experience the next
 
Главная  > Журнал «Experience the Next»  > Статьи из журнала

Эра интеллектуального видео

02.02.2007

Работу любой системы безопасности можно разбить на три этапа: получение информации, ее обработку и реакцию системы. Традиционно системы безопасности отвечали только за первый этап — получение видео изображения, запись звука. За третий этап — принятие окончательного решения о том, как поступить в той или иной ситуации, — в конечном счете всегда отвечает человек. При современном развитии цифровых систем безопасности наиболее интересным для нас является второй этап, то есть обработка, передача и анализ данных, для того, чтобы дать человеку только нужную информацию, исключив избыточную. Мы должны добиться наи более полной автоматизации данных процессов, то есть "интеллектуализации" систем.

Мнение о том, что за последние несколько лет произошла так называемая цифровая революция, является общепринятым. И если среди телекамер все еще доминируют аналоговые системы, то устройства обработки, хранения и передачи данных уже являются в большинстве своем цифровыми. А через 5 лет, по прогнозам международной исследовательской компании IMS Research, цифровое оборудование будет занимать до 50% рынка систем видеонаблюдения. В сетевых цифровых технологиях (network video), по оценке агентств JP Freeman Co и Frost & Sullivan, цифры мировых продаж оборудования составляли 500 MUSD в 2005 году, в 2008 году они составят 1400 MUSD , а в 2010 году достигнут 2600 MUSD.

Какие же преимущества дает использование цифровых технологий и инноваций в сфере обеспечения безопасности? На этот вопрос можно ответить, если последовательно проследить все этапы, которые проходит информация в системе безопасности. Для большей простоты и конкретности будем рассматривать только систему видеонаблюдения, которая является одной из самых технологичных и требовательных к ресурсам.

Итак, первый этап — получение и преобразование информации, или трансформация реальной "картинки" в электрический сигнал, с которым в дальнейшем будет работать система. За этот этап отвечает телекамера, и здесь, в сущности, не важно, какой именно она будет — аналоговой или цифровой, важно, чтобы она обеспечивала должный уровень качества видео-изображения в соответствии с заданными параметрами применения. На данный момент у обоих типов телекамер есть свои достоинства и недостатки, на которых не будем подробно останавливаться.

Среди телекамер сейчас наблюдается та же тенденция, что и среди фотокамер — уменьшение стоимости цифровых систем с одновременным ростом качества. (Это относится не только к картинке, но и к математике, которая отвечает, к примеру, за детектирование определенного типа событий и реакцию на них.) В этом сегменте со временем произойдет то же, что произошло в сегменте фототехники, где цифровые устройства уже вытеснили аналоговые с рынка. Это можно подкрепить данными агентства JP Freeman за 2005 год.

Перейдем к следующему этапу, а именно — к передаче информации в системах видеонаблюдения. Здесь преимущества цифровых технологий уже проявляются в полной мере. Чтобы передать видео изображение (не важно, от телекамеры к видеосерверу или от видеосервера на удаленное рабочее место оператора), его, как правило, приходится сжимать, чтобы снизить нагрузку на линии передачи. Здесь-то и вступают в дело реализованные в "цифре" алгоритмы обработки информации, а именно — ее сжатия. Надо отметить, что и для самой передачи цифровая информация является во многом более удобной, чем аналоговая, — ее можно передавать через различные общепринятые открытые протоколы: TCP/IP, UDP, WAN, LAN, GPRS, CDMA, используя уже существующие линии коммуникаций и сотовую связь.

Но наиболее полно достоинства "цифры" и преимущества инновационных технологий проявляются на этапе обработки полученной информации. Цифровое изображение позволяет применять к нему различные алгоритмы интеллектуальной обработки — например, определять, есть ли движение в кадре и каков его характер, распознавать образы и т.д. Наличие таких алгоритмов является признаком "интеллектуальности"системы. Не нужно забывать также о хранении информации и после дующем доступе к ней. Цифровой архив дает возможность индексировать данные и получать практически мгновенный доступ к любому их сегменту. Если провести сравнение с видеокассетой, то можно сказать, что мы получаем возмож-ность мгновенно перематывать ее на любой интересующий нас момент.

