Эволюция видеонаблюдения – от «железа» к алгоритмам глубокого обучения

20.06.2019

tadviser_2000x350Как любой прогресс, развитие технологий видеонаблюдения невозможно остановить. Сегодня сфера видеонаблюдения, как и многие другие компьютеризированные технологии, активно трансформируется в автоматизированное интеллектуальное решение, которое использует машинное зрение, интернет вещей, элементы дополненной реальности и многое другое.

Первые средства видеонаблюдения (video surveillance) появились в середине прошлого века, с тех пор они эволюционируют параллельно с развитием других технологий, которые служат для сбора, накопления и обработки данных. Процесс эволюции можно разделить на несколько этапов:

  • Технологии съемки на кинопленку
  • Аналоговые электронные технологии
  • Цифровые электронные технологии
  • Сетевые цифровые электронные технологии
  • Решения на основе алгоритмов глубокого обучения

На первых четырех этапах были решены практически все основные задачи по cбору, передаче и накоплению данных. Однако в настоящее время новые технологии видеонаблюдения генерируют огромное количество данных в круглосуточном режиме, что является серьезным вызовом системам передачи и хранения информации. Это явление называют «проблемой больших данных» (Big Data). Анализ Big Data требует привлечения технологий искусственного интеллекта.

Технологии съемки на пленку

Практика регистрации результатов наблюдения началась одновременно с созданием фотографии и продолжила свое формирование в 80-х годах XIX века, когда был изобретен кинематограф. Спустя еще полвека были изобретены миниатюрные 8-ми миллиметровые кинокамеры, которые позволяли вести скрытое наблюдение, но их работа ограничивалась ресурсом пленки и завода механической пружины в приводе. Широкого распространения эти системы не получили, но пользовались спросом у полиции и различных спецслужб.

Аналоговые электронные технологии

Более массовое использование видеонаблюдения стало возможным вместе c созданием замкнутых телевизионных систем CCTV (closed-circuit television). Рождением телевидения человечество обязано нескольким нашим соотечественникам, в первую очередь Владимиру Зворыкину и Давиду Сарнову, создавшим электронное телевизионное вещание в Америке. Их первая опытная передача состоялась в 1932 году. Также стоит упомянуть Бориса Розинга, первооткрывателя электронного телевидения и учителя Зворыкина. Позже, в 1956 году, электроинженер Александр Понятов и его компания Ampex (США) выпустили первый коммерческий видеомагнитофон. Впоследствии это устройство стало одним из важнейших компонентов систем видеонаблюдения.

В первой половине XX века CCTV-системы начали устанавливать в тех местах, где непосредственное присутствие человека было невозможно. Например, камеры видеонаблюдения транслировали испытания ракет Фау-2 в Германии (1942) и атомных бомб в США (1945). При этом запись видеоизображения тогда еще была недоступна. Но когда компания Ampex выпустила на рынок ленточный магнитофон (Video Tape Recorder, VTR), такая возможность появилась. Новая функция просмотра сохраненного изображения ознаменовала начало современного этапа развития CCTV.

Практическое применение CCTV началось в Великобритании в 1960-х годах для обеспечения общественного порядка на улицах города. В 1969 году появился патент на первую домашнюю систему видеонаблюдения, разработанную Мэри ван Бриттан Браун и ее мужем Альбертом Брауном. Постепенно подобные системы стали повсеместно использовать в банках, магазинах, на заправках и других объектах.

В 1975 году начинается новый этап развития систем видеонаблюдения, когда в устройствах стали внедрять телевизионные ПЗС-матрицы (прибор с зарядовой связью). К концу 1980-х технология ПЗС применялась уже практически во всех камерах.

Параллельно с камерами развивались средства записи видео. В начале 1970-х годов компании Phillips и Grundig совместными усилиями разработали бытовой стандарт аналоговой видеозаписи VCR (Video Cassette Recording).

