Las cámaras panorámicas en videovigilancia tipo ojo de pez ó fisheye, son una solución eficiente que ha venido cogiendo impulso en los últimos años para la seguridad y protección de instalaciones y espacios públicos en aplicaciones de todo tipo. En esta nota veremos sus características principales, funcionamiento, ventajas y retos en su implementación. 

Las cámaras panorámicas tipo ojo de pez son muy comunes, pero, debido a que sus lentes son bastante diferentes a las de las cámaras convencionales, es importante conocer sus capacidades, ventajas y desventajas para sacar el mejor provecho en los proyectos de videovigilancia. 

Cubriremos en esta nota las cámaras ojo de pez teniendo en cuenta:

Las cámaras ojo de pez ó fisheye funcionan utilizando una lente gran angular con una forma esférica que permite una vista completa de 360 grados del entorno que se quiere vigilar. El lente de la cámara tiene un ángulo de visión muy amplio, lo que permite que la cámara capture imágenes de una escena completa, en lugar de tener que instalar múltiples cámaras para cubrir un área amplia.

Desde el punto de vista de la forma de las cámaras panorámicas de ojo de pez suelen ser similares a las cámaras domo, pero utilizan una lente especializada (~180° o más en algunos casos). Los lentes de ojo de pez son muy diferentes a los lentes de otros tipos de cámaras de seguridad, ya que son convexas en lugar de planas.

Lente fisheye. Fuente: ifsecglobal.com

La imagen capturada por el lente fisheye es procesada por un procesador interno que utiliza técnicas de corrección de distorsión para transformar la imagen esférica en una imagen plana y rectilínea. Esto permite que la imagen sea vista en una pantalla de monitor o grabada en un dispositivo de almacenamiento de video sin distorsión.

Además, según el modelo, muchos fabricantes de cámaras fisheye también incorporan características que están presentes en otros tipos de cámaras de uso común como la compensación de luz, que ajusta automáticamente la exposición de la imagen en áreas de luz brillante o sombras, y funciones de análisis de video como la detección de movimiento, que permite a la cámara detectar e incluso  grabar cualquier movimiento en su área de cobertura.

La mayoría de las cámaras fisheye también son compatibles con software de gestión de video VMS, que permite a los usuarios integrar este tipo de equipos y descomponer la visualización esférica en varios puntos de interés como si fueran varias cámaras en una. 

Hay varios tipos de lentes de ojo de pez que usan diferentes " proyecciones " cuando se deforman incluyendo imágenes estereográficas, equidistantes, equisólidas y panomorfas.

Los lentes de ojo de pez típicos usan proyecciones equidistantes, generando un efecto que mantiene distancias angulares iguales en todo el campo de visión, lo que lo convierte en el tipo de lente más "uniforme".

Los lentes estereográficos y panomorfos generan un desplazamiento con más detalles hacia el borde del campo de visión, generando un efecto elíptico, en estos puntos la imagen suele estar mucho más distorsionada. Estas ganancias son notables, pero modestas.

Los lentes panomorfos son un tipo particular de lente ojo de pez, patentado por ImmerVision, que diseña las lentes y proporciona el SDK para el proceso de descomposición de la imagen de 360º y así facilitar su integración con aplicaciones y software de terceros.

El formato elíptico en lugar de circular, permite más píxeles en los bordes del campo de visión y en teoría una mayor calidad de imagen y menos espacio desperdiciado en la escena que capta la cámara.

Lentes panomorfo. Fuente: immervision.com

Debido al lente gran angular de las cámaras ojo de pez, las imágenes que se producen están distorsionadas, o "deformadas", y aparecen como un óvalo o un círculo, de hecho, las imágenes típicas de este tipo de cámaras no abarcan todo el espacio de la imagen, generando espacios son video en la imagen. 

En la terminología que relaciona a las cámaras fisheye es muy común encontrar el término “dewarping” el cual hace referencia a la descomposición de una imagen de 180º y/o 360º en varios segmentos que definen a un área o sección en particular de la escena, y estos segmentos son definidos por el usuario. De este modo se puede visualizar la imagen en 360º o 180º y además se pueden tener secciones de la imagen separadas y no deformadas de puntos específicos.

Las imágenes circulares o elípticas de las cámaras ojo de pez generalmente no se usan en su estado normal, es decir deformadas, ya que generan cierta dificultad para el monitoreo de video con objetos y partes de la imagen que se ven al revés dependiendo de donde se encuentren dentro del campo de visión. Para esto, los fabricantes incorporan funciones especiales en el software VMS o interfaz de la cámara para descomponer la imagen, lo que la convierte en una imagen de vigilancia más utilizable.

La descomposición de imágenes en las cámaras ojo de pez se puede hacer en dos partes, una en la cámara por medio de la interfaz web de la misma y la otra, del lado del VMS, generalmente desde el aplicativo cliente del software

Cuando la corrección de la distorsión se realiza en la cámara, sucede antes de la transmisión de los flujos de datos hacia el VMS. La cámara envía un flujo de video "plano" que cualquier VMS puede mostrar como una cámara tradicional. La ventaja de esto es una integración más fácil. Sin embargo, existen algunos aspectos importantes a tener en cuenta cuando solo se tiene la descomposición de imágenes del lado de la cámara.

