Camera quan sát (CCTV) là gì?
Nội dung bài viết:
1. Camera quan sát (CCTV) là gì?
2. Các ứng dụng camera quan sát (CCTV applications)
3. Camera quan sát hoạt động như thế nào?
4. Các loại hệ thống camera quan sát
5. Các thuật ngữ công nghệ CCTV chính
6. Ưu và nhược điểm của mạng CCTV
7. Ưu và nhược điểm của camera quan sát analog
8. Những lời chỉ trích về CCTV
9. Tương lai của CCTV
10. Giám sát mạng CCTV
1. Camera quan sát (CCTV) là gì?
- CCTV là viết tắt của truyền hình mạch kín (Closed-Circuit Television) và thường được gọi là giám sát video. Từ “Mạch kín” (hay “Closed-circuit”) ở đây có nghĩa là các chương trình phát sóng thường được truyền đến một số lượng màn hình giới hạn (“Closed”), không giống như TV “thông thường”, được phát cho công chúng nói chung. Mạng CCTV (tiếng Anh là “CCTV networks”) thường được sử dụng để phát hiện và ngăn chặn các hoạt động tội phạm và ghi lại các hành vi vi phạm giao thông, nhưng chúng có những mục đích sử dụng khác.
- Công nghệ CCTV lần đầu tiên được phát triển vào năm 1942 bởi các nhà khoa học Đức để theo dõi quá trình phóng tên lửa V2. Sau đó nó được các nhà khoa học Mỹ sử dụng trong quá trình thử nghiệm bom nguyên tử.
2. Các ứng dụng camera quan sát (CCTV applications)
- Quản lý tội phạm (Crime management)
-
Giám sát CCTV có thể ngăn chặn tội phạm tiềm ẩn. Khi tội phạm xảy ra, cảnh quay video có thể giúp cơ quan thực thi pháp luật điều tra và sau đó cung cấp bằng chứng để truy tố trước tòa án luật. Được sử dụng kết hợp với camera quan sát, âm thanh, nhiệt và các loại cảm biến khác có thể cảnh báo các quan chức về các sự cố bất thường, ví dụ: một ngọn lửa hoặc súng bắn vào một địa điểm. Đối với các doanh nghiệp, camera quan sát có thể phát hiện và giám sát các hoạt động tội phạm trong nội bộ. Các nhà tù có thể sử dụng video giám sát để ngăn chặn máy bay không người lái cung cấp ma túy và hàng lậu khác cho tù nhân. Camera có thể giám sát các khu vực không dễ tiếp cận, ví dụ: mái che.
- Quản lý thiên tai (Disaster management)
-
Sử dụng camera CCTV, dịch vụ khẩn cấp và nhân viên cứu hộ có thể đánh giá và giám sát các sự kiện trong thời gian thực để chuyển tiếp “tình huống” qua video cho các nhóm quản lý thảm họa, ví dụ: từ bên trong một tòa nhà đang cháy, từ một hang động hoặc từ một chiếc trực thăng bay qua một khung cảnh.
- Giám sát đường phố của thành phố và cộng đồng (City and community street monitoring)
-
Camera tại các đèn giao thông và các nơi khác trong thành phố giám sát mọi người để thu thập số liệu thống kê giao thông cũng như các cảnh quay chứng minh về việc chạy quá tốc độ. Kế thừa các tính năng của IoT, AoT là một sáng kiến của Chicago nhằm thu thập dữ liệu thời gian thực, chủ yếu là thời tiết và môi trường, về thành phố. Một số cảm biến bao gồm máy ảnh phân tích hình ảnh ghi lại nhưng để bảo vệ quyền riêng tư của cá nhân, không truyền hoặc lưu trữ những hình ảnh này. Nhìn chung, một số lượng hạn chế hình ảnh được lưu trữ để các nhà nghiên cứu cấp cao sử dụng nhằm phát triển phần mềm thị giác máy tính “Computer Vision Software”. Dự án đã vấp phải một số phản đối từ các cơ quan giám sát quyền riêng tư.
- Theo dõi và chẩn đoán y tế (Medical monitoring and diagnosis)
-
Có khoảng 43 cơ mặt thể hiện suy nghĩ và cảm xúc của con người. Phần mềm thông minh có thể xác định các biểu hiện cảm xúc này, ví dụ: đau đớn hoặc lo lắng, từ hình ảnh mọi người có thể dễ dàng nhận ra hơn. Camera CCTV cũng có thể giám sát bệnh nhân - ví dụ như trẻ em hoặc người già - để xác định các cuộc khủng hoảng y tế tiềm ẩn, ví dụ: đột quỵ, động kinh hoặc cơn hen suyễn.
