Контакты
Подписка
МЕНЮ
Контакты
Подписка

Охрана периметра и городских объектов: шаг в будущее

Охрана периметра и городских объектов: шаг в будущее

В рубрику "Видеонаблюдение (CCTV)" | К списку рубрик  |  К списку авторов  |  К списку публикаций

Охрана периметра и городских объектов: шаг в будущее

Использование систем видеонаблюдения для охраны периметра является эффективным средством повышения безопасности объекта: вместо наблюдения за лампочками или мнемоническими значками в компьютеризованных системах, которые отражают срабатывание того или иного датчика, можно увидеть реального нарушителя периметра. В статьях, посвященных датчикам, работающим на различных физических принципах, часто умалчивается как о "родовых", так и о "видовых" недостатках датчиков

При выборе необходимой системы нужно учитывать чувствительность, условия применения, надежность, стоимость, но самое главное - устойчивость к ложным срабатываниям. Поля периметровых датчиков всегда порождают большое количество ложных тревог, которые необходимо обрабатывать, иначе теряется смысл самой периметровой системы безопасности. При этом обычно под реальной и ложной тревогой понимается только различие между реальным физическим объектом и "фантомом" - отсутствием объекта вообще, а такие тонкости, как отличие собаки от человека, в расчет вообще не принимаются. Датчиковые системы зачастую не дают информации, сколько было нарушителей, в каком направлении они двигались, где находятся после пересечения периметра, где точное место нарушения периметра и т.д. Один известный украинский эксперт по системам безопасности на вопрос, чем же ему не нравятся существующие периметро-вые системы, грустно ответил, что надоело "зайцiв ночами по степям гонять": в статусе нарушителя выступает "неразумное существо", а более изощренный нарушитель или группа нарушителей, действующие согласованно, своими действиями способны довести персонал, обслуживающий датчиковую периметровую систему, до состояния глубокого отчаяния и ступора.

Охранные видеосистемы: мифы и реальность

Казалось бы, видеосистемы имеют возможность потенциально разрешить проблемы датчиковых систем, так как позволяют видеть происходящее. К сожалению, существовавшие до недавнего времени системы видеонаблюдения малопригодны для решения задач охраны периметров по следующим причинам:

  • обычные, не "интеллектуальные" системы (под признаками "интеллекта" понимается возможность системы автоматически реагировать на определенные события) требуют множества операторов. Это не только дорого, но и ненадежно, так как операторы отнюдь не являются идеальными наблюдателями: отвлекаются, ошибаются, устают, а иногда и просто не могут понять, что происходит на экране. При насыщенных сценах оператор неадекватно реагирует на видеопоток уже через 15 минут работы. К сожалению, так называемые компьютерные видеосистемы на самом деле мало что меняют, лишь немного помогая оператору;
  • реальным элементом "интеллекта" в интеллектуальных системах видеонаблюдения выступает детектор движения (motion detection). Компьютер к интеллекту данных систем сам по себе мало что добавляет, но позволяет улучшить сервисные функции системы (как сотовый телефон не увеличивает наш интеллект).

Существует устойчивый миф о детекторе движения как о новом и очень полезном свойстве видеосистем для охраны периметров. Миф следует немного развенчать. Детектор движения имеет две функции: собственно обнаружение движения и отсеивание ложных объектов. Обнаружение движения - слишком простая задача. А вот для обеспечения фильтрации ложных объектов (а значит, и ложных тревог) нужны многие годы работы целой команды профессионалов в области обработки изображений. Во всяком случае имеющийся опыт говорит именно об этом. В результате детекторы движения прекрасно работают в условиях искусственного освещения на пустых складах, различая реального нарушителя и животного, случайно оказавшегося в кадре. В условиях естественного освещения (дневного и ночного) системы практически не работают из-за обилия ложных тревог, которые возникают при перемене времени суток, резком изменении освещенности (например, от пробегающих тучек и их теней), от колышущихся деревьев, даже от теплых столбов воздуха и летящего тополиного пуха.

Безусловно, фирмы-разработчики это знают и пытаются бороться с проблемами ложных тревог, но успехи их пока весьма скромные, что бы ни заявляли при этом сами фирмы. В переходные моменты суток (закат, восход) количество ложных тревог измеряется тысячами. Массовый "вылет" систем VMD (Video Motion Detection), который состоялся несколько лет назад, в области перимет-ровых систем по большому счету закончился крахом. Автору данной статьи довелось лично видеть установленные на миллионы долларов в одной из самых искушенных в области безопасности стран мира лучшие из существующих систем, которые были выключены после бесполезных попыток решить проблему ложных тревог.

