آنالیز تصاویر ویدیویی

بازگشت به Blog
تصویر استفاده از آنالیز تصاویر ویدیویی در سامانه پلاک خوانی

آنالیز تصاویر ویدیویی

آنالیز تصاویر ویدیویی ( Video Analytics )

تعریف آنالیز تصاویر ویدیویی:

نرم افزار آنالیز تصاویر ویدیویی مجموعه از الگوریتم های ریاضی برای نظارت ، تجزیه-تحلیل و مدیریت تصاویر ویدیویی است که  تصاویر ویدیویی ورودی را به صورت دیجیتالی پردازش کرده و توابع یکتایی برای هر رخداد به وقوع پیوسته در ویدیو ایجاد می کند که می تواند برای انجام جستجو ، ردیابی ، ارائه هشدارها و تصمیم گیری هوشمند مورد استفاده قرار گیرد.

جزییات بیشتر در مورد این مقاله:

این مقاله بدست کارشناسان فنی فروشگاه مگاپیکسل گردآوری شده و بصورت اختصاصی به زبان فارسی در بخش مقالات Mpixel . ir قرار داده شده است.

البته حجم زیاد مطالب نگاشته شده، ترجمه مفهومی لینک : Video Analytics: The What’s and the How’s به همراه اضافه و کم کردن موارد و مطالبی که از دید کارشناسان مگاپیکسل ( نمایندگی دوربین مداربسته در اصفهان ) برای ارتقا بینش آموزشی و درک بیشتر موضوعات مفهومی مورد بحث ، لازم دانسته شده است.

همچنین لازم به یادآوری است که هرگونه کپی برداری با ذکر منبع و لینک به فروشگاه مگاپیکسل بلامانع می باشد.

آنالیزهای ویدیویی را به دو دسته می توان تقسیم بندی کرد:

  • آنالیز در زمان واقعی ( real-time ) : برای ردیابی ، ارائه هشدارها و تصمیم گیری هوشمند در زمان وقوع رویداد
  • آنالیزهای ارسال رویداد ( post-event ): به صورت گذشته نگر در جستجوی رویدادهای اتفاق افتاده

معماری آنالیز ویدیویی:

برنامه ها و نرم افزارهای هوشمند آنابز تصاویر ویدیویی (intelligent video analytics software applications ) هم می توانند به طور مرکزی ( پردازش تصاویر سرور ها و دستگاه های ذخیره ساز ) و هم روی لبه ( پردازش داخلی تصاویر دوربین ها ) و یا به صورت ترکیبی ار هر دو اجرا شوند .

  • پردازش زنده لبه ( Edge ) :

فرآیند پردازش تصویر مستقیما داخل دوربین انجام می شود و راه حل ایده آل برای اجرای آنالیزهای زنده است.

  • پردازش زنده مرکزی ( Central real-time processing ):

فرآیند پردازش بر اساس استریم تصاویر ورودی به مرکز مانیتورینگ انجام می گیرد.

توجه نمایید که تچزیه تحلیل ویدیویی در روش پردازش زنده مرکزی وابسته به عوامل و محدودیت هایی همچون تعداد دوربین های داخل شبکه، قدرت پردازش سرور پردازش مرکزی و میزان پهنای باند شبکه خواهد بود.

اما در روش پردازش تصویر مستقیم روی دوربین (لبه) هر دوربین به تنهایی تصاویر زنده را پردازش می کند و تنها داده های هوشمند استخراج شده را روی شبکه ارسال می کند.  و باعث صرفه جویی در مصرف پهنای باند شبکه ، کاهش حجم پردازش روی سرور مرکزی – در نتیجه باعث کاهش هزینه های سخت افزاری سرور پردازش تصاویر – خواهد شد.

ارائه راه کار ایده آل:

کاملا واضح است که بهترین محل برای قرارگیری داده های پردازش شده روی سرور مرکزی پردازش تصاویر است.
تصاویر دخیره شده روی سرور مرکزی را می توان بار ها با پارامترهای مختلف جستجو کرد.
کاربر با استفاده از ویژگی آنالیز تصاویر ویدیویی می تواند برای پیدا کردن یک رویداد خاص ،
بارها و بارهای روی حجم زیادی از ویدیوهای ضبط شده جستجو کند و نتایج را بررسی کند.

