Přední světový vývojář inteligentního VMS a PSIM software
Kde koupit

Každý je na palubě s IP analýzami

08/25/2014

Proč a jak - analýza videa v kameře

Ještě donedávna IP kamery odesílaly pouze multimediální stream do softwaru pro správu videa pomocí dobře definovaných formátů a sady nástrojů pro kompresi/dekompresi.

Nyní se však na trhu zvedá zájem o „chytré“ bezpečnostní systémy, které obsahují pokročilejší nástroje. Má to dobrý důvod: chráněná území jsou stále větší a větší a města jsou stále „chytřejší“. Tradiční sledovací systémy, které podporují pouze přehrávání videa a několik standardních detekčních nástrojů, tedy rychle mizí z dohledu.

Vývojáři usilovně pracují na vytváření výkonných nástrojů pro analýzu videa v reakci na poptávku koncových zákazníků. Analýza videa se používá v areálech velkých i malých, distribuovaných i strategických, průmyslových i sportovních, a v infrastruktuře i v maloobchodě. Integrovaný video managment software byl vytvořen tak, aby byl inteligentní ochranou nové generace pro taková místa, jako jsou olympijská zázemí v Soči a mnoho dalších.

Všechno je to o integraci

Jakýkoliv moderní software pro správu videa musí být na vrcholu IT a musí být propracovaný ve všech ohledech. A jediný způsob, jak toho dosáhnout, je spojit snahu a znalosti předních výrobců v oboru.

Nelze zpochybňovat bezpečnostní výhody synergie mezi výrobci IP hardwaru a vývojáři softwaru: některé z nejlepších výsledků byly pozorovány při integraci analytických nástrojů, které jsou součástí IP kamer jako součásti integrovaného softwaru. Velkým přínosem tohoto procesu je přesunutí zátěže CPU ze serverů na samotné kamery, čímž se uvolní kapacita potřebná k provádění analýzy nové generace v neomezeně velkých nebo distribuovaných oblastech.

To je důvod, proč pokročilý software pro správu videa obsahuje jedinečné analytické nástroje, díky nimž bezpečnostní systémy fungují lépe a efektivněji. Zde je návod, jak fungují.


Forenzní vyhledávání

Procházení archivovaného videa je jedním z nejdůležitějších a časově nejnáročnějších úkolů v oblasti video dohledu. Čím rychleji a přesněji dokážete vyhledávat, tím více můžete ze svého systému dostat. Většina dnešních systémů má však velmi omezené možnosti pro analýzu svých videoarchivů. Lidský faktor je tedy stále neopomenutelný, protože stovky operátorů jsou nuceny trávit stovky hodin hledáním jehly v kupce sena.

S forenzním vyhledáváním se tato situace ve velkém mění. Je to více než jen pouhý vyhledávací nástroj. Jde o soubor technologií, které generují metadata v okamžiku záznamu. Databáze metadat je základem pro rychlou a přesnou analýzu archivů. Chcete-li vyhledat událost, která vás zajímá, stačí zadat nezbytná kritéria: pohyb v určitých oblastech, překročení čáry, velikost, barva, směr, rychlost pohybu objektu a další. Tento pokročilý nástroj vám během několika sekund ukáže všechny fragmenty videa, které splňují tato kritéria. Celonoční vyhledávací maratony jsou minulostí. Byly nahrazeny rychlým a efektivním forenzním vyhledáváním založeným na kritériích.

Tento pokročilý nástroj je cenný na geograficky nebo strukturálně komplikovaných místech, kde se vyšetřování incidentů stává časově náročným úkolem. Co když se stane něco neočekávaného, co není „předprogramováno“ v detekčním nástroji? Často víme, co chceme najít, až poté, co se to již stalo.

Jsme nuceni se vracet k nahranému videu a v těchto případech je kritické, aby měl systém k dispozici vyhledávací nástroj pro co nejrychlejší nalezení relevantních dat.To je důvod, proč nejoblíbenější řešení pro bezpečnostní systémy na distribuovaných místech bude jistě schopnost projít předchozími incidenty a přijmout opatření. Klíčovou schopností je rychlé vyhledávání nahraného videa.