Установка таких систем должна иметь явный экономический смысл. В основном он сводится к уменьшению количества охранников, что было сформулировано в так называемом принципе Шамрона1: "один объект - один охранник". При этом под объектом понимается, например, город или атомная станция. Понятно, что человек неплохо принимает решения, но совсем немногие осознают, что человек - неважный наблюдатель, если, конечно, это обычный охранник, а не индеец апачи (а организовать массовую подготовку индейцев тоже трудно). Вывести человека из системы безопасности (видеонаблюдения) вообще пока не удается, но устранить его от наблюдения, оставить ему только общие функции принятия решений, как можно больше облегчив их, сократить количество людей в системе (в идеале до одного человека) можно, и в этом суть принципа Шамрона. Интересным следствием этого принципа является невозможность обеспечения полной безопасности в рамках современных концепций и моделей - просто людей не хватит на Земле.

Еще одна важная проблема применения видеосистем для охраны периметров состоит в определении базовой архитектуры системы. Наиболее распространенным способом применения видеонаблюдения в периметровых системах является расположение камер с зоной наблюдения вдоль забора. При этом камеры имеют довольно узкую зону обзора и практически выполняют роль лучевых периметровых систем, подобных радиолучевым или оптическим системам. Конечно, они имеют лучшие функциональные возможности, так как позволяют использовать VMD и даже рассмотреть нарушителя. Но у них есть и недостатки, свойственные "барьерным" системам, например неопределенность положения нарушителя в пространстве после пересечения периметра, что сильно осложняет рациональную реакцию на тревогу.

Начинают появляться периметровые видеосистемы, обращенные наружу (и/или внутрь) и образующие некий "пояс безопасности". То есть периметр является не линейным барьером, а неким поясом, который может иметь глубину в десятки и даже сотни метров. Это очень удобно, так как если можно обнаружить и идентифицировать нарушителя за сотни метров до периметра, то организация ответных мер сильно упрощается и удешевляется. Такие системы пытаются делать либо на основе поворотных камер, либо на основе статических полей камер с перекрывающимися зонами.

Есть и гибридные периметровые системы, в которых поворотные видеокамеры направляются в зону срабатывания обычных датчиков. Практически все эти видеосистемы в той или иной степени полезны, но они не позволяют сделать принципиальный скачок - автоматизировать анализ тревог и резко снизить нагрузку на оператора и вообще уменьшить их количество, удешевить систему безопасности, сделать ее более надежной, то есть реализовать принцип Шамрона.

Новые разработки - новые возможности

Следующим шагом в разработке видеосистем вообще и видеосистем для охраны периметров в частности является создание интеллектуальных систем видеонаблюдения с компьютерным зрением (ВКЗ). Определение "компьютерное зрение" использовано для того, чтобы подчеркнуть отличие от многочисленных "просто интеллектуальных систем" с плохо работающими VMD и главное свойство ВКЗ - способность распознавать объекты и ситуации, проводить анализ увиденного. ВКЗ должны обладать неким набором свойств, которые просто переводят ее в следующих класс видеосистем и определяют вектор будущего развития видеонаблюдения вообще, например:

  • детектирование движения при минимальном количестве ложных тревог в любое время суток при естественном освещении;
  • распознавание объектов (разделение на классы), отслеживание заданного количества объектов (десятки и сотни);
  • распознавание ситуаций (самым простой задачей является распознавание оставленного предмета, а более сложной - распознавание автокатастроф или драк);
  • использование сетевой структуры ВКЗ, позволяющей организовывать работу при полной функциональности (распознавание и формирование динамических архивов) десятков и сотен видеокамер в распределенной системе видеонаблюдения;
  • формирование динамических многоуровневых архивов. Под этим понимается не только запись видеопотока, как в обычных камерах, но и формирование в базе данных карточек на каждый замеченный и распознанный объект с полным описанием всех данных, которые видеосистема "вытянула" из изображения (класс, цвет, направлениедвижения, скорость, время, точки появления и исчезновения и т.д.). При этом появляется уникальная возможность находить в архиве объекты с нужными свойствами при ретроспективном анализе и поднимать тревогу исключительно при появлении в заданных местах только объектов с заданными свойствами в реальном масштабе времени;
  • возможность работы с изображением различного уровня (статические и поворотные камеры с автоматическим наведением на объект, управлением зумом и фокусом; высокочувствительные камеры для ночного наблюдения и т.д.);
  • наличие высокоуровневых интерфейсов и графических оболочек в системе, включая, например, наложение мнемоники тревог на карту;
  • передача информации с помощью любых доступных медиумов (сети, беспроводные сети и т.д.).

