Статьи

Зроби Web-камеру своїм помічником

  1. Сучасна Web-камера
  2. Ігри з Web-камерами
  3. відеоохоронні
  4. Web-камера як засіб доступу і авторизації
  5. Віртуальний помічник по господарству
  6. Відеоконференції та дистанційне навчання
  7. Вікно в світ
  8. «Дорослі» Web-камери
  9. Більше рішень хороших і різних

Юрій Морзеев

Сучасна Web-камера

Ігри з Web-камерами

відеоохоронні

Web-камера як засіб доступу і авторизації

Віртуальний помічник по господарству

Відеоконференції та дистанційне навчання

Вікно в світ

«Дорослі» Web-камери

Більше рішень хороших і різних

Про web-камерах в нашому журналі розповідається досить часто, що цілком зрозуміло: число користувачів цього нехитрого і доступного (середня ціна Web-камер сьогодні коливається в межах 40-50 дол.) Більшості власників персональних комп'ютерів пристрою постійно і впевнено зростає. І це незважаючи на передрікає кілька років тому падіння інтересу до Web-камерам! У чому ж секрет зростання популярності Web-камер, як їх можна застосовувати в повсякденному житті, де і в чому вони можуть стати помічниками людини, і навіть замінити його? Відповісти на ці та інші, не менш цікаві питання ми постараємося в цій статті.

Сучасна Web-камера

режде за все розглянемо функціональні можливості Web-камер режде за все розглянемо функціональні можливості Web-камер. Сучасна Web-камера являє собою складний пристрій, яке виробляє не тільки відеозйомку, але і стиснення і передачу відеозображень. До складу будь-якої Web-камери входять ПЗС- або КМОП-матриця, об'єктив, оптичний фільтр, блок компресії зображення, модуль відеозахвату, ОЗУ, флеш-пам'ять, мережевий інтерфейс і центральний процесор.

Область застосування Web-камер досить широка (рис. 1). Web-камери призначені для організації відеоспостереження, передачі відеозображення, проведення комп'ютерних ігор і відеоконференцій в режимі онлайн і для вирішення багатьох інших завдань.

Мал. 1. Приклади сучасних Web-камер

Підключити камеру до комп'ютера нескладно. Для цього достатньо з'єднати камеру з USB-портом комп'ютера за допомогою спеціального кабелю і запустити програму установки драйверів. Далі процес гранично автоматизований. Більшість додатків без праці знаходять на персональному комп'ютері інстальований відеодрайвера. І ось вже користувач може запустити одне з готових додатків або написати і протестувати своє власне.

Ігри з Web-камерами

оли web-камери набули широкого поширення, з'явилися ігрові програми для них оли web-камери набули широкого поширення, з'явилися ігрові програми для них. Відмітна особливість таких ігор - принципово новий інтерфейс управління грою, що надається камерою, - так званий безконтактний інтерактивний інтерфейс, яким користувач керує на відстані.

Принцип роботи більшості ігрових додатків наступний. При запуску ігрового програми відбувається автоматичне калібрування камери на умови роботи (поряд з цим у всіх ігрових додатках існує можливість ручного налаштування чутливості камери, коли користувач сам може більш точно налаштувати чутливість роботи програми). У більшості випадків спочатку користувачеві пропонується навчальна програма, яка показує, яким чином здійснюється управління під час гри. Як правило, користувач управляє грою за допомогою жестів або на основі технології motion detection (детектування наявності руху). Далі користувачеві пропонується вибрати одну з чотирьох-п'яти ігор. Найбільш поширені ігри - баскетбол, волейбол, карате, стрибки через перешкоди, слалом і т.п.

Вибравши одну з ігор, користувач рухається в поле зору камери, яка здійснює інтерактивний зв'язок з комп'ютерною програмою (рис. 2).

2)

Мал. 2. Ігровий інтерфейс компанії SeeStorm

Відмітна особливість таких ігор полягає в тому, що в них одночасно можуть грати кілька людей, що привносить в ігри азарт і бажання перемогти суперника. Більш того, ці ігри не дають користувачам сидіти перед комп'ютером, ліниво натискаючи на кнопки і рухаючи мишею, - під час гри їм доводиться активно рухатися. І це, на мій погляд, одна з головних переваг такого роду ігор.