- Nghiên cứu hành vi (Behavioral research)
-
CCTV từng nghiên cứu về vấn đề tự tử cho thấy 83% số người cố gắng ném mình trước đầu tàu cho thấy đều có những hành vi cụ thể. Những điều này sau đó đã được phân tích từ cảnh quay CCTV và hiện được sử dụng để cảnh báo những người theo dõi màn hình về những vụ tự tử tiềm ẩn. Các mạng giám sát cũng được các nhà nghiên cứu sử dụng để ghi lại các hoạt động của đám đông ở những nơi công cộng và ngăn chặn các hành vi chống đối xã hội. Ví dụ, camera đã được sử dụng tại các trường học để đảm bảo an ninh, và để ghi lại các vụ bắt nạt hoặc các vụ việc ở sân chơi.
- Bán lẻ thông minh (Retail intelligence)
-
Thông tin thị trường thu được từ video giám sát khách hàng đang được sử dụng để phân tích xu hướng mua và kích hoạt chiến lược nâng cao, ví dụ: mọi người mua sắm như thế nào, lối đi nào họ đi qua nhiều nhất, khả năng họ phản hồi các lời kêu gọi hành động trong các bố cục cửa hàng khác nhau như thế nào. Bản đồ nhiệt có thể hiển thị mức cao và thấp của lưu lượng người mua sắm tại các vị trí cụ thể trong cửa hàng, giúp các cửa hàng xác định thời gian mua hàng cao điểm, các loại khuyến mại ưa thích và yêu cầu về nhân sự cho thời gian mua sắm cao điểm.
3. Camera quan sát hoạt động như thế nào?
- Hệ thống tương tự (Analog) và kỹ thuật số (Digital) hoạt động khá khác nhau nhưng các mạng CCTV hiện đại sử dụng phần mềm chuyển đổi và phần cứng để chuyển đổi từ analog sang kỹ thuật số. Quá trình này được gọi là trang bị thêm “Retrofitting”.
- Một hệ thống CCTV truyền thống bao gồm:
-
Một hoặc nhiều Camera (tương tự hoặc kỹ thuật số), mỗi Camera có ống kính được trang bị cảm biến hình ảnh
-
Máy ghi hình (Recoder) - Máy ghi băng hình tiêu chuẩn cho hệ thống analog hoặc Máy ghi hình trực tiếp (DVR) hoặc Máy ghi hình mạng (NVR) cho hệ thống kỹ thuật số
-
Cáp - RJ45 cho hệ thống kỹ thuật số hoặc đồng trục cho tương tự
-
Một hoặc nhiều màn hình mà hình ảnh được truyền đến
1. Camera ghi lại hình ảnh qua ống kính bằng cảm biến hình ảnh.
2. Những hình ảnh này (và thường là cả âm thanh) được truyền đến máy ghi âm hoặc băng, không dây hoặc bằng cáp. Máy ghi có thể sử dụng phần mềm phân tích và các công nghệ thông minh khác để quét dữ liệu và gửi cảnh báo tự động cho con người hoặc các hệ thống và thiết bị khác. Phần mềm quản lý video (VMS - Video Management Software) này ghi lại, lưu trữ và phân tích nguồn cấp dữ liệu video. Phần mềm này thường tự học, sử dụng thuật toán máy học (ML – Machine Learning) sử dụng các chức năng như phát hiện chuyển động, nhận dạng khuôn mặt, đếm người, v.v.
3. (Các) màn hình có thể được giám sát thụ động (thông qua phần mềm) hoặc chủ động (bởi con người). Các mạng CCTV có thể và nên tự giám sát.
4. Các loại hệ thống camera quan sát
- Tương tự (Analog) - Sử dụng đầu nối Bayonet Neill-Concelman (BNC) trên cáp đồng trục để truyền tín hiệu video liên tục. Chúng có độ phân giải tương đối thấp nhưng rẻ và hiệu quả. Có nhiều thiết bị ngoại vi hơn trong hệ thống tương tự, ví dụ: cáp đồng trục tiêu chuẩn thường không truyền âm thanh. Tín hiệu tương tự có thể được số hóa, giúp tiết kiệm chi phí hơn khi chuyển sang kỹ thuật số ngay cả với các thiết bị cũ. Hình ảnh yêu cầu thẻ ghi hình và có thể được lưu trữ trên PC hoặc máy ghi hình. Một bước tiến nữa, analog HD cho phép tăng độ phân giải so với các hệ thống truyền thống (1080 pixel) và tương thích ngược với các camera analog và BNC.