Nástroje, které umožňují hledat konkrétní události

Často víme, že k události došlo v určitém časovém rámci (například s přesností na několik hodin), ale s MomentQuest2 nemůžeme použít rychlé vyhledávání, protože nevíme, jaká kritéria zadat. V tomto případě přichází na pomoc další inovativní technologie. Jak to funguje?Funguje tak, že paralelně s videem zapisuje do archivu „stopy“ pohybu objektů. Jaké jsou tyto stopy? Technologie analyzuje video v reálném čase. Výsledkem jsou metadata, která popisují pohyb objektů v rámci záběru. To nám umožňuje oddělit pohyblivé objekty od statických a poté zobrazit více relevantních objektů současně. Pokud je v záběru v jednu chvíli malý počet objektů – když nevyhledáváme v davu – tato funkce podstatně zkracuje čas potřebný k prozkoumání daného časového rámce.

Chcete-li zahájit vyhledávání ve videu, uživatel vybere požadovaný časový rámec a nastaví maximální počet objektů, které lze v jednom snímku zobrazit současně – řekněme ne více než 10 objektů současně. Poté může uživatel prakticky okamžitě začít prohlížet: náš systém provádí výpočty v reálném čase.

Kdy může být tento nástroj užitečný? Můžeme například znát nějakou vlastnost objektu. Řekněme, že chceme vidět, co dnes ráno v určité místnosti dělal muž v červené bundě. Nastavíme časový interval a začneme sledovat. Pokud v té místnosti dnes ráno nebylo příliš mnoho lidí, pravděpodobně toho muže v červené bundě hned uvidíte. Poté můžete kliknout na „pozastavit“, kliknout na muže v červené bundě a začít sledovat odpovídající záznam v normálním režimu.


Nástroje, které monitorují pohybující se objekty automatickým nastavením digitálního přiblížení


Jedním z klíčových procesů dohledu je oddělení zrna od plev, abyste se mohli soustředit na klíčové detaily. Operátoři musí být opatrní a pozorní. Skvělým pomocníkem jsou tedy nástroje, které pomáhají operátorům dělat jejich práci lépe a které zmenšují prostor pro lidskou chybu.

Tento druh nástrojů pomáhá sledovat pohybující se objekty automatickým nastavením digitálního přiblížení. Zobrazují video přiblížené do oblasti záběru, ve které se pohybuje objekt, a následují jej v pohybu, stejně jako to dělá filmová kamera, když dělá záběr zblízka. Úroveň přiblížení je automaticky vybrána tak, aby zachytila všechny pohybující se objekty v záběru. Tato funkce funguje s běžnými pevnými kamerami a fisheye kamerami; v podstatě to funguje jako ePTZ kamera sledující pohybující se objekt.


Nástroje, které umožňují současně získat celý obraz všeho, co se děje na hlídaném místě, a zároveň získat podrobné záběry objektů, které se kolem něj pohybují

Kromě zón s minimálním pohybem se v zorném poli kamery obvykle nachází více než jeden objekt. Téměř vždy se jedná o komplikovaná prostředí, jako jsou například města. Sledování pohybu více objektů současně pomocí speciálních nástrojů a matematických rovnic k předpovídání pohybu mezi zornými poli různých kamer je tedy způsob, jak zajistit, aby bezpečnostní systémy fungovaly lépe a efektivněji.

Tato funkce umožňuje současně získat celý obraz všeho, co se děje na hlídaném místě, a zároveň získat podrobné záběry objektů, které se kolem něj pohybují.

Obě sady záběrů lze zaznamenat pro pozdější použití, což je důležité pro vyšetřování události.

Tato funkce vyžaduje alespoň dvě kamery: panoramatickou kameru a PTZ kameru. Panoramatická kamera je nakonfigurována s trackerem, který detekuje objekty pohybující se v záběru a vypočítává jejich polohu. Poloha PTZ kamery (její hodnoty natočení, náklonu a přiblížení) jsou porovnány se zorným polem panoramatické kamery.

Poloha objektu v zorném poli je matematicky převedena na hodnoty natočení/náklonu/přiblížení potřebné k tomu, aby PTZ kamera sledovala objekt. Toto se děje, dokud objekt neopustí zorné pole nebo dokud uživatel nevybere jiný objekt.