До недоліків більшості подібних ігор належить жорстку вимогу до нерухомості фону. Причина цього криється в базовій технології комп'ютерного зору, яка лежить в основі даних програм. За винятком додатків, що використовують безпосереднє розпізнавання жестів, всі вони чутливі до наявності стороннього руху в поле зору камери.

На закінчення відзначимо, що піонером в даному сегменті ринку була американська компанія Reality Fusion, випустивши в 1998 році пакет ігор GameCam для камер фірми Logitech. На жаль, ця компанія вже припинила своє існування. З російських компаній на ринку однією з перших в кінці 90-х років почала в поширювати свій ігровий пакет під управлінням Web-камери фірма SeeStorm ( www.seestorm.com/cv/#md ).

відеоохоронні

Нині Web-камери досить рідко використовуються в професійних охоронних системах відеоспостереження з кількох причин Нині Web-камери досить рідко використовуються в професійних охоронних системах відеоспостереження з кількох причин. По-перше, для цього є чисто технічні перешкоди, пов'язані з обмеженою довжиною кабелю для провідний камери і малою зоною видалення для бездротової. По-друге, зараз існують обмеження апаратного характеру на кількість камер, які можна одночасно підключити до одного і того ж персонального комп'ютера. По-третє, Web-камери мають дуже низький дозвіл і, як наслідок, низьку швидкість передачі відео з граничним дозволом (з максимально можливим дозволом 640Ѕ480 пікселів Web-камера дозволяє передавати через інтерфейс USB 1.0 не більше двох-трьох кадрів в секунду; з появою інтерфейсу USB 2.0 ця проблема знімається). По-четверте, оптичні характеристики Web-камер істотно гірше, ніж у камер, традиційно використовуваних в охоронних комплексах, - Web-камерам бракує чіткості та різкості. По-п'яте, внутрішня логіка автоматичної адаптації камер до умов освітлення істотно ускладнює їх застосування в професійних системах; до того ж у багатьох Web-камер неможливо відключити автоматичний режим роботи. По-шосте, вбудовані алгоритми стисненого надання відеосигналу (більшість камер кодує RGB-сигнал в YUV) недостатні для компактного зберігання даних. Та все це, поряд з тим, що кадр, що видається Web-камерою, складається з двох полів (це не дозволяє вважати його достовірним), робить застосування цих пристроїв в охоронних системах досить обмеженим, зводячи його до використання лише в системах оглядового, а не охоронного спостереження.

Однак кожен користувач може легко побудувати на основі Web-камери охоронну систему, яка, наприклад, буде дистанційно охороняти його припаркований під вікнами автомобіль (рис. 3) або видавати попереджувальний сигнал при виявленні сторонніх в зоні, що охороняється (вхідні двері, коридор, сходовий проліт і т.п.). Таке завдання можна вирішити, використовуючи алгоритми детектування наявності руху, для надійності зробивши їх нечутливими до періодичного і хаотичного руху, до засветке, до руху з малою або великою швидкістю. Це можна зробити і на основі порівняння «порожнього» еталонного зображення із зображенням, що реєструється в кожен момент часу. Для цього треба навести з'єднані з персонального комп'ютера камеру на потрібний об'єкт і запустити програму стеження - стандартну від компанії-розробника або самостійно розроблену користувачем персонального комп'ютера.

Мал. 3. Приклад роботи системи, детектуючої рух автомобіля

Безумовно, така саморобна система ніколи не зрівняється з професійної охоронною системою, що включає ще з десяток різних датчиків. Але елементарні охоронно-попереджувальні функції вона цілком здатна виконувати. При цьому очевидним є той факт, що система з віддаленої камерою малоуязвімая, так як її працездатність цілком залежить від роботи персонального комп'ютера, який знаходиться поза зони, що охороняється.

