ПРИЛОЖЕНИЕ А

Обзор «Видеоаналитика в IP-камерах»

Предисловие

В данных рекомендациях считаем возможным, отдельно затронуть видеоаналитику IP-камер, поскольку до этого в иных нормативных документах данный вопрос не освещался.

В настоящее время наблюдается бурное развитие IP-видеонаблюдения и, соответственно, такое же бурное применение IP-камер. Обладая собственным процессором обработки видеосигнала и выступая в компьютерной сети в качестве полноценного IP-устройства, IP-камера потенциально обладает возможностями для реализации функций видеоанализа. Несомненно, будущее будет за распределенными системами видеонаблюдения с функциями видеоаналитики, однако пока на этом пути встречаются достаточно большие трудности, в первую очередь это:

- ограниченные возможности по вычислительной мощности процессора IP-камеры. Конечно, вычислительные возможности процессора видеорегистратора гораздо выше мощности процессора IP-камеры;

- ограничение по стоимости изделия. В настоящее время цена любой IP-камеры превышает стоимость аналоговой камеры с аналогичными параметрами видеоизображения, теперь к этому следует ещё добавить стоимость программного продукта видеоанализа;

- ограничение по габаритам изделия и рассеиваемой мощности;

- ограничения по климатическому исполнению (актуально для наружных IP-камер).

Поэтому необходимо определиться в реальных возможностях видеоаналитики IP-камер на текущей момент времени.

Разумеется, видеоаналитику, применительно к IP–камерам, надо использовать в реальной работе СОТ, при этом только важно четко понимать границы применения такой видеоаналитики и условия, при которых оправдано её использование.

Определение IP-камеры

Под IP-камерой понимают цифровую видеокамеру, особенностью которой является передача видеопотока в цифровом формате по сети «Ethernet», использующей протокол «TCP/IP». Являясь сетевым устройством, каждая IP-камера в сети имеет свой IP-адрес.

В отличие от аналоговых камер, при использовании IP-камер, после получения видеокадра с «ПЗС» (англ. «CCD») или «КМОП» (англ. «CMOS») матрицы камеры, изображение остаётся цифровым вплоть до отображения на мониторе.

Как правило, перед передачей, полученное с матрицы изображение сжимается с помощью покадровых («MJPG») или потоковых («MPEG-4», «H-264») методов видеокомпрессии. Существуют и специализированные IP-камеры, осуществляющие передачу видео в несжатом виде.

В качестве протокола транспортного уровня в IP-камерах могут использоваться протоколы: «TCP», «UDP» и другие транспортные протоколы сетевого протокола «IP». Распространена возможность электропитания IP-камер через «PoE».

Благодаря тому, что IP-камерам не требуется передавать аналоговый сигнал в формате «PAL» или «NTSC», в IP-камерах могут использоваться большие разрешения, включая мегапиксельные. Однако часто разрешение для сетевых камер не превышает 640x480 точек. Существуют камеры с мегапиксельными разрешениями: 1280x1024, 1600x1200 и более высокими (см. раздел «Камеры большого мегапиксельного разрешения»).

Благодаря отказу от использования стандартов аналогового телевидения «PAL» и «NTSC», IP-камеры могут передавать видеокадры с требуемой частотой.

Примечание. Существуют IP-камеры с частотой передачи больше 60 кадров в секунду.

IP-камеры можно отнести к категории веб-камер. Понятие веб-камера описывает функцию устройства и является более широким. Например, к веб-камерам относятся камеры с интерфейсом «USB» и «FireWire».

IP-камеры появились сравнительно недавно на рынке видеонаблюдения, но получили активное развитие благодаря более высокому разрешению, чем у аналоговых видеокамер, и более широким сервисным возможностям. IP-камеры могут использоваться как для внутреннего, так и для наружного видеонаблюдения. Установка IP-камер наружного видеонаблюдения позволяет отслеживать события на прилегающих территориях, передавая видеосигнал по сетевому адресу на компьютер пользователя.

Электроника IP-камеры позволяет ей напрямую подключаться к интернету через провайдера соответствующих услуг. Каждой IP-камере присваивается собственный IP-адрес в интернете. Это дает возможность «найти» ее в сети любому интернет-пользователю. Достаточно ввести в браузере сетевой адрес (идентификатор) IP-камеры и пароль, чтобы получить доступ к системе безопасности из любой точки планеты.

Коммуникация с видеокамерой - двусторонняя: камера передает изображение пользователю, а пользователь, имеющий соответствующий допуск, может изменять настройки, устанавливать углы наклона и поворота. Кроме того обычно, есть «POE», возможность передачи и сохранения метаданных, двусторонний звук для общения с оператором.

Интеллект IP-камер

Говоря об интеллектуальной IP-камере, рассмотрим ряд важных программных функций:

- цифровая обработка видео для повышения его качества в зависимости от различных условий окружающей среды;

- автоматическое определение физических повреждений или саботажа камеры;

- криптозащита от несанкционированного доступа через IP-сеть и подмены;

- автоподстройка параметров сжатия поточного видео с учетом насыщенности сцены и доступной пропускной способности канала.

Примечание. Эти функции мы не будем относить к функциям видеоаналитики, полагая их служебными функциями устройства.

На рис.1А представлен оптимальный конвейер цифровой обработки видео внутри камеры. Рассмотрим подробно каждый компонент этого конвейера, а также другие интеллектуальные функции IP-камеры.

Рис. 1А - Конвейер обработки видео интеллектуальной IP-камеры

Видеофильтры

Качество изображения - главное потребительское свойство камеры - определяется не только совершенством оптики и сенсора, но и в существенной степени эффективностью встроенных в нее цифровых фильтров. Именно видеофильтр позволяет «вытянуть» важные детали изображения в сложных условиях наблюдения, когда не хватает полезного сигнала. Интеллектуальный фильтр подготавливает сигнал к оптимальной компрессии - усиливает полезную информацию и удаляет шумы. При этом хороший фильтр сохраняет естественный вид изображения. Таким образом, видеофильтры не только повышают информативность сжатого видеосигнала и эффективность видеоаналитики, но и снижают нагрузку на каналы связи (IP-сеть) и устройства хранения видео («DVR») в несколько раз за счет удаления бесполезных, но наиболее объемных данных. Важно применить фильтр непосредственно в камере до сжатия видео и до применения видеоаналитики (рис. 1А). Рассмотрим наиболее важные «интеллектуальные» фильтры IP-камеры.

1. Адаптивный шумовой фильтр очищает изображения от яркостного и хроматического шума, вносимого фотосенсором.

Шумовой фильтр имеет нежелательное побочное действие - размывание изображения. Поэтому «интеллектуальная» камера должна автоматически подбирать оптимальные параметры фильтра в зависимости от условий видеорегистрации и минимизировать побочные искажения. Наиболее качественные результаты достигаются при комбинировании методов фильтрации в пространстве и во времени (3D-фильтр).

2. Алгоритм сжатия динамического диапазона обязателен при работе с сенсором широкого динамического диапазона и рекомендован для сенсоров стандартного диапазона. Хороший алгоритм сжатия позволяет уменьшить разрядность до 8 бит на 1 канал без потери информации и без визуальных искажений (рис. 2А).

3. Цифровой стабилизатор изображения (антишейкер) компенсирует дрожание кадра, обусловленное воздействием на камеру ветра и источников вибраций. Антишейкер необходим, в первую очередь, для снижения ложных срабатываний видеодетектора движения и уменьшения объема данных. Функциональность и сложность антишейкера может существенно варьироваться. Так, он может быть оптимизирован для работы на статических или мобильных камерах, компенсировать не только параллельный перенос, но и вращение, интерполировать изображение с пиксельной или субпиксельной точностью, восстанавливать информацию по краям изображения на основе предшествующих кадров. Движущиеся объекты в поле зрения камеры не должны приводить к ложным компенсациям антишейкера, которые могут быть выражены в неприятном «дергании» картинки. По этой причине в камере возникает обратная связь от детектора движения к антишейкеру.

Рис. 2А Демонстрация работы алгоритма сжатия динамического диапазона

Титрование и графическая аннотация

Титрование в большей степени востребовано в аналоговых системах видеонаблюдения, где иного механизма передачи текстовых данных и графической аннотации (метаданных) вместе с видео не существует. Например, поверх видео с POS-терминала, где кассир осуществляет прием платежей от клиентов, полезно отображать наименование товаров, услуг и цены. В системах периметрального видеонаблюдения хорошо иметь перед глазами траекторию движения потенциального нарушителя. В системах IP-наблюдения метаданные могут передаваться в цифровом виде отдельно от видео в соответствии со стандартом «MPEG-7» или ему подобным. Такое разделение данных предпочтительно, так как происходит более эффективное сжатие информации, и метаданные потом могут быть использованы для поиска по видеоархиву. Архив метаданных позволяет оперативно анализировать данные о перемещениях людей, появлении или пропадании предметов и т.п. Для аутентификации камеры-источника на видео можно наносить водяные знаки, как в явной, так и в скрытой форме.