” راه کار ارتقا سامانه آنالیز تصاویر در شرکت هایی که کاربر نهایی تجزیه و تحلیل هستند
( با توجه به زیرساخت و بستر موجود سیستم نظارت تصویری )،
بروزرسانی دوربین ها با افزودن ویژگی های آنالیز تصویر است. که در مقایسه با ارتقا یکپارچه سیستم پردازش مرکزی
می تواند مقرون به صرفه و انعطاف پذیر تر باشد. ”

برنامه های کاربردی

نرم افزارهای آنالیز هوشمند تصاویر ویدیویی ( intelligent video analytics software ) متعددی در بخش خصوصی و دولتی تولید شده اند. اغلب این برنامه های کاربردی در خدمات دولتی ، فروشگاهی ، حمل و نقل و مالی توسعه داده شده اند.
توسعه این برنامه ها با هدف جلوگیری ازبروز آسیب به افراد و اموال قبل از وقوع حادثه ( در حالت ایده آل ) می تواند در آینده نقش پر رنگی در زندگی روزمره ما ایجاد نماید.

بنیاد سیستم های تجزیه و تحلیل ویدئویی بر روی دو اصل کلیدی استوار است:

  • اصل تشخیص حرکت [1] ( Motion Detection ) :

نرم افزار آنالیز تصاویر ویدئویی با بررسی هر پیکسل در هر فِریم از ویدیو قادر است کوچکترین حرکت را تشخیص دهد.

  • اصل شناسایی الگو [2] ( Pattern Recognition ):

به کمک نرم افزار آنالیز تصاویر ویدئویی الگوها/ اشیاء ( patterns/objects ) تصویربرداری شده در هر فریم تصویر شناسایی می شوند

با توسعه نرم افزار آنالیز تصاویر ویدئویی می توانیم در هر فریم از ویدیو ،  الگوها / اشیا خاص را شناسایی کنیم و رویداد های مربوط به هرکدام را دنبال کنیم.

برای درک بیشتر موضوع ، ویترین یک موزه را در نظر بگیرید که با دوربین مداربسته نظارت می شود. می توان برنامه ی آنالیز تصویر را طوری توسعه دهیم تا اگر هر تغییری در اشیاء درون ویترین بوجود آید ؛ با ارسال هشدار مختص هر رخداد، از جزئیات رخداد در لحظه وقوع آن مطلع شویم .

( مثلا :اگر گلدان شیشه ای از روی ویترین جابجا شود ، جعبه طلا از داخل ویترین برداشته شود ، جسم ناشناس به ویترین اضافه شود .)

تصویر فرضی برای بیا بهتر مفاهیم تجزیه و تحلیل ویدئو
تصویر فرضی از نمای دوربین مورد استفاده در موزه برای بیان بهتر مفاهیم تجزیه و تحلیل ویدئو در فروشگاه مگاپیکسل

توجه کنید وقتی برنامه  هشدار امنیتی مانند زیر :

هشدار امنیتی :
جعبه طلا از داخل ویترین برداشته شد !
ساعت hh:mm ، مورخ dd/mm/yyyy

را می دهد بدین معناست:

  1. نرم افزار رویداد برداشته شدن شئ را ( pick up object ) را در لحظه وقوع آن را تشخیص داده و توانسته با ارسال هشدار هوشمند این رویداد مهم را اطلاع رساننی نماید.( استفاده از اصل تشخیص حرکت  Motion Detection )
  2. نرم افزار آنالیز تصاویر ، جعبه طلا را به عنوان بک جسم منحصر به فرد با ویژگی های خاص به عنوان جعبه طلا شناسایی کرده است. ( استفاده از اصل شناسایی الگو Pattern Recognition )

کاربرد اپلیکیشن های رایج در شاخه نرم افزارهای مدیریت ، امنیت و نظارت تصویری که در آنها از قابلیت آنالیز تصاویر ویدیویی استفاده می شود را می توان به شرح زیر خلاصه کرد:

  •  نرم افزار پلاک خوانی

  •  مانیتورینگ نقاط دسترسی امنیتی

  •  محافظت از محیط / تشخیص نفوذ

  • ابجکت رها شده

  • پاک شدن ابجکت

  •  دستکاری دوربین

> License Plate Recognition
> Security Access Point Monitoring
> Perimeter Protection / Intrusion Detection
> Abandoned Object
> Object Removal
> Camera Tampering

همچنین در مراکز فروشگاهی استفاده از آنالیز تصویر برای برای تجزیه و تحلیل بازار محبوبیت پیدا می کند. نتایج حاصل از پردازش ویدیو ها در فروشگاه ها که معمولا بر مبنای پردازش رویدادهای زیر حاصل می شود، می تواند برای تیم های بازاریابی در شرکت ها بسیار ارزشمند باشد. این شامل:

