Notifikační signál při detekci pohybu (detekce) v zorném poli kamery je základní funkcí, bez které si moderní video monitorovací systém nelze představit. I tato jednoduchá a uživatelsky přívětivá funkce má však mnoho nuancí, které ovlivňují cenu a kvalitu provozu celého systému.
Dnes vám představíme různé typy detekce používané u kamer pro sledování, řekneme vám o jejich výhodách a nevýhodách a podrobně porovnáme zařízení integrovaná s cloudem a s integrovanou analýzou.
Nabízíme několik řešení, která jsou založena na algoritmech pro určování objektu a pohybu v rámu:
- detekce překročení čáry (Ivideon Counter 3D);
- detekce pohybu; ; .
Detektor pohybu je součástí videoanalytického systému dostupného pro všechny kamery služby Ivideon. Detekuje pohyb ve zvolené oblasti, a pokud jej uživatel neurčil, pak detektor pracuje po celé ploše rámu. Detektor je založen na algoritmu, který vytváří obrázek na pozadí a porovnává následující snímky s pozadím. Tímto způsobem je možné předejít falešným poplachům při mírné změně rámu. Detektor například nebude fungovat, pokud za oknem vyletí pták. Ale půjde to, pokud člověk sedící nehybně začne hýbat rukou. Kromě porovnávání snímků s pozadím se pro zlepšení kvality práce používají další algoritmy detekce pohybu.
Detektor fronty je modul pro analýzu videa, který se používá k detekci fronty na základě počítání hlav ve snímku. Detektor byl vyvinut pomocí strojového učení, což znamená, že jeho přesnost se používáním zvyšuje.
Detektor je užitečný pro majitele středně velkých podniků nebo obchodních řetězců, kde hrozí vysoké riziko front. Analytický modul vytváří zprávy, seskupuje fronty podle zón výskytu a zobrazuje části videa z kamer, které ukazují okamžik, kdy se fronta vytvořila. Přehledy jsou k dispozici pro prohlížení ve vašem osobním účtu a lze je exportovat ve formátu .csv.
Rozpoznávání obličejů — technologie video analýzy, kterou nejčastěji potřebují velké společnosti v bankovním a pojišťovacím sektoru, kde jsou kladeny vysoké požadavky na bezpečnost a dodržování úředních tajemství. Více jsme o tom psali zde (odkaz na článek o emocích).
Všechny tyto technologie se objevily po dlouhém vývoji, který začal u analogových detektorů.
Analogový externí detektor pohybu
Pyroelektrický pasivní infračervený senzor detekuje úrovně infračerveného záření
Dříve na trhu video monitorovacích systémů dominovaly analogové kamery se standardním rozlišením, obvykle 576p. Samostatné externí senzory byly použity pro spuštění záznamu při detekci pohybu.
Byly vybaveny tepelně citlivými infračervenými senzory, které reagovaly na výskyt zdroje tepla (osoby) v kontrolní zóně a zjišťovaly skutečnost jeho pohybu. Signál ze senzoru aktivoval záznam obrazu kamery na videokazetu nebo spustil poplach v zabezpečovacím systému.
Standardní IR pohybový senzor
Tato technologie se dodnes používá díky své nízké ceně, vysoké citlivosti a schopnosti pracovat s levnými analogovými kamerami, ale všechny výhody jsou kompenzovány vážnými problémy při použití analogového detektoru.
Za prvé, jeho senzor svým „bdělým okem“ pokrývá celou chráněnou oblast. Z detektoru nemáte možnost zablokovat určitý sektor, ve kterém může docházet např. k pohybu teplých vzduchových mas. V tomto případě se budete setkávat s periodickými falešnými poplachy a zabezpečení objektu bude bolet hlava.
Samozřejmě se můžete pokusit minimalizovat falešné poplachy úpravou citlivosti detektoru a změnou úhlu pohledu, ale to není vždy nejlepší řešení.
Za druhé, různé atmosférické jevy mohou vést k falešným poplachům senzoru: sníh, déšť nebo prach. Je také poměrně citlivý na umělé rušení.
Určování aktivity v rámu
Multiplexer pro práci s analogovými kamerami (c)
S rozvojem technologií digitálního zpracování videa bylo možné integrovat detektory aktivity do multiplexerů, ačkoli samotné kamery byly v té fázi stále analogové.
