Реферат по теме выпускной работы
Содержание
Введение
Системы охранной сигнализации совместно с системами видеонаблюдения используются повсеместно для организации охраны объектов различных областей. При использовании этих систем часто проявляются их недостатки, способные нанести как прямые материальные убытки, так и убытки, являющиеся результатом повышенной психической нагрузки на персонал [1]. Отдельно можно выделить такие недостатки как большая вероятность ложных срабатываний для систем охранной сигнализации, необходимость постоянного присутствия наблюдателя и ограниченное число камер, просматриваемых одним наблюдателем для систем видеонаблюдения.
В последнее время широкое распространение получают технологии интеллектуальной обработки видеосигнала. Они позволяет выделить некоторые особенности обрабатываемого видеоизображения: движение какого-либо объекта в кадре, факт пересечения им некоторой условной линии и пр. Внедрение этих технологий в сфере охраны объектов может значительно повысить эффективность охранных систем, в некоторой степени их упростить с точки зрения используемых технических средств [2].
Цель работы – создать концепцию централизованной автоматизированной системы охраны объектов на основе систем видеонаблюдения, определить базовую структуру такой системы, систематизировать подход к ее построению.
Состояние вопроса
В настоящее время видеонаблюдение оказывает огромное влияниена жизнь и безопасность людей, поэтому недооценивать его значимость просто невозможно. Эта отрасль постоянно вбирает в себя все новейшиедостижения науки и техники, что объясняется использованием видеонаблюдения в промышленности, хозяйстве, а также тем, что в различных средствах массовой информации генерируется огромное количество видеоданных, требующих определенного места хранения данных с высокой ёмкостью. Разрешающая способность видеоизображений всё время увеличивается, а количество хранимого контента многократно растет. Поэтому внедрение новых технологий в видеонаблюдение является одной из наиболее важных задач в современном мире.
Системы видеонаблюдения, в которых реализованы интеллектуальные функции, позволяют более эффективно решать поставленные задачи. Исходя из многочисленных опытов, утомляемость, неспособность к длительной концентрации сказываются на человеке уже через полчаса работы с несколькими камерами, что приводит к резкому падению эффективности наблюдения. В то же время интеллектуальные системы видеонаблюдения дают стабильное и высокое качество, а решение таких задач, как распознавание номеров движущихся автомобилей на дорогах общего пользования в режиме реального времени, практически не представляется возможным для человека.
Конечно, большинство современных стандартных систем видеонаблюдения имеют простейшие средства анализа видеоизображения – например, детектор движения. Однако этого недостаточно для решения очень многих актуальных на сегодняшний день задач. Именно для их решения была разработана видеоаналитика [3].
Видеоаналитика – компьютеризированная обработка и автоматический анализ видеоконтента VCA (Video Content Analysis), который поступает на видеосервер от видеокамер, носимых устройств и устройств интернета, оснащённых веб-камерами.
Видеоаналитика в последние годы набирает всё большую популярность по многим причинам. Например, она позволяет гибко управлять видеопотоками при анализе видеоконтента, автоматизации аналитических функций. Это позволяет сотрудникам концентрироваться на определённых инцидентах, полученных с видеозаписей, и не тратить время на просмотр длинных видеопотоков, что дает возможность сократить затраты и численность персонала. Интеллектуальные системы безопасности с видеоаналитикой обладают функцией начинать запись только при начале какого-то движения в зоне обзора камеры. При этом снижается нагрузка на сеть и экономится пространство для хранения данных. С помощью систем видеоаналитики можно получить ценную информацию о качестве работы персонала предприятия, таким образом получив более точную оценку его труда.
Видеоаналитика в целом автоматизирует процесс видеонаблюдения, делает его удобным в использовании и значительно сокращает затраты предприятий, в которых используется видеонаблюдение. Кроме того, такие факторы, как рост промышленной автоматизации, стимулируют рост потребности в видеоаналитике в различных отраслях промышленности, например, в финансовом секторе, торговле, транспортных услугах, добыче и транспортировке полезных ископаемых, производстве и др. К тому же рост требований к системам безопасности и их инфраструктуре, повышение важности безопасности в повседневной жизни также приводят к увеличению рынка видеоаналитики на ближайшую перспективу.
В простых системах видеонаблюдения человек не может охватить поток видеоинформации, сваливающийся на него с десятков камер каждую секунду. Даже, если ничего не происходит, оператор все равно должен внимательно вглядываться в мониторы, чтобы не пропустить ничего важного, что в конечном итоге снижает качество его труда. Видеоаналитика помогает повысить эффективность и оперативность работы операторов наблюдения, оптимизировать хранение и использование видеопотока на предприятии, более точно оценить потенциальные угрозы на объектах и обеспечить безопасность сотрудников предприятия.