Розглянемо кілька прикладів охоронних Web-камер. У 2001 році корпорація Sony анонсувала нову підключається до комп'ютерної мережі Web-камеру SNC-RZ30N, що має власний Web-сервер (рис. 4). Камера, яка передає дані по протоколу TCP / IP, може бути використана як в системах безпеки і спостереження, так і в будь-яких інших додатках, де здійснюється моніторинг за допомогою локальної мережі або Інтернету. Камера може працювати з дозволом до 640Ѕ480 пікселів. Максимальна швидкість зйомки - 30 кадрів в секунду. Передбачені режими «день» і «ніч»; для стабілізації зображення застосовується фірмова технологія Sony SteadyShot. Web-сервер забезпечує одночасне підключення до 50 користувачів, дистанційне керування нахилом і збільшенням. Серед підтримуваних протоколів - FTP, DHCO, SNMP, SMTP.

Серед підтримуваних протоколів - FTP, DHCO, SNMP, SMTP

Мал. 4. Камера SNC-RZ30N від компанії Sony

Web-камера DCS-5300 компанії D-Link і її бездротова версія DCS-5300W (рис. 5) оснащені високоякісними скляними лінзами, що забезпечують ясне і чітке зображення з роздільною здатністю 640Ѕ480 пікселів навіть в слабоосвещенних місцях. У нових камерах реалізована передова технологія сенсорів Charge Coupled Device (CCD). Через Web-браузер можна стежити за тим, що відбувається вдома, розглядати деталі інтер'єру і т.д., так як на апаратному рівні передбачено управління камерою: поворот і зміна масштабу. Цікаво, що вбудований сервіс DDNS дозволяє задати камері персональний Інтернет-адреса, наприклад www.myhome.ru . Потім досить зайти на сайт, щоб отримати відеопотік.

Потім досить зайти на сайт, щоб отримати відеопотік

Мал. 5. Камера DCS-5300W від компанії D-Link

Web-камера як засіб доступу і авторизації

eb-камери можна використовувати не тільки для охорони об'єктів, а й як засіб контролю доступу як в різні приміщення, так і до персонального комп'ютера eb-камери можна використовувати не тільки для охорони об'єктів, а й як засіб контролю доступу як в різні приміщення, так і до персонального комп'ютера. Розглянемо ці способи застосування Web-камер докладніше.

В даний час у великих російських містах повсюдно практикується установка на дверях під'їздів електронних замків і домофонів. Щодня мільйони людей змушені використовувати спеціальні ключі або вводити кодовий пароль для того, щоб увійти в свій під'їзд. Здавалося б, проста операція, але часом вона здатна викликати роздратування, коли, наприклад, повертаючись додому з повними сумками або запізнюючись, ми змушені судорожно шукати в кишенях заповітний ключ. Однак один з таких «ключів», що дозволяють ідентифікувати особу, ми носимо завжди з собою. За допомогою цього «ключа» нас дізнаються в колі друзів, в колективі, в натовпі, при проходженні паспортного контролю. Думаю, що більшість читачів вже здогадалися, що мова йде про особу. Саме особа - та частина тіла, яку, на відміну від інших біометричних об'єктів, людина пред'являє без жодного напруження.

У своїх попередніх статтях, присвячених аналізу біометричних систем, автор підкреслював той факт, що системи, засновані на розпізнаванні особи, є далеко не найнадійнішими. Незважаючи на минулі з моменту публікації кілька років, ситуація поки не змінилася на краще. Однак для відеодомофона ця технологія підходить, адже в даному випадку мова йде не про розпізнавання тисяч або сотень тисяч людей по зображенню їх осіб, а про парі-трійці десятків сусідів. В рамках такого обсягу зображень завдання авторизованого доступу має зовсім інший контекст. Більш того, на відміну від систем безпеки, тут не потрібно абсолютно надійне рішення. Для підвищення ж надійності можна запропонувати мешканцеві ввести на консолі номер квартири. В якості простого і надійного пристрою введення відеоінформації для відеодомофона може служити Web-камера.