Úkolem multiplexeru je spojit video stream z několika kamer do jediné videosekvence pro demonstraci na bezpečnostních monitorech a záznam na Time Lapse videorekordér.
Právě toto období lze považovat za zlom ve vývoji detekční techniky. A není zde žádný překlep: mluvíme o rozpoznání aktivity ve speciálně označených oblastech snímku – tuto operaci provedl multiplexer.
Může být naprogramován tak, aby detekoval aktivitu v záběrech pocházejících z jedné nebo více kamer. Za tímto účelem byl rám rozdělen do zón (obvykle 256 zón 16×16 čtverců) a během procesu nastavování systému si odborník mohl vybrat, ve kterých zónách má být činnost analyzována a ve kterých ne.
Na rozdíl od analogového snímače pohybu byl poplachový signál generován, když došlo k aktivitě pouze ve vybraných zónách a ne po celé ploše rámu. Tento přístup poskytl větší flexibilitu a snadné ovládání a minimalizoval falešné poplachy systému.
Další výhodou této technologie je možnost aktivovat záznam při standardní snímkové frekvenci, když je na kameře aktivita. Multiplexer měl možnost nakonfigurovat záznam video streamu z konkrétní kamery v režimu full-frame, takže později bylo možné získat normální dynamické video bez trhání nebo vypadávání snímků, s plynulým přenosem efektu pohybu. Video z jiných kamer bylo nadále zaznamenáváno se sníženou snímkovou frekvencí.
Tato technologie měla oproti analogové detekci pohybu významné výhody. Především je zde méně falešných poplachů díky flexibilní konfiguraci kontrolních zón. Takový systém nebyl prakticky ovlivněn srážkami.
Pokrok se nezastavil a analogové sledovací kamery se standardním rozlišením byly nahrazeny digitálními Full HD kamerami a analogové multiplexery a časosběrné videorekordéry byly nahrazeny digitálními rekordéry a také místními a cloudovými video servery. To vše vedlo k tomu, že uživatelé digitálních video monitorovacích systémů dostali další příležitosti, o kterých vám řekneme níže.
Detektor aktivity vestavěný do kamery
Nástup výkonných DSP (digitálních signálových procesorů) pro zpracování videa umožnil vývojářům zabudovat detektory pohybu (a další) přímo do samotné kamery. Takové kamery budeme nazývat „chytré“ nebo „kamery s analytikou“.
Můžete si vybrat oblast rámce, ve které chcete sledovat aktivitu, a obvykle nejste omezeni jen na čtverce určité velikosti. Chytré kamery umožňují definovat zóny libovolné velikosti a tvaru a aktivovat nahrávání například na instalovaný flash disk. A samozřejmě mohou vyslat varovný signál.
Chytré kamery se neomezují pouze na detekci přítomnosti pohybu v záběru. Pokročilejší modely mohou posílat upozornění na různé události na webu například e-mailem.
Některé kamery mají možnost nastavit časový interval sledování pohybu. A samozřejmě většina moderních kamer s analytikou také zvýrazňuje pohybující se objekty v záběru, kterým musí obsluha věnovat pozornost.
Všimněte si, že technologie, které byly dříve nedostupné pro většinu video monitorovacích systémů, nyní získávají na popularitě:
- rozpoznávání obličejů;
- rozpoznávání SPZ a jiných předmětů;
- rozpoznávání emocí.
Je také nutné vzít v úvahu velikost, kterou rozpoznaný objekt zaujímá v rámu. Podle požadavků evropské normy EN 50 132-7 pro detekci, rozpoznávání a identifikaci osob a předmětů pojem „hustota pixelů“ neboli počet obrazových bodů na 1 m horizontální vzdálenosti od pozorovaného cíle, byla zavedena.
