Видеокамеры безопасности: новые и улучшенные функции
Усовершенствованные функции, такие как шумоподавление и обнаружение движения, делают современные мегапиксельные видеокамеры безопасности лучше, чем когда-либо.
Недавние улучшения в мегапиксельных камерах включают в себя:
- увеличение размера фото-сенсоров матрицы;
- повышение производительности в условиях низкой освещенности;
- шумоподавление и другие возможности, такие как встроенный искусственный интеллект (ИИ).
К примеру, новейшие поворотные камеры оснащены системой интеллектуального слежения на основе глубокого обучения, позволяющей классифицировать и отслеживать объекты даже во время движения камеры.
Немного теории
Когда дело доходит до количества мегапикселей в камерах видеонаблюдения, важно противостоять маркетинговым заявлениям о том, что чем больше, тем лучше. За последние пару лет общее количество мегапикселей росло. Но основное внимание должно быть сосредоточено на том, чтобы иметь лучшие или более эффективные мегапиксели, а не просто большое их количество. Количество мегапикселей — это только одна особенность, которую следует учитывать при выборе правильной камеры. Дело в том, что фото-сенсоры, из которых состоит матрица видеокамеры, при малых физических размерах, в процессе работы перегреваются, из-за прохождения через них тока значительной величины и , как следствие, выделении бо́льшего количества рассеиваемой мощности на единицу поверхности, чем у кристалла большого размера, что ведет к нелинейным искажениям видеосигнала (шумам). Особенно это проявляется при низкой освещённости.
Приведем обзор некоторых новых функций, которые делают современные мегапиксельные видеокамеры более совершенными
Большие чувствительные элементы матриц для получения более качественных изображений с видеокамеры наблюдения
В то время как большинство функций камеры, которые в наши дни попадают в заголовки статей, основаны на программном обеспечении, также происходят усовершенствования аппаратной части – электронной «начинки». Производители внедряют чувствительные элементы матрицы бо́льшего размера во многие мегапиксельные модели.
Axis Communications в прошлом году выпустила ряд новых камер с увеличенным размером сенсора, чтобы пропускать больше света и информации для обработки. Используя полудюймовые датчики изображения в некоторых новых продуктах формата 4K, удается получить значительное улучшение качества изображения и производительности при низкой освещенности. Эта комбинация аппаратного обеспечения в сочетании с чипсетом последнего поколения теперь позволяет Axis обрабатывать это изображение с помощью передовых алгоритмов искусственного интеллекта.
Hanwha также увеличила размер своих сенсоров. Важно обращать внимание на размер сенсора камеры и характеристики при слабом освещении. По мере увеличения размера сенсора на него попадает больше света, а это означает, что изображение может быть чётче и передавать больше деталей.
Камеры с новейшими сенсорами позволяют обеспечивать лучшие характеристики при низкой освещенности, в том числе уменьшать размытость изображения за счет использования меньшего времени выдержки и большего ISO, а также улучшать видимость темных областей изображения.
Подавление шума для улучшения работы видеокамеры в условиях низкой освещенности
Изображения, снятые в условиях низкой освещенности, стали четче, чем когда-либо, не только благодаря более крупным чувствительным элементам матриц, но и достижениям в области искусственного интеллекта и шумоподавления.
Сочетание этих технологий обеспечивает большую детализацию за счет снижения уровня шума и выводит чувствительность монохромного изображения на новый уровень, обеспечивая улучшенную производительность в сценах с экстремально низкой освещенностью.
I-PRO Americas Inc использует обнаружение объектов при помощи технологий искусственного интеллекта, чтобы помочь снизить уровень шума. В прошлом году компания продолжила совершенствовать обработку изображений с видеокамер на базе искусственного интеллекта, чтобы еще больше снизить уровень шума вокруг обнаруживаемых объектов, особенно в условиях низкой освещенности. Обнаружение объектов на основе искусственного интеллекта информирует систему обработки изображений о том, какие пиксели представляют известный объект, находящийся в движении, например транспортное средство или человека. Таким образом, камера способна уменьшить шум и призрачность вокруг движущегося объекта, не влияя на статичные объекты и фон изображения.
Компания Hanwha Vision также внедрила систему шумоподавления с поддержкой искусственного интеллекта. Технологии ИИ и оптимизация выдержки позволяют определять условия освещения в кадре и точно обнаруживать людей, транспортные средства и быстро движущиеся объекты, а затем оптимизировать все одновременно, сохраняя возможность выполнять такие функции, как WDR. Как правило, существует компромисс между более высоким разрешением в мегапикселях или охватом большой площади. Новые камеры Hanwha предлагают и то и другое: широкий охват с высокой детализацией пикселей и отличные характеристики в условиях низкой освещенности.
Глубокое обучение становится все глубже
Поскольку глубокое обучение продолжает развиваться, оно открывает возможности для видеоаналитики стать еще “умнее”.