Компрессия

Современные IP-камеры ориентированы на поддержку стандарта «H.264/AVC/MPEG-4 Part 10», позволяющего значительно повысить эффективность сжатия видео по сравнению с предыдущими стандартами (такими, как «MJPEG») и обеспечивающего большую гибкость применения в разнообразных сетевых средах. Стандарт «H.264» регламентирует только процесс декодирования, в то время как качество кодирования может существенно варьироваться в различных его реализациях. Большинство IP-камер сейчас поддерживают только базовый профиль (BP) стандарта, а самые существенные преимущества стандарта проявляются в основном (MP) и более старших профилях.

Рис. 3А - Сервисный детектор, встроенный в IP–камеру:
автоматическое распознавание расфокусировки и загрязнения объектива камеры, нормальное качество (сверху) и размытое изображение (снизу)

Перспективное расширение стандарта «H.264 SVC» позволяет кодировать видео одновременно с различными уровнями качества. В условиях, ограниченных полосой пропускания или размером архива, поток меньшей детализации можно получить путем отбрасывания части пакетов из полного потока «SVC». Камера с кодером «SVC» может одновременно передавать видео с оптимальным качеством для каждого сетевого устройства, такого как рабочее место оператора, «DVR» и мобильный телефон.

Таким образом, важное направление развития интеллекта IP-камеры состоит в совершенствовании встроенных видеокодеров, во внедрении старших профилей, а также алгоритмов управления режимами кодирования в зависимости от загруженности каналов связи и содержания наблюдаемой ситуации.

Рис. 4А - Типовая архитектура интеллектуальной IP–камеры на платформе «DaVinci» компании «Texas Instruments»




Рис. 5А – Платформа интеллектуальной IP-камеры на базе однокристальной системы «Texas Instruments DaVinci TMS320DM6467» с частотой от 594 до 729 МГц

Встроенная видеоаналитика

Встроенной видеоаналитикой мы будем называть программное обеспечение, которое распознает поточное видео непосредственно в камере.

В области охраны периметра ведущими разработчиками встроенной видеоаналитики являются компании «IOImage» (Израиль), «AgentVi» (Израиль), «ObjectVideo» (США), «Bosch» (Германия/США) и «Синезис» (РФ/РБ). Компания «Axis», шведский поставщик сетевых камер, недавно анонсировала базовую видеоаналитику в камерах своей старшей продуктовой линейки. В России оборудование со встроенной периметральной аналитикой производят компании «БайтЭрг» и «Агрегатор» (устройство «MagicBox»). Первопроходцем в области встроенного распознавания номерных знаков транспортных средств является компания «CRS» (Великобритания). Компания «Texas Instruments» (США) предлагает алгоритмы детектирования и распознавания лиц, встроенные процессоры семейства «DaVinci».

Видеобуфер

Распределенная архитектура обработки и хранения в сетях часто создает потребность в видеобуфере. Функция сдвига во времени («Time Shift»), использующая видеобуфер, особенно полезна для регистрации высококачественного видео по событию от внешнего датчика или видеоаналитики. Востребован режим, когда IP-камера в нормальном режиме «молчит», но по событию передает небольшой фрагмент видео или JPEG-изображение через мобильный канал связи со слабой полосой пропускания. Таким образом, видеобуфер позволяет более эффективно использовать сетевую и дисковую подсистемы, а также разворачивать наблюдение в сложнодоступных точках.

Стандартизация протоколов обмена данными

Главным барьером широкого внедрения IP-камер является проблема совместимости и сложности системной интеграции. Появление промышленных ассоциаций, таких как «ONVIF» и «PSIA», развивающих открытые стандарты сетевого видео, позволяет надеяться на упрощение процесса интеграции и повсеместное использование интеллектуальных возможностей камеры. Спецификация «ONVIF», разрабатываемая одноименным консорциумом во главе с компаниями «Axis», «Bosh» и «Sony», обретает большую популярность в Европе и России, чем конкурирующий стандарт «PSIA». Разработчики «ONVIF» выбрали наиболее перспективные технологии и адаптировали их для IP-видеонаблюдения. В частности, спецификация «ONVIF» построена на современных Web-сервисах, описываемых языком «WSDL», протоколах «RTP/RTSP», «SOAP» (XML), стандарте видеосжатия «H.264», «MPEG-4», «MJPEG». Стандарт определяет следующие аспекты взаимодействия IP-камеры с системами управления или видеозаписи («DVR»):

- конфигурирование сетевого интерфейса;

- обнаружение устройств по протоколу «WSDiscovery»;

- управление профилями работы камеры;

- настройка поточной передачи медиаданных;

- обработка событий;

- управление приводом «PTZ»;

- видеоаналитика;

- защита (управление доступом, шифрование).

Ведущие производители систем управления видео, такие как «Miltestone» и «Genetec», уже заявили о поддержке сразу двух стандартов «ONVIF» и «PSIA». Основатели стандарта «ONVIF» планируют выпустить совместимые камеры. Одновременно на российском рынке первое оборудование на базе спецификации «ONVIF» представлено компаниями «БайтЭрг», «Синезис», «Агрегатор», «Нордавинд».

Аппаратно-программная архитектура однокристальной IP-камеры

Рис. 6А – Платформа IP-однокристальной системы S6105 компании «Stretch»

Рассмотренные функции «интеллектуальной» камеры (компрессия «H.264» в стандарте высокой четкости, цифровые фильтры, видеоаналитика, http-сервер и все вспомогательные протоколы сетевого видео) в совокупности предъявляют значительные требования к аппаратной платформе устройства. Системы на кристалле («SoC»), специализированные для обработки видео потребляют меньше энергии, стоят дешевле и работают надежнее, чем наборы отдельных микросхем с той же функциональностью.

Наиболее распространенными операционными системами камеры являются «Linux» и другие «Unix»-подобные системы благодаря их открытому коду, надежности и компактности. Широкий набор программного обеспечения, доступного на этих платформах, позволяет относительно быстро реализовать сложные сетевые протоколы, заложенные в спецификациях «ONVIF» и «PSIA». Как правило, системы на кристалле содержат несколько процессорных ядер различной архитектуры. Например, в семействе «DaVinci» компании «Texas Instruments» на ядре ARM может работать основная операционная система («ОС») и промежуточное программное обеспечение («Middleware»). На сигнальных процессорах («DSP»), расположенных на том же кристалле, производится поточная обработка видео, включая цифровую фильтрацию, видеоаналитику и сжатие. Сильными сторонами семейство «DaVinci» является хорошая вычислительная мощность, большой ассортимент кодеков и модельных плат. К недостаткам стоит отнести повышенное энергопотребление и тепловыделение, а также более высокую стоимость, чем у конкурентов.

Перспективной аппаратной платформой интеллектуальной камеры является система на кристалле «S6xxx», разработанная компанией «Stretch» (рис. 7А). У архитектуры «Stretch», как и у «DaVinci», есть две подсистемы: управляющее ядро ARM и быстро перепрограммируемая вентильная матрица («Software Reconfigurable FPGA»). Каждый блок конвейера или его компоненты могут быть мгновенно загружены в матрицу кристалла (4096 вентилей за 27 мкс), что обеспечит значительный прирост быстродействия. Частота памяти DDR2 (до 667 МГц) более чем в два раза быстрее, чем у конкурирующей платформы «DaVinci DM6467».

К недостаткам платформы можно отнести слабый управляющий процессор ARM, ограниченное число вентилей и недостаточную зрелость технологии в целом.

Открытость платформы

Важным качеством интеллектуальной камеры с точки зрения системного интегратора является открытость ее внешних и внутренних интерфейсов. Наличие встроенных блоков цифровой фильтрации и видеоанализа предполагает специализацию устройств под различные вертикальные решения. Поставщику камеры сложно предложить универсальную видеоаналитику для всех возможных приложений. У системного интегратора должна быть возможность заказать или самостоятельно разработать дополнительные модули, встраиваемые в камеру.

Все дело в интеграции

Интеллектуальные способности IP-камеры должны быть сконцентрированы на формировании качественного видео и точных метаданных, описывающих это видео. Встроенная видеоаналитика необходима не только для подготовки метаданных, но и для интеллектуального (адаптивного) улучшения и сжатия потока, то есть с учетом условий внешней среды.

Тесная интеграция блоков видеофильтрации, анализа сцены и компрессии может обеспечить наилучший результат с точки зрения качества изображения и эффективности использования вычислительных ресурсов. Интеграция позволит всем алгоритмическим блокам совместно использовать такие данные, как градиенты, многомасштабные текстурные признаки, маски и векторы движущихся объектов, показатели зашумленности и стабильности сцены.

На практике соединение кодека «H.264» и видеоаналитики затруднено тем, что разработкой этих двух компонентов, как правило, занимаются разные организации. Кодек в определенной степени стандартизирован, а видеоаналитика - нет, поэтому разработчики предпочитают избегать зависимостей.

Поддержка сетевой камерой промышленных стандартов, таких как «ONVIF» и «PSIA», является ключевой для полноценного внедрения.