  •  ردپا (شمارش افراد)

  •  شمارش جنسیت افراد

  • اثربخشی فضای قفسه / ویترین ها

  • تحلیل قوانین پردازش تصاویر برای تعیین روند فراگیر

Footfalls (People counting)
Gender counting
Display/shelf space effectiveness and
Forensics analysis of data to determine trends

مزایای تجزیه و تحلیل ویدئو

کنترل و مدیریت یک سیستم نظارت تصویری بسیار پیچیده خواهد بود مخصوصاً اگر تعداد دوربین ها زیاد باشند. پیگیری و دنبال کردن همه روندهای سیستمی  در جریان بسیار مشکل و گاهی دردسر ساز است و به تعداد نیروی انسانی زیادی احتیاج دارد.

اما پیگیری روندهای جاری برنامه آنالیز تصاویر ویدیویی در یک سیستم نظارت تصویری می تواند آسان باشد. نرم افزار آنالیز ویدئو از الگوریتم های دقیق و پیچیده ای برای بررسی فیدهای ویدئویی دیجیتال استفاده می کند و تصاویر ویدئویی پیکسل به پیکسل مورد بررسی قرار می گیرند و هیچ چیزی از دست نمی رود. فیلترهای تجزیه و تحلیل می توانند هوشمندانه متناسب با نیازهای خاص امنیتی یا تجاری طراحی شوند.

برخی از فیلترها / الگوریتم هایی که در موارد بالا کمک می کنند عبارتند از:

  • فیلترهای جهت با تنظیم مستقل جهت و زاویه قابل قبول

  • فیلتر ساکن با آستانه زمان متغیر.

  • فیلتر سرعت با آستانه های سرعت بالا و پایین

  • فیلترهای اشیا : برای فیلتر کردن پرندگان ، حیوانات کوچک ، زباله های معلق در باد و سایر موارد نامرتب

 

  • Direction filters with independent adjustment of acceptable direction and angle
  • Dwell filter with variable time threshold.
  • Speed filter with upper and lower speed thresholds
  • Object filters to filter out birds, small animals, blowing trash and other such clutter

محدودیت های تجزیه و تحلیل ویدئو

در حالی که تجزیه و تحلیل ویدیویی نویدبخش است. هیئت منصفه هنوز در مورد کارآیی این فناوری در دنیای واقعی اظهارنظر نمی کند. نکته کلیدی که در اینجا باید به آن توجه کنید این است که فناوری تجزیه و تحلیل ویدیو هنوز در مراحل ابتدایی است.

نرم افزار تجزیه و تحلیل ویدیویی فعلی کار می کند ، اما در یک فضای محدود. به عنوان مثال ، تجزیه و تحلیل ویدیویی اگر برای امنیت محیط یا شناسایی پلاک خودرو یا چمدان بدون مراقبت در یک فضای عمومی استفاده شود. به شرطی که شرایط آب و هوایی شدید نباشد، تعداد وسایل نقلیه خیلی زیاد نباشد ، یا در مکانی که چندان شلوغ نباشد، کارایی مطلوب خواهد داشت.

از طرف دیگر ، اگر کاربری بخواهد در ساعات شلوغ و پرجمعیت چمدان رها شده و بدون مراقب ( برای جلوگیری از حوادث تروریستی و بمب گداری این آنالیز تصویر با نام های مختلف به کار می رود. ) را دریک ایستگاه راه آهن شناسایی کند ، احتمالا ناامید خواهد شد. زیرا در نهایت سیستم هشدارهای نادرست زیادی ایجاد می کند.

بنابراین ، به خاطر داشته باشید که موفقیت در اجرای تجزیه و تحلیل ویدیو با استفاده از آن و در شرایط و موقعیت درمحل تعیین می شود.

1,2^ : با توجه به معانی نزدیک ” تشخیص” و “شناسایی” در زبان فارسی که برگردان واژه های Detection و Recognition هستند برای درک اصول آنالیز تصاویر مفاهیم واژگان را عمیق تر مطالعه نماییم.

اشتراک گذاری پست

دیدگاهتان را بنویسید

نشانی ایمیل شما منتشر نخواهد شد. بخش‌های موردنیاز علامت‌گذاری شده‌اند *

بازگشت به Blog