В чем парадокс современного состояния развития систем безопасности? Меняя качество информации, меняя способы ее обработки, передачи и хранения, мы во многом сохраняем старые, "аналоговые" способы обращения с ней, а сама структура хранимой информации практически не изменяется. Предположим, что у нас имеется предприятие с проходной, на которой установле на телекамера. Пусть эта система будет "умной" и запись будет вестись не постоянно, а только по факту прохода, то есть будет запускаться при поднесении карточки-пропуска к считывателю. Допустим, что был обнаружен факт пропажи какого-либо оборудования. Что будет делать оператор видеонаблюдения, чтобы проверить, было ли оно вынесено через проходную и кто это сделал? Конечно, просматривать видеоархив. И хорошо, если точно известно, что пропажа произошла в последние сутки или двое. А если в последнюю неделю? Или месяц? В этом случае объем записей, которые придется просмотреть, будет гигантским. На это уйдет очень много времени, а из-за человеческого фактора — рассеяния внимания при длительной работе с видеоданными — может не дать никакого результата. Продолжая аналогию с видеокассетами, можно сказать, что, имея возможность мгновенно перематывать ее на любой момент записи, мы не знаем, куда именно перематывать, и, следовательно, не можем в полной мере использовать эту возможность.

Структура записи, структура информации остается такой же "линейной", как и в аналоговом случае, и таким же линейным и последовательным остается доступ человека к ней. Описанная проблема вовсе не является надуманной, с ней постоянно сталкиваются сотрудники служб безо пасности. И хорошо, когда запись ведется с одной телекамеры, а если их десять? Эффективность такого видеонаблюдения стремительно сводится на нет. Для решения проблемы нужно изменить саму структуру информации и способ доступа к ней — только тогда мы сможем с гордостью сказать, что используем все преиму щества цифрового подхода и наша система является действительно интеллектуальной.

Ставка на инновации

Акцент в стратегическом направлении развития видеорешений в компании ITV ставится на внедрение инноваций, на новые интеграционные возможности продуктов, на понятное и логичное общение наших систем с оператором.

Сегодня компания ITV известна всем интеграторам, инсталляторам и реселлерам оборудования CCTV (охранного телевидения) на территории РФ и стран СНГ как ведущий производитель программного обеспечения. Мы стремимся занять лидирующие позиции и в других специализированных и профессиональных сегментах мирового CCTV-рынка.

В настоящее время ITV концентрирует усилия на поддержке клиентов, дальнейшем развитии сети продаж (примером тому является недавнее открытие филиала в Казани) и наращивании потенциала исследовательского подразделения для начала работ над созданием сверхсовременных решений — технологий будущего. Специалисты компании вплотную займутся разработкой новых платформ безопасности объектов и созданием дополнительных компонентов для программно-аппаратного комплекса "Интеллект", интеллектуальной системы видеонаблюдения ВидеоIQ7, чтобы полностью удовлетворить потребности наших партнеров и пользователей систем.

Следующий этап развития видеонаблюдения в России, да и во всем мире — конвергенция "немых" систем и интеллектуальных. Движущая сила развития последних — в новых возможностях, которые значительно способствуют повышению их конкурентоспособности. Ярким примером такой конвергенции является наш программный продукт Видео7, который после бесплатного апгрейда до ВидеоIQ7 получает принципиально новые возможности без дополнительных затрат со стороны пользо вателя.