Цим способом область застосування можливості використання Web-камер в якості засобів доступу не обмежується. Наприклад, багатьом батькам доводиться боротися з надмірним захопленням своїх дітей комп'ютерними іграми та нескінченними подорожами по Інтернету, особливо якщо це починає позначатися на їх здоров'я і на результатах навчання. Крім простих і доступних кожному паролів на BIOS, які діти вже навчилися долати, допомогти можуть замки нового покоління для комп'ютера - відеозамкі, побудовані на основі технології розпізнавання особи.

Крім того, на базі Web-камер можна створити додаток, яке буде повідомляти власнику персонального комп'ютера про те, хто в його відсутність намагався скористатися комп'ютером. Програму для Web-камери можна побудувати таким чином, щоб вона зберігала фотопортрети зловмисників і пред'являла їх господареві після авторизації останнього. За допомогою цього ж кошти можна заборонити або обмежити доступ дітей як до персонального комп'ютера, так і до окремих програм. Щоб лімітувати присутність дитини за комп'ютером, можна встановити для нього і тимчасові рамки.

Віртуальний помічник по господарству

рименение Web-камер для персональних комп'ютерів в домашніх умовах не обмежується перерахованими вище прикладами рименение Web-камер для персональних комп'ютерів в домашніх умовах не обмежується перерахованими вище прикладами. В даний час все частіше Web-камери і персональні комп'ютери використовуються для віддаленого спостереження за будинком або офісом, а також за дітьми. В останньому випадку досить розмістити камеру в ігровій, дитячої або в саду перед будинком і налаштувати зони чутливості камери (наприклад, по межах зображення) таким чином, щоб не тільки здійснювався віддалений візуальний контроль, а й фіксувався момент, коли діти покидають зону спостереження. При цьому комп'ютер, на якому стоїть спеціальна програма, видасть тривожний сигнал і тим самим приверне увагу дорослого. Вельми швидкими темпами по всьому світу ведеться розробка мобільних систем, які можуть не тільки стежити, але і пересуватися слідом за об'єктами стеження, причому деякі моделі таких роботів можуть навіть підніматися по сходах. Обладнані повертаються Web-камерами і спеціальними шасі, ці механізми можуть отримувати віддалені команди, що посилаються з персонального комп'ютера навіть через Інтернет. Таким чином, мама, сидячи на роботі, може відправити механічну «няньку» в ту чи іншу кімнату, щоб отримати зображення на своєму комп'ютері. А сам апарат може згідно з внутрішніми алгоритмам комп'ютерного зору виробляти сигнал тривоги і через бездротову мережу всередині будинку зв'язуватися з віддаленими персональними комп'ютерами батьків і передавати їм відеоінформацію.

Крім цього все частіше робляться спроби використовувати Web-камери в інтелектуальних будинках. Багато провідні компанії, такі як Samsung, LG, Sony і т.п., ведуть серйозні розробки з оснащення камерами різної побутової техніки, починаючи від пилососів, які в автоматичному режимі можуть прибирати приміщення, і закінчуючи телевізорами, якими можна дистанційно керувати за допомогою різних жестів, що позначають стандартні команди збільшення / зменшення гучності, перемикання на іншу програму і т.д.

Відеоконференції та дистанційне навчання

истема відеоконференц-зв'язку відомі вже давно і неодноразово розглядалися на сторінках даного журналу истема відеоконференц-зв'язку відомі вже давно і неодноразово розглядалися на сторінках даного журналу. Протягом багатьох років відеоконференції асоціювалися виключно з професійним дорогим обладнанням. Бурхливий розвиток мережевих технологій і збільшення обчислювальної потужності персональних комп'ютерів уможливили організацію відеоконференцій в домашніх умовах. Виробництвом програмного забезпечення для відеоконференцій займаються багато компаній, серед яких Microsoft, Intel, White Pine, Picture Tel, Vocaltec і ін.

Цілий ряд пакетів, що поставляються з Web-камерами, вже містить спеціальні програмні додатки для організації та проведення відеоконференцій. Поряд з цим існує безкоштовна програма для проведення відеоконференцій - NetMeeting, яку можна завантажити через Інтернет з сайту компанії Microsoft. Крім відеоконференцій, програма підтримує такі корисні функції, як спільне використання додатків, спільна робота з даними (whiteboard), функція Remote Desktop Sharing, що дозволяє спільно використовувати робочий стіл Windows і віддаленого персонального комп'ютера.