Muchos modelos de panorámicas que eliminan la distorsión en la cámara envían varias secuencias como vista general, panorámica, doble panorámica, áreas de visualización, etc. El VMS debe integrar todas estas secuencias generalmente a través de controladores directos para admitir completamente los flujos de video de la cámara. 

Sin embargo, muchos VMS no admiten todas las secuencias de cámaras comunes, especialmente aquellas que usan ONVIF en lugar de controladores que sean 100% compatibles con el VMS, por lo que los usuarios pueden estar limitados a solo unas pocas secuencias o incluso solo a la imagen circular o elíptica distorsionada.

Además de la integración de secuencias múltiples, el VMS también debe ser compatible con los controles PTZ para las diferentes ventanas o selección de dewarping del lado de la cámara. Sin esta integración, estas ventanas deben configurarse a través de la interfaz web y son esencialmente imágenes estáticas en el VMS, sin embargo en la actualidad las cámaras de ojo de pez usan controles PTZ que son prácticamente similares a las cámaras PTZ físicas, por lo que la mayoría de estas integraciones ya están hechas.

Cuando se utiliza la corrección de distorsión del lado de la cámara y se usa el PTZ virtual el VMS registra solo lo que se visualiza en ese momento. Esto significa que si el área de visualización apuntaba en la dirección incorrecta, es posible que se pierdan eventos. Debido a esto, en los casos en los que se prefiere usar la corrección de distorsión en la cámara también se graba como respaldo una vista general distorsionada o una transmisión panorámica.

Al contrario del caso anterior, la corrección de la distorsión del lado del cliente o VMS se realiza en el software sobre la imagen deformada completa tanto en la vista en vivo como en la reproducción, de esta manera los eventos no se pierden y siempre habrá grabación completa de todos los flujos de video.

La principal ventaja de este tipo de corrección de distorsión en comparación con el lado de la cámara, es que solo requiere que se grabe una única secuencia de video mientras se mantiene la información general, sin preocuparse por la perdida de eventos al tener la integración de múltiples secuencias o ventanas PTZ virtuales abiertas.

Sin embargo, la corrección de la distorsión del lado del VMS requiere integración adicional, es decir, un desarrollo adicional para cada cámara de ojo de pez. 

En varios casos fabricantes de cámaras ojo de pez ofrecen a fabricantes de software VMS sus propios SDK que proporcionan la geometría de lente correcta para sus cámaras y las interfaces de configuración requeridas para el manejo de la descomposición de imágenes. 

De modo que los usuarios puedan sacar el mejor provecho de la funcionalidad de la cámara y al mismo tiempo no tengan que cambiar su plataforma de gestión de video al incorporar cámaras de terceros. 

Interfaz configuración Milestone Xprotect para cámara fisheye de Hikvision. Fuente: hikvision.com

Entre las ventajas de las cámaras fisheye, destaca su capacidad para reducir la cantidad de cámaras necesarias para cubrir un espacio, lo que puede representar un ahorro significativo para las empresas que necesitan proteger sus instalaciones. 

Además, estas cámaras ofrecen una visualización en tiempo real y pueden ser conectadas a sistemas de monitoreo en línea, lo que permite a los usuarios estar al tanto de cualquier situación en todo momento con solo una transferencia de flujo de datos, lo que puede representar un menor consumo de ancho de banda.

Actualmente la mayoría de modelos cuentan con la característica de la corrección de distorsión y descomposición de imágenes lo que permite obtener múltiples objetivos a monitorear, en especial en eventos y operaciones que requieren no perder ninguna detalle

Aunque las cámaras panorámicas de videovigilancia tipo ojo de pez ó fisheye tienen  ventajas importantes, también existen algunas desventajas o aspectos a tener en cuenta que no las hacen en muchos casos la mejor opción.

Cuando la integración de la cámara con el VMS no es completa, la distorsión de imagen puede dificultar la identificación de detalles importantes como rostros, objetos relevantes o matrículas de vehículos en aplicaciones para parqueaderos.

En general, las cámaras fisheye pueden ser más costosas que las cámaras tradicionales de videovigilancia debido a su tecnología avanzada y capacidad de ofrecer una vista de 360 grados. Esto puede ser una limitación para proyectos con presupuestos limitados.

Debido a que las cámaras fisheye capturan una vista completa de la escena, generan una gran cantidad de datos que deben ser almacenados y procesados. Esto puede requerir una capacidad de almacenamiento y procesamiento mayor que la requerida por las cámaras tradicionales.

Las cámaras fisheye no son ideales para todas las situaciones de vigilancia, pueden tener limitaciones de enfoque, especialmente en áreas que requieren un alto nivel de detalle o un enfoque preciso. En estos casos, puede ser necesario utilizar cámaras tradicionales con lentes de enfoque adecuado para el objetivo y distancia requerida.

En el proceso de instalación de cámaras ojo de pez es importante tener en cuenta algunos puntos en especial en instalaciones de tipo cenital y sobre pared. 

