III всероссийская научно-практическая конференция «Территориально-распределенные системы охраны»

Аппаратная видеоаналитика для охраны стратегических объектов

Птицын Н.В. - «Синезис» Чижов А.С. - «Агрегатор»

г. Калининград 30 марта – 01 апреля 2010

Проблематика видеонаблюдения: цель - повышение эффективности

Качество распознавания нарушений

1. вероятность правильной классификации цели

2. оперативность (время реакции)

3. документирование происшествия

Проблематика видеонаблюдения: цель - повышение эффективности Распределенная инфраструктура

1. Интегральный анализ данных на множестве точек

2. Расстановка приоритетов

3. Адекватная реакция при распределенном вторжении

Проблематика видеонаблюдения: цель - повышение эффективности

Продуктивность персонала

Уменьшить:

1. Время решения типовых задач

2. Психофизическую нагрузку

3. Субъективизм анализа данных

Проблематика видеонаблюдения: цель - повышение эффективности

Снижение полной стоимости владения

• Развертывание

• Обслуживание

• Обучение

• Затраты на передачу и хранение данных

• Обновление (защита инвестиций)

Что такое видеоаналитика?

X, Y, Z

Функции видеоаналитики

1. Формирование сигнала оперативной тревоги в реальном масштабе времени

– Автоматическое назначение приоритетов

2. Автоматическое наведение PTZ-камеры

3. Индексирование видеоархива для быстрого поиска во время расследования

4. Снижение нагрузки на каналы связи и память видеорегистраторов

5. Контроль работоспособности системы видеонаблюдения

Встроенная видеоаналитика

ВИДЕО

МЕТАДАННЫЕ

ИНДЕКС СОБЫТИЙ

ЗОНА №5 СКЛАД

ПРАВИЛА СОБЫТИЙ

Архитектурные отличия серверной и встроенной аналитики

система управления или видеорегистратор

камера или энкодер

видео и аудио кодеки

видео- анализ

метаданные Встроенная реализация

камера или энкодер

система управления или видеорегистратор

поток сжатого видео и аудио кодеки видео-

анализ

Серверная реализация

ПЕРЕГРУЗКА

Источники сигнала для видеоаналитики

1. Обычные (аналоговые) камеры PAL/NTSC

2. Сетевые камеры стандартной и высокой четкости (HD) в том числе купольного типа

3. Тепловизоры

Сетевая камера Axis 211A

Тепловизор Титан-14

Периметральный детектор

Детектор преодоления барьеров и перебрасывания предметов

Видеоаналитика жилого сектора

Движение в запретной зоне или запретном направлении

Детектор бега

Детектор остановки/праздношатания

Детектор оставленных предметов

Сопровождение людей в группе

Сервисные детекторы

Активная тамперинг-сигнализация в случая саботажа или поломки:

• Потеря сигнала

• Заграждение камеры

• Расфокусировка

• Засветка или затемнение

• Загрязнение объектива

• Поломка автоэкспозиции

• Отключение подсветки

После срабатывания детекторов…

1. Наведение PTZ-камеры

2. Сигнал через «сухой контакт»

3. Вкл. аналогового выхода – монитор или регистратор

4. Сообщение по IP-сети – iTV, Milestone, ONVIF DVR

5. Записать видео в максимальном качестве

Цифровая стабилизация изображения

• Колебания от ветра и техногенных вибраций

• Антишейкер важен для работы детекторов

• Сложно отличить собственное движение камеры от движения фона и крупных объектов