Крім цього існує ряд інших додатків, що забезпечують дистанційну роботу. Наприклад, за допомогою програми VideoLink Mail ( www.smithmicro.com ) Можна розіслати підготовлений за допомогою Web-камери відеоролик, навчальний фільм або відеопрезентацію. А інструментальна програма Webcam32 дозволяє пересилати отримані з використанням Web-камери знімки через Інтеренет.

В останні роки Web-камери стали активно застосовуватіся для систем дістанційного навчання, вельми актуального для віддаленіх районів, де немає кваліфікованіх викладачів. Високий рівень розвитку телекомунікацій та Розширення освітнього простору дозволяють значний Изменить освітню систему. Ключовими факторами успішного Впровадження Нових технологій є дешевизна обладнання та нізькі вимоги до пропускної здатності каналів передачі Даних. Тому часто и в складі систем відеоконференцій, и в системах передачі так званого синтетичного відео в початковий момент часу транслюється трівімірній персонаж, а Згідно передаються лишь Керівники ЦІМ об'єктом командіровку. Причем Такі системи могут розпізнаваті НЕ только повороти голови людини, что сидить перед камерою на передавальній стороні, но и его емоції (радість, смуток, здівування). Внаслідок цього істотно знижуються вимоги до каналів передачі даних і стає можливою дистанційна робота за допомогою стандартного модему.

Вікно в світ

eb-камери як і раніше використовуються для організації так званих вікон у світ, коли користувачі персональних комп'ютерів підключають свої Web-камери і через Глобальну мережу передають зображення з камери на спеціальні сервери, звідки всі бажаючі можуть ці кадри отримати eb-камери як і раніше використовуються для організації так званих вікон у світ, коли користувачі персональних комп'ютерів підключають свої Web-камери і через Глобальну мережу передають зображення з камери на спеціальні сервери, звідки всі бажаючі можуть ці кадри отримати. Таким чином, кожен користувач, який має доступ в Інтернет, може побачити такі місця, які він навряд чи коли-небудь відвідає. Щохвилини в світі тисячі Web-камер спрямовані на різні об'єкти. Зараз важко знайти столицю держави або велике місто, де не було б постійної Web-трансляції. Зазвичай люди націлюють Web-камери на себе або на своїх близьких, але є і більш цікаві об'єкти, наприклад мурашник або міське таксі. Більш того, користувачам Інтернету доступна камера NASA, транслює зображення Землі.

Існують сайти зі списками камер, наприклад www.earthcam.com , Де можна підключити свою камеру до трансляції. Для цього необхідно, маючи з'єднані з персонального комп'ютера камеру, зареєструватися на Інтернет-сайті та встановити зв'язок з сервером, після чого ваші зображення стануть доступні всьому світу (якщо, звичайно, ви не введете пароль на обмеження доступу).

«Дорослі» Web-камери

ак вже зазначалося, незважаючи на дешевизну і доступність, Web-камери мають ряд суттєвих недоліків: низька якість вхідних зображень, відсутність оптичного збільшення та інших атрибутів, властивих дорогим сучасним камерам ак вже зазначалося, незважаючи на дешевизну і доступність, Web-камери мають ряд суттєвих недоліків: низька якість вхідних зображень, відсутність оптичного збільшення та інших атрибутів, властивих дорогим сучасним камерам. Тому у багатьох користувачів домашніх комп'ютерів виникає природне запитання: чи можна в якості Web-камери використовувати цифровий фотоапарат або відеокамеру? Як правило, більшість з перерахованих пристроїв не вимагають спеціальної установки драйверів для Windows XP або 2000, працюючи з сумісними драйверами. Однак іноді окрема установка драйверів видеозахвата необхідна.