Меня часто спрашивают, как мы первоначально производим анализ необходимости выпуска нового продукта, добавления той или иной функции, дополнительных возможностей. Для этого мы сначала определяем принципиально, какие цели нужно поставить и какие задачи нужно решить:

  • выпуск нового продукта или добавление новой функции, необходимой для достижения маркетинговых целей;
  • выпуск нового продукта и добавление новых возможностей, функций, которые станут необходимыми по причине технологических перемен, из-за которых существующие продукты могут устареть;
  • усовершенствование продукции, необходимое как для достижения маркетинговых целей, так и для того, чтобы не отстать от технологических перемен.

Следующим этапом является принятие решения о том, какие именно инновации и в какой продукт нужно внедрить. Помимо чисто технологических разработок мы имеем богатый опыт создания решений, служащих для повышения эффективности бизнеса (анализ ценности шагов бизнес-процесса, внедрение «пилотного» варианта, релизного тестирования, бета-тестирования). Мы не занимаемся фаст-фудом — мы даем нашим партнерам и конечным потребителям возможность использовать на 100% качественный продукт, строить оптимальный бизнес и получить реальное повышение прибыли.

В отличие от многих наших конкурентов, которые сосредотачиваются в основном на традиционных решениях систем безопасности, отвечающих только за получение видео изображения, запись звука, выдачу простейших сигналов о нештатных ситуациях, наша компания уделяет особое внимание компрессии, передаче, хранению, анализу видео изображения, автоматизации реакции системы. Глубокое понимание проблем охранного телевидения дает нашему программному обеспечению серьезные конкурентные преимущества на рынке. Все ПО и аппаратные решения (платы видеозахвата, IP-серверы, серверы Matrix) создаются в России, в их разработке принимают участие сразу несколько команд и российских исследовательских институтов, расположенных не только в Москве, но и в других городах нашей страны.

Изначально выбранная политика ориентированности на клиента дает нам обратную связь, приток новых идей, которые приводят к постоянному развитию самых изощренных возможностей продукта. Вы, как наши партнеры или, возможно, будущие партнеры либо пользователи систем, можете сделать свой вклад в развитие наших продуктов. Мы всегда открыты для диалога, цель которого — сделать наши продукты максимально соответствующими всем вашим специфическим требованиям.

Александр Чижов, директор по развитию продуктов компании ITV

Переходим к описанию того, как существующие проблемы решаются в современных системах видеонаблюдения. В качестве примера рассмотрим интеллектуальную цифровую систему ВидеоIQ7, разработанную нашей компанией ITV. Система интересна прежде всего нетривиальными решениями и инновационными разработками, примененными в ней. ВидеоIQ7 — мощный security-продукт, который предназначен служить платформой для создания комплекса видеонаблюдения. В комплект поставки могут входить платы видеозахвата — оцифровки сигнала с аналоговых телекамер. Также можно воспользоваться IP-камерами, среди которых продукты компаний Arecont Vision, Aviosis, Axis, Bosch, D-Link, JVC, Lilin, Panasonic, Pixord, Samsung, Smartec, Sony, TrendNet, Vivotek.

СИСТЕМА ВИДЕОIQ7 ВКЛЮЧАЕТ:

Motion Wavelet — прогрессивный алгоритм сжатия видео изображения;
FrameMerge — технологию объединения изображения с нескольких телекамер в единый панорамный вид;
MomentQuest — технологию интеллектуального поиска по содержанию видеокадра;
Интеллектуальные видео- и аудиодетекторы;
PTZTracer — систему автоматического слежения за движущимся объектом любой поворотной телекамерой;
WiseBar — интерактивную панель управления;
SmartView — модуль удаленного просмотра и управления через веб-браузер с другого компьютера, КПК, а также GSM-телефона;
Модуль POS — модуль контроля кассовых операций.

Для хранения информации используется новейшая файловая система DataSynchro, сжатие видео изображения производится при помощи алгоритма MotionWavelet. Остановимся на компонентах и технологиях ВидеоIQ7 более подробно.