Система видеоаналитики не требует громоздкой инфраструктуры, и даже небольшие предприятия, магазины вполне могут себе позволить её использование. Частоту использования функций видеоаналитики можно регулировать по мере их потребностей, выбирая именно те функции, которые нужны в конкретном случае. Это позволяет создавать решения под индивидуальные требования предпринимателя [4–6].
Основная часть
Наиболее перспективным является вариант построения подобных систем на основе интегрированных систем безопасности, исключающий, по возможности применение видеорегистраторов, так как организация централизованного наблюдения требует гибкости и функциональности, которую не могут обеспечить устройства данного типа [7]. Однако учитывая, что на объектах могут быть развернуты системы видеонаблюдения, которые построены как с применением аналоговых систем, так и IP-видеокамер, необходимо использовать программную платформу, позволяющую их объединить, при этом не только не снизив их функциональные возможности, но и предложив новые инструменты аналитики видеоконтента.
Таким образом, к предлагаемой системе можно предъявить следующие требования:
- система должна обеспечивать возможность использование как аналоговых, так и IP-видеокамер;
- система должна, по возможности, исключать применение видеорегистраторов DVR, NVR и т. д.;
- система должна обеспечивать возможность эффективного централизованного видеонаблюдения.
В качестве программных платформ для построения системы предлагается использовать такие программные продукты как Axxon Next, SecurOS, а также перспективную программную платформу XEOMA. Примерные показатели исходящих и входящих сетевых потоков, а также занимаемое дисковое пространство отражено в таблице 1 (данные в таблице расчеты представлены для сравнения и выполнены на основании калькуляторов систем, предоставленных на официальных сайтах производителей программного обеспечения для 10 камер).
Таблица 1 – Показатели предложенного программного обеспечения
| XEOMA | Axxon Next | SecurOS | |
|---|---|---|---|
| Исходящее сетевое подключение | 2 Мбит/с | 20 Мбит/с | 23 Мбит/с |
| Входящее сетевое подключение | 19 Мбит/с | 20 Мбит/с | 23 Мбит/с |
| Необходимое дисковое пространство | 22 Гб | 80 Гб | 80 Гб |
Следует отметить, что программная платформа XEOMA в списке интегрированных устройств заявляет о возможности подключения практически любых устройств захвата видеоизображения, а следовательно, более предпочтительна при построении централизованного пульта видеонаблюдения.
Для организации системы предлагается несколько вариантов построения, показанных на рисунке 1. Выбор конкретной структуры осуществляется на основе доступных аппаратных мощностей и пропускной способности канала связи. Оптимальным вариантом является наличие на объекте возможности подключения оборудования с использованием выделенной линии Ethernet, однако могут применяться и другие виды каналов связи (GPRS, LTE, Wi-Fi и др.).
Рисунок 1 – Вариант структуры предлагаемой системы
На рисунке приведено два варианта подключения. Первый (слева) предусматривает прямое подключение аналогового видеорегистратора или IP-видеокамер к центральному пульту видеонаблюдения. Такая структура является самой простой, но при этом ограничивает число видеокамер и увеличивает нагрузку на пультовое оборудование, так как на него возлагается вся работа по обработке видеоинформации.
Другим вариантом является использование объектовых серверов, количество которых может зависеть от количества камер на объекте и его площади. В таком случае первичная обработка видеоинформации происходит на самом объекте, а на центральный пульт видеосигнал передается лишь когда заданный алгоритм обнаруживает нарушение стандартного режима, либо по запросу оператора. Данный вариант является наиболее эффективным для средних и больших объектов, где используется большое количество видеокамер.
В случае, если используемое число камер мало, может применяться вариант структуры с использованием одноплатных компьютеров в качестве объектового сервера. Такой вариант является самым эффективным с точки зрения финансовых затрат. Одноплатные компьютеры имеют малые габариты, но достаточные аппаратные мощности для обработки видеосигнала с 2-4 видеокамер (точное количество зависит от типа использованного одноплатного компьютера и используемых видеокамер).
Все вышеперечисленные варианты позволяют проводить полную запись информации на объекте и запись на центральном пульте.
Представленные ранее программные продукты позволяют обеспечить большую гибкость в создании алгоритмов охраны объектов, создать уникальный подход к охране каждого из них. Основным преимуществом предложенных централизованных систем является использование интеллектуальной обработки для существенного уменьшения вероятности ложного срабатывания за счет возможности дистанционной проверки объекта на факт тревоги оператором на пульте наблюдения. Возможный алгоритм действий при сигнале тревоги приведен на рисунке 2.
