Zaawansowana analityka wideo Firmy Aimetis

Analityka wideo na świecie

Analityka wideo i kolejny krok do przodu w dziedzinie wydajnej analityki – wszystko dzięki zaawansowanej analityce wideo Firmy Aimetis.

Technologia stosowana w kamerach wykorzystywanych do monitoringu nieustannie rozwija się. Obecnie na świecie najbardziej popularne i najchętniej wykorzystywane są kamery pracujące w rozdzielczości HD i 4K. To właśnie one są w stanie zapewnić najdokładniejszy materiał filmowy i dlatego też są najczęściej wybierane przez osoby odpowiedzialne za zapewnienie bezpieczeństwa na odpowiednim poziomie.

W najnowszym raporcie IFSEC Global przedstawiono stanowisko specjalistów związanych z branżą bezpieczeństwa, których zapytano o najistotniejsze funkcje wykorzystywane przez nich w swojej codziennej pracy związanej z nadzorem wideo.

Okazało się, że aż 74% respondentów uważa, iż rozdzielczość Full HD (62%) lub 4K (12%) to jeden z najistotniejszych parametrów. Z kolei dla ponad połowy specjalistów (54%), bardzo istotną kwestią jest posiadanie przez system nadzoru odpowiedniej analityki wideo. Zarówno nagrania wideo w dobrej jakości HD, jak i możliwość przeprowadzenia analizy posiadanego materiału wideo mają ogromne znaczenie dla profesjonalistów związanych z branżą security. I właśnie tutaj dostrzeżono, że pojawił się pewien problem.

W praktyce te dwie najważniejsze funkcje trudne były do uzyskania. Wszystko zmieniło się teraz – dzięki zaawansowanej analityce wideo HD Aimetis.

Moc procesora a rozdzielczość obrazu

Materiały wideo nagrywane w wysokiej rozdzielczości zapewniają odpowiedni poziom szczegółowości obrazu, ale wiążą się z wysokim wykorzystaniem zasobów procesora. Niezbędna moc obliczeniowa jeszcze wzrasta gdy chce się przeprowazadzać zaawansowana analitykę wideo.

Dlatego firma Aimetis postanowiła opracować technologię umożliwiającą uzyskanie kompromisu pomiędzy dobrą jakością obrazu, a możliwością wykorzystywania zaawansowanej analityki wideo, tak aby te dwa istotne parametry były na wysokim poziomie i były osiągalne w codziennej pracy.

Wynikiem badań i pracy Aimetis jest opracowanie i wprowadzenie technologii Adaptive Analytic Resolution. Technologia ta, dostępna jest zarówno w oparciu o serwerowe narzędzia Outdoor People and Vehicle Tracking (OPVT) jaki i wbudowaną w kamerę analizę wideo Aimetis Outdoor Object Tracking (AOOT). Technologia Adaptive Analytic Resolution to istotny przełom, bowiem umożliwia dokładną i bardzo wydajną analizę wideo przy zachowaniu odpowiedniej ilości kamer pracujących w rozdzielczości HD.

Dlaczego dokładna analiza wideo wysokiej rozdzielczości jest trudna? Rozważmy pewien przypadek takiej samej kamery z takim samym obiektywem. Im kamera posiada wyższą rozdzielczość, tym dokładniej i dalej widoczne są obiekty w kadrze. Poniższy obraz przedstawia opisaną sytuację – obiekt w tym samym miejscu w ramce – ale w trzech różnych rozdzielczościach.

 

Przy rozdzielczości 640×360, która zazwyczaj używana jest podczas analizy wideo, osoba, która stoi na końcu parkingu jest ledwie widoczna. Przy rozdzielczości HD 1280×720 (720p) już widać, że jest to osoba,ę, a z kolei przy rozdzielczości Full HD 1920×1080 (1080p) możemy dostrzec jakieś szczegóły postaci. Różnice te są bardzo dobrze widoczne po dokonaniu zbliżenia danej osoby.

Przykład 1 – rozdzielczość

Im wyższa rozdzielczość, tym więcej pikseli jest w ramce. To z kolei powoduje wzrost obliczeń analitycznych. W tym właśnie tkwi sedno kompromisu pomiędzy tradycyjnym przetwarzaniem danych i obrazem HD. Faktycznie, ramka 720p ma cztery razy więcej pikseli niż ramka 640×360, a ramka 1080p ma dziewięć razy więcej pikseli, niż ramka 640×360.

Typowy algorytm wykorzystywany w analizie wideo będzie musiał przetworzyć każdy pojedynczy piksel w ramce, tym samym generując liniową zależność między obciążeniem procesora a rozdzielczością wideo. Oznacza to, że ramka 1080p będzie zużywać dziewięć razy więcej (a ramka 720p cztery razy) zasobów obliczeniowych niż ramka 640×360.

