Видеоаналитика в видеонаблюдении

За последнее десятилетие система видеонаблюдения значительно расширила список функциональных решений. В этой статье мы хотим рассказать о технологии Video Content Analysis для бизнеса.

Видеоаналитика (Video Content Analysis – VCA) — технология, позволяющая в атоматизированном режиме получать  данные на основе анализа материалов с видеокамер в режиме реального времени или из архивных записей. Работа строится с применением методов компьютерного зрения. Это программное обеспечение для работы с видеоконтентом, основанное на комплексе алгоритмов машинного зрения, которые позволяют вести видеомониторинг и анализировать данные без прямого участия человека. Видеоаналитика применяется в видеонаблюдении и других сферах безопасности, а также в розничной торговле, банковском секторе и на транспорте.

Часто пользователи путают термин “видеоаналитика” с термином “компьютерное зрение” – они не равнозначны. Компьютерное зрение  — это технология понимания того, что мы видим в окружающем мире, а видеоналитика – приложение компьютерного зрения, которое помогает извлекать информацию и знания из видеоконтента. Видеоналитика дает ответы на вопросы:

• кто — распознает и идентифицирует людей;
• что — находит объекты, определяет действия и события, тип поведения и взаимоотношения;
• где — определяет геолокацию, а также координаты на плоскости и в пространстве;
• когда — фиксирует время, дату, сезон.

В бизнесе видеоаналитика способствует эффективному повышению уровня безопасности на промышленных и социальных объектах, контролю процессов производства, увеличению пропускной способности и товарооборота, а также повышению качества обслуживания клиентов в сфере услуг. Видеоаналитика широко применяется на транспорте, сферах торговли и производства, а также других областях, вот несколько примеров:

• Умный город: подсчёт людей и транспорта;
• Торговля: получение информации о количестве посетителей торговых точек и конкретных зон на их территории;
• Банки: подсчёт посетителей операционных отделений и банковских офисов;
• Гостиничный бизнес и туризм: информация о количестве посетителей кафе, ресторанов, отелей, турагентств;
• Охрана закрытых объектов: предотвращение несанкционированного доступа;
• Безопасность на социальных объектах: распознавание лиц  в аэропортах, экзаменационных аудиториях, производственных объектах, религиозных сообществах, торговых центрах.

Возможности видеонаблюдения и области  применения в настоящее время находятся в стадии развития, непрерывно растут. Все это сопровождается ростом количества видео данных, для корректной работы необходима система хранения с высокой ёмкостью, а также инструменты для эффективной обработки получаемой информации. Функции видеоаналитики помогают автоматизировать большинство рутинных процессов обработки видео данных.

Использование видеоаналитики в общественных местах с большим скоплением людей, на объектах промышленности напрямую связано с законом о персональных данных. Поэтому сбор, хранение и анализ видеоконтента должно строго соответствовать нормативным требованиям и стандартам.  В РФ разработан и введен в действие с 2021 года национальный стандарт в области искусственного интеллекта для ситуационной видеоаналитики ГОСТ Р «Информационные технологии. Искусственный интеллект. Ситуационная видеоаналитика. Термины и определения».

Функции видеоаналитики

Мы предлагаем рассмотреть на примерах основные функции программ видеоаналитики. В основе большинства из них лежит механизм сравнения нескольких последовательных изображений сцены, выполнить которые ПО VCA может за считанные секунды.

Детектирование движения, проникновение в закрытую зону. Видеоаналитика позволяет выявлять изменения положения объекта в пространстве или изменение пространства относительно объекта. Это полезно при обнаружении попыток проникновения в закрытую зону.

Детектирование движения в системах видеонаблюдения выполняет функцию обнаружения посторонних лиц на режимных объектах и включения сигнала тревоги. Детектирование движения является простейшей функцией для отслеживания изменения картинки.

Слежение за объектами, пропажа либо оставление объектов без присмотра. Видеоналитика способна фиксировать появление бесхозных предметов. В условиях высокой террористической угрозы данная функция VCA вносит весомый вклад в предотвращение чрезвычайных ситуаций. Функция позволяет выяснить, действительно ли оставленный предмет представляет угрозу для безопасности, и найти того, кто его оставил. Как правило, подозрительные объекты выделяются с помощью рамок, на экран диспетчера выводится сообщение о событии. 