Рисунок 2 – Возможный алгоритм действий при получении сигнала тревоги с объекта охраны. Анимация состоит из 4 кадров с задержкой в 1 с между кадрами; задержка до повторного воспроизведения составляет 5 с; количество циклов воспроизведения ограничено 10-ю
Система позволяет устранить недостатки систем сигнализации и видеонаблюдения путем использования подобного алгоритма:
- для каждой камеры на охраняемом объекте создаются свои условия для включения тревоги;
- объект ставится под охрану;
- при включении тревоги от одной из камер оператору пульта наблюдения подается сигнал и происходит автоматическое переключение на сработавшую камеру;
- оператор, убедившись в действительности угрозы, разрешает дальнейшую работу алгоритма;
- в зависимости от алгоритма выполняются дальнейшие действий (вызов вневедомственной охраны, включение сигнализаций, использование каких-либо автоматических систем на объекте).
Таким образом становится необязательным постоянное наблюдение за изображением с каждой видеокамеры, а в случае ложного срабатывания наблюдатель может выбрать поток с любой видеокамеры на объекте и внимательно проанализировать все помещения, прежде чем подать сигнал тревоги.
Возможности системы не ограничиваются лишь охраной, они также включают систему контроля доступа, наблюдение за производством, автоматизацию.
Количество и разнообразность подобных алгоритмов ограничивается лишь фантазией пользователя и мощностями используемого оборудования. Отдельно стоит выделить финансовые преимущества данной системы. В случае использования малого числа видеокамер (до 4) возможно использование лишь одного однопроцессорного компьютера на объекте, что намного уменьшает затраты по сравнению с традиционной системой видеонаблюдения лишь за счет исключения видеорегистратора из системы, при этом также в разы уменьшаются габариты оборудования.
Варианты архивации видеоданных также являются обширными: она может производиться постоянно, не производиться вообще, производиться только в определенной время или при срабатывании заданных алгоритмов. Архивация может происходить как на самом объекте, так и на конечном пункте, существует вариант выделения для нее специализированного отдельного сервера.
Также следует предусмотреть возможность интегрирования предлагаемой системы с системами охранной сигнализации путем их синхронизации и создания взаимных связей, например, с помощью баз данных с последующей автоматизацией данного процесса.
Выводы
Таким образом, можно выделить основные пункты предлагаемой концепции:
- использование многоуровневой структуры построения, состоящей из видеокамер, объектовых серверов, оборудования канала связи и центрального пультового оборудования;
- использование интеллектуальной обработки видеосигнала и соответствующих программных продуктов как на объекте охраны, так и на центральном пульте видеонаблюдения для обеспечения гибкости и функциональности, не доступной для традиционных систем на основе видеорегистраторов;
- использование существующего оборудования, уже установленного на объектах охраны, обеспечение широких возможностей по модернизации и расширению системы оборудованием различных производителей;
- возможность использования одноплатных и миниатюрных компьютеров в качестве объектовых серверов на малых или удаленных объектах, где затруднено или не выгодно использование стандартного оборудования видеонаблюдения;
- возможность интеграции системы с системами охранной сигнализации на объектах охраны.
Список источников
- Сабанин П.В., Чупров Л.Ф. ЛОЖНЫЕ СРАБАТЫВАНИЯ ТЕХНИЧЕСКИХ СРЕДСТВ ОХРАНЫ И ИХ РОЛЬ В ПСИХОЛОГИЧЕСКОМ СОСТОЯНИИ СОТРУДНИКА ПОЛИЦИИ // Наука. Мысль. – 2016. – № 5-1.
- Гордин М.С., Иванов С.А. Алгоритмы обнаружения тревожных событий для систем автоматизированного видеонаблюдения // Вестник НГУ. Серия: Информационные технологии. – 2017. – Т. 15, №3. – С. 21-30.
- Могилин К.А., Селищев В.А. Интеллектуальные системы видеонаблюдения в комплексах безопасности // Известия ТулГУ. Технические науки. 2020. №3.
- Торстен А., Келлер И., Лутц Х. Видеоаналитика: Мифы и реальность. – Москва: Security Focus, 2019. – 186 c.
- Зенов А.Ю., Мясникова Н.В. Применение нейросетевых алгоритмов в системах охраны периметра // Известия ВУЗов. Поволжский регион. Технические науки. 2012. №3 (23).
- Ярышев С.Н. Цифровые методы обработки видеоинформации и видеоаналитика: учеб. пособие. СПб.: СПбГУ ИТМО, 2011. – 83 с.
- Катковский Л.В., Воробьев С.Ю. Применение видеотехнологий для повышения пожарной безопасности объектов // Доклады БГУИР. 2011. №1 (55).