Подзадачи видеоаналитики

Детектирование

Сопровождение

Распознавание

Детектирование в реальных условиях видеонаблюдения

Моделирование динамических текстур

• 4D-пирамида

• «Вероятностное облако» признаков

• α-канал (маска) по каждому объекту

ФОН ОБЪЕКТ ПРИЗНАКИ ХААР

1

Стерильная зона

2

Слабоактивная зона

3

Оживленное место

Редкое

появление людей

Периодическое

появление людей

Плотный поток

людей

военный объект,

граница гос.-ва,

нефтепровод,

садовый участок

подъезд жилого

дома, АЗС, парковка,

коттеджный поселок

метро, аэровокзал,

железнодорожный

вокзал, торговый

центр, стадион

Подсистемы сопровождения различной сложности

Сопровождение людей в группе

• «Облако признаков» каждого объекта

• Z-буфер для отслеживания перекрытий объектов

• Сопровождение объектов после встречи и временного исчезнования

Распознавание нарушения периметра при помощи сигнальных линий

Неограниченное

количество

сигнальных

линий

В метаданные

включается

номер линии:

1-ый рубеж,

2-ой рубеж и т.д.

Направление

задается

стрелкой

Возможно

детектирование

в обоих

направлениях

Распознавание поведения при помощи зоны правил

Вход в зону

Выход из зоны

Остановка:

пребывание

свыше

заданного

времени

Бег:

движение

со скоростью

выше

заданной

Перемещение

в заданном

направлении

Метаданные видеоаналитики

1. Тип события, дата и время

2. Номер зоны или номер сигнальной линии

3. 2D признаки объекта:

– Координаты, габариты, площадь, скорость, контрастность

4. Реальные 3D признаки объекта

– вычисляются из 2D признаков на основе калибровочных данных

5. Изображение JPEG с аннотацией объектов и траекториями движения

Простая калибровка видеоаналитики

1. Живое видео или статический кадр

2. Две фигуры задают масштаб и угол наклона камеры

3. Зона сопровождения и роза чувствительности

Преобразование координат 2D > 3D

Параметры видеоаналитики

1. Сервисные детекторы

2. Антишейкер (стабилизатор)

3. Трекер объектов

1. Контрастная чувствительность

2. Пространственная чувствительность

3. Время стабилизации сцены

4. Фильтр объектов

1. Максимальная скорость

2. Мин. и макс. площадь

1

2

3

4

Методика и результаты

тестирования видеоаналитики

Открытые методики и программы тестирования видеоаналитики

Организация Название теста

Министерство внутренних дел (Home Office) Великобритании

• Imagery library for intelligent detection systems (i-LIDS)

Национальный институт стандартов и технологии (NIST), США

• AVSS 2009 Multi-Camera Tracking Challenge (видео i-LIDS)

• Face Recognition Vendor Test (FRVT)

Институт инженеров по электротехнике и радиоэлектронике (IEEE), США

• Performance Evaluation of Tracking and Surveillance (PETS)

• International Workshop on Performance Evaluation of Tracking and Surveillance

• International Conference on Advanced Video and Signal Based Surveillance

Методика тестирования видеоаналитики «Синезис»

1. Тестирование на наборе i-LIDS сценария «Стерильная зона»

– открытый и закрытый набор тестирования

– свыше 400 уникальный объектов и нарушений

– свыше 500 помех различного типа

2. Боевая эксплуатация системы

– на объектах «Синезис» и у партнеров

3. Оценка эффективности по методологии ЗАО «Амулет»

– имитационное моделирование угроз в 3D

Показатели точности для сценария «Проникновение в стерильную зону»

38 часов, PAL (720 x 576 x 25 кадров/с), M-JPEG, 40 Мбит/c

Число истинноположительных срабатываний (нет ошибки): a = 432

Число ложноположительный срабатываний (ошибка I рода): b = 2

Число ложноотрицательных срабатываний (ошибка II рода): с = 0

Весовой параметр

Чувстви-тельность

Специфичность Взвешенное

среднее

Формула 𝛼 𝑟 = 𝑎/ 𝑎 + 𝑐 𝑝 = 𝑎/ 𝑎 + 𝑏 𝐹1 =𝛼 + 1 𝑟𝑝

𝑟 + 𝛼𝑝

Оперативная тревога

0.65 1.00 1.00 1.00

Запись событий

75.00 1.00 1.00 1.00

Типы объектов и дальность действия

Типы объектов Дальность действия

Люди (бегом, шагом,

ползком, кувырком) до 45 метров

Автотранспорт (легковой, грузовой,

специальный) до 100 метров

Разрешающая способность и ширина контролируемого пространства

7-12 m

12-23 m

27-37 m

Время реакции (распознавания)