IP-камеры со встроенной функцией видеоаналитики

Существующие типы видеоаналитических детекторов

На сегодняшний день существует достаточно большое количество аналитических детекторов, реализованных в IP-камерах. Вот наиболее известные.

Детектор оставленных и унесенных предметов. Детектор фиксирует событие, при котором объект, отсутствовавший или присутствовавший в области в предыдущем кадре, неожиданно появляется или исчезает, не проходя через нее. При настройке данного детектора можно определить время нахождения в области и время сброса детектора. Детектор позволяет контролировать появление посторонних предметов или исчезновение предметов.

Пересечение виртуальной линии. Детектор позволяет контролировать пересечение линии, добавленной на изображение. Можно задать правило пересечения слева направо, справа налево или же в обе стороны. Детектор различает направление движения. Детектор позволяет контролировать движение в определенной области, территории, коридорах.

Вход в зону и выход из зоны. Вход: обнаруживается событие, при котором движущийся объект входит в определенную область и проходит через нее. Выход: обнаруживается событие, при котором движущийся объект проходит через определенную область и выходит из нее. Детектор позволяет контролировать перемещение людей и транспорта на определенной территории.

Антисаботаж. Детектор фиксирует изменение ракурса наблюдения камеры в ситуации, когда камера сдвинута или объектив закрыт каким-либо предметом (расфокусирован).

Подсчет объектов. Детектор ведет автоматический подсчет объектов, пересекающих заданную линию или определенную зону. Детектор позволяет достаточно успешно учитывать проезд транспорта через контрольно-пропускной пункт или шлагбаум.

Нахождение в зоне сверх установленного времени. Детектор призван отслеживать праздно шатающихся людей, которые в действительности могут вести наблюдение за тем или иным приватным действием, например, ввод кода карты в банкомате. При этом возможны отображение и запись траектории движения.

Изменение скорости движения. Детектор определяет скорость перемещения объектов, например, потока машин. Остановка движения (затор) рассматривается как тревожное событие.

Выделение автомобилей и людей. Детектор призван определять появление в кадре человека и автомобиля, понимая разницу между ними (их размерами и поведенческими характеристиками). На изображении объекты помечаются разными цветами. Необходимо отметить, что ряд производителей программного обеспечения для IP-систем реализуют в своих продуктах дополнительный функционал за счет комбинации встроенных в IP-камеру детекторов и набора макросов, настраиваемых в программе.

Таким образом, видеоаналитика IP-камер содержат в себе практически все компоненты серверной видеоаналитики. Другое дело, что многие функции видеоаналитики IP-камер являются чисто номинальными при эксплуатации камеры в реальных условиях.

Настройка детектора

В большинстве IP-камер настройка видеоаналитического детектора осуществляется через web-интерфейс камеры. Для этого в меню существует определенный раздел, в котором программируется не только работа детектора, но и реакция, следующая при срабатывании. Обычно это визуализация тревоги на изображении в виде букв или пиктограммы; передача тревожного кадра на рабочую станцию оператора; передача метаданных тревожного изображения, которые впоследствии могут использоваться для поиска в архиве; передача кадра на определенный e-mail; передача кадра на FTP-сервер; запись ролика с предысторией на флеш-карту камеры; срабатывание реле камеры. Настроив детектор, можно проверить его работу и определить период работы или время активации. Если настройка осуществляется через программное обеспечение централизованного наблюдения, все перечисленные функции доступны через интерфейс программы.

Рис. 7А – IP-камера «AXIS P1347»

«AXIS P1347» (Axis Communications) 5-мегапиксельная фиксированная сетевая камера. Это старший представитель линейки данных IP- камер, поддерживающий разрешение «HDTV 1080p» и алгоритм сжатия H.264, с точным управлением диафрагмой для повышенной четкости изображения.

Управление диафрагмой P-Iris служит для автоматического и точного изменения положения диафрагмы с целью оптимизации глубины резкости и разрешения объектива, позволяя добиться наибольшей резкости изображения. Камера также обратно совместима с объективами с автодиафрагмой (DC). Для уменьшения требований к полосе пропускания и к объему хранилища данных в камере предусмотрены функции цифрового управления панорамированием, наклоном и зумом и многопоточная передача видео. Камера обеспечивает передачу нескольких отдельно настраиваемых видеопотоков в форматах «H.264» и «Motion JPEG».

«AXIS P1347» снабжена интеллектуальными функциями обнаружения движения, звука и попыток несанкционированного воздействия на камеру, например ее накрывания или распыления краски.

Рис.8А - IP-камера «Dinion IP NBN-498-12P (Bosch)»

IP-видеокамера «день-ночь» «Dinion IP NBN-498-12P (Bosch)»

Камера имеет у «день-ночь» формата 1/3" с прогрессивной разверткой, 20-разрядную технологию обработки изображений 2X, широкий динамический диапазон, механизм 2X dynamic и SmartBLC.

Форматы видео – «CIF», «4CIF@25IPS». Трехпотоковая передача данных: два потока «H.264» и один поток «M-JPEG» одновременно. «Multicast», прямая запись на iSCSI-массивы. Камера соответствует стандартам открытого форума по интерфейсу сетевого видео («ONVIF»).

Основные возможности встроенной видеоаналитики («IVA»):

- Детектирование входящих, выходящих, а также пребывающих в зоне объектов;

- Обнаружение праздношатающихся;

- Детектирование оставленных предметов;

- Детектирование унесенных предметов;

- Обнаружение пересечения нескольких линий (от одной до трех);

- Фильтрация объектов по цвету;

- Фильтрация по размеру, скорости, соотношению сторон и т.п.;

- Детектирование голов.

Рис. 9А - IP-камера «Cisco 4500»

IP-камера «Cisco 4500» с разрешением HD 720p при 60 к/с и процессором для видеоаналитики («Cisco») 2-мегапиксельная сетевая камера серии 4500 способна передавать по сети видео в формате «H.264» с разрешением Full HD 1080p (1920 х 1080) при фреймрейте 30 к/с и HD 720p (1280 x 720) – при 60 к/с. Наряду с настраиваемым детектором движения, 2 тревожными входами/выходами, уведомлением о событиях и др. эта камера использует выделенный процессор, разработанный для осуществления анализа видеоизображений в реальном времени. На базе этого процессора могут быть реализованы алгоритмы видеоаналитики нового поколения, а вся аналитическая информация с камеры не будет влиять на качество видеопотока. Анализ видеоизображения в камере позволяет избежать развертывания дополнительных серверов и применяется для подсчета посетителей, автомобилей на парковках, управления очередями, а также для автоматического контроля скорости, обнаружения подозрительного поведения людей и др. «Cisco 4500» работает под управлением веб-браузера, ПО «Cisco Video Surveillance Manager» и бесшовно интегрируется в программные приложения сторонних разработчиков.

Рис. 10А - IP-камера «Pelco Sarix™ IDE20»

2,1-мегапиксельные IP-камеры «Pelco Sarix™ IDE20 с Extended Platform» и функциями анализа видеоизображений («Pelco by Schneider Electric»). Помимо известной технологии Sarix и 1/3" CMOS-сенсора с прогрессивной разверткой и WDR эти купольные сетевые камеры «день-ночь» используют процессор Extended Platform (EP), на базе которого реализованы алгоритмы видеоанализа. IDE20 имеют разрешение до 2,1 MPx, вариообъектив 2,8–8 мм и могут поставляться в разных модификациях, в том числе с предустановленными комплектами видеоаналитики «Pelco Analytic Suites и ObjectVideo® (OV) Analytic Suites». При этом каждая камера имеет стандартный либо расширенный комплект, включающий, в частности, детекторы пересечения людьми определенной зоны, движения человека в направлении, обратном правильному, перемещения объектов и др. Эти камеры позволяют подсчитать количество людей, входящих/выходящих в определенную зону, заметить бесхозные вещи и активируют сигнал тревоги при попытке порчи оптики, появлении праздношатающихся, неправильно припаркованных автомобилей и т.д. В дополнение IDE20 имеют детектор движения, тревожный вход/выход, а также слот для карт памяти «MicroSD», на котором возможно хранение тревожного видео.

Рис. 11А - IP-камера «SNB-5000»

«SNB-5000 – IP-камера с разрешением 1,3Мп» с процессором «WiseNet» и встроенной видеоаналитикой (Samsung Techwin) «SNB-5000» передает по IP-сети изображения с разрешением 1280 x 960. Камера имеет исключительно высокую чувствительность благодаря ПЗС-матрице и сдвигаемому ИК-фильтру. Минимальная освещенность составляет 0,3 лк (цвет) и 0,1 лк (ч/б) при F1.2, 50% IRE. В камере используется патентованная технология трех кодеков «H.264/MPEG-4/JPEG», позволяющая достичь четких изображений и многопотоковой передачи данных в реальном времени при высокой степени сжатия информации. «SNB-5000» поддерживает различные протоколы, двустороннюю передачу аудиосигнала, имеет функцию обнаружения движения и аналитические детекторы: оставленные/унесенные предметы, вход/выход в зону, пересечение линии. Возможна запись на «SDHC» карту объемом 32 Гб. Программное обеспечение централизованного управления «Net-I», поставляемое вместе с камерой, помогает пользователям создать эффективную систему управления сетью с удобными опциями визуального наблюдения, включая различные события и изображения карт. Камера поддерживает «PoE».