Цифровые электронные технологии

В начале 1990-х годов на смену аналоговой записи видео пришла цифровая. Цифровые устройства для записи (Digital Video Recorder, DVR) отличаются тем, что сохраняют данные в цифровом формате, в качестве носителей могут применяться жесткие диски, оптические диски, USB-накопители, карты памяти и т.д. Появляется возможность подключения к цифровому видеорегистратору нескольких камер видеонаблюдения, осуществлять компрессию изображения для последующих передачи и обработки.

Сетевые цифровые электронные технологии

В 1990-е годы на фоне повсеместного распространения интернет-сетей технологические компании по всему миру ведут разработки принципиально новых устройств для видеонаблюдения. Результатом этой деятельности стало появление сетевых камер с функцией передачи видеопотока по межсетевому протоколу IP (Internet Protocol). Началась эпоха устройств, имеющих собственные IP-адреса.

Следующий шаг в развитии видеокамер был сделан в 2005 году, когда на рынке была представлена первая IP-камера со встроенной системой видеоанализа. Теперь устройства безопасности могли самостоятельно распознавать различные события, выявлять нарушения, например кражи, пересечение линий, несанкционированный доступ в охраняемые зоны и многое другое.

Параллельно с развитием сетевых систем видеонаблюдения компании-производители совершенствовали аналоговый сегмент, так как большое количество объектов уже использовали аналоговые системы и обладали развитой аналоговой инфраструктурой. В первой декаде нового тысячелетия на рынке систем видеонаблюдения появились такие стандарты, как HD-TVI, HD-CVI, AHD. Основная задача этих технологий заключается в преобразовании цифровых форматов высокой четкости в аналоговые и их дальнейшей передаче по коаксиальному кабелю. Компания Hikvision стала одной из первых в мире, кто начал использовать новые аналоговые решения. Чуть ранее, в начале 2000-х эта же компания впервые внедрила в своих устройствах стандарт H.264, который позволяет достигать высокой степени сжатия аналогового видео, сохраняя при этом качество изображения. В то же время была использована технология двойного кодирования на плате DS-4000H. Чуть позже появляются улучшенные стандарты H.265 и H.265+, обладающие большей эффективностью сжатия по сравнению с H.264.

На фоне широкого распространения сетевого видеонаблюдения все большую популярность получают сетевые накопители видеоданных (Network Video Recorder). Это устройства под управлением специализированного программного обеспечения и надежной операционной системы. Также на рынке появляется все больше проектов, использующих модель видеонаблюдения VSaaS (Video Surveillance-as-a-Service), когда хранение, управление данными и анализ размещается на серверах сервисного провайдера, доступ к информации осуществляется через интернет.

Сегодня основной акцент в развитии систем видеонаблюдения компании-разработчики делают на расширении возможностей видеоанализа для эффективной работы с инцидентами и для решения бизнес-задач, а также для улучшения качества изображения в трудных условиях съемки. Например, в 2018 году появилась уникальная технология ColorVu, которая позволяет получать четкое цветное изображение в условиях низкой освещенности и даже при полном отсутствии света. Видеоаналитика широко применяется в интересах не только безопасности, но и бизнеса: подсчет посетителей, распознавание VIP-клиентов, управление рабочими процессами и многое другое.

Юлия Ван, директор по развитию компании Hikvision:

«За последние годы рынок безопасности очень сильно перестроился.
Сегодня ценность технологий заключается именно в сборе, объединении и анализе данных, что реализуется с помощью искусственного интеллекта и интернета вещей».

Антон Голубев, директор департамента управления проектами Hikvision:

«Мы переходим в эру проектных решений, когда используются технологии искусственного интеллекта, когда решение помогает не только обеспечивать безопасность, но и выполнять какие-то бизнес-задачи. Наиболее активно сейчас развиваются решения для транспорта. Весь бизнес построен сегодня на логистике, поэтому в этом нет ничего удивительного.

Сегодня наши потребители мало интересуются отдельными аспектами безопасности – им нужны интегрированные решения, состоящие из систем контроля доступа, видеонаблюдения, пожарной сигнализации».


Читать другие материалы спецпроекта tadviser.ru

 

Вход в кабинет