سیستمهای کنترل و نظارت تصویری هوشمند

دوربین های مداربسته یا ( Closed-circuit television )  CCTV  یا  سیستم های نظارت تصویری هوشمند یکی از ابزارهای الکترونیکی حفاظت الکترونیکی هستند که به منظور نمایش تصاویر واقعی و آنلاین در مکانهای مختلف و با سوژه های ثابت یا متحرک، به کار می روند و همانطوریکه که در بخش ضرورتهای ایجاد سیستم کنترل تردد هوشمند بیان گردید یکپارچه سازی سیستم نظارت تصویری با سیستم های  کنترل دسترسی ارزش افزوده قابل توجهی در جهت تشخیص رفتارهای مشکوک و پرسه زدن افراد خرابکار در مناطق ممنوع الورود ایجاد می کند .

در یک سیستم های نظارت تصویری هوشمند با استفاده از نرم افزار مدیریت تصاویر ، به صورت خودکار اقدام به شناسایی اشیا در نواحی مشخص میگردد ، استریم های ویدئویی جمع آوری و تبدیل به متا دیتا شده و سپس دسته بندی، ذخیره و انتقال داده می شود تا پردازش تصاویر از طریق یک الگوریتم ریاضی انجام گیرد . در این نوع سیستمها ، تغییرات محیطی بی اهمیت را که بصورت پیوسته در تصویر وجود دارند ، حذف می شوند. در صورت اقدام خرابکارانه و یا رفتار مشکوک از یک فرد خرابکار، هشدار دهنده های تعبیه شده در خروجی دستگاه فعال شده و شروع به عمل می نمایند.

 مزایای استفاده از سیستم های نظارت تصویری :

افزایش امنیت و احساس امنیت و آرامش خاطر

افزایش بهره‌وری در محیط کار

ایجاد بازدارندگی و کاهش جرایم و سرقت

محافظت از اطلاعات و جلوگیری از سرقت اطلاعات

کاهش خسارت های مالی  

امکان مدیریت و دسترسی از راه دور

مدیریت زمان و صرفه‌جویی در زمان ، تشخیص تهدید و …

کمک به اتخاذ تصمیمات صحیح

کاهش هزینه های انسانی و عدم نیاز به استخدام پرسنل امنیتی اضافی

کنترل کامل سناریوها و فعالیت‌ها

نظارت بر  تجهیزات و شناسایی سریع مشکلات و ... 

 

انواع سیستم نظارت تصویری از نظر ساختاری :

به صورت کلی دوربین های مداربسته از نظر ساختاری به دو گروه آنالوگ و تحت شبکه تقسیم می شوند که هر یک کارآیی ها و ویژگی های خاص خود را داشته و با توجه به تفاوت قیمت قابل توجه در پروژه هایی با بودجه های کم و زیاد ، به راحتی قابل استفاده هستند.

الف ) : دوربین های مدار بسته آنالوگ :

بستر ارتباطی دوربین های مدار بسته آنالوگ کابل کواکسیال می باشد که از طریق یک پورت BNC به دستگاه DVR متصل میگردد . سیگنال‌های ارسالی از یک دوربین آنالوگ  بر روی دستگاه DVR  که دارای یک یا چند عدد هارد می باشد ذخیره می گردد . عمل Encoding/Decoding   نیز بر روی DVR انجام می گیرد.  می‌توان این سیگنالهای ارسالی را به سیگنال دیجیتال تبدیل و در رایانه ذخیره کرد. این سیستم کم هزینه ترین ساختار نظارت تصویری می باشد که در مقیاس های کوچک برای تعداد دوربین های کم استفاده می گردد.

ب  ) : دوربین های مدار بسته دیجیتال یا تحت شبکه  :

دوربین های مدار بسته تحت شبکه یا IP  نوعی سیستم مدار بسته است که بستر ارتباطی آن کابل شبکه بوده و  انتقال اطلاعات در آن بر مبنای پروتکلهای شبکه انجام می پذیرد . این دوربین‎ها بسیار کاربر پسندتر از دوربین‌های آنالوگ بوده و با توجه به اینکه از یک سیگنال دیجیتال برای انتقال تصاویر استفاده می‌کنند نیازی به تبدیل سیگنال ندارند که این امر باعث سهولت در ذخیره اطلاعات در رایانه می‌شود. همچنین می‌توان از تکنولوژی وایرلس برای انتقال تصاویر در دوربین‌های IP استفاده کرد و  وضوح دوربین دیجیتال  به مراتب بیشتر از دوربین آنالوگ است.