Рис. 12А – IP-камера «Smartec STC-IPX3061A»

«IP-камера Smartec STC-IPX3061A» серии «NEYRO» с видеоаналитикой («Smartec») STCIPX3061A серии NEYRO со встроенной видеоаналитикой английской компании VCA Technology оснащена 1/3” ПЗС-матрицей Sony Super HAD и обеспечивает работу при минимальной освещенности 0,3/0,01 лк (цв./ч.б.) с разрешением D1 (720 x 576 пикс.) при 25 к/с. Она способна передавать 2 потока видео в «Н.264, MPEG-4» или «MJPEG», а также аудиосигналы по двум направлениям. Камера оснащена слотом для SD-карт и поддерживает технологию «PoE». «STCIPX3061A» оснащена набором алгоритмов видеоаналитики VCApresence, обеспечивающих отслеживание до 100 объектов и настройку до 40 контролируемых зон. При активации опциональной лицензии VCA surveillance становятся доступными такие функции, как регистрация объекта при входе/выходе или появлении/исчезновении в заданной зоне наблюдения, при его остановке или задержке в зоне, регистрация оставленных/похищенных предметов, классификация объектов по площади и скорости, подсчет объектов и др.

Рис. 13А – IP-камера «S2610e-AS»

«IP-камера S2610e-AS» (VERINT) «S2610e-AS» со встроенной аппаратной видеоаналитикой используется в решениях «Itrium®video». Поддерживает 6 опорных видов и 5 активных правил анализа. Имеется 4 типа фильтров для снижения уровня ложных тревог. Возможность точной настройки – до 100 внутренних параметров при оптимизации работы блока аналитики на сложных сценах. Высокая точность анализа сцен происходящего независимо от погоды и времени суток. Инвариантность к изменению освещения сцены. Классификация движущихся объектов по типам (машина, человек) и анализ их скорости движения. Обнаружение: появления/исчезновения объекта (входа, выхода); хаотичного движения; неподвижных оставленных/унесенных предметов. Виртуальный анализ на периметрах (контроль пересечения объектом одной или нескольких виртуальных линий в кадре с учетом порядка и направления). Комбинирование нескольких правил для одного вида при анализе сложных сцен.

Рис. 14А – IP-камера «Pelco IXE20DN»

«Pelco IXE20DN» (Pelco by Schneider Electric) В линейке «Sarix» присутствует большое разнообразие камер со встроенной аналитикой. Все двухмегапиксельные IP-камеры, а это и классические бокс-камеры, и купольные камеры, и камеры «день-ночь» имеют второй встроенный процессор, который используется для работы с видеоаналитикой. «Pelco» предлагает видеоаналитику производства «Pelco» и «ObjectVideo». В камеру загружаются аналитические пакеты, связанные с «движением» (адаптивный детектор движения, направление движения, обнаружение порчи камеры и др.) или с «объектами» (детектор оставленных предметов, подсчет объектов, удаление объектов, обнаружение порчи камеры и др.). Число модулей постоянно расширяется. Например, последняя разработка – модуль «праздное шатание», цель которого распознать людей, часто пересекающих выделенные области. Большинство аналитических функций применяется на улице, и камеры «Sarix» как нельзя лучше подходят для решения данной задачи. Камеры имеют минимальную чувствительность - 0,03 Lux f1.2, оснащены специальной технологией «Low Light» и автофокусировкой, поддерживают «H.264».

Рис. 15А – IP-камера «GF-IP4370MPDN»

«Сетевая IP-камера GF-IP4370MPDN» «день/ночь» (Giraffe) «GF-IP4370MPDN» построена на мегапиксельной 1/3" CMOS матрице с широкоугольным мегапиксельным объективом f 4.0мм / F1.5. Осуществляется трансляция изображения высокого разрешения (1280х1024 при 15 к/сек.) может осуществляться с использованием «H.264-, MPEG-4-, MJPEG» -компрессии, что позволяет значительно снизить объем архива. Камера оснащена встроенным микрофоном и громкоговорителем для осуществления двухсторонней звуковой связи, детектором движения, ИК-подсветкой, а также портом для подключения внешних датчиков тревог и исполнительного устройства (например, сирены, прожектора и т.п.). Мониторинг может осуществляться как на компьютере, так и с мобильных терминалов и телефонов с веб-браузером. В комплекте с камерой поставляется оригинальное программное обеспечение «Iwizard», «WebVUer» и «ComproView».

Рис. 16А – IP-камера «SONY SNC-CH180»

Таблица 1А – Технические характеристики IP-камеры «SONY SNC-CH180»

Общие данные

IP-камера уличного исполнения «SNC-CH180» от Sony оснащена встроенной инфракрасной подсветкой и может использоваться в любых условиях наружного освещения. Кроме того, конструкция ее корпуса позволяет работать в любых погодных условиях, в том числе при температуре от -30°С и под дождем. Чувствительность устройства в дневном режиме работы достигает 0.22 лк. Вариофокальный объектив встроен в корпус и обладает возможностью 2.9-кратного оптического масштабирования. Матрица «Exmor» выполнена по технологии «CMOS» и имеет формат 1/3’’.

IP-камера поддерживает такие форматы сжатия, как «H.264, MPEG-4» и «JPEG». В ней реализована двухпоточная видеотрансляция в разрешении 1280х1024 со скоростью до 30 к/с. Для повышения четкости изображения в сложных условиях освещения служат функция шумоподавления «XDNR» и расширения динамического диапазона «View-DR». Возможна работа с микрофоном и активной акустической системой. Для интеллектуального анализа положения на объекте используется система «DEPA». Поддерживается возможность питания по стандарту «PoE».

Видео

В оптическую подсистему IP-видеокамеры «SNC-CH180» входит интегрированный вариофокальный объектив f=3.1-8.9мм/F1.2 с горизонтальным обзором 31.2°-85.4°, автоматический привод ИК-фильтра, прогрессивная CMOS-матрица «EXMOR» формата 1/3’’, а так же ИК-прожектор из 27 светодиодов длиной волны 850 нм. Модель способна в ночном режиме работать при полном отсутствии стороннего освещения, а в дневном – при освещенности от 0.22 люкс. Кроме того, модель поддерживает такие интеллектуальные функции, как простая фокусировка и простое масштабирование.

Логическая подсистема модели реализует такие алгоритмы компрессии видео, как «Н.264», «MPEG-4» и «JPEG» с возможностью двухпоточной трансляции. Максимальное разрешение видео может достигать 1280х1024 пикселя, а фреймрейт зависит от выбранного кодека. Для «H.264» скорость может достигать 20 к/с, «MPEG-4» - 25 к/с, «JPEG» - 30 к/с. Кроме того, поддерживаются такие функции, как цифровое шумоподавление «XDNR» и расширенный динамический диапазон «View-DR».

Аудио

Модель поддерживает дуплексную передачу аудио и оснащена микрофонным входом и линейным выходом, реализованными в виде 3.5 мм разъемов.

Дополнительное оснащение

Цилиндрический корпус модели выполнен в соответствии с классом климатической защиты «IP66», что гарантирует полную защиту от пыли и влажности. Кроме того, в корпус встроена система обогрева, позволяющая устройству корректно работать при температуре окружающей среды от -30°С до 50°С. Запуск IP-камеры возможен при ее температуре не ниже -20°С.

Модель оснащена слотом стандарта «CF», который служит для установки карты памяти для локального хранения данных, либо для карты беспроводного интерфейса «SNCA-CFW5 802.11g».

Сетевые интерфейсы

В базовой комплектации «SNC-CH180» оснащена проводным интерфейсом «Ethernet 10BASET/100BASE-TX (RJ-45)». Дополнительно может быть приобретена CF-карта беспроводного интерфейса «SNCA-CFW5 802.11g». Для обмена данными IP-камера использует протоколы «IPv4», IPv6», «TCP», «UDP», «ARP», «ICMP», «IGMP», «HTTP», «HTTPS», «FTP (client/server)», «SMTP», «DHCP», «DNS», «NTP», «RTP/RTCP», «RTSP», «SNMP (MIB-2)». Кроме того, для аутентификации пользователей может использоваться протокол «IEEE802.1X».

Интеграция

IP-видеокамера «SNC-CH180» от Sony может интегрироваться в систему безопасности предприятия и поддерживать работу с одним тревожным датчиком и двумя исполнительными устройствами. Кроме того, благодаря наличию системы «DEPA», данная модель может сама детектировать движение и шум на объекте и принимать соответствующие решения.

Устройство может работать под управлением любой платформы, поддерживающей интерфейс «ONVIF», либо фирменного приложения «Real Shot Manager».

Электропитание

Для упрощения и удешевления схемы включения IP-камеры «SNC-CH180», она поддерживает стандарт питания «Power over Ethernet». В таком режиме работает только камера и ИК-подсветка, для одновременной работы дополнительной CF-карты и обогревателя необходимо включить устройство от блока питания 24В переменного напряжения, либо 12В постоянного.

