Система розпізнавання осіб за допомогою систем відеоспостереження. Алгоритм пошуку осіб

Програмно-апаратні засоби сучасних інтегрованих систем безпеки здатні вирішувати завдання будь-якої складності на всіляких об'єктах промислового, соціального і побутового призначення. Дуже важливими інструментами охоронних комплексів системи відеоспостереження є, і вимоги, що пред'являються до функціональних можливостей сегмента, неухильно зростають.

Комплексні системи безпеки

Єдина платформа інтегрованих систем безпеки включає в себе модулі охоронно-пожежного обладнання, контролю і управління доступом, відеоспостереження або охоронного телебачення (СОТ). Функції останнього до недавнього часу обмежувалися видеомониторингом і реєстрацією ситуації на об'єкті та прилеглій території, архівацією і збереженням даних. Класичні відеосистеми володіють цілим рядом істотних недоліків:


Людський фактор. Неефективна робота оператора при трансляції великого обсягу інформації. Неможливість оперативного втручання, несвоєчасне аналіз. Значні тимчасові витрати для пошуку та ідентифікації події. Розвиток цифрових технологій привели до створення "розумних" автоматизованих систем.

Сила в інтелекті

Базовим принципом інтелектуальної системи відеоспостереження є видеоаналитика - технологія, що базується на методах та алгоритмах розпізнавання образів і обробки зображення, автоматизованого збору даних в результаті аналізу відеопотоку. Таке обладнання без участі людини здатне виявити і відстежити в реальному часі задані цілі (автомобіль, група людей), потенційно небезпечні ситуації (задимлення, загорання, несанкціоноване втручання в роботу відеокамер), запрограмовані події і вчасно видати тривожний сигнал. За рахунок фільтрації не представляють інтересу відеоданих значно знижується навантаження на комунікаційні канали та архівну базу.


Найбільш популярний засіб відеоаналітікі - система розпізнавання осіб залежно від виконуваних функцій і поставлених завдань до обладнання пред'являються певні вимоги.

Програмно-апаратні засоби

Для ефективної роботи системи використовують кілька типів IP-відеокамер з різними експлуатаційними характеристиками. Виявлення об'єкта на підконтрольній території фіксують камери кругового огляду з роздільною здатністю від 1 Мп і фокусною відстанню від 1 мм і наводять на нього скануючі пристрої. Це більш досконалі камери (від 2Мп, від 2 мм), що виробляють розпізнавання за простими методиками (3-4 параметра). Для ідентифікації об'єкта використовують камери з хорошою якістю зображення, достатнім для застосування складних алгоритмів (від 5 Мп, 8-12 мм). Найбільш популярні програмні продукти для розпізнавання осіб "Face Інтелект" (розробник - компанія House Control), Face director (компанія "Синезис) і VOCORD FaceControl (VOCORD) демонструють: Високу ймовірність ідентифікації об'єкта (до 99 %). Підтримку широкого діапазону кутів повороту відеокамер. Можливість виділення осіб навіть в щільній пішохідної масі. Варіативність складання аналітичних звітів.

Основи розпізнавання образів

Будь біометричні системи розпізнавання базуються на виявленні відповідності прочитуваних фізіологічних характеристик особистості певному заданому шаблону. Сканування відбувається в режимі реального часу. IP-камера транслює відеопотік на термінал, і система розпізнавання облич визначає відповідність зображення зберігаються в базі даних фотографій. Існує два основних методи. Перший заснований на статичних принципах: за результатами обробки біометричних параметрів створюється електронний зразок у формі унікального числа, відповідного конкретної особистості. Другий метод моделює "людський" підхід і характеризується самообучаемостью та робастністю. Ідентифікація особистості по відеозображення відбувається з урахуванням вікових змін та інших факторів (наявність головного убору, бороди або вусів, окулярів). Така технологія дозволяє працювати навіть зі старими фотографіями та, у разі необхідності, з рентгенівськими знімками.

Алгоритм пошуку осіб

Найпоширеніша методика детектування осіб - з використанням каскадів Хаара (наборів масок). Маска являє собою прямокутне вікно з різною комбінацією білих і чорних сегментів. Механізм роботи програми наступний: відеокадр покривається набором масок, і за результатами згортки (підрахунок пікселів, що потрапили в білі і чорні сектори) підраховується різниця, порівнювана з певною пороговою величиною. Для поліпшення роботи класифікатора створюються позитивні (кадри, де присутні особи людей) і негативні (без таких) навчальні вибірки. У першому випадку результат згортки вище порогового значення, у другому - нижче. Детектор осіб з допустимою похибкою визначає суму згорток всіх каскадів і при перевищенні порогу сигналізує про присутність осіб в кадрі.