Другой пример, видеоаналитика позволяет своевременно заметить пропажу музейного экспоната или ценного объекта. Система своевременно выдает сигнал предупреждения, что позволяет приступить к задержанию злоумышленника немедленно.

Распознавание бесцельного поведения, лиц, номеров авто. В основе функции распознавания лица лежит механизм автоматической локализации лица на изображении и его идентификация на основе имеющихся в CVA баз данных. Распознавание лиц людей с целью определения личности человека – одна из самых наиболее часто используемых функций видеоаналитики. Она применяется почти во всех современных системах безопасности с интеллектуальным видеонаблюдением.

Другая, более сложная функция – Loitering – распознавание бесцельного поведения. Такое поведение может косвенно сигнализировать о противозаконных корыстных намерениях. Механизм фиксирует человека как объект, сравнивает его изменение в пространстве, а затем идентифицирует. На изображении,  линиями отображается перемещение субъекта по данным видеоаналитики отнесенного к категории “бесцельное поведение”. 

Распознавание автомобильных номеров происходит в несколько стадий: обнаружение номера и захват, распознавание символов, сравнение с базой данных и получение сведений о владельце, учет сведений о местоположении.

Улучшение изображения. В видеоаналитике применяют методы компьютерной графики, позволяющие восстанавливать и улучшать картинку за счет улучшения четкости, шумоподавления, устранения размытости. Это позволяет получить недостающие фрагменты и быстрее идентифицировать ситуацию на кадре, принять необходимые меры в случае противоправных действий.

Области применения видеоаналитики

Технология VCA имеет широкое практическое применение. В основном это обеспечение безопасности и пресечение противоправных действий, но все большую популярность приобретает сбор и обработка статистических данных.

Большинство крупных городов мира в рамках благоустройства и развития внедряют систему “Умный город”. 

Система “Умный город”  представляет собой градостроительную концепцию внедрения информационных и коммуникационных технологий и систем Интернета вещей для управления городской инфраструктурой: безопасностью, системами ЖКХ, транспортом, здравоохранением, образованием и тд. Цель создания – улучшение качества жизни горожан в области повышения эффективности обслуживания и удовлетворения нужд резидентов с помощью технологии городской информатики.

Видеоаналитика позволяет решать следующие вопросы: 

• Подсчет людей. Позволяет собирать ценную информацию для принятия бизнес-решений для сфер торговли, банковских услуг, туризма. Полученная информация помогает оценить эффективность работы компании, спрогнозировать спрос, оптимизировать график работы.
• Анализ видеонаблюдения периметра и ограниченной зоны. Улучшает эффективность безопасной среды для жителей города.Позволяет оперативно выявлять попытки незаконного проникновения на закрытую территорию оперативно раскрывать нарушения и противоправные действия.
• Распознавание лиц. Позволяет упростить процедуру идентификации жителей и ускорить процесс доступа в разные зоны (жилье, аэропорты, рабочее место, совершение финансовых операций и пр.). В маркетинговых исследованиях применяют анонимное распознавание лиц, при этом ведется сбор данных о поле, возрасте, национальности.

На производстве видеоаналитика помогает контролировать качество продукции, управлять технологическими процессами, обеспечивать безопасность служащих, предотвращать производственные преступления. Например, детектор использования средств индивидуальной защиты, который выявляет, носят ли сотрудники перчатки, респираторы, каски, головные уборы. Функция составляет отчет и отправляет информацию ответственному лицу. Функция контроль качества продукции: на конвейере идет анализ потока изображений с видеорегистраторов, при обнаружении дефектов отправляется сообщение роботу-сортировщику и некондиционное изделие отбраковывается.

В логистике широко применяется функция распознавания номеров, которая позволяет добавлять номера в “черный список”, диспетчеризация движения транспорта по территории, контроль допуска.

Поиск и отслеживание подозрительных лиц позволяет предотвратить несанкционированные действия и диверсии, построить карту маршрута для быстрого реагирования на действия злоумышленника.