| Typ činnosti | Výzvy a příležitosti | Starý parametr (% výšky) | Alternativní parametr mm/px | Počet pixelů na 1 m vodorovně (pro referenci) |
|---|---|---|---|---|
| Sledování | Sledování a kontrola davu | 5 % výšky rámu | 80 | 12 |
| Detekce | Zaručená detekce osob v záběru | 10 % výšky rámu | 40 | 25 |
| Pozorování | Identifikace vlastností a rysů člověka, např. oblečení | 25 % výšky rámu | 16 | 62 |
| Uznání | Rozpoznávání osob známých operátorovi | 50 % výšky rámu | 8 | 125 |
| Identifikace | Kvalita dostačující k identifikaci osoby | 100 % výšky obrazovky | 4 | 250 |
| Inspekce | Možnost 100% identifikace, vyloučení pochybností | 400 % výšky obrazovky | 1 | 1000 |
Jak vidíte, pro spolehlivou detekci osob v záběru je zapotřebí hustota alespoň 40 mm/pixel. Je jasné, že rozpoznávání lidí je poměrně složitý úkol, takže požadavky na kvalitu obrazu jsou velmi vysoké.
A pokud si vezmeme například za úkol rozpoznávat SPZ, pak by výška SPZ a písmen měla být přibližně 15 pixelů, což je ekvivalent 200 mm/pixel.
Kromě kvalitního obrazu hrají při každé detekci nejdůležitější roli použité algoritmy.
Externí a vestavěná detekce
Detekční programy mohou být zabudovány do kamery nebo umístěny na vzdáleném video nebo cloudovém serveru.
Podívejme se na výhody a nevýhody těchto přístupů.
- uživatel okamžitě obdrží hotový video monitorovací systém s detekcí. Nemusí přemýšlet o tom, jak to funguje a jaký detekční algoritmus zvolit, výrobce fotoaparátu udělal vše za něj;
- takže druhou, i když kontroverzní výhodou tohoto přístupu je snadná instalace a konfigurace zařízení. Proč je tato výhoda kontroverzní, vysvětlíme v kapitole věnované cloudové technologii detekce pohybu.
Promluvme si o nevýhodách vestavěné detekce.
Jakákoli funkce zabudovaná do kamery zvyšuje její cenu. Koneckonců, vývojář potřebuje vytvořit vhodný software a ladit a testovat jej. A to vše musí zaplatit kupující.
Většina detekčních algoritmů zabudovaných do kamery je zpravidla značně zjednodušená. Koneckonců, pro výrobce je snazší jednou napsat software a prodat jej co nejdéle.
Procesor Fullhan 8520 ve fotoaparátu Dahua (c)
Vysoce kvalitní detekční algoritmy vyžadují k provozu výkonné DSP a čím výkonnější procesor, tím dražší bude kamera. Ukazuje se, že kupující se ve skutečnosti ocitá „připoután“ k přesně definovanému detekčnímu algoritmu zabudovanému ve fotoaparátu, který nemusí být příliš účinný a výrobce s vydáním aktualizace nijak nespěchá. Nebo to nemůže vždy udělat v případě starého hardwaru. Pro výrobce je snazší vydat nový, dražší fotoaparát, než trávit čas a peníze vylepšováním starého.
Při plánování nákupu kamery, zejména od výrobce v nízkém cenovém segmentu, myslete na to, zda potřebujete „funkce“ ve formě vestavěné detekce. A nyní si vysvětlíme proč.
Výhody a nevýhody externí detekce
Algoritmy analyzují video stream odeslaný do cloudu nebo místního serveru a vytvoří výsledek. Tato možnost je implementována v Ivideonu.
Na rozdíl od algoritmu detekce pohybu zabudovaného do kamery se práce na vylepšování technologií používaných v našem cloudu nekončí. Zejména jsme nedávno aktualizovali nastavení detektoru pohybu v osobním účtu služby.
Uživatel může provádět všechna nastavení v účtu vzdáleně z počítače nebo jakéhokoli gadgetu. Nyní jsme přidali sekci „Detekce“, kde můžete nakonfigurovat zónu a citlivost detektoru pohybu. Podobná nastavení jsou i pro zvukovou cestu.
Nastavení detektoru pohybu je jednoduché a intuitivní: uživatel nemusí přemýšlet o tom, jak efektivní jsou detekční algoritmy a jak je aktualizovat. Naši programátoři se těmito problémy zabývají.
Použití cloudové videosledovací služby usnadňuje organizaci jakékoli detekce bez ohledu na typ a cenu kamer instalovaných ve vašem zařízení. Můžete nastavit detekci pohybu nebo aktivovat rozpoznávání obličeje. Nemusíte kupovat nové kamery, stačí si vybrat požadovanou možnost ve svém osobním účtu služby.