MOTION WAVELET

Это прогрессивный алгоритм сжатия, разработанный компанией ITV на основе математической модели, используемой в wavelet-преобразовании. На сегодняшний день Motion Wavelet сочетает в себе лучшие наработки предыдущих алгоритмов. Это один из немногих алгоритмов, который был разработан специально для нужд охранного телевидения (CCTV) и отвечает всем его требованиям.

Motion Wavelet позволяет фиксировать качество видео изображения (что особенно важно для CCTV), изменяя величину потока в зависимости от количества движущихся объектов в кадре. При этом размер кадра при качестве, сопоставимом с другими кодеками, уменьшается в 5—10 раз, что дает возможность сокращать объем сетевого трафика. Кроме того, в отличие от алгоритмов, использующих Фурье-преобразование (таких как JPEG и MPEG), Motion Wavelet не разбивает изображение на блоки, благодаря чему удается избежать блокинг-эффекта — появления квадратов на изображении при сильном сжатии. Алгоритм Motion Wavelet позволяет оптимизировать нагрузку на сервере за счет того, что сжатый один раз видеопоток может быть передан с разным разрешением и скоростью разным получателям, а также оптимизировать нагрузку на клиенте благодаря тому, что полученное изображение может быть в случае необходимости декомпрессировано не до исходного, а до меньшего разрешения.

МОДУЛЬ POS

Этот модуль позволяет вести видеонаблюдение за кассовым терминалом, фиксировать в видеоархиве все события и чеки, а также реагировать определенным образом на те или иные события, зафиксированные системой. Модуль POS непосредственно контролирует процесс обмена товара на денежные средства, объединяя видеоданные с данными кассового терминала, т.е. синхронизирует видеоизображение кассовой зоны и текста чека. Помимо видеонаблюдения производится аудиоконтроль. Благодаря перечисленным возможностям POS способствует снижению потерь, возникающих в розничной торговле вследствие махинаций и злоупотреблений как персонала, так и покупателей. Модуль интегрирован с наиболее популярными в нашей стране POS-терминалами. Если модель терминала заказчика не интегрирована в POS, возможно создание индивидуальных решений.

ИНТЕЛЛЕКТУАЛЬНЫЕ ДЕТЕКТОРЫ

Система ВидеоIQ7 включает различные видео- и аудиодетекторы. Благодаря им происходит автоматизация обработки информации в системе, и именно их использование позволяет называть систему интеллектуальной. Детекторы являются своего рода фильтрами — они отсеивают лишнюю, неинтересную оператору информацию, привлекая его внимание только к потенциально интересным моментам. Таким образом, меньше рассеивается внимание оператора, что позволяет ему быстрее реагировать на нештатные ситуации, а также дольше сохранять сосредоточенное состояние и, следовательно, повысить работоспособность.

ВИДЕОДЕТЕКТОРЫ

Детектор движения и направления обнаруживает движущиеся объекты в кадре и определяет направление их движения. Систему можно настроить на регистрацию движения не только во всем кадре, но и лишь в определенной его области, а также применить группу детекторов движения с различными параметрами: чувствительность, размер объекта, контрастность и др. При настройке системы можно задать еще один параметр — направление движения, на которое будет реагировать детектор.

Детектор лиц Детектор лиц оповещает о появлении в кадре лица. Он используется для определения нахождения в охраняемой зоне человека и «захвата» изображения его лица. Например, расположенная на проходной телекамера может фиксировать всех проходящих через турникет людей с занесением изображений их лиц в базу.

Детектор оставленных предметов оповещает о появлении или исчезновении в кадре предмета. В любом офисе система видеонаблюдения может круглосуточно контролировать любые по размеру площади и передавать сигнал тревоги в случае обнаружения подозрительного предмета.

Помимо описанных интеллектуальных детекторов в ВидеоIQ7 используются сервисные видеодетекторы, служащие для повышения надежности работы системы и ее защиты от несанкционированного вмешательства. Они генерируют тревожный сигнал в случае сбоя в работе телекамер.