В моделях IP-камер Sony «SNC-CS50P», «SNCRZ50P» и «SNC-RX550P» реализована интеллектуальная обработка изображения (технология «DEPA»). В настоящее время подобная технология реализована только в сетевых камерах «Sony».

Суть технологии «DEPA» (Distributed Enhanced Processing Architecture) заключается в следующем.

Согласно принципу распределенной видеоаналитики, воплощенному компанией «Sony» в архитектуре «DEPA», традиционная обработка видеосигнала разделяется на две группы задач. Предварительная обработка распределяется по периферии системы между телекамерами, а окончательная происходит уже на серверах видеорегистраторов.

Узел предварительной обработки:

- Отделяет объекты от шумового фона;

- Разделяет объекты на статичные и движущиеся;

- Преобразует информацию об объектах в метаданные и передает ее в сеть отдельно от цифрового видеопотока.

Узел окончательной обработки:

- Принимает предварительно обработанные данные, поступающие с телекамер, и записывает их на носители информации;

- Выделяет объекты, поведение которых соответствует условиям фильтрации, задаваемым на уровне сервера;

- Отображает необходимую информацию на мониторах;

- При совпадении определенных условий автоматически отдает команды реагирования.

Преимущества архитектуры «DEPA»

Перевод системы видеонаблюдения на платформу, основанную на архитектуре «DEPA», радикально повышает производительность системы одновременно со снижением затрат на ее создание, увеличивает точность анализа видеоизображения, расширяет набор операций по анализу данных, снижает требования к пропускной способности сети.

В отличие от стандартных систем, использующих интенсивную обработку данных на уровне сервера, платформа «DEPA» разделяет задачи анализа информации и распределяет их между телекамерами и видеорегистраторами. Имея множество недорогих процессоров, каждый из которых рассчитан на исполнение достаточно узкого круга задач, можно избежать крупных затрат на высокопроизводительные средства обработки данных. Системы, построенные на архитектуре «DEPA», более производительны, имеют повышенную способность к масштабированию и, в то же время, лишены традиционных узких мест.

Анализ видеоизображения до его сжатия является более точным. Артефакты компрессии изображения, создающие цифровой шум и приводящие к ложным тревогам, неизбежные спутники цифровых систем безопасности, в которых обработка данных построена по централизованному принципу. Рабочая схема платформы «DEPA» исключает этот конструктивный недостаток, поскольку предварительная обработка видеосигнала производится в ней на уровне телекамер, а значит до того, как видеопоток обрабатывается кодеком сжатия для последующей передачи его по сети. В результате получаемые данные об объекте свободны от воздействия цифрового шума вне зависимости от того, каким кодеком, с какой степенью сжатия видеопоток будет обработан впоследствии.

Пригодность к широкому набору операций анализа и поиска в архиве. В оконечной, серверной части системы «DEPA» выполняется лишь анализ данных, описывающих объекты. Какой-либо обработки изображения на этом этапе уже не происходит, поскольку вся она сосредоточена в процессорах, встроенных в телекамеры. Это делает систему «DEPA» в высшей степени пригодной к выполнению столь ресурсоемкой операции, как одновременный поиск фрагмента по многим видеоканалам.

Снижение требований к пропускной способности сетевой инфраструктуры. Снижение требований к пропускной способности сетевой инфраструктуры и оптимизация процесса слежения за удаленными объектами вот два момента, волнующие владельцев и пользователей сетевых систем безопасности. С появлением платформы «DEPA» информация об объектах уже не занимает значительной доли полосы пропускания сети. Эта информация теперь представлена потоком метаданных и нужна лишь для того, чтобы сообщить системе окончательной обработки данных о том, какую видеоинформацию следует запросить с периферии.

Из-за рационального подхода количество видеоданных, передаваемых телекамерой в сеть, падает до минимума.

Рис. 17А – Требования к пропускной способности сети

Предварительная обработка данных

Предварительная обработка данных, производимая в системах с DEPA-архитектурой, позволяет выделять на изображении неподвижные и перемещающиеся объекты.

Рис. 18А – Причины ложных срабатываний

Обнаружение движущихся объектов.

Главная проблема для любой системы обнаружения движения как избежать ложных срабатываний. Первопричиной ложных срабатываний является нестабильность окружающего фона, вызванная осадками, дрожанием листьев и крон деревьев на ветру, волнами на воде, вибрацией самой телекамеры. При входе объектов в тень и выходе из нее такое же действие на систему оказывает шум в автоматической системе регулировки усиления сигнала, вызванный колебаниями яркости всей наблюдаемой сцены.

Есть и другие причины сбоев в обнаружении объектов. Более крупный и удаленный объект может иметь на изображении тот же размер, что и мелкий, расположенный ближе. Предметы, имеющие близкую окраску, нередко визуально сливаются друг с другом. Автоматизированная система не всегда способна различить два тела, имеющие одинаковую угловую скорость относительно точки, в которой расположена телекамера.

Чтобы повысить точность обнаружения объектов, разработчики систем автоматизированного анализа изображения постоянно совершенствуют алгоритмы распознавания объектов. Все популярнее становится технология отслеживания векторов перемещения точек на изображении, хотя многие системы опираются всего лишь на сопоставление двух последовательно отснятых кадров. Перспективным считается совмещение в одной сложной процедуре нескольких разных алгоритмов обнаружения движения.

IP-телекамеры производства компании «Sony» модели «SNC-RX550P», «SNC-RZ50P» и «SNC-CS50P» используют улучшенную технологию расчета векторов перемещения, при которой анализу подвергаются целых 15 последовательных кадров. Новый алгоритм существенно снижает степень влияния окружающего фона. Для этого определяется характер изменений между последовательными кадрами, что позволяет отделить тени от предметов, а также исключить из рассмотрения избыточные, перекрывающие друг друга части изображения и признаки движения.

Рис. 19А - Обнаружение движения путем сравнения 15-ти последовательных кадров

Обнаружение оставленных предметов.

В дополнение к перечисленным выше возможностям интеллектуальные IP-телекамеры производства «Sony» могут обнаруживать и предметы, появляющиеся в пределах кадра обозреваемой сцены или исчезающие из них. При этом информация о таких предметах немедленно передается на процессор, который ведет окончательную обработку данных и формирует инструкции по реагированию на выявленное событие.

Проблема состоит в том, что даже близкие к идентичным изображения фона содержат микроизменения. К примеру, любой кадр, зафиксированный при дневном освещении даже в непрямых солнечных лучах будет постоянно изменяться в силу изменений освещенности, связанных с перемещением Солнца и облаков по небосклону, а также прочих процессов подобного характера. Необходимо, чтобы система не реагировала на эти изменения, лишь тогда обнаружение фактов появления предметов в кадре или их исчезновения может быть безупречным.

В телекамерах производства компании «Sony», поддерживающих архитектуру «DEPA», эта возможность обеспечивается непрерывным анализом обозреваемой сцены и извлечением из получаемого изображения множества образцов фона.

В новом алгоритме, разработанном компанией «Sony», характер изменений фона сцены сравнивается с несколькими базовыми моделями динамики фона. Так за счет минимизации влияния изменений окружающего фона достигается высокая точность обнаружения оставленных и исчезнувших предметов.

В зависимости от конкретных задач пользователи могут по своему выбору устанавливать чувствительность системы и время, в течение которого объект считается неподвижным, в диапазоне от 40 секунд до 12 часов.

Рис.20А – Интеллектуальный анализ видеоизображения

Окончательная обработка данных

Окончательная обработка информации в системе заключается в анализе исключительно данных логического характера. Это в значительно меньшей мере нагружает процессор, чем собственно интеллектуальный анализ видеоизображения. Простые задачи окончательной обработки такие, как фильтрация данных об объектах могут производиться сервером записи без необходимости их перепоручения специально выделенному процессору.

IP-камера с видеоаналитикой HD от ООО «Синезис»

Рис. 21А - Внешний вид IP-камеры от ООО «Синезис»

Назначение

Настоящий комплект оборудования предназначен для быстрой разработки многофункциональной видеокамеры (IP-камеры) со встроенной видеоаналитикой (видеоанализом). Небольшие габариты идеальны для опытного и массового производства интеллектуальной телекамеры на базе однокристальной платформы «TMS320DM6467 DaVinci» компании «Texas Instruments».

Приложения:

- Автоматическое распознавание нарушений и подозрительного поведения;

- Трансляция видеопотока высокой четкости (HD) со сжатием «H.264 AVC» или «MJPEG»;

- Трансляция видеоаналитических метаданных в видеорегистратор или систему управления по протоколу «ONVIF»;

- Видеозапись транзакции «ATM» или «POS» с аннотацией и метаданными;

- Сопровождение и подсчет объектов;

- Видеонаблюдение онлайн (трансляция видео по каналам Интернет);

- Беспроводное видеонаблюдение;

- Видеоконференцсвязь.