• При хорошо заметном движении (движении шагом или бегом)

–не более 2 секунд

• При медленном движении

–до 8 секунд

Причины пропуска нарушений (обычные детекторы движения)

• Изменчивость внешней среды снижает чувствительность обучаемого детектора

АЛГОРИТМЫ «СИНЕЗИС» МОДЕЛИРУЮТ ФОН КАК ДИНАМИЧЕСКУЮ ТЕКСТУРУ ДЕТЕКТОР СОХРАНЯЕТ ЧУВСТВИТЕЛЬНОСТЬ К ИНОРОДНЫМ ОБЪЕКТАМ

Причины ложных срабатываний в стерильной зоне

1. Неравномерное изменение освещения

– Движения теней от облаков

– Движение теней от качающихся деревьев

2. Дрожание камеры

3. Животные, птицы и насекомые

4. Повторное срабатывание детектора

– Разрыв траектории трекера считается ошибкой

5. Помехи, искажение видеосигнала

6. Осадки: cнежная пурга, дождь, туман

Причины ложных срабатываний (простые детекторы движения)

АЛГОРИТМЫ «СИНЕЗИС» ПРАВИЛЬНО КЛАССИФИЦИРУЕТ ДАННЫЕ ПРИМЕРЫ

РЕЗКОЕ ИЗМЕНЕНИЕ

ОСВЕЩЕНИЯ ОТ

ОБЛАКОВ

НАСЕКОМОЕ ЖИВОТНОЕ ПТИЦА

Сопровождения на фоне подвижный теней деревьев

Оценка эффективности по методологии ЗАО «Амулет»

• 3D-моделирование

– объекта и местности

– зон действия камер и дополнительных датчиков

– точечных угроз в пространстве и времени

• Точные вероятностные характеристики при различных условиях

– день/ночь, туман, снег…

• Видеопрезентация

РЕАЛЬНЫЙ ОБЕКТ

3D-МОДЕЛЬ

Публикации о методике испытаний

1. Статьи в журнале «Системы безопасности»

2. Публикации организаторов текстов видеоаналитики

3. Публикации «Амулет»

Аппаратно-программные решения Многофункциональные видеосервера и камеры

со встроенной видеоаналитикой «Синезис»

Однокристальная реализация: многоядерная система до 8,000 MIPS

Видео-аналитика Сжатие HD

H.264 и MJPEG

Операционная система Linux

Видеофильтры

1080p

Двухканальный видеосервер

4/12/2010 48

• Управляемые выходы

– аналоговые (BNC)

– цифровые/IP (RJ-45)

• Сжатие H.264 и MJPEG

• Встроенная аналитика

– видео, аудио

• Низкое энергопотребление

• Гарантированное питание

• - 40:...+50: С

• Грозозащита

ГИБРИДНАЯ ТЕХНОЛОГИЯ:

IP + АНАЛОГ

http://magicbox.agrg.ru/

Видеопроцессорный модуль и интерфейсная плата

Интерфейсы MagicBox

LAN USB I/O AUDIO OUT

POWER BATTERY

AUDIO IN RESET

Двойной уровень мониторинга

Международный форум «Технологии безопасности» 2010

Радиоволновой дететор НПЦ "Омега-микродизайн"

Видеосервер MagicBox

ВИДЕОАНАЛИТИКА MAGIC BOX (ДАЛЬНИЙ РУБЕЖ) + РАДИОВОЛНОВОЙ ДЕТЕКТОР (БЛИЖНИЙ РУБЕЖ)

Телекамера HD с аналитикой

Сжатие видео MJPEG и H.264

0

5

10

15

20

25

30

35

40

HD 1080i HD 720p D1 480p

H.264

MJPEG

ПО

ТО

К Д

АН

НЫ

Х,

МЕ

ГА

БИ

Т/C

ЧИСЛО СТРОК (РАЗРЕШЕНИЕ)