детектор оставленных предметовДетектор закрытия телекамеры определяет все случаи непреднамеренного или преднамеренного закрытия объектива телекамеры крышкой, рукой, куском материи или каким-либо другим предметом. Он особенно важен в тех местах, где телекамера расположена в пределах досягаемости.

Детектор засветки телекамеры предназначен для подачи системой сигнала пользователю в том случае, когда в объектив телекамеры направлен луч яркого света, например, фонарика, прожектора или фар автомобиля.

Детектор сдвига телекамеры оповещает о манипуляциях по переориентации телекамеры в пространстве. Данный детектор особенно востребован в ситуациях, когда телекамера находится в зоне досягаемости человека и ее легко можно повернуть, чтобы сделать «мертвой» зону обзора. Соответственно, детектор срабатывает, если пространственное положение телекамеры изменено.

Детектор стабильности видеоизображенияДетектор изменения фона. Система реагирует на изменение фона вокруг телекамеры. Данный детектор очень похож на предыдущий, но при этом решает несколько иные задачи. Если детектор сдвига реагирует на манипуляции с самой телекамерой, то детектор изменения фона — на манипуляции вокруг телекамеры.

Детектор фокусировки телекамеры оповещает о потере фокусировки в результате манипуляций с объективом телекамеры или снижения чувствительности матрицы. Подобное возможно, если кто-то умышлено или по неосторожности сбил фокус либо полностью снял объектив.

Детектор стабильности видеоизображения оповещает о появлении помех в видеосигнале. Если уровень помех резко возрастает, то детектор срабатывает, сигнализируя о критической ситуации. В противном случае пользователь может потерять важную информацию, несмотря на то что запись в архиве будет сохранена.

АУДИОДЕТЕКТОРЫ

Детектор звука определяет интенсивность звука. При превышении установленного порога чувствительности детектор срабатывает — по этому сигналу, например, может включаться видеозапись (т. н. акустопуск).

Детектор человеческой речи способен выделить среди всего многообразия звуков и посторонних шумов человеческую речь и соответственно дать сигнал, например, на отправку тревожного сообщения с видеокадрами на e-mail или мобильный телефон.

PTZTRACER

После рассказа об интеллектуальных видеодетекторах следует упомянуть PTZTracer — новую функцию, которая реализует автоматическое слежение любой поворотной телекамерой за движущимся объектом. Так, если необходимо проследить, например, за передвижением человека, оператор кликает мышкой по его изображению на мониторе, а функция PTZTracer обеспечивает фокусировку телекамеры на нем и его сопровождение.

FRAMEMERGE И MOMENTQUEST

Итак, мы переходим к основным инновациям ВидеоIQ7, которые выделяют ее даже среди существующих интеллектуальных систем видеонаблюдения. Сначала мы расскажем о двух инновационных технологиях — FrameMerge и MomentQuest, а затем о файловой системе DataSynchro, которая обеспечивает работу MomentQuest.

FRAMEMERGE

Это технология, позволяющая "сшивать" видеоизображения, поступающие с соседних телекамер со смежными полями зрения, для получения на мониторе единого панорамного вида. Привычный разделитель экрана отображает 4, 9, 16 и т.д. видеоканалов. FrameMerge позволяет получить вместо разрозненной мозаики единую картину событий на объекте. Результат — борьба с пресловутым человеческим фактором — сотрудник охраны получает возможность эффективнее контролировать ситуацию на объекте, более оперативно реагировать на нештатные ситуации.

Механизм настройки объединения изображений с двух или более телекамер похож на работу в графическом редакторе. Отличие лишь в том, что в графических редакторах обрабатываются статические изображения, а FrameMerge работает с видеоданными.