Przykład 2 – ilość kamer

Jakie to ma dla nas znaczenie? Rozważmy drugi przypadek. Załóżmy, że mamy serwer z wystarczającymi zasobami procesora do uruchomienia analizy wideo w rozdzielczości 640×360 na 36 kamerach. Na tym samym serwerze możemy uruchomić analizy obrazu w rozdzielczości 720p tylko na 9 kamerach, a w rozdzielczości 1080p już tylko na 4.
Oznacza to, że im wyższa rozdzielczość wideo, tym więcej szczegółów na obrazie możemy zobaczyć, ale tym samym znacznie musimy ograniczyć ilość kamer, które mogą być uruchomione na serwerze.

I tu dochodzimy do sedna – czym tak naprawdę jest technologia Adaptive Analytic Resolution.
Aby móc stosować kamery pracujące w rozdzielczości HD i mieć możliwość obserwowania szczegółów obrazu i obiektów znajdujących się w znacznej odległości od kamery, a także ograniczyć koszty analitycznego przetwarzania wideo. Aimetis opracował technologię Adaptive Analytic Resolution dla analiz wideo OPVT i AOOT.

Technologia ta zakłada, że wysoka rozdzielczość HD jest potrzebna tylko do wykrywania obiektów znajdujących się w dużej odległości od kamery, a obiekty zlokalizowane bliżej kamery mogą być z powodzeniem śledzone przy zastosowaniu niższej rozdzielczości. (Przykład 3)

Przykład 3 – technologia Adaptive Analytic Resolution

W przykładzie 3 przedstawiono działanie technologii Adaptive Analytic Resolution. Widzimy ramkę 720p wykorzystującą jedynie 158216 pikseli (aż 83% mniej, niż oryginalna ramka 720p i 31% mniej niż ramka 640×360) wciąż zachowując niezbędną ilość informacji potrzebnych do wykrycia i śledzenia obiektów znajdujących się zarówno blisko, jak i daleko od kamery. Co w takim razie sprawia, że technologia Adaptive Analytic Resolution jest tak wyjątkowa?

Korzystając z technologii Adaptive Analytic Resolution (tj. OPVT i AOOT) możemy wykrywać i śledzić odległe obiekty w rozdzielczości HD, ale wykorzystując ułamek zasobów procesora jakie byłyby konieczne do przetworzenia obrazu w pełnej rozdzielczości HD,. Dzieje się tak za sprawą inteligentnego algorytmu, który automatycznie i wydajnie obniża rozdzielczość w sytuacjach, w których nie jest wymagana jakość HD.  W sytuacjach gdy jest wymagana wysoka rozdzielczość, automatycznie do niej przechodzi. Dodatkową zaletą jest także wykorzystanie głównego kanału zapisu HD, bez potrzeby korzystania z dodatkowego strumienia analitycznego.

Wróćmy do wcześniejszego przykładu serwera z ilością zasobów procesora zdolnego do uruchomienia 36 kamer przy rozdzielczości wideo 640×360. W tym przypadku zwiększenie rozdzielczości do 720p zmniejszyło liczbę kamer, które mogą być uruchomione na serwerze z 36 do 9.

W przypadku gdy korzystamy z technologii Adaptive Analytics Resolution. W rozdzielczości 720p możemy uruchomić 24 kamery wykorzystując serwer o tych samych parametrach (czyli o 15 kamer HD więcej lub inaczej licząc 2,7 razy więcej kamer w porównaniu do konwencjonalnej “nie-adaptacyjnej”rozdzielczości 720p). Jednocześnie warto zauważyć, że technologia Adaptive Analytic Resolution w rozdzielczości 720p, jest tak samo skuteczna, jak konwencjonalny strumień wideo 720p, w wykrywaniu i śledzeniu obiektów, znajdujących się zarówno w dalekiej, jak i w bliskiej odległości od kamery.

 

Przykład 4 – podsumowanie

Jak widzimy na nagraniu, osoba idąca w głębi sceny, została zarejestrowana w z wykorzystaniem 720p Adaptive Analytic Resolution, jest w sposób dokładny wykrywana i śledzona, generując zaledwie 1,5 krotne obciążenie procesora strumieniem o niższej rozdzielczości 640×360 .

Reasumując, dzięki technologii Adaptive Analytic Resolution możemy się równocześnie cieszyć dokładnością i szczegółowością kamer w rozdzielczościach HD oraz korzyściami z analiz wideo OPTV i AOOT bez znaczącego zwiększania budżetu na serwery.

Praktycznie możemy mieć ciasto i zjeść ciastko.
Zachowujemy dokładność i szczegółowość kamer monitorujących w rozdzielczości HD, przy zachowaniu odpowiedniej wysokiej jakości analiz wideo OPTV i AOOT bez znacznego obciążenia procesora.

 

na podstawie: http://blog.aimetis.com/