در سیستم های نظارت تصویری تحت شبکه ذخیره سازی اطلاعات به دو صورت انجام می گیرد . یکی بر روی NVR  که این دستگاهها مجهز به سیستم عاملهای ویندوز بوده و از بالاترین سطح از عملکرد در ذخیره سازی تصاویر دوربین ها بر خوردارند . در این دستگاهها نیازی به سرور و ذخیره ساز جداگانه و کارت های RAID و کابل خارجی نبوده و امکان نصب نرم افزارهای نظارت تصویری (VMS) را به کاربر ارائه می دهند. و دیگر External Storage  یا دستگاه ذخیره ساز خارجی که در این حالت ، ذخیره ساز به سرور موجود در سایت مشتری متصل شده و فضای مورد نیاز جهت ذخیره سازی تصاویر دوربینها را تأمین می کند.

سایر مزیتهایی که دوربین های دیجیتال در مقایسه با دوربین های آنالوگ دارا می باشند عبارتند از :

کیفیت بسیار بالاتر تصاویر  

استفاده از بستر شبکه مبتنی بر کابل و فیبر نوری و ارتباطات بیسیم موجود برای انتقال و ضبط تصاویر

استفاده از سیستم POE یا  (Power Over Ethernet ) جهت انتقال برق از طریق کابل شبکه

توسعه پذیری سهل و سریع  

دسترسی از راه دور به تصویر و تنظیمات دوربین ها

استفاده از فناوری وایرلس برای انتقال تصاویر

 

 

تجزیه و تحلیل هوشمند ویدئو یا Intelligent Video Analytics :

با توجه به رشد روز افزون فناوری های دوربین های هوشمند تحت شبکه و کاربرد آن در پروژه های بزرگی همچون فرودگاهها ، ایستگاه های قطار و … نیاز به فضای ذخیره سازی با ظرفیت بالا جهت مشاهده و ضبط تصاویر امری اجتناب ناپذیر است. لذا این  امکان وجود ندارد که کل تصاویر توسط ادمین شبکه به هنگام وقوع حادثه آنالیز گردد . این امر باعث گردیده است تا پیشرفت هایی در پردازش تصاویر انجام گیرد و فضای ذخیره سازی تنها در هنگام وقوع رویدادی خاص اشغال گردد تا ضمن صرفه جوئی در فضای ذخیره سازی ، امکان جستجو و دسترسی به تصاویر مورد درخواست به مراتب آسان تر شود .

سیستم های نظارت تصویری هوشمند از طریق ویژگی‌های تجزیه و تحلیل هوشمند فیلم، یک چارچوب تحلیلی باز و قابل توسعه برای نرم افزار نظارت تصویری مبتنی بر رویداد فراهم می‌کنند. که می‌تواند برای افزایش امنیت و افزایش بهره‌وری مورد استفاده قرار گیرند.

به‌طور کلی بخش عظیمی از تصاویر در مدت زمان ضبط دوربین مداربسته به دلیل محدودیت زمانی، هیچ‌گاه مشاهده و بررسی نمی‌شوند. در نتیجه ضبط اتفاقات و فعالیت‌ها از دست می‌روند و رفتارهای مشکوک در زمان وقوع، مشاهده و بررسی نمی‌شوند تا از آن‌ها جلوگیری شود. بنابراین برای حل چنین مشکلاتی باید سامانه نظارت تصویری را به‌سوی نظارت تصویر هوشمند هدایت کنیم.

به عبارت دیگر ، تجزیه و تحلیل هوشمند تصاویر یا  Intelligent Video Analytics، فناوری است که با استفاده از الگوریتم ویژه، یک سیگنال ویدئویی دیجیتال را برای عملکرد مربوط به امنیت پردازش می‌کند. سه نوع تجزیه و تحلیل هوشمند ویدیویی متداول وجود دارد:

تجزیه و تحلیل الگوریتم ثابت

الگوریتم‌های یادگیری هوش مصنوعی

سیستم‌های تشخیص چهره

در تجزیه و تحلیل الگوریتم ثابت از الگوریتمی ثابت برای تشخیص انجام یافتن یک کار خاص و یا یک رفتار خاص استفاده می گردد . در این الگوریتم تلاش بر این است که وقوع یک رفتار ناخواسته یا مشکوک در میدان دید دوربین فیلمبرداری شناسائی شده و الگوریتمِ تشخیص داده‌شده به اپراتور اطلاع داده شود . به عنوان مثال رفتارهای متداولی مانند عبور از یک خط ، قرار دادن یک کالائی در یک مکان خاصی ، حرکت اشتباه در جهت خاص و تاخیر حرکت و ... را می توان در تجزیه و تحلیل الگوریتم ثابت نام برد .

