Inteligentna analiza obrazu w kamerach GANZ

Inteligentna analiza obrazu w kamerach GANZ

Inteligentna
analiza obrazu
w nowych kamerach Ganz IP
Efekt ograniczonego pasma transmisji
VCA (ang. Video Content Analysis), czyli analiza zawartości obrazu, dotyczy
skomplikowanych algorytmów detekcji zdarzeń predefiniowanych na obrazie
wzorcowym. Jest to technologia znana od lat, rozwijająca się i jednocześnie
postrzegana jako obiecujące narzędzie do automatyzacji monitoringu
w nowoczesnych systemach CCTV. A dlaczego automatyzacja monitoringu jest tak
pożądana?
Krzysztof Skowroński
CBC Group
O
tóż według badań „BuyerBeware”
(Wielka Brytania), operator tradycyjnego systemu monitoringu, obserwując obrazy z kilkudziesięciu kamer, po 12
minutach obserwacji traci już około 45%
percepcji wzrokowej, czyli zdolności do rozpoznawania i rozróżniania bodźców wzrokowych oraz ich prawidłowego interpretowania. Po kolejnych 10 minutach zdolność
operatora do wychwycenia zdarzeń na wyświetlanych obrazach spada aż o 95%.
Z kolei według „Sandia National Labs”
(USA), operator może kontrolować sytuację
na pojedynczym monitorze przez około 20
minut. Potem percepcja wzrokowa znacząco spada, powodując tym samym bardzo
duże ryzyko utraty zdolności do wychwycenia zdarzeń alarmowych, nawet na pojedynczym monitorze. Jak dowodzą nie tylko badania, systemy monitoringu CCTV bez
dodatkowej inteligencji są tylko narzędziami obserwacyjnymi.
Zatem, odwołując się do powyższych
badań, automatyzacja monitoringu wizyjnego przez wprowadzenie analityki obrazu może zmienić taki system z pasywnego
monitoringu w narzędzie prewencyjne, minimalizując jednocześnie koszty zasobów
ludzkich niezbędnych do obsługi systemu.
6 TWIERDZA 5/2010
Wymierną korzyścią stosowania analityki
obrazu jest również redukcja kosztów nośników archiwizacji nagrań, która może sięgać nawet 75%.
Zadaniem inteligentnej analityki obrazu, czyli funkcji VCA, jest bezbłędne wykrywanie zdarzeń spełniających ściśle zdefiniowane kryteria. Do przykładowych zdarzeń można zaliczyć wejście lub wyjście intruza z wyznaczonej strefy, pojawienie się
lub zniknięcie obiektu, wykrycie kierunku poruszania się obiektów oraz zliczanie
tych obiektów, pomiar i kontrolę prędkości poruszania się obiektu itp. Wyznacznikiem niezawodnego działania funkcji VCA
są dwa podstawowe parametry: wysoka
skuteczność algorytmów detekcji oraz intuicyjna i prosta kalibracja.
Pierwsze kryterium decyduje o skuteczności VCA, czego miarą jest współczynnik fałszywych alarmów, który z założenia
powinien być radykalnie zminimalizowany, wręcz równy zeru. Wśród rozwiązań
VCA obecnych na rynku wiele potrafi generować dziesiątki fałszywych alarmów w ciągu doby. Jest to oczywiście
liczba dyskwalifikująca systemy, których
celem pierwotnym jest przecież automatyzacja monitoringu.
Jedynie odpowiednio dobrane algorytmy, precyzyjnie opracowane i zoptymalizowane oprogramowanie oraz przeprowadzenie żmudnych testów weryfikujących
działanie funkcji VCA daje w rezultacie zamierzone efekty. Mówimy wtedy o analizie
VCA wysokiego poziomu.
Drugi czynnik, czyli łatwość kalibracji VCA, to wbrew pozorom równie ważne
kryterium w ocenie funkcjonalności. Chodzi
tutaj o maksymalne uproszczenie procedur
kalibracji w celu wyeliminowania lub przynajmniej zminimalizowania ewentualnych
błędów użytkownika. Zbyt skomplikowane
procedury kalibracji oraz nieintuicyjny interfejs
zarządzania mogą spowodować wzrost ryzyka niewłaściwej kalibracji funkcji. W konsekwencji może to doprowadzić do upośledzonego działania VCA, narażonego na błędy
czy nieprawidłowe zachowania systemu generującego np. fałszywe alarmy. Dlatego bardzo istotne jest zaprojektowanie koncepcyjne
panelu zarządzania w taki sposób, aby procedura konfiguracji nie przysparzała użytkownikowi problemów ani nie sprzyjała popełnieniu błędów konfiguracyjnych.
Bardzo dobrym przykładem urządzeń z funkcją VCA wysokiego poziomu
jest nowa seria kamer oraz wideoserwe-
Architektura analityki obrazu w urządzeniach Ganz IP
rów Ganz IP, wyposażonych w zintegrowaną sprzętową analitykę obrazu. Odwołując się do wcześniej wspomnianych dwóch
kryteriów wyznaczających jakość VCA, produkty Ganz IP spełniają pierwsze kryterium na najwyższym poziomie, czego dowodem jest autoryzacja jakości analityki obrazu według i-LIDS (Imagery Library for Intelligent Detection Systems); jest to standaryzacja analityki obrazu opracowana przez
Home Office Scientific Development Branch
w Wielkiej Brytanii.