Основные преимущества:

- Одобрено «i-LIDS» (см. раздел «Количественные критерии оценки») как система первичного обнаружения для формирования оперативных тревог в приложениях видеонаблюдения стерильной зоны;

- Одобрено «i-LIDS» как система регистрации событий в приложениях видеонаблюдения стерильной зоны;

- Готовый базовый дизайн на основе стандарта «ONVIF»;

- Большой потенциал для расширения функциональности и дифференциации;

- Опциональные программные компоненты видеоаналитики (видеоанализа);

- Механизм защиты ПО от копирования.

Особые функции:

- Тревожные входы и выходы;

- Питание по сети «Ethernet» (POE) или через адаптер 12В;

- Температурный диапазон -40°С … +85°С;

- Разъем для управления диафрагмой;

- Сетевой порт «Gigabit Ethernet»;

- Цифровой термометр.

Содержание пакета:

- «HW-6467-CORE» Процессорный модуль;

- «HW-6467-CAM» Плата расширения камеры;

- «HW-SENSOR-131» плата с сенсором «Aptina MT9M131 1.3M 1/3" CMOS RGB»;

- Мегапиксельный объектив 8 мм, относительное отверстие 1.4-16, «C-Mount»;

- Адаптер питания 12В;

- Операционная система и драйверы Linux с открытым кодом;

- Встроенное ПО (полная версия);

- MW-IVS ПО для сетевого наблюдения на базе стандарта «ONVIF»;

- «VF-AS» Цифровой антишейкер;

- «VA-SD» Сервисные детекторы;

- «VA-SCT» Видеоаналитика для обнаружения, сопровождения и распознавания движущихся объектов;

- Консоль управления для платформы «Windows» с исходным программным кодом на «C#».

«VF-AS» Цифровой стабилизатор изображения

Назначение

Цифровой стабилизатор изображения (антишейкер) - программное решение, интегрируемое в камеры. В основе стабилизатора лежит комплекс алгоритмов видеоанализа, обеспечивающих распознавание и компенсацию дрожания изображения в видеопотоке.

Технические особенности:

- Интеллектуальные функции, встроенные в стабилизатор, позволяют исключить влияние подвижных объектов на стабильность изображения. Другими словами, стабилизатор может отличить собственное движение объектов от движения камеры. При отсутствии настоящей функции, подвижные объекты могут приводить к «дерганьям» картинки;

- Стабилизатор может устойчиво работать в условиях низкого соотношения сигнал/шум (например, ночью) или в условиях изменчивого освещения;

- Алгоритм векторизирован и эффективно реализован на платформах x86 (с поддержкой инструкций «SSE») и сигнальных процессорах семейства «TI DaVinci».

Основные преимущества

Стабилизатор позволяет:

- Повысить качество и комфорт восприятия видео, регистрируемого камерами наблюдения;

- Повысить эффективность сжатия видеопотока и уменьшить нагрузку на каналы связи;

- Повысить точность работы алгоритмов видеоанализа (видеоаналитики);

- Подключить другие компоненты встроенного программного обеспечения (алгоритмы шумоподавления, видеоаналитики и сжатия).

«VA-SD» Встроенные сервисные видеодетекторы

Назначение

Сервисные видеодетекторы «VA-SD» представляют собой программное обеспечение (ПО), встроенное в сетевые камеры, или видеоэнкодеры и используются в составе систем безопасности физических объектов в качестве тамперинг-сигнализации. При помощи технологии видеоанализа, сервисные детекторы автоматически регистрируют случаи выхода из строя или неправильной работы камер для постоянного поддержания системы видеонаблюдения в рабочем состоянии.

Преимущества

Внедрение сервисных детекторов позволяет:

- Минимизировать затраты на развертывание и обслуживание системы видеонаблюдения;

- Снизить психологическую нагрузку на операторов, уменьшить в целом потребное количество операторов в залах наблюдения и ситуационных центрах;

- Снизить время реакции службы безопасности;

- Существенно снизить затраты при масштабировании системы до сотен или тысяч видеоканалов.

Отличительные черты продукта

Сервисные детекторы «VA-SD» обладают следующими особенностями:

- Встроенная реализация видеоанализа на базе недорогой однокристальной платформы;

- Обработка изображений высокой четкости (HD);

- Отсутствие ложных срабатываний в случае естественного изменения освещения, а также дрожания камеры от ветра или механических вибраций;

- Возможность параллельной работы с видеофильтрами «VF-DA» и видеоаналитикой «VA-SCT».

Подтверждение точности

Сервисные детекторы «VA-SD» прошли внутреннее тестирование на наборе из 500 видеосюжетов, размеченных экспертами. Точность системы по метрике F1 составляет свыше 0.99 для оперативной тревоги и регистрации событий. Среднее время реакции системы составляет менее 2 секунд, (по данным ООО «Синезис»).

Таблица 2А – Перечень сервисных детекторов

Детектор затемнения	Реагирует на сильное затемнение изображения в таких случаях как: • закрытие объектива камеры; • выход из строя осветителя; • выход из строя системы автоматической экспозиции камеры.
Детектор засветки	Реагирует на сильное затемнение изображения в таких случаях как: • «ослепление» камеры при помощи постороннего источника света; • выход из строя системы автоматической экспозиции камеры.
Детектор расфокусировки и загрязнения объектива	Реагирует на потерю резкости изображения в случае: • загрязнения объектива; • расфокусировки объектива; • наложения на объектив линзы или фильтра; • тумана в поле зрения камеры; • образования внутреннего или внешнего конденсата на оптике камеры.
Детектор присутствия видеоинформации	Реагирует на потерю видеосигнала в случае выхода из строя камеры или канала передачи сигнала.
Детектор стабильности камеры	Реагирует на изменение ориентации камеры: • в результате поломки опоры камеры; • преднамеренного разворота камеры нарушителем.
Детектор шума	Регистрирует превышение установленного уровня соотношения сигнал/шум при ухудшении условий наблюдения или деградации сенсора.

«VA-SCT» Встроенная видеоаналитика для детектирования, распознавания и сопровождения объектов

Уличный детектор движения

Программное обеспечение «VA-SCT» осуществляет непрерывный видеоанализ поточного видео и позволяет регистрировать траектории движения объектов, таких как человек и транспортное средство, в поле зрения камеры. Данные о подвижных объектах, включая их реальные координаты, размеры и скорость передаются в систему управления видео по открытому протоколу «ONVIF». Настоящая технология видеоанализа позволяет формировать оперативные тревоги и/или записывать метки в базу данных для быстрого поиска по архиву видео. При этом видеодетектор не реагирует на «помехи»: изменчивый фон, тени, деревья, животных и птиц.

Распознавание поведения человека и транспортных средств

Видеодетекторы «VA-SCT» автоматически регистрируют следующие типы событий:

- Появление объекта в заданной области;

- Пересечение сигнальной линии (tripwire);

- Движение в заданных направлениях;

- Остановка в заданной области;

- Бег, превышение заданной скорости движения;

- Оставленный предмет.

Отличительные черты продукта

Видеоаналитика «VA-SCT» обладает следующими особенностями:

- Высокая точность распознавания;

- Встроенная реализация на базе недорогой однокристальной платформы;

- Обработка изображений высокой четкости (HD);

- Поддержка многомасштабных динамических текстур для обнаружения и сопровождения объекта на изменчивом фоне;

- Возможность запуска антишейкера «VF-AS» и сервисных детекторов «VA-SD» при параллельной работе видеоаналитики и кодека «H.264»;

- Соответствие требованиям международного форума «ONVIF»;

- Готовая интеграция на базе платформы «MWIVS» и коммерческими системами управления видео (iTV, Milestone и других производителей).

Испытания точности и тестирование «i-LIDS»®

Готовые аппаратные и программные средства могут быть предоставлены для автоматического тестирования конечного продукта на наборе «i-LIDS® Sterile Zone». Ожидаемое значение метрики F1 составляет 0.998 для оперативной тревоги и записи событий.

Комплекты разработки «DK-6467-ENC2» и «DK-6467-CAM» одобрены «i-LIDS»® как система первичного обнаружения для формирования оперативных тревог и записи событий в приложениях видеонаблюдения стерильной зоны.

Видеопроцессорный модуль и платы расширения

Рис. 22А - Видеопроцессорный модуль (вид сверху)

Назначение

Видеопроцессорный модуль на базе однокристальной системы «DaVinci TMS320DM6467» позволяет строить высокопроизводительные системы обработки видео стандартной и высокой четкости (HD). Компактная плата может быть использована в таких продуктах как:

- сетевая камера HD со встроенной видеоаналитикой (видеоанализом);

- IP-видеосерверы или энкодеры, поддерживающие до 4 каналов D1 с сжатием «H.264» и видеоаналитикой.

Рис. 23А - Компонентная схема

Устройства «MagicBox» ООО «Агрегатор»

Одним из наиболее весомых конкурентных преимуществ устройства «MagicBox» является гарантированная работа с любыми системами видеонаблюдения, как с цифровыми, так и с аналоговыми.