Generalmente el montaje de cámaras panorámicas de ojo de pez se hace verticalmente sobre techos o de forma lateral sobre pared, pero la cercanía con el objetivo de monitoreo es fundamental. 

A medida que la distancia piso techo se hace mayor la capacidad de reconocimiento y de identificación de la cámara disminuye, y esto debido a que no son cámaras diseñadas para el enfoque a profundidad. Es importante evitar el montaje muy alto o en su defecto se pueden usar soportes de extensión para acercar la cámara 

Aplicación de soportes de techo para cámaras ojo de pez. Fuente: getscw.com

Casi todos los modelos panorámicos de ojo de pez pueden montarse en el techo (mirando hacia abajo) o en la pared (mirando horizontalmente).

La decisión de montar una cámara de ojo de pez en el techo o en la pared depende esencialmente de dónde es probable que se muevan los sujetos o el objetivo en la escena.

Si el área de interés es amplia, es decir tiene un campo visual amplio es probable que los objetos que se van a observar se muevan a lo largo de la escena y no necesariamente cerca de la cámara, es probable que usar una cámara montada en el techo sea la mejor opción, ya que puede aumentar los detalles de los objetos que están más alejados que el caso de una cámara montada en la pared. Ejemplos de este tipo son bodegas, salas de recepción, salones, teatros, procesos de producción, etc.

Ahora si el área de interés es estrecha, es decir el campo de visual no es amplio, sí es probable que los objetos entren o salgan de la escena relativamente cerca de la cámara, por lo que instalar una cámara de ojo de pez sobre la pared brindará mejores detalles de los objetivos a medida que pasan debido a su ángulo de incidencia más bajo, ejemplo de ello son entradas y salidas personas, pasillos peatonales y vehiculares, frentes de calle, etc. 

Si bien la mayoría de las cámaras panorámicas pueden montarse en el techo o en la pared, con opciones de dewarping de 360° o 180°, hay disponibles algunos modelos especializados destinados únicamente al montaje en la pared. A diferencia de los modelos típicos de ojo de pez, estas cámaras generalmente emiten solo vistas panorámicas de 180° (o menos en algunos casos), sin opciones para múltiples vistas PTZ digitales u otros tipos de panoramas.

Cámara de vigilancia IP panorámica VIVOTEK CC9381-HV. Fuente: VIVOTEK.com

La principal ventaja de las cámaras de ojo de pez de aplicación sobre pared es la simplicidad, ya que generalmente eliminan la distorsión y emiten un flujo de video  panorámico, en lugar de requerir una integración y configuración de eliminación de distorsión más complejas del lado del VMS o de la cámara.

Sin embargo, estos modelos generalmente tienen una resolución más baja que las cámaras de ojo de pez típicas, 3-5 MP en lugar de 6-12 MP que se encuentran en los modelos típicos de ojo de pez de alta resolución de alta gama, por lo que pueden llegar a tener menos definición en detalles y objetivos que no estén dentro del campo visual de reconocimiento de la cámara.

Las cámaras panorámicas no es que sean las mejores en cuanto al desempeño en condiciones de poca luz o incluso en oscuridad total, de hecho a menudo muestran imágenes ruidosas u oscuras con poca luz. 

Esto se debe a que los lentes de este tipo de cámaras tienen un número “f” o F-Stop alto, usualmente f/2.0 frente a f/1.2 para cámaras tradicionales por lo que restringen el ingreso de luz entre un 50% a 70%. Debido a ello se deben especificar cámaras acorde al sitio de implementación y tener soporte de iluminación externo de ser requerido.

Para compensar el bajo rendimiento de las cámaras de ojo de pez con poca luz, la mayoría de los fabricantes han introducido modelos de ojo de pez IR integrados, con iluminadores que cubren un campo de visión de 360°, pero no todos lo incluyen. 

Las cámaras panorámicas de videovigilancia tipo ojo de pez ó fisheye, son una solución cada vez más usada y ha resultado ser eficiente para la seguridad y protección de instalaciones y espacios públicos. Su capacidad para ofrecer una vista de 360 grados, alta resolución y flexibilidad de ubicación las convierte en una opción atractiva para empresas, instituciones y organizaciones de todo tipo. Sin embargo, es importante desde el diseño de los proyectos tener en cuenta sus limitaciones para determinar su implementación y de este modo alcanzar el objetivo de seguridad requerido por el usuario final.

Ing. Electrónico de la Pontificia Universidad Javeriana, especialista en Gerencia de Proyectos, con experiencia como líder de gestión de proyectos en varias empresas reconocidas del gremio de seguridad en el país desde el 2001. Cuenta con múltiples certificaciones en seguridad electrónica en las líneas de CCTV, sistemas de alarmas de intrusión, detección de incendio, controles de acceso, plataformas de integración entre otras.

Actualmente realiza actividades orientadas a la transferencia de su conocimiento y experiencia a equipos de trabajo del sector, realiza diseño y especificación de proyectos. Apasionado por el ciclismo de ruta y ciclo montañismo.

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