- Kỹ thuật số (Digital) - Số hóa tín hiệu ở cấp độ camera. Các hệ thống này không yêu cầu thẻ quay video vì hình ảnh được lưu trữ trực tiếp vào máy tính nhưng yêu cầu một lượng lớn dung lượng (tương đối) để lưu trữ các bản ghi, vì vậy chúng thường được nén rất nhiều.
- Mạng hoặc IP (Network or IP) - Được sử dụng với các camera analog hoặc kỹ thuật số, các hệ thống này sử dụng máy chủ video để phát trực tuyến cảnh quay qua internet. Ưu điểm của nó là khả năng có WiFi và âm thanh (Audio), Trí tuệ nhân tạo phân tán (DAI - Distributed Artificial Intelligence) để phân tích cảnh quay hình ảnh, truy cập từ xa (Remote access), cấp nguồn qua Ethernet (POE - Power Over Ethernet) và độ phân giải (resolution) tốt hơn.
Bạn có thể xem bảng so sánh các loại cáp
tại đây.
5. Các thuật ngữ công nghệ CCTV chính
- Bộ mã hóa video (Video encoders)
-
Bộ mã hóa video cho phép chuyển đổi hệ thống CCTV analog sang một số hệ thống mạng (Network Systems) kỹ thuật số, cho phép người dùng tận dụng lợi thế của phần cứng rẻ hơn và các tính năng hiện đại. Phần mềm cho phép kết nối có dây và sau đó số hóa tín hiệu video, gửi chúng đến hệ thống dựa trên IP có dây (wired IP) hoặc không dây (wireless IP).
- Cảm biến hình ảnh (Image sensors)
-
Camera sử dụng các loại cảm biến hình ảnh khác nhau, chuyển đổi ánh sáng thành tín hiệu điện tử. Một cảm biến bao gồm nhiều điốt quang (photodiodes), hoặc pixel, ghi lại lượng ánh sáng tiếp xúc và chuyển nó thành các điện tử. Hai loại cảm biến hình ảnh phổ biến nhất là CMOS (Complementary Metal Oxide Semiconductor) và CCD (Charged Coupled Device)
-
CMOS - Đây là những cảm biến tiết kiệm chi phí hơn so với cảm biến CCD. Cảm biến CMOS Megapixel (sử dụng hàng triệu pixel) thậm chí có thể sánh ngang với chất lượng của cảm biến CCD.
-
CCD - Những loại cảm biến này đắt hơn với mức tiêu thụ điện năng cao hơn. Các máy quét CCD Scanner nói chung là lựa chọn tốt nhất cho các điều kiện ánh sáng khắc nghiệt (chúng có độ nhạy sáng cao hơn) và chúng chạy êm hơn CMOS. (Trong khi bản thân tín hiệu tạo ra là tín hiệu tương tự, nó được chuyển đổi để truyền bằng bộ chuyển đổi tương tự sang kỹ thuật số, biến các giá trị của pixel thành giá trị số.)
- Quét hình ảnh (Image scanning)
-
Đối với camera quan sát kỹ thuật số, cảm biến CCD thường sử dụng phương pháp quét xen kẽ (phơi sáng tức thì - Instant Exposure) trong khi CMOS và CCD có thể sử dụng quét liên tục (Progressive Scanning) hoặc xen kẽ (Interlaced Scanning). Camera analog chỉ sử dụng chế độ quét xen kẽ.
-
Quét xen kẽ (phổ biến cho các ứng dụng CCD) - Kỹ thuật này liên quan đến việc truyền các TVL chẵn và lẻ (L là viết tắt của các dòng) từ một hình ảnh. Camera có hơn 400 dòng cung cấp độ phân giải tốt và hơn 700 dòng được coi là độ phân giải cao. Những đường truyền này được làm mới nhiều lần, giúp giảm băng thông và đánh lừa não người tin rằng họ đang nhìn thấy một bức tranh hoàn chỉnh, duy nhất. Đó thực chất là một bản ghi xen kẽ được xem trên một màn hình xen kẽ; trên màn hình quét liên tục, một hình ảnh xen kẽ có thể trông răng cưa. Phần mềm video hiện đại trước tiên sẽ loại bỏ các bản quét xen kẽ để chuyển đổi chúng thành các bản quét liên tục có thể được xem trên các màn hình quét tương tự và quét liên tục.
-
Quét liên tục (phổ biến cho các ứng dụng CMOS) - Phương pháp này không chia hình ảnh thành các trường (dòng lẻ và dòng chẵn). Thay vào đó, hình ảnh được quét và từng dòng (trường) được hiển thị tuần tự trên màn hình.