در الگوریتم‌های یادگیری هوش مصنوعی ، کاملاً متفاوت عمل می‌گردد در این نوع از سیستم‌های الگوریتم یادگیری ، سیستم در حال یادگیری رویدادهایی است که در روز، شب، در طول هفته، آخر هفته و هر ساعت از شبانه روز به صورت طبیعی رخ میدهد . سپس بعد از چندین هفته سیستم شروع به صدور هشدارهایی درباره رفتارهایی در صحنه می‌کند که قبلاً آنها را ندیده و یا با آنچه در آن بازه زمانی برای آن روز هفته مشاهده کرده مطابقت ندارد.

از تشخیص چهره می‌توان برای کنترل دسترسی یا کمک به شناسایی دوست یا دشمن استفاده کرد. در سیستم‌های تشخیص چهره معمولی، نقاط موجود در صورت با نمونه ذخیره شده در یک پایگاه‌داده مطابقت داده می شود اگر چهره با یک رکورد مطابقت نداشته باشد، سعی می‌کند از بهترین تصویر موجود از آن شخص، رکورد جدیدی ایجاد کند. این سیستم‌ها قادر به ایجاد تطابق یک تصویر به صورت ای در برابر تصاویر بیشماری هستند.

 

مزایای استفاده از آنالیتیک تصویر یا تجزیه و تحلیل هوشمند تصاویر

ذخیره اطلاعات به صورت پیوسته و ثابت به صورت ۲۴ ساعته در ۷ روز هفته

امکان اعلام هشدار و بزرگنمایی و یا فوکوس روی نقاط موردنظر جهت دستیابی و تمرکز به اطلاعات بیشتر

کاهش پهنای باند مورد نیاز جهت انتقال تصاویر ضبط شده تنها در مواقع خاص تعریف شده

جستجوی سریع و آسان در تصاویر ضبط شده

  

برخی از قابلیت های آنالیتیکی نرم افزار های مدیریت تصاویر دوربین های مدار بسته : 

در گذشته سیستم های نظارت تصویری صرفاً برای حفظ امنیت و ایمنی بکار گرفته می شد اما استفاده از هوش مصنوعی در این سستمها ، کاربرد آنها را به‌طور شگرفی توسعه داده است .فناوری‌های نوین و پیشرفت‌های جدید بدست آمده ، گزینه‌های بهتری را در اختیار مشتریان قرار داده است تا بتوانند یا بر اساس نیاز خود و نوع محصول بهترین گزینه را برای سامانه نظارت تصویری خود انتخاب نمایند .

تشخیص حرکت (Motion Detection)

در این روش تصویر در هر فریم با تصویر مرجع که همان تصویر پس زمینه است،مقایسه می گردد. تفاوت در پیکسل ها و شدت تغییرات آن باعث شناسایی تصویر در آن ناحیه شده و از پس زمینه حذف گردد. با توجه به حساسیت بالای این سیستم ها به تغییرات محیطی ، استفاده از این قابلیت برای محیط های داخلی که از لحاظ نوری کنترل شده هستند بسیار مناسب می باشد، استفاده از  این قابلیتموجب کاهش فضای ذخیره سازی شده و پهنای باند کمتری جهت انتقال تصاویر مورد نیاز می باشد. تفکیک تصاویر با لحاظ تغییرات نوری به دلیل عوامل محیطی بخصوص در محیط های بیرونی یکی از مشکلات اساسی در آنالیتیک تصاویر می باشد.

 

منطقه ممنوعه(Field Detection)

با تعریف ناحیه مورد نظر در زاویه دید دوربین ، امکان نظارت آن ناحیه فراهم میگردد تا در صورت ورود و خروج اشخاص و یا اشیا، امکان نظارت خودکار ایجاد شده و در پیغام وقوع رخداد بر روی نرم افزار مدیریت تصاویر ظاهر گردد.