Аналоговые системы и DVR

Устройство «MagicBox» имеет высокоточный детектор движения, сервисные детекторы, стабилизацию видеосигнала при тряске видеокамеры. Для анализа ситуации охранник будет получать уже обработанные видеоаналитикой медиаданные, что позволит существенно повысить эффективность его работы. Подключив к «MagicBox» внешний USB - накопитель, вы получаете недорогое хранилище видеоархива, использовать которое «MagicBox» будет крайне экономно, т.к. видеосигнал сжимается самым современным и эффективным алгоритмом сжатия «H264». Кроме того, подключив к «MagicBox» в систему охраны периметра, вы без сложных и дорогих компьютерных систем сможете видеть проникновения на охраняемый объект в режиме реального времени, без ложных срабатываний и оглядки на погодные условия.

Цифровые компьютерные системы и «NVR»

Не все цифровые компьютерные системы видеонаблюдения и «NVR» могут работать с IP-устройствами. Многие могут, но с ограниченным списком дорогих камер дорогих брендов. В некоторых случаях крайне необходимо подключить камеры, находящиеся на большом удалении, при этом кроме локальной сети или сети Интернет никакой транспорт не возможен. Устройство «MagicBox» является IP-видеосервером, в котором реализована полностью поддержка «ONVIF», и многие системы (такие как «Milestone», «Genetec», «ITV» и др.) могут работать с «MagicBox», минуя долгую процедуру интеграции и тестирования. Подключив 2 аналоговые камеры производителя, к качеству оборудования которого вы привыкли и доверяете, получите качественный видеопоток в формате «H264» (максимум мелких деталей после сжатия исходного видеосигнала при минимуме занимаемого дискового пространства в архиве). Кроме этого, любая цифровая система видеонаблюдения становится эффективнее при использовании «MagicBox», т.к. она работает с уже обработанным аналитикой видеосигналом. Это повышает точность детектирования объектов, позволяет отсечь ложные срабатывания (дождь, снег, блики воды, движущиеся тени, качающиеся деревья и кустарники, и т.д.). Также аналитика позволяет выделять только действительно тревожные объекты – так, к примеру, тревожным будет считаться, если система детектирует объект высотой 180 см, двигающийся со скоростью 15 км/ч и объёмом определённого количества кубических метров. Это позволяет отличать бегущего человека от диких животных и прочих нетревожных объектов. Корректная работа с перспективой позволяет уверенно детектировать предметы, использующие эту «лазейку» в цифровых системах.

Устройство «MagicBox» может работать как с любыми системами видеонаблюдения и любыми устройствами («DVR/NVR», видеосерверами и т.д.), так и как самодостаточное устройство. Работая с устройством через «WEB»–интерфейс, вы можете использовать все его возможности, без ограничений.

IP-видеокамера «3S Vision N9071» ООО БайтЭрг

Рис. 24А - IP-видеокамера «3S Vision N9071»

«3S Vision N9071» - миниатюрная купольная IP-видеокамера HD-разрешения. Благодаря миниатюрным размерам и простому креплению «3S Vision N9071» удобно устанавливать на любые потолки или стены в помещениях и транспортных средствах.

Видеокамера обеспечивает высокое качество изображения благодаря 2х мегапиксельной CMOS-матрице, работающей в режимах 1600*1200p 15к/сек или 1280*720p 30к/сек. Встроенный микрофон гарантирует синхронную аудиозапись.

Видеокамера «3S Vision N9071» обладает всем набором новейших технологий IP-видеонаблюдения. Современные кодеки сжатия «H.264/MJPEG» позволяют получать высококачественную видеозапись при небольшой загрузке сети и экономии места на жестком диске. Встроенный детектор движения обеспечивает видеозапись всех событий в поле зрения камеры. Поддержка стандарта «ONVIF» позволяет использовать видеокамеру с любым ONVIF-совместимым программным обеспечением, например, со «SMART AXXON» или с «Milestone. Dual Stream» дает возможность одновременной высококачественной записи и наблюдения через «Internet», в том числе и с мобильных устройств – «iPhone», «iPad», «Android-Phones», для которых имеются специальные приложения.

Сетевая видеокамера «3S Vision N9071» поддерживает два типа питания – обычное 12V и питание по сети «Ethernet – PoE», поэтому для подключения камеры, передачи видео, звука и питания может использоваться всего один сетевой кабель.

Меню видеокамеры имеет английский и русский интерфейс (опционально).

В комплекте поставляется ПО для поиска и конфигурирования камер «3S Vision» в сети, ПО для расчета трафика и необходимого дискового пространства, а также бесплатное базовое ПО «3S Vision VMS» на 128 каналов, обеспечивающее все необходимые для работы функции.

Кроме того, «3S Vision N9071» легко подключается по протоколу «ONVIF» к бесплатному профессиональному ПО «Axxon Smart Start» (до 16 каналов) или «Milestone XProtect Go» (до 8 каналов). При желании эти программные продукты могут быть лицензированы на большее число каналов.

Все IP-видеокамеры «3S Vision» обеспечиваются 24-х месячной гарантией.

Камера «Smartec»

Рис. 25А - 2-мегапиксельная IP-камера «STCIPMX3594A» с аппаратным режимом «день/ночь» и поддержкой видеоаналитики «VCA»

Технические характеристики:

КМОП-сенсор 1/2.7’’ 2.0 Mp OmniVision;

Разрешение до Full HD (1920x1080) при 30 к/с;

Сжатие Н.264, M-JPEG;

Трансляция двух независимых потоков видео;

Базовая видеоаналитика «VCA Presence», опционально – расширенная видеоаналитика VCA;

Мегапиксельный объектив 2.8-11 мм с АРД;

Аппаратный режим «день/ночь»;

Минимальная освещенность 0.5/0.001 лк (цв/ч.б. медл. эл. затвор);

Шумоподавление 2D DNR;

Двусторонняя передача аудио;

Наличие слота для карты памяти microSD;

Сервисный выход для монитора;

Питание: 12 VDC / РоЕ;

Соответствие спецификациям ONVIF.

IP-камера «STC-IPMX3594A» использует 1/2.7’’ 2-мегапиксельный КМОП-сенсор OmniVision. Разрешение изображения «Full HD» (1920x1080) и точность цветопередачи позволяют применять «STCIPMX3594A » на объектах с повышенными требованиями к качеству видеосигнала. Применение вариофокального объектива с широким диапазоном фокусных расстояний (2.8-11 мм) обеспечивает возможность свободного выбора места установки камеры.

Двухпотоковая трансляция видеоданных со скоростью до 30 к/с.

«STC-IPMX3594A» способны передавать видеоданные в двух форматах («H.264» и «Motion JPEG»). Имеется возможность, как выбирать алгоритм сжатия, так и индивидуально настраивать параметры видеопотока, его разрешение и скорость передачи. Камера способна транслировать видео с максимальным фреймрейтом 30 к/с при всех разрешениях, включая «Full HD» (1920x1080). Поддержка двух кодеков позволяет адаптировать «STC-IPMX3594A» к полосе пропускания используемой сети и, например, обеспечить разную скорость и качество текущего отображения и записи.

3-осевое крепление и мегапиксельный объектив с АРД.

Видеомодуль IP-камеры имеет 3-осевое крепление, что позволяет располагать ее на любой горизонтальной или вертикальной поверхности без дополнительных кронштейнов. Встроенный вариофокальный мегапиксельный объектив с АРД и фокусным расстоянием 2.8-11 мм позволяет настраивать угол обзора и устанавливать камеры на различных расстояниях от зоны наблюдения.

Эксплуатация «STC-IPMX3594A» на объектах со сложным и слабым освещением.

«STC-IPMX3594A» оснащена механически отключаемым ИК-фильтром и обеспечивает работу при минимальной освещенности до 0.5 лк в цветном режиме и до 0.001 лк в ч/б режиме при активации функции медленного электронного затвора (в случае особо малых уровней освещенности).

Соединение IP-камеры с внешними устройствами.

Наличие слота для карт памяти «microSD» позволяет «STC-IPMX3594A» работать с внешними устройствами памяти. Режим сохранения данных на карты памяти может быть настроен по графику или по событиям (например, при обрыве соединения). После восстановления соединения доступен удаленный просмотр сохраненного видео. Кроме того, IP-камера поддерживает двустороннюю передачу аудио при подключении микрофона и громкоговорителя. Наличие входа и выхода тревоги позволяет подключать датчики и исполнительное оборудование, логика работы которых настраивается через веб-меню «STCIPMX3594A».

Программное обеспечение для централизованного мониторинга и записи.

Для создания систем IP-видеонаблюдения произвольного масштаба на основе камер и видеосерверов марки «Smartec» и других производителей, рекомендуется использовать программное обеспечение «NetStation». Это ПО предоставляет обширные возможности для многоканального просмотра и записи видео/аудио, позволяет использовать интерактивные графические планы «еМар» и производить интеллектуальный поиск в архиве. Все настройки «STCIPMX3594A» доступны при непосредственном подключении через веб-браузер «MS Internet Explorer» после авторизации. В комплекте с камерой предоставляется специальная утилита для поиска и администрирования камер в сети.