Do podstawowych cech VCA w kamerach Ganz IP należy zaliczyć:
• śledzenie do 100 obiektów
• obsługę 40 stref detekcji o dowolnym
kształcie lub 40 linii segmentacyjnych
• śledzenie obiektów zatrzymanych chwilowo oraz poruszających się bardzo wolno
• ciągłość śledzenia obiektów zachodzących na siebie
• ciągłość śledzenia obiektów chwilowo
przysłoniętych (częściowo lub całkowicie)
• ignorowanie zmian oświetlenia wywołanych np. włączeniem sztucznego światła,
zachmurzeniem itp.
• ignorowanie powtarzalnych ruchów,
np. falujących liści drzew, płynącej
wody
• ignorowanie ruchów wywołanych przez
cień, poruszające się chmury itp.
• ignorowanie efektów interferencji wideo
• ignorowanie efektów zakłóceń i degradacji obrazu wywołanych przez mgłę,
deszcz, zanieczyszczony obiektyw czy
też oślepiające promienie słoneczne
• ignorowanie zmian obrazu wywołanych
ruchem kamery PTZ.
Biorąc pod uwagę drugie kryterium oceny funkcjonalności VCA, czyli poziom trudności konfiguracji, należy nadmienić, że kamery Ganz IP zostały wysoko ocenione przez i-LIDS, głównie za sprawą zaimplementowanego algorytmu samouczącego się adaptacji
do zmiennych warunków środowiskowych. W kamerach Ganz IP nie wymaga
się żmudnej kalibracji parametrów algorytmu, wystarcza określenie warunków
i kryteriów analizy obrazu.
Sprzętowa analityka obrazu zaimplementowana w kamerach oraz wideoserwerach Ganz IP ma jeszcze jeden bardzo
silny atut, polegający na praktycznie nieograniczonej skalowalności systemu, zależnej jedynie od możliwości i pojemności
oprogramowania centralnego.
Analityka sprzętowa zaimplementowana w urządzeniu nie obciąża w najmniejszym stopniu serwerów centralnych obsługujących system, w przeciwieństwie do analityki obrazu realizowanej programowo przez aplikacje zainstalowane na serwerach. Należy pamiętać, że programowa obsługa VCA konsumuje bardzo dużo zasobów serwera (realizacja programowej analityki obrazu np.
dla szesnastu kamer jest wręcz zabójcza,
nawet dla wyrafinowanego serwera).
Kalibracja VCA w kamerach Ganz IP jest realizowana na bazie siatki graficznej 3D, której obsługa
jest bardzo intuicyjna oraz przyjazna dla użytkownika. Siatka 3D umożliwia błyskawiczne
ustalenie kątów nachylenia kamery i perspektywy obserwowanej sceny
TWIERDZA 5/2010
7
Funkcjonalność VCA w kamerach Ganz IP można podzielić na dwie podstawowe grupy:
1. VCA Standard (pakiet aktywowany fabrycznie w wybranych modelach ganz IP)
detekcja perymetryczna oraz wykrywanie intruzów
redukcja drgań kamery, czyli stabilizacja obrazu
detekcja manipulacji, zmiany pozycji lub zasłonięcia kamery
2. VCA Surveilance (pakiet aktywowany przy zakupie dodatkowej licencji)
filtry i liczniki wejścia lub wyjścia osób z wyznaczonej strefy
filtry pojawienia się lub zniknięcia obiektu
filtr zatrzymania się obiektu w strefie zabronionej
zwłoczne filtry czasowe z konfigurowalnym oknem czasowym
precyzyjne filtry kierunkowe oraz liczniki z konfiguracją kąta poruszania się.
Pakiet VCA Standard opiera się na zaawansowanej wersji detekcji ruchu, a kamera wysyła do serwera odpowiednie dane
metadata związane z wykrywanymi zdarzeniami. Dla użytkownika jest to idealna okazja do zapoznania się z zasadą działania
8 TWIERDZA 5/2010
funkcji VCA, zanim zdecyduje się na zakup
licencji na pełny pakiet VCA Surveilance.
Zakres zastosowań technologii VCA
jest bardzo szeroki, wręcz nie do końca
zbadany. Obserwując kraje wysoko rozwinięte pod względem CCTV, takie jak
Wielka Brytania, można dostrzec wzrost
zainteresowania technologią VCA wśród
właścicieli sieci marketów, m.in. pod kątem marketingowym. Kamery zliczają
klientów, wskazując najbardziej uczęszczane i preferowane miejsca na terenie
marketu, wskazują trasy poruszania się
klientów itp. Innymi odbiorcami technologii VCA są firmy zarządzające drogami
publicznymi, gdzie zachodzi potrzeba
zliczania pojazdów, analizy ruchu, przeprowadzania statystyk, a jednocześnie
monitorowania newralgicznych węzłów
komunikacyjnych pod względem wykroczeń. Są to oczywiście przykładowe aplikacje wykorzystujące VCA, bogate możliwości oferowane przez tę technologię
dają bardzo szerokie spektrum potencjalnych zastosowań.
Technologia VCA może zwielokrotnić
efektywność nowych lub istniejących systemów CCTV oraz poszerzyć zakres czerpanych korzyści od typowej funkcji security przez prewencję, kontrolę ruchu, analizy,
statystyki, marketing i inne.
W ramach wprowadzania na rynek nowej rodziny produktów Ganz IP, firma CBC
organizuje bezpłatne szkolenia i prezentacje mające na celu warsztatowe przybliżenie istoty działania produktów Ganz IP,
a w szczególności technologii VCA.