 

پرسه زدن(loitering)

تشخیص پرسه زدن یا تشخیص حرکات مشکوک ، یکی دیگر از قابلیت های ماژول آنالینیک است که به منظور هشدار به موقع و بدون تاخیر در ناحیه ی مانتتورینگ استفاده می شود. با مشخص کردن ناحیه موردنظر ، حرکات مشکوک توسط ماژول مذکور در نرم افزار شناسایی شده و اطلاع رسانی می شود .

 

تشخیص صدا (Audio Detection)

.تشخیص صدا در دوربین های با قابلیت آنالیتیک ، بر اساس الگوریتم پیچیده و نرم افزار آنالیزگر انجام می پذیرد . در این حالت صدای تشخیص داده شده ، از سایر صداهای پس زمینه ای محیط جداسازی می شود وقتی که سنسور تشخیص صدا ، صداهای معمول محیط را از صداهای خاص، مانند فریاد انسان و یا شلیک گلوله و ... تشخیص می دهد، سیستم بلافاصله یک هشدار در قالب های مختلف همچون ارسال پیغام بر روی گوشی، ایمیل، و یا فعال شدن یک سنسور ارسال خواهد کرد.

 

عبور از خط (line Crossing)

تشخیص عبور از خط این امکان را فراهم میکند که کاربر ، یک خط مجازی روی تصویر دوربین در ناحیه مورد نظر ترسیم نموده و در صورت عبور شخص و یا شی از آن خط عکس العمل متناسبی که قبلا توسط کاربر تعریف شده است، به وقوع می پیوندد.

شمارش اشیا یا اشخاص (Object Counting)

شمارش اشخاص و اشیا یکی دیگر از قابلیت های آنالتیک تصاویر است که در مکان های پر رفت و آمد همانند فروشگاه ها و یا  سیستم های حمل و نقل شهری برای شمارش تعداد وسایل نقلیه و نیز شمارش تعداد مسافرین می توان از آن استفاده نمود .

 

محدودیت ها ی استفاده از آنالیتیک تصاویر :

تشخیص حرکات معمولی از فعالیت های مشکوک معمولا کار بسیار سختی است لذا استفاده از این سیستم آنالیتیک تصاویر در فضاهای باز و محیط های غیر قابل کنترل ، موثر نخواهد بود در حالتی که در محیط های داخلی به دلیل پایدار بودن شرایط نوری موثر و کاربردی می باشد.

 

نظارت تصویری ابری :

در سازمانها و شرکتها و حتی فروشگاههای بزرگ که دارای چندین شعبه هستند فراهم کردن فضای ذخیره سازی ، سیستم پردازشی و نیز پشتیبانی فنی برای هر شعبه ، یک هزینه بزرگ محسوب می شود. در سال های اخیر با فراگیر شدن سیستم نظارت ابری یا  Cloud، هزینه پیاده سازی سیستم نظارت تصویری بطور قابل ملاحظه ای کاهش یافته است .

با پیاده سازی سیستم نظارت تصویری ابری ، امکان دسترسی آنلاین به آرشیو وجود داشته و از راه دور دوربین های مدیریت و کنترل می شوند و همه دوربین ها از یک مکان متمرکز قابل دسترسی هستند . وابستگی های سخت افزای و نرم افزاری در فضاهای مختلف به حداقل رسیده و پشتیبانی فنی بسیار آسان خواهد شد  زیرا هر آن چه که نیاز هست از طریق پنل مدیریت مرکزی قابل انجام است.

     افزایش پهنای باند شبکه و رشد تدریجی تکنولوژیهای ابری گویای این امر است که در آینده شاهد بکارگیری میزان بیشتری از سیستمهای راه دور با استفاده از ساختارهای ابری و سیستمهای مجازی خواهیم بود. همچنین فرایندهای تکاملی در حوزه تجزیه و تحلیل تصاویر ، گزارش گیری های مختلف، یکپارچه سازی سیستمها ، ارتقاء و بهبود رابط های کاربری و استرتژیهای مدیریت ، بر ماهیت و ساختار نرم افزارهای مدیریت تصاویر (VMS) و نیز روشهای استفاده از این فناوری تاثیر خواهند داشت.