H.264 MJPEG

HD 1080i 2.3 34.1

HD 720p 1.8 19.6

D1 480p 1.5 3.4

Поддержка стандарта

• Основан компаниями Axis, Bosch и Sony

• Является некоммерческим и открытым

– Более 100 компаний на начало 2010 года

– Российские: iTV, Синезис, Агрегатор, БайтЭрг

• Определяет протоколы взаимодействия

– Передатчики: IP-камеры, видеосервера

– Приемники: видеорегистраторы и системы управления, АРМ сотрудников безопасности

Международный форум

• Конфигурирование сетевого интерфейса

• Обнаружение устройств (WS-Discovery)

• Управление профилями работы камеры

• Настройка поточной передачи медиа-данных (H.264, MJPEG, аудио)

• Видеоаналитика и обработка событий

• Управление приводом PTZ

• Защита (управление доступом, шифрование)

Сценарии применения

многофункционального видеосервера MagicBox

Многофункциональный узел в периметральной системе

Комплексное решение:

1. Автоматический видеомониторинг

2. Автоматическое наведение PTZ-камеры

3. Интеграция с другими типами датчиков

4. Управление освещением

5. Вызывная панель

6. Гарантированное питание (АКБ)

MB

Детектирование целей на сложном ландшафте

Стратегическая инфраструктура

Интеллектуализация аналоговой системы охранного телевидения

• Установка без замены кабеля, камер и DVR

• Увеличение времени хранения видео на 200%

• Автоматич. формирование сигнала тревоги

• Умный поиск по видеоархиву

• Подключение к цифровой системе по ONVIF

Местная видеозапись на устройстве

• Съемный видеоархив

– Жесткий диск или флеш-память через USB

• По каждому событию создается видеофайл

• Можно проиграть на любом ПК

Особенности видеоаналитики

1. Многомасштабные динамические текстуры

2. Видеоаналитика сертифицирована на сложном наборе видеосюжетов

3. Встроенная (несерверная) реализация

– лучше масштабируемость

– выше точность распознавания

4. Совместимость по стандарту ONVIF

5. Возможность быстрой адаптации и системной интеграции

Примеры адаптации

1. Поддержка закрытых протоколов

2. Шифрование по ГОСТ 28147-89

3. Титрование на основе внешних датчиков

4. Специальный алгоритм сжатия (H.264 SVC)

5. Специализированная видеоаналитика для нужд пограничной службы

Наши задачи на 2010-2012 гг. Многокамерное сопровождение людей

Проблема: перекрытия объектов и отсутствие точных координаты в 3D

Однокамерная видеоаналитика

A

B

C

A

Многокамерная видеоаналитика

Сценарий многокамерного сопровождения i-LIDS

2 3 4

12/04/2010 www.synesis.ru 67 Камера 1 Камера 2

3D-модель здания и

зон действия камер

Видеоаналитика + 3D-моделирование

12/04/2010 68

СОХРАНЕНИЕ ИД. НОМЕРА ЧЕЛОВЕКА ПРИ СОПРОВОЖДЕНИИ ОТ КАМЕРЫ К КАМЕРЕ

Восстановление траектории по видеоданным нескольких камер

Вопросы и ответы

1. Многомасштабные динамические текстуры

2. Видеоаналитика сертифицирована на сложном наборе видеосюжетов

3. Встроенная (несерверная) реализация

– лучше масштабируемость

– выше точность распознавания

4. Совместимость по стандарту ONVIF

5. Возможность быстрой адаптации и системной интеграции

Контактная информация

ООО «Агрегатор»

г. Москва, Проспект Мира 102

(495) 988-91-16

http://agrg.ru/

Александр Чижов

agrg@agrg.ru

+7 (916) 9034646

ООО «Синезис»

119019, г. Москва, Гоголевский бульвар, д. 2/18/1, стр. 1

(495) 660-77-47

http://synesis.ru/

Николай Птицын

np@synesis.ru

+7 (916) 978-84-29