Рис. 26А - Пример видео с IP-камеры «STC-IPMX3594A»

Продуктовая линейка аналитики «Smartec Neyro»

«VCApresence»:

- Включает в себя высококлассный «VCAsys» трекер, гораздо более продвинутый, чем детектор движения;

- Функция охраны периметра;

- Уменьшение воздействий вибраций на камеру;

- Детекция воздействий на камеру;

- Одновременное слежение за перемещением до 100 объектов;

- До 40 зон детекции общего назначения, определяемые пользователем;

- Возможность отслеживать любые остановившиеся или праздношатающиеся объекты;

- Бесплатно идет в комплекте с PC картами видеозахвата, IP-камерами и IP-видеосерверами «Neyro от Smartec».

«VCA surveillanсе»

- Включает все возможности «VCApresence»;

- Широкий спектр фильтров обнаружения;

- Фильтр входа и выхода;

- Фильтр появления/исчезновения;

- Фильтр остановки;

- Фильтр задержки;

- Фильтр направления;

- Подсчет объектов, связанный с правилами обнаружения;

- Отображение информации об объекте: классификация, скорость, площадь и высота;

- Уникальная, простая в использовании 3D настройка;

- Дополнительная функциональность:

- Фильтр оставленных предметов;

- Фильтр похищенных предметов.

Три новых пакета аналитики

«VCAcount» - Только функция «Подсчет объектов по пересечению линии»;

«VCAaccess – VCAcount» + фильтр совместного прохода;

«VCAdetect –VCApres» + Классификация объектов + Детекция направления + Фильтр остановки объекта;

«VCAfollow» - Автоматическое сопровождение движущихся объектов без видеоаналитики.

Недостатки IP-камер

Ограниченные вычислительные ресурсы IP-видеокамер позволяют реализовывать только простые функции видеоаналитики, например: «Детектор движения», «Пересечение линии в определенном направлении», «Следование по маршруту», как правило, остальные заявленные функции видеоаналитики имеют достаточно высокий процент ложных срабатываний или пропуска событий. Видеоаналитика IP-камер не позволяет приспособиться к резкой смене условий освещения, выпадению осадков, появлению насекомых и птиц в поле зрения камеры.

Практически недоступны для видеоанализа IP-камер оживленные сцены, множественные перекрывающиеся при движения объекты, биометрия в толпе или при быстром движении человека, что делает видеоаналитику IP-камер практически бесполезной для антитеррористической безопасности на транспорте.

Ещё одним ограничением при использовании IP-камер является ограничение на количество пользователей, одновременно получающих видеоизображение от IP-камеры. Теоретически число пользователей ничем не ограничено, но на практике зависит от производительности процессора IP-камеры. Многие IP-камеры могут выдать поток видеоданных только 2-3 пользователям, и уж заведомо более 10 запросов одновременно «подвесит» процессор IP-камеры.

Для реализации сложных и достоверных алгоритмов видеоаналитики необходимы большие вычислительные ресурсы, что приводит к тепловыделению в 30–100 Вт на камеру. С учетом того, что IP-видеокамера должна устойчиво работать и при +35°С -40°С, отвод тепла от процессора становится сложной и дорогостоящей задачей.

Реализация сложных алгоритмов видеоанализа приводит к значительному росту стоимости IP-видеокамер.

Необходимо понимать, что видеоаналитика в IP-камерах – это настраиваемый видеодетектор, достоверность работы которого, главным образом, определяется правильностью выбора условий наблюдения и ракурса изображения. Процессоры IP-камер не столь мощные, чтобы осуществлять на лету подсчет людей в толпе или определять оставленные предметы в огромном зале аэропорта.

Примечание. Например, детектирование и сопровождение объектов можно эффективно реализовать внутри интеллектуальной камеры. Сопоставление найденных объектов с «черным» или «белым» списком и распознавание символов выгодней сделать на сервере.

Однако, наличие любой видеоаналитики, даже допускающей большой процент ложных срабатываний, является положительной чертой СОТ.

Необходимо учитывать, что данное направление видеоаналитики развивается достаточно быстрыми темпами и результаты постоянно улучшаются за счет роста производительности процессоров и появление новых алгоритмов обработки изображения, поэтому необходимо осуществлять постоянный мониторинг данного направления СОТ.

Положительные черты IP-камер:

- Возможность работы с мегапиксельными изображениями (правда, при этом часто количество кадров гораздо меньше 25 кадр/сек);

- Возможность передавать в сеть обработанное изображение и метаданные;

- Возможность работать с «живым», несжатым, только что считанным с матрицы изображением;

- Отсутствие централизованной точки отказа (если выходит из строя одна камера - остальные продолжают работать, если же останавливается сервер, обрабатывающий видео с группы камер, процесс видеоанализа прекращается по всей группе);

- Возможность снизить сетевой трафик и строить распределенные системы;

- Попытка произвести стандартизацию видеоаналитики в рамках создания протоколов обмена данными ONVIF и PSIA.

Рациональные границы использования видеоаналитики IP-камер:

- Уже существует компьютерная сеть с достаточно высокой пропускной способностью (обычно не менее 1 Гбайт);

- Передача видео осуществляется через радиоканал с низкой пропускной способностью (сети 3G/4G, а также стандарты Wi-Fi или Wi-Max);

- Малый объем жесткого диска (из расчета на одну камеру видеонаблюдения) выделенный под видеозапись;

- Достаточно простые задачи видеоаналитики, типа пересечения сплошной разделительной линии, регистрация числа проходящих людей или автомобилей, наблюдение во внутренних помещениях с постоянным освещением, поле зрения камеры регистрирует один-два объекта наблюдения.

Примечание. Достаточно интересным алгоритмом видеоаналитики является алгоритм DEPA компании Sony. Алгоритм DEPA построен по принципу распределенной видеоаналитики.

В нем обработка видеосигнала разделяется на две группы задач. Предварительная обработка распределяется по периферии системы между телекамерами, а окончательная происходит уже на серверах видеорегистраторов.

Узел предварительной обработки:

- Отделяет объекты от шумового фона;

- Разделяет объекты на статичные и движущиеся;

- Преобразует информацию об объектах в метаданные и передает ее в сеть отдельно от цифрового видеопотока.

Узел окончательной обработки:

- Принимает предварительно обработанные данные, поступающие с телекамер, и записывает их на носители информации;

- Выделяет объекты, поведение которых соответствует условиям фильтрации, задаваемым на уровне сервера;

- Отображает необходимую информацию на мониторах;

- При совпадении определенных условий автоматически отдает команды реагирования.

Данным алгоритмом компания «Sony» пытается решить основные противоречия между распределенной системой обработки видеосигнала и низкой производительностью видеопроцессора IP-камеры.

Общий вывод по IP-камерам

Рассматривая видеоаналитику IP–камер, необходимо разделять её на несколько сегментов:

А) Обработка исходного видеосигнала с целью улучшения его характеристик;

Обычно для этого используются адаптивный шумовой фильтр и алгоритм сжатия динамического диапазона.

Б) Поддержание оптимального режима работы самой IP-камеры;

Обычно для этого используют:

- цифровой стабилизатор изображения, введение титров и графической аннотации;

- автоматическое определение физических повреждений или саботажа камеры, включая пропадания видеосигнала;

- криптозащиту от несанкционированного доступа через IP-сеть и подмены;

- автоподстройка параметров сжатия поточного видео с учетом насыщенности сцены и доступной пропускной способности канала.

Строго говоря, данный сегмент обработки видеосигнала к видеоаналитике отношения не имеет, но очень часто декларируется продавцами и производителями как элементы видеоаналитики. Как правило, данные сегменты видеообработки сигнала достаточно хорошо отработаны и не вызывают нареканий при эксплуатации (они более просты по своим функциям и проще реализуются в виде алгоритмов).

В) Детекторы движения и обнаружение различных предметов и событий

Прежде всего это:

- Детекторы движения;

- Пересечения различных условных линий на изображении или разметки на дороге;

- Движение в заданных направлениях;

- Обнаружение остановки в заданной области наблюдения;

- Обнаружение оставленного предмета;

- Подсчет количества объектов с их классификаций по виду (человек, машина и т.д.);

- Фиксация на изображении лица человека;

- Фиксация номерного знака автомобиля;

- Нестандартное поведение объекта, например: бег (применительно к человеку), превышение скорости автомобиля, занятие человеком горизонтального положения, групповая активность (драка, размахивания руками);

- Отслеживание траектории движения объекта.

Таким образом, видеоаналитика IP-камер соответствует по своим функциональным возможностям видеоаналитике видеорегистраторов или видеосерверов, но при этом уступает им в надежности работы и в возможностях по достоверности решения поставленных задач.

К сожалению, определить качество работы видеанализа в IP-камере не так просто. Для тестирования рекомендуется набор видеосюжетов, содержащий не менее 500 истинных нарушений и столько же ситуаций с проявлениями помех и потенциальных источников ошибок (движения теней, тряска камеры, появление животных, птиц, насекомых), т.е. это довольно трудоемкая задача, решение которой возможно только при проведении целенаправленной технической экспертизы.

Далее >>>