Надо отметить, что, помимо повышения удобства и эффективности работы в реальном времени, технология FrameMerge существенно повышает скорость просмотра и анализа видеоархива. Панорамный вид позволяет меньше времени тратить на просмотр видео с нескольких телекамер, нагляднее и полнее воспринимать происходящее в кадре, легче определять причинноследственные связи, точнее и объективнее делать выводы о ситуации в целом. Уже этот нестандартный подход к отображению информации позволяет частично решить проблему анализа видеоархива. А наиболее полное ее решение предоставляет технология MomentQuest.

MOMENTQUEST

Мы возвращаемся к вопросу, который подняли в начале статьи, — вопросу структуризации информации, "аналогового" и "цифрового" подходов к обращению с ней. Мы уже писали, что одной из серьезных проблем сейчас является проблема поиска нужных кадров в видеоархиве — это очень трудоемкий и зачастую малоэффективный процесс. Чтобы повысить его эффективность, нужно по-другому структурировать информацию, отталкиваться не от временной структуры, как в аналоговой записи, а от событийной. Другими словами, оператор при поиске в архиве не будет мотать "цифровую видеокассету" на определенный момент времени, он будет искать среди зафиксированных событий то, которое ему интересно. Именно такой подход реализует технология MomentQuest.

Несмотря на то что переход от аналоговых систем к цифровым и от "немых" к интеллектуальным продолжается и в основе всех современных комплексов уже лежит цифровая инфраструктура, подход к обработке информации во многом остается "аналоговым".

Цифровая интеллектуальная система видеонаблюдения ВидеоIQ7 является одним из первых продуктов, воплощающих истинно цифровой подход в охранном телевидении. Она предлагает — и с успехом реализует — свой вариант решения важнейших проблем, существующих в сфере видеонаблюдения в настоящее время.

MomentQuest дает возможность совершать поиск в созданном системой видеонаблюдения архиве посредством анализа работы интеллектуальных детекторов. Поиск осуществляется по содержанию видеокадра. Другими словами, эта технология позволяет применить действие видеодетекторов к архиву, позволяя находить в определенном временном интервале события с заданными параметрами. Это делает процесс поиска намного более эффективным и значительно сокращает время, затрачиваемое на него. Возможность работы технологии MomentQuest обеспечивает применение файловой системы DataSynchro.

DATASYNCHRO

Это инновационная файловая система, предназначенная для оптимизации хранения видеоинформации и быстрого поиска соответствующих фрагментов. Преимущества DataSynchro реализованы благодаря использованию принципиально нового способа индексации в виде базы данных. Индекс — это своего рода оглавление, как в книге, куда занесены метки фрагментов. Метка содержит информацию о файле, с ее помощью, используя специальный алгоритм, производится быстрый поиск необходимого видеофрагмента по заданным параметрам. Именно запись структурированной дополнительной информации — данных о содержании кадра, сопутствующей информации — делает возможной работу технологии MomentQuest.

Кроме того, использование базы данных для хранения индексов позволяет существенно сократить используемые ресурсы, обеспечить скорость поиска и свести к минимуму время инициализации архива при запуске системы, а также повысить надежность ее работы и увеличить производительность. DataSynchro обеспечивает быстрый старт при больших объемах архива, поддерживает "горячую" замену дисков, дает возможность производить видеозапись с определенных телекамер на строго указанные пользователем тома, что снижает фрагментацию жесткого диска при записи по кольцу и позволяет увеличить скорость записи на несколько носителей. Несмотря на то что переход от аналоговых систем к цифровым и от «немых» к интеллектуальным продолжается и в основе всех современных комплексов уже лежит цифровая инфраструктура, подход к обработке информации во многом остается "аналоговым". Цифровая интеллектуальная система видеонаблюдения ВидеоIQ7 является одним из первых продуктов, воплощающих истинно цифровой подход в охранном телевидении. Она предлагает — и с успехом реализует — свой вариант решения важнейших проблем, существующих в сфере видеонаблюдения в настоящее время.


Полезные материалы