Функция трекинга объектов позволяет автоматизировать процесс контроля за перемещениями, входа в охраняемую зону, появление на критических объектах посторонних предметов.

Распознавание лиц позволяет вести учет рабочего времени, перемещение сотрудников, решать вопрос автоматического доступа в разные производственные зоны.

В сфере розничной торговли, кроме обеспечения безопасности и предотвращения совершения хищений и противоправных действий  видеоаналитика позволяет осуществлять сбор данных для прогноза и дальнейшего развития торговых площадей, оптимизации накладных расходов, повышения удовлетворенности и роста числа покупателей. Видеоаналитика помогает проводить анализ покупательского поведения, оптимизировать работу персонала и его состав, оптимизировать затраты владения, просчитать и предотвратить потери товара. По данным исследования компании Einfochips, внедрение CVA в торговле позволило получить значительные выгоды для продавцов, выводы представлены на изображении.

Как работает видеоаналитика

В сущности видеоаналитика представляет собой программное обеспечение для работы с видео контентом, в основе которого лежит комплекс алгоритмов машинного зрения, осуществляющий видеомониторинг,  анализ огромного массива данных в автоматическом режиме.

Стандартный комплект оборудования видеонаблюдения с аналитикой строится по схеме камера плюс ПО видеоаналитики: с камер идет поток видео на сервер, а программа на сервере делает весь видеоанализ.

Стоит отметить, что за последние двадцать лет видеокамеры с высоким разрешением стали доступны не только среднему и крупному бизнесу, но даже частным лицам. В 2010 году камера высокого разрешения стоила в среднем от 3000 до 5000 долларов. Сейчас вы можете приобрести камеру с аналогичными техническими характеристиками по цене от 80 до 120 долларов.
Современные камеры обладают высоким разрешением, возможностями удалённого доступа, как через Интернет, так и через распределенную корпоративную сеть, что является необходимым условием работы систем видеоаналитики.

Необходимое оборудование для видеоаналитики не требует больших помещений и сложной инфраструктуры, поэтому небольшие магазины, предприятия, организации сферы услуг вполне могут себе позволить систему VCA. Широту применения функций видеоаналитики можно с легкостью костомизировать – корректировать при необходимости изменений потребностей бизнеса.

На текущий момент ПО видеоаналитика может быть установлено на камеры, сетевой видеорекордер или на выделенный сервер. В зависимости от решаемой задачи подбирается тип платформы для видеоаналитики. Например, если необходимо быстрое реагирование камеры на событие, при слежении, то подойдут купольные камеры PTZ. Видеоаналитика на камерах используется в условиях, где нет возможности сетевого подключения с высокой пропускнуой способностью, видеоконтент хранится автономно, получить данные можно при прямом подключении, либо через удаленную программу-клиент.
Почти все сетевые видеорегистраторы NVR обладают встроенными функциями видеоаналитики, но имеют ограничения по количеству камер. Ввод новых аналитических функций чаще всего невозможен или затруднителен.
Серверная видеоаналитика позволяет легко расширять количество подключенных камер, а также менять состав функциональных решений анализа видеоизображений. Например, это может быть Intelligent Video Surveillance (сервер интеллектуального видеонаблюдения) или Automatic License Plate Recognition (сервер автоматического распознавания номеров автомашин).

Заключение

Видеоаналитика – это технология, которая позволяет автоматизировать процесс видеонаблюдения, делает его адаптивным к управлению и значительно сокращает затраты на содержание и обслуживание. Она помогает следить за объектами в режиме реального времени и записывать только те события, которые интересуют наблюдателя.

У видеоаналитики много возможностей. Для усиления безопасности, применяют функции детекторов движения,распознавания автомобильных номеров и лиц. В торговле и сфере услуг используют модуль подсчета пользователей, сегментации клиентов, тепловую карту, функции контроля сотрудников.

Потребность в VCA растет в экономике (финансовый сектор, услуги, розничная торговля, транспорт, добыча и транспортировка ископаемых, производство и др.). Создание безопасной среды в городах и крупных социальных объектах обеспечивает высокий спрос на внедрение и применение видеоаналитики.