Integrované generování metadat na IP kamerách

Jedinečné analytické nástroje jsou tedy vhodné, když už víme, co se stalo a jaké záběry hledáme. Pokud víme, co se stalo, můžeme najít potřebnou část videa během několika sekund – což výrazně zkrátí čas potřebný na kontrolu – a přiblížit část snímku, která nás zajímá.

Toto jsou užitečné a úžasné pokroky, o tom není pochyb! Má to ale jeden "háček". U instalací v reálném světě tyto funkce narážejí na problém – nadměrné využití CPU. Obrovský výkon procesoru je využit na zpracování streamů přijatých z kamer, analýze událostí ve scéně a generování metadat.

Metadata se skládají ze značek, které obsahují formální, logický popis všeho, co kamera vidí. O jaký objekt se jedná a kde je, jakou má velikost, kam a jak rychle se pohybuje, jakou má barvu... tato informace je „menší“ než celé video a ukládá se souběžně s videem.

Nejprve musí software dekomprimovat příchozí video, což je pro hardware náročné. Dekomprese na GPU v tomto případě nijak nepomáhá. Důvodem je to, že analýza videa není kompatibilní s offloading GPU: stream se po dekompresi okamžitě uloží do paměti GPU, což znamená, že stream nelze analyzovat.

Takže veškerá dekomprimace a analýza videa z kamer zůstává na serverových CPU.

To klade přísná omezení na počet kamer, které lze připojit k jednomu serveru.. Obzvláště problematické jsou kamery s vysokým rozlišením, které omezují počet kamer na přibližně deset na server.

Tato situace však dnes neodpovídá očekáváním trhu ani klientů. Projektové návrhy počítají se 100, 200 nebo dokonce 500 kamerami na server.

Více serverů znamená projekt, který je příliš drahý, obtížně se spravuje a je možný pouze na velkých a dobře financovaných instalacích.

Nabízí se tedy „jednoduchá“ otázka: proč neanalyzovat video pomocí samotné kamery? Není moderní IP kamera vlastně poměrně výkonným počítačem? To znamená, že kamera může na server posílat dvě věci: multimediální stream jako dříve a navíc popis toho, co se děje v záběrů – tedy metadata. Pak lze všechny tyto úžasné nástroje pro analýzu videa využít na jakýkoliv druh projektu, bez ohledu na velikost nebo rozpočet.


Výhody a nevýhody analýzy na kameře

Existuje několik výhod:

  • Analýza se provádí na původním záznamu před jakýmkoliv zkreslením kompresí/dekompresí. Kvalita analýzy videa je tedy vyšší.
  • Servery nemusí dekomprimovat video (protože již nepotřebují generovat metadata), což uvolňuje kapacitu CPU. Bezpečnostní systémy lze provozovat s menším počtem počítačů při zachování plné funkčnosti.

Ale je tu jedno mínus: Každý výrobce má své vlastní algoritmy pro generování metadat. Některé algoritmy fungují lépe než jiné nebo dokonce poskytují úplně jiné typy informací.


Co teď?

Přední výrobci IP zařízení již se svými kamerami spojují výkonné schopnosti analýzy videa. Ale téměř žádný software ve skutečnosti tyto funkce z kamer zatím nepodporuje! Jako by nikdo nevěděl jak přijmout metadata z kamery a uložit je do archivu pro pozdější použití.

To je to, co inspirovalo vývojáře softwaru, aby tak aktivně integrovali nástroje pro analýzu videa poskytované předními světovými výrobci a využili těchto možností k tomu, aby se video dohled stal méně nákladným a zároveň aby poskytoval revoluční nástroje pro automatickou analýzu záběrů.

Analýza videa se již používá na skutečných místech jako důležitá součást bezpečnostních systémů. To je pozitivní zpráva, ale také naléhavá výzva vývojářům: je důležité integrovat software s analytickými schopnostmi dnešních IP kamer.

První společnost, která to skutečně zvládne, získá obrovskou výhodu v technologii i na trhu. Těšíme se, až se tam dostaneme.