias. Assim que a câmera grava todas as três cores, ela as combina para criar o espectro completo. Há diversas maneiras de registrar as três cores em uma câmera digital. As câmeras de maior qualidade usam três sensores independentes, cada um com um filtro diferente. Um separador de feixes direciona a luz para os diferentes sensores. Imagine a luz entrando na câmera como a água flui através de um cano. Usar um separador ou divisor de feixes seria como dividir uma quantidade idêntica de água para três canos diferentes. Cada sensor obtém uma visão idêntica da imagem, mas devido aos filtros, cada sensor responde somente a uma das cores primárias.[8] Fig. 2.4 Divisor de feixes. 7

19 A vantagem deste método é que a câmera registra cada uma das três cores para cada localização de pixel. Infelizmente, as câmeras que usam este método tendem a ser volumosas e caras. Outro método consiste em girar uma série de filtros vermelhos, azuis e verdes na frente de um único sensor. O sensor registra três imagens separadas em uma rápida sucessão. Este método também fornece informações sobre todas as três cores em cada localização de pixel, mas como as três imagens não são obtidas precisamente no mesmo instante, tanto a câmera quanto o alvo da foto devem permanecer estacionários para todas as três leituras e isso não é prático. Filtro de disco giratório: os dois métodos funcionam bem para câmeras de estúdio profissional, mas não são muito práticas para fotos casuais. Uma maneira mais econômica e prática para registrar as cores primárias é colocar permanentemente um filtro chamado conjunto de filtro de cores sobre cada pixel. Ao decompor o sensor em uma variedade de pixels vermelhos, azuis e verdes, é possível obter informações suficientes nos arredores de cada sensor para fazer estimativas muito precisas sobre a cor verdadeira naquele local. Esse processo de olhar os outros pixels na vizinhança de um sensor e fazer uma estimativa aproximada é chamado de interpolação. O padrão mais comum é o filtro Bayer, que alterna uma fileira de filtros vermelhos e verdes com uma fileira de filtro azuis e verdes. Os pixels não são divididos por igual: há tantos pixels verdes quanto azuis e vermelhos combinados. Isso ocorre porque o olho humano não é igualmente sensível a todas as três cores. É necessário incluir mais informações provenientes dos pixels verdes para criar uma imagem que o olho perceberá como uma "cor verdadeira".[8] Fig. 2.5 Filtro Bayer. 8

20 As vantagens deste método estão na utilização de um único sensor e todas as informações de cores (vermelho, verde e azul) são registradas no mesmo instante. Isso significa que a câmera pode ser menor, mais barata e útil em uma maior variedade de situações. A saída bruta de um sensor com um filtro Bayer é um mosaico de pixels vermelhos, verdes e azuis de diferentes intensidades. As câmeras digitais usam algoritmos conhecidos como demosaicing algorithms para converter esse mosaico em outro, de tamanho igual, que apresenta cores verdadeiras. A chave é que cada pixel colorido pode ser usado mais de uma vez. A cor verdadeira de um único pixel pode ser determinada por meio da média dos valores dos pixels circundantes mais próximos. Algumas câmeras de sensor único usam alternativas ao padrão de filtro Bayer. A tecnologia X3, por exemplo, embute fotodetectores vermelhos, verdes e azuis em silício. Algumas das câmeras mais avançadas subtraem valores usando a composição das cores ciano, amarelo, verde e magenta em vez de misturar vermelho, verde e azul. Existe até um método que usa dois sensores. Entretanto, a maioria das câmeras simples disponíveis atualmente no mercado, usa um único sensor com fileiras alternadas de filtros verdes/vermelhos e verdes/azuis.[8] 2.5 Exposição e foco Assim como acontece com o filme, uma câmera digital precisa controlar a quantidade de luz que atinge o sensor. Os dois componentes que ela usa para isso, a abertura e a velocidade do obturador, também estão presentes nas câmeras convencionais. - Abertura: tamanho da abertura na câmera. A abertura é automática na maioria das câmeras digitais, mas algumas permitem o ajuste manual para dar aos fotógrafos profissionais e amadores um controle maior sobre a imagem final. - Velocidade do obturador: a quantidade de tempo que a luz pode passar através da abertura. Ao contrário do filme, o sensor de luz de uma câmera digital pode ser reajustado eletronicamente, de maneira que as câmeras digitais possuem um obturador digital em vez de um obturador mecânico. 9