Розглянемо кілька цифрових фотоапаратів і відеокамер, з якими можна працювати як зі звичайною Web-камерою (рис. 6). Наприклад, модель PhotoClip від компанії Daisy Technology виконує функції фотокамери, РС-камери, МР3-плеєра і диктофона. У технічній літературі описані два варіанти комплектації цієї камери - VGA (640Ѕ480) CMOS-сенсором Hewlett-Packard або 1,3-мегапіксельною CCD-матрицею. Пристрій забезпечений 16 Мбайт вбудованої пам'яті і слотом для карт CompactFlash. Об'єктив камери має постійне фокусна відстань і забезпечує зйомку на відстані 50 см до нескінченності. За допомогою PhotoClip можна записувати не тільки JPEG-картинки, але також AVI-кліпи або голосового нагадування. При USB-підключенні до ПК апарат виконує функції Web-камери.

Мал. 6. Приклади цифрових апаратів і відеокамер, які можна використовувати як Web-камери

Камера Fuji FinePix 6900 Zoom вміє захоплювати 6-мегапіксельні зображення. У комплект поставки входить док-станція Picture Cradle, в яку камера встановлюється для зарядки акумулятора і USB-зв'язку c ПК. FinePix 6800 Zoom може також використовуватися в режимі підключеної Web-камери.

Камера Creative PC-CAM 550 однойменної фірми ( www.creative.com ) Є комбінацією Web-камери і цифрової камери з роздільною здатністю 1280Ѕ1024 пікселів.

Більшість сучасних цифрових відеокамер провідних світових виробників, наприклад фірми Sony, також підтримують USB-інтерфейси і можуть бути використані в якості Web-камер.

Підключаючи дані пристрої до ПК через USB-інтерфейс, користувач може створювати цікаві відеоархіви, електронні фотоальбоми або просто використовувати відеокамеру або фотоапарат замість Web-камери.

Більше рішень хороших і різних

Нині власники Web-камер не тільки є споживачами готових рішень і додатків, про які йшла мова вище, але і вже навчилися самостійно створювати рішення, ґрунтуючись на відкритих бібліотеках типу Open CV, що надається компанією Intel Нині власники Web-камер не тільки є споживачами готових рішень і додатків, про які йшла мова вище, але і вже навчилися самостійно створювати рішення, ґрунтуючись на відкритих бібліотеках типу Open CV, що надається компанією Intel. Такі бібліотеки містять низькорівневі процедури обробки та аналізу зображень, а також приклади готових рішень. При цьому бібліотеки включають базисні функції не тільки для алгоритмів двовимірного зору, тобто будь-який користувач за допомогою пари Web-камер зможе побудувати рішення і в області стереозрения.

Взявши за основу рекомендовані високорівневі алгоритми з цих бібліотек, досить легко створити власний додаток, яке буде унікальним, а значить, викличе інтерес у інших користувачів. При цьому від користувача не потрібні глибокі знання в області комп'ютерного зору і в прикладних областях. Необхідна лише математична ерудиція і пристойне знання програмування. Далі все залежить від фантазії і цілеспрямованості користувача.

У Росії ринок послуг з постачання рішень, заснованих на технології комп'ютерного зору, вже склався. Багато компаній мають бібліотеки рішень, які можна порівняти, а часом і значно перевершують відкриту бібліотеку Intel. До таких компаній можна віднести IITVision ( www.iitvision.ru ), SeeStorm ( www.seestorm.com ), «Альпарі Софт» ( www.alparysoft.ru ) І ін. Всі вони вже давно і успішно поставляють на ринок готові рішення в області технологій комп'ютерного зору, в тому числі і для Web-камер.

Таким чином, потенціал Web-камер не вичерпаний - навпаки, вони знаходяться на піку свого розвитку і вимагають все нових і нових рішень. І можливо, експериментуючи сьогодні вдома з Web-камерою, завтра хтось запропонує рішення, яке вразить весь комп'ютерний світ.

КомпьютерПресс 6'2004


У чому ж секрет зростання популярності Web-камер, як їх можна застосовувати в повсякденному житті, де і в чому вони можуть стати помічниками людини, і навіть замінити його?
Тому у багатьох користувачів домашніх комп'ютерів виникає природне запитання: чи можна в якості Web-камери використовувати цифровий фотоапарат або відеокамеру?

Новости