Некоторые из новейших мегапиксельных камер предлагают искусственный интеллект с глубоким обучением на основе нейронных сетей, который обеспечивает преимущества по сравнению с предыдущими поколениями видеоаналитики, основанными на машинном зрении. Благодаря этой технологии камеры обеспечивают чрезвычайно надежное и точное обнаружение и классификацию даже в местах скопления людей и даже при частичном затемнении объектов. Это еще больше повышает безопасность людей и имущества за счет повышения точности и выводит приложения за рамки безопасности. Например, благодаря встроенной видеоаналитике на основе искусственного интеллекта мегапиксельные видеокамеры могут предоставлять пользователям ценную информацию о заполняемости парковки, количестве людей, классификации транспортных средств и многом другом.
Как для камер Pelco, так и для Avigilon используется повышение производительности новейших процессоров — система на кристалле «SoC». Благодаря новым алгоритмам новое поколение камер еще больше снижает уровень шума при слабом освещении за счет оптимизации временных шумовых фильтров для обнаружения движения и сбалансированного подхода к пространственному шумоподавлению текстур в сравнении с шумом окружающей среды. С каждым поколением качество видео улучшается для просмотра человеком и интерпретации искусственным интеллектом.
Камеры с новейшими датчиками позволяют таким производителям как Motorola, обеспечивать лучшие характеристики при низкой освещенности, в том числе:
- уменьшать размытость изображения при движении, за счет использования меньшего времени выдержки и большего ISO;
- улучшать видимость темных областей изображения в сценах с высоким динамическим диапазоном за счет более агрессивного отображения локальных тонов.
Точное обнаружение движения для более эффективного видеонаблюдения
Дни, когда камеры обнаружения движения посылали ложные сигналы о ветре, движущихся деревьях и животных, прошли — и если это все еще является для вас проблемой, вы используете устаревший метод оповещения пользователя о событии.
Эти события в значительной степени не имеют отношения к пользователю, поскольку он, скорее всего, предпочел бы получать уведомления о таких событиях, как движение людей и транспортных средств. Теперь, благодаря мощной продвинутой аналитике, эти надоедливые (и дорогостоящие) ложные срабатывания больше не будут вызывать тревогу, освобождая систему для оповещения только о том движении, которое имеет значение.
О Сжатии видео
Камеры, предоставляющие видеоданные, означают, что технология сжатия также должна идти в ногу со временем. Axis Communications является одним из производителей, решающих эту проблему.
При более высоком разрешении и большем количестве данных, поступающих в чип обработки изображений, можно было бы подумать, что пропускная способность и объем памяти также увеличатся. Однако в технологии Axis Zipstream были достигнуты значительные успехи. Последняя версия включает функцию под названием Storage Profile. Данная технология автоматически выбирает наиболее подходящие настройки кодирования и сжатия для устройства, сохраняя при этом данные, годные для судебной экспертизы, при записи видео для хранения. Это еще больше снижает объем генерируемого битрейта и размер требуемого хранилища.
В дополнение к получению детальных изображений движущихся объектов, также важна необходимость отслеживать интересующие объекты по мере их перемещения в поле зрения камеры. Движущаяся камера, оснащенная интеллектуальным отслеживанием на основе глубокого обучения, может обнаруживать, классифицировать и отслеживать объекты с высокой детализацией во время панорамирования, наклона или масштабирования камеры, независимо от состояния объекта — движущегося или неподвижного. Надежные алгоритмы, основанные на искусственных нейронных сетях, обучены игнорировать потенциальные сбои, вызванные светом фар автомобиля или тенями, экстремальными погодными условиями и отражениями солнца. В результате интеллектуальное отслеживание на основе искусственного интеллекта позволяет камере автоматически следить за людьми или транспортными средствами в пробках или городских сценах путем панорамирования, наклона и увеличения масштаба, чтобы следить за интересующим объектом и удерживать его на видном месте в поле зрения .
Шумоподавление с поддержкой искусственного интеллекта и оптимизация выдержки позволяют определять условия освещения в кадре и точно обнаруживать людей, транспортные средства и быстро движущиеся объекты, а затем оптимизировать все это одновременно, сохраняя при этом возможность выполнять такие функции, как WDR.
Сшитые изображения для бесшовного покрытия
Специальные камеры, объединяющие несколько датчиков изображения, предоставляют пользователям возможность комбинировать или “сшивать” изображения с нескольких камер для создания одного — единственного вида. Они довольно эффективны из-за экономичного и широкого охвата. Для примера: панорамная видеокамера на 180 градусов может охватить всю сторону здания, весь складской этаж или даже парковку с помощью одной — единственной установки камеры. Эта функция позволяет просматривать отснятый материал на одном канале, освобождая дополнительные каналы для установки других камер.
Одним из достижений в технологии сшивания являются алгоритмы выравнивания горизонта. У Axis есть камера с четырьмя объективами и разрешением 7 мегапикселей, с алгоритмом, который обеспечивает более естественный вид мультисенсорной камеры со сшитым изображением. Кроме того, это позволяет проводить более эффективную аналитику на основе искусственного интеллекта по всему 180-градусному изображению.
Постоянное совершенствование передовых функций камер, повышающих эффективность видеонаблюдения, — это одна из областей, где “чем больше, тем лучше”. Более эффективные мегапиксели означают лучшую производительность, более четкие и детализированные изображения и большую отдачу от ваших усилий. Что еще более важно, это позволяет применять более упреждающие меры безопасности, и открывают новые возможности видеонаблюдения.