21 Esses dois aspectos trabalham juntos para capturar a quantidade de luz necessária para produzir uma boa imagem. Em termos fotográficos, eles ajustam a exposição do sensor. Somado ao controle da quantidade de luz, a câmera deve ajustar as lentes para controlar como a luz será focalizada sobre o sensor. Em geral, as lentes de câmeras digitais são similares às lentes das câmeras convencionais, e algumas câmeras digitais podem até mesmo usar lentes convencionais. A maioria utilisa técnicas de focalização automática. No entanto, a distância focal é uma diferença importante entre a lente de uma câmera digital e a lente de uma câmera 35 mm. A distância focal é aquela entre a lente e a superfície do sensor. Os sensores dos diversos fabricantes variam muito em tamanho, mas em geral são menores que um pedaço de filme de 35 mm. Para projetar a imagem em um sensor menor, a distância focal é diminuída pela mesma proporção. A distância focal também determina a ampliação, ou zoom, quando se olha através da câmera. Nas câmeras de 35 mm, uma lente de 50 mm proporciona uma visão natural do objeto fotografado. Aumentar a distância focal aumenta a ampliação e os objetos parecem ficar mais próximos. O inverso acontece quando se diminui a distância focal. Uma lente com zoom é qualquer lente que possua uma distância focal ajustável e as câmeras digitais podem ter zoom óptico ou digital (algumas chegam a ter ambos). Outras câmeras também possuem capacidade de macro focusing, o que significa que a câmera pode tirar fotos bem próxima do objeto fotografado. As câmeras digitais possuem um dos seguintes tipos de lentes: - lentes de foco fixo e zoom fixo - estes são os tipos de lentes das câmeras de filme baratas e descartáveis: são boas para fotos instantâneas, mas bastante limitadas. - lentes de zoom óptico com foco automático - similar à lente de uma câmera de vídeo, possuem opções "grande angular" e "teleobjetiva", além de foco automático. A câmera pode ou não suportar foco manual. Elas realmente mudam a distância focal da lente em vez de apenas ampliar a informação que atinge o sensor. - lentes de zoom digital - com o zoom digital, a câmera pega pixels do centro do sensor de imagem e os interpola para gerar uma imagem de tamanho completo. Dependendo da resolução da imagem e do sensor, esta abordagem pode criar uma imagem granulosa ou embaçada. Você pode fazer a mesma coisa manualmente com um programa de processamento de imagem: basta recortar a seção central da imagem e ampliá-la. 10

22 - sistemas de lentes intercambiáveis - são similares às lentes intercambiáveis de uma câmera de 35 mm. Algumas câmeras digitais podem usar lentes de uma câmera 35 mm.[8] 2.6 Armazenamento A maioria das câmeras digitais possui uma tela de cristal líquido (LCD), de modo que você pode visualizar sua foto imediatamente. Essa é uma das grandes vantagens de uma câmera digital: você obtém um retorno imediato daquilo que captura. É claro, visualizar a imagem em sua câmera perderia o charme se isto fosse a única coisa que você pudesse fazer. Você também pode carregar a foto para seu computador ou enviá-la diretamente para uma impressora. E há várias maneiras para isso. As primeiras gerações de câmeras digitais tinham armazenamento fixo em seu interior. Você precisava conectar a câmera diretamente a um computador por meio de cabos para transferir as imagens. Apesar de a maioria das câmeras de hoje ser capaz de se conectar por meio de conexões seriais, paralelas, USB ou FireWire, geralmente elas também possuem algum tipo de dispositivo de armazenamento removível. As câmeras digitais usam diversos sistemas de armazenagem. Muitas delas utilizam memória flash fixa ou removível. Os fabricantes de câmeras digitais freqüentemente desenvolvem seus próprios dispositivos de memória flash, incluindo os cartões SmartMedia, CompactFlash e Memory Sticks. Alguns outros dispositivos removíveis de memória incluem disquetes, discos rígidos ou microdrives, CDs e DVDs graváveis. Não importa o tipo de armazenamento que usem, todas as câmeras digitais precisam de muito espaço para as fotos. Elas geralmente armazenam as imagens nos seguintes formatos: TIFF, que não é compactado, e JPEG, que é compactado. A maioria das câmeras usa o formato de arquivo JPEG para armazenar as fotos e algumas vezes elas oferecem configurações de qualidade (como média ou alta). O seguinte quadro dará uma idéia dos tamanhos de arquivos que você poderá esperar com diferentes tamanhos de fotos.[8] 11