- Đầu ghi (Recoders)
-
DVR thường là một phần của hệ thống CCTV, kết nối với các thành phần bên trong khác nhau, không kết nối với mạng bên ngoài. DVR thường được sử dụng với camera analog. Trong hệ thống DVR, mọi camera phải được kết nối trực tiếp với đầu ghi.
-
Trong khi các hệ thống DVR tự xử lý cảnh quay, các hệ thống NVR mã hóa (Encode) và xử lý dữ liệu (Process data) ở cấp độ camera, sau đó truyền dữ liệu đến đầu ghi (Recoder), đến lượt nó, được sử dụng để lưu trữ và giám sát từ xa. Hệ thống NVR thường sử dụng camera IP. Trong hệ thống NVR, mỗi camera kết nối với cùng một mạng.
6. Ưu và nhược điểm của mạng CCTV Networks
- Ưu điểm:
-
Cho phép giám sát từ xa, không yêu cầu cáp mạng, di động cao và cho phép tự động hóa các quy trình giám sát
- Nhược điểm:
-
Có thể tốn kém khi mua, khó học tập và có nguy cơ bị tin tặc tấn công
Đọc về một số quan niệm sai lầm và lầm tưởng về camera quan sát IP
tại đây
7. Ưu và nhược điểm của camera quan sát analog
- Ưu điểm:
-
Rẻ hơn và dễ lắp đặt hơn camera quan sát mạng với nhiều nhà cung cấp hỗ trợ hơn
- Nhược điểm:
-
Độ phân giải thấp hơn, cần nhiều cáp hơn và không hỗ trợ mã hóa dữ liệu
Đọc thêm về lịch sử của CCTV và cách camera analog đã
phát triển
8. Những chỉ trích về CCTV
- Một số nghiên cứu đã chỉ ra rằng hoạt động giám sát chủ động trong bất kỳ hệ thống CCTV nào bị hạn chế bởi cấu hình hệ thống không hiệu quả, ghi video chất lượng kém, thiết bị bị lỗi hoặc cũ, giao tiếp không đầy đủ giữa các bên liên quan, chính sách quản lý kém hiệu quả, thiết lập nơi làm việc không hiệu quả (ví dụ: thiếu không gian), tiếng ồn xung quanh ( điển hình trong môi trường an ninh), thời tiết khắc nghiệt và người vận hành thiếu thông thạo với các khu vực cụ thể mà họ đang quan sát.
- Các chỉ trích chính đối với CCTV là khả năng xâm phạm quyền riêng tư của cá nhân, nhân viên (hoặc khách hàng) cảm thấy rằng họ đang theo dõi và có khả năng vi phạm quyền riêng tư. Nhiều vấn đề trong số này có thể được giảm thiểu bằng phần mềm giám sát mạng.
9. Tương lai của CCTV
- Theo Wesley G. Skogan, trong tương lai, các công nghệ kỹ thuật số khác sẽ bổ sung cho CCTV để tạo ra một quy trình giám sát đồng thời tự chủ và chủ động hơn. Các công nghệ này bao gồm nhận dạng khuôn mặt (facial recognition), camera được liên kết (linked cameras), phần cứng thông minh (intelligent hardware), đầu đọc biển số phương tiện (license plate readers), máy bay không người lái (drones), camera trang bị của cảnh sát (police body cameras) và IoT. Những công nghệ này sẽ tăng khả năng giám sát thụ động, khả năng của các hệ thống, chứ không phải con người, đưa ra cảnh báo.
10. Giám sát mạng CCTV
- Một trong những xu hướng phát triển nhanh nhất về bảo mật CCTV, phần mềm giám sát mạng đảm bảo hệ thống CCTV luôn hoạt động và có thể cung cấp khả năng giám sát 24/7 của một khu vực và thông báo đáng tin cậy. Hệ thống giám sát có thể cảnh báo cho nhân viên khi có sự cố mất điện (và tự động chuyển sang nguồn điện dự phòng), liên tục kiểm tra hoạt động bất thường trên mạng và được cấu hình cho các loại mục đích sử dụng, rủi ro và yêu cầu khác nhau (ví dụ như y tế hoặc bán lẻ) .
- Giám sát các mạng này một cách chuyên nghiệp là điều cần thiết để đảm bảo tuân thủ các quy định về quyền riêng tư và bảo mật quốc tế, để bảo vệ dữ liệu cá nhân và xử lý hiệu quả lượng lớn dữ liệu hình ảnh.