Технології розпізнавання

Після детектування і локалізації на попередньому етапі відбувається яркостное і геометричне вирівнювання зображення. Подальші дії - обчислення ознак та ідентифікація - можуть здійснюватися різними методами.
При скануванні обличчя анфас у приміщенні з гарною освітленістю хороші результати демонструють алгоритми, що працюють з двомірними зображеннями. Аналізуючи унікальні точки і відстані між ними, система розпізнавання облич визначає факт ідентифікації за коефіцієнтами відмінності між "живим" знімком і зареєстрованим шаблоном. Тривимірні технології стійкі до зміни світлового потоку, допустиме відхилення від фронтального ракурсу - до 45 градусів. Тут аналізу піддаються не тільки точки і лінії, але і властивості поверхонь (кривизна, профіль), метрика відстаней між ними. Для роботи таких алгоритмів необхідно максимальну якість відеозапису з частотою до 200 кадрів/с. Основу системи складають стереовидеокамери з матрицею від 5 мегапікселів, високим оптичним дозволом і зведеною до мінімуму похибкою синхронізації. Додатково вони з'єднуються спеціальним тактирующим кабелем для передачі синхроімпульсів.

Стан сучасного ринку систем

Перші системи біометричного контролю, зважаючи на їх високу вартість, розроблялися лише для державних військових об'єктів і лише в середині 90-х років стали доступні комерційним організаціям. Стрімкий розвиток технологій і мікропроцесорної техніки дозволило збільшити точність систем і розширити сферу їх застосування. На ринку нашої країни провідні позиції належать американським і західноєвропейським виробникам охоронних систем. Лідером продажів є обладнання корпорацій ZN Vision Technologies і Visionics. Найбільш перспективними серед вітчизняних розробників виглядають дослідження і продукти компаній "Вокорд", NTechLab, "Солинг", ТОВ "ВижнЛабс" і групи "ЦРТ", які, крім іншого, займаються ще й адаптацією зарубіжних комплексів до російських умов.

Комп'ютерний фейсконтроль

Найбільша область застосування безконтактної ідентифікації - боротьба з тероризмом і криміналом. Зображення особи злочинця зберігається в базі даних. У місцях масового скупчення людей (аеропорти, вокзали, ТРЦ, спортивні заклади) ведеться зйомка людського потоку в режимі реального часу на предмет виявлення осіб, які перебувають у розшуку. Наступна сфера - системи контролю управління доступом: зразок фотозображення на електронному пропуску порівнюється з моделлю, отриманої в результаті обробки даних з відеокамер. Процедура відбувається миттєво, не вимагаючи від проходять яких-небудь додаткових дій (на відміну від сканування сітківки ока або дактилоскопії). Ще одна галузь, що стрімко розвивається - маркетинг. Інтерактивний рекламний щит, просканувавши обличчя людини, визначає його стать і вік, візуалізує тільки ту рекламу, яка буде потенційно цікава клієнту.

Тенденції та перспективи розвитку

Дуже затребувані системи розпізнавання осіб в банківському секторі. За підсумками минулого року, керівництву "Пошта Банку", після установки в своїх офісах 50000 інтелектуальних відеокамер, вдалося заощадити мільйони рублів за рахунок профілактики шахрайства в сегментах кредитування і платежів. Фахівці стверджують, що до 2021 року буде створена необхідна інфраструктурна мережа і будь-які операції в банкоматах стануть можливими тільки після біометричної ідентифікації особи клієнта. У найближче десятиліття високі технології дозволять відкрити мережу магазинів повного самообслуговування: покупець проходить перед вітринами, вибирає потрібний товар і йде. Система розпізнавання осіб і образів визначить особу покупця, покупки і спише з його рахунку необхідну суму. Ведуться роботи по створенню систем розпізнавання психоемоційного стану. Аналіз людських емоцій буде затребуваний в мультимедійних сферах: анімації, кінематографі, створення індустрії комп'ютерних ігор.