23 Tamanho da imagem TIFF JPEG JPEG (em pixels) (não compactado) (qualidade alta) (qualidade média) 640x480 1,0 MB 300 kb 90 kb 800x600 1,5 MB 500 kb 130 kb 1024x768 2,5 MB 800 kb 200 kb 1600x1200 6,0 MB 1,7 MB 420 kb Tab. 2.1 Tamanho da imagem. Para aproveitar ao máximo o espaço de armazenamento, quase todas as câmeras digitais usam algum tipo de compactação de dados para diminuir o tamanho dos arquivos. Dois recursos das imagens digitais tornam a compactação possível. Um deles é a repetição (compressão reversível) e o outro a invisibilidade (compressão irreversível). Imagine que em uma determinada foto, certos padrões se desenvolvam nas cores. Por exemplo: se um céu azul ocupa 30% da fotografia, pode ter certeza que alguns matizes de azul se repetirão várias vezes. No processo de repetição, as rotinas de compactação aproveitam os padrões que se repetem, não há perda de informação e a imagem pode ser reconstruída exatamente como foi registrada. Infelizmente, isso não reduz os arquivos em mais de 50% e, algumas vezes, não conseguem chegar nem perto deste nível. Na irrelevância, consegue-se uma compressão maior que com o sistema reversível. Fotografias digitais são registros de informações de uma imagem, que evidentemente ocupam espaço, sendo que muitos destes dados não são reconhecidos facilmente pelo olho humano, ou são invisíveis, portanto, sem relevância. O olho é muito sensível a variações de brilho e proporcionalmente pouco sensível a variações de cor, especialmente às das freqüências mais altas. Algumas rotinas de compressão tiram proveito deste fator para descartar informações menos significativas.[8] 12

24 3 INTRODUÇÃO À CÂMERA IP 3.1 Histórico A primeira câmera IP foi desenvolvida pela Axis Communications em 2006, utilizando a plataforma Linux embarcada. A Axis também disponibilizou sua API (Application Programming Interface ou Interface de Programação de Aplicativos) que permitiu a integração e criação de programas e sistemas de gerenciamento por parte de terceiros, resultando em um crescimento exponencial do mercado de vigilância IP. Essa prática permitiu a criação de sistemas personalizados para as mais diversas aplicações e propósitos, assim como uma distribuição do conhecimento em um número maior de empresas. 3.2 O que é uma Câmera IP Consiste basicamente de um sensor de imagem, circuito de análise e processamento de vídeo, servidor de vídeo web e interface de rede, integrados no mesmo equipamento, com funções e programação otimizados para uma operação em conjunto com sistemas de rede. É formada internamente por uma complexa estrutura de processos, controladas por um sistema operacional próprio, integrando todas as funções necessárias para a sua operação e gerenciamento, incluindo a transmissão remota, processos de captura e compactação de imagens, configuração remota, controle de periféricos, atualização de aplicação, entre outras. Diferentemente das câmeras de CFTV analógicas, as câmeras IP possuem uma comunicação através de redes ethernet, utilizando protocolos de transmissão de dados, baseados principalmente em TCP/IP. Uma câmera IP combina uma câmera de vídeo com características de um servidor de vídeo web, incluindo a digitalização e compactação de imagens, assim como a conectividade de rede. A partir da rede, o vídeo é transportado através de uma rede IP, através de hubs, switches e roteadores, e gravado em um PC. Representa uma atualização dos sistemas de CFTV para uma estrutura digital de transmissão de imagens em rede, desde as câmeras e é também um sistema de vídeo plenamente baseado em 13

25 rede, onde nenhum componente analógico intermediário está sendo utilizado. Um sistema de vídeo em rede utiliza o processamento nas câmeras IP como forma de reduzir a utilização da banda, permitir a utilização da infra-estrutura de rede existente, ampliar as capacidades e conectividades do sistema de CFTV, proporcionando ainda uma resolução superior (megapixel), qualidade de imagem consistente, possibilidade de POE (Power Over Ethernet - Alimentação sobre Rede), utilização de dispositivos de rede Wireless (Wi-Fi), possibilidade de Pan/Tilt/Zoom integrados, áudio, entradas e saídas digitais, acionamento de dispositivos, maior flexibilidade e capacidade de integração. Uma câmera convencional digital tem uma resolução máxima de 640 x 480 com aproximadamente pixels ou aproximadamente 0,3 megapixel, já uma câmera IP poderá ter resoluções de até 2592 x 1944 ou aproximadamente 5 megapixel. Com resoluções desta dimensão a capacidade de reconhecimento e verificação de detalhes em uma imagem fica muito facilitada, mas acima de tudo são possíveis novos recursos como movimentação no escopo da área de visualização, zoom em parte da imagem, etc. Porém um fato importante é que a maioria das redes e conexões de internet ainda não está preparada para gerenciar o trafego gerado por imagens destas dimensões, por isso é muito importante uma análise criteriosa na escolha do sistema. 3.3 Vantagens do uso - Utilização de infra-estrutura de rede e cabeamento estruturado, reduzindo os custos de implantação e manutenção de redes distintas. - Permite a utilização de soluções abertas ou híbridas para gravação e gerenciamento. - Maior confiabilidade e segurança na transmissão de imagens; - Uso de tecnologias de cabeamento com padrões de qualidade superiores, obtendo custos reduzidos para instalações de grande porte ou de missão crítica. (Uso de cabo CAT 5e ao invés de cabos coaxiais RG-59). - Possibilidade de alimentação via POE (Power over Ethernet), ou seja alimentação através do cabo de rede, que faz a transmissão de dados e alimentação. - Possibilidade de atualização de aplicação (Firmware) e configuração remota via rede ou internet. 14