Список можно продолжить, так как ВКЗ сами начинают диктовать необходимые функции и требовать от разработчиков собственного развития.

На рис. 1 приведены изображения компьютерных экранов работающей ВКЗ. На рис. 2 показано изображение одной из вышек с множеством статических и поворотных камер на реальном объекте в одной из горячих точек планеты, где система прошла многомесячные тяжелейшие полевые испытания при охране периметра на глубину до 500 м в дневных и ночных условиях.

Удалось реализовать принцип Шамрона - охрана многокилометрового периметра осуществлялась одним человеком. Кстати, вот рядовая задачка для любителей "простых VMD": массовый вылет насекомых способен блокировать практически любую существующую систему VMD. С удовольствием посмотрю на систему, способную решить подобную проблему. Испытания преподносили много таких "сюрпризов".

Опыт разработки, испытания и внедрения реальной системы ВКЗ позволил сделать некоторые базовые выводы:

  • радикальное преодоление проблемы ложных тревог возможно только в системах ВКЗ, поскольку только распознавание объектов позволяет решить их судьбу. Классические системы VMD никогда не преодолеют определенный качественный барьер, так как используемой для фильтрации ложных тревог информации просто недостаточно в рамках применяемой VMD алгоритмической концепции;
  • при разработке ВКЗ пришлось ввести новые классы объектов. В классических периметровых системах определяется объект ("нарушитель") и его отсутствие ("ложная тревога"). В ВКЗ пришлось оперировать понятиями "посторонний объект" (собака, кошка), "неопасный объект" (объект, удаляющийся в сторону, противоположную периметру) и т.д. Изменяется концепция реагирования на тревоги: так как объект замечается за 500 метров до периметра, то возникает возможность разнообразного реагирования на этот факт, вплоть до отпугивания и дистанционного воздействия. Иными словами, ВКЗ требует осмысления самих основ теории в области периметровых систем;
  • организационный вывод - как только начинается разговор об "интеллектуальных системах" видеонаблюдения, то есть системах с распознаванием (а системы VMD являются простейшими системами с распознаванием, так как делят объекты на два класса: подвижные и неподвижные), то необходимо переходить к общепринятой терминологии. Поскольку термины FAR (false acceptance rate) и FRR (false rejection rate) вполне понятно описывают такие системы, значит, надо не только рекламировать продукты как "лучшие в мире" по той причине, что они установлены возле Букингемского дворца (смысловая подстановка), а тестировать их, и желательно не только собственными способами, а какими-то общепринятыми.

Для объективного тестирования BКЗ уже создана такая система. Она вполне может быть ядром общепринятой системы тестирования для всего сообщества сферы безопасности (при участии заинтересованных компаний и здоровой критике всего сообщества). Тогда системы обретут мощнейший инструмент для совершенствования ВКЗ в виде объективных критериев качества. Если так случится, то Россия будет первой страной, которая это сделала и которая может устанавливать стандарты, а не брать их потом за границей.

Что дальше?

ВКЗ не останутся навсегда привязанными только к охране периметра. Они станут важнейшим фактором обеспечения безопасности в городах, так как меняется модель безопасности вообще. Ведь до недавних пор главной моделью безопасности объекта являлась некая мембрана с организованной при помощи технических средств и мероприятий проницаемостью, представляющая собой границу между объектом и пространством. Предполагалось, что по одну сторону мембраны-границы находятся "правильные" субъекты, а по другую - все остальные (как "правильные", так и "неправильные"). Границы бывают большие (государственные), средние (периметры объектов), маленькие (квартиры) и даже личные (тело). Для реализации такой модели безопасности и придуманы почти все современные средства безопасности: от пограничников с собаками до бронежилетов. Но жизнь меняется, и модель границы уже работает не всегда (можем ли мы остановить террористов на границе города?).

Сейчас появляется новая модель безопасности - пространственная, в рамках которой нужно контролировать пространство города почти полностью. Требуются новые технические средства, и ВКЗ являются первым и очень важным техническим средством для реализации новой модели пространственной безопасности. Специализированные ВКЗ уже работают на разных участках пространства. Автодороги оснащаются системами контроля трафика, распознавателями номеров и измерителями скорости. Очень скоро ВКЗ шагнут на площади и в школы, на стройки и в кинотеатры, смогут обеспечивать безопасность граждан, так как способны распознавать объекты и ситуации, предупреждать преступления либо доказательно их документировать, что усложнит осуществление преступления или теракта.

В качестве доказательства можно привести тот факт, что упомянутая выше система уже установлена в некоторых точках большого города и вполне способна не только классифицировать объекты наблюдения, но и распознавать до десятка ситуаций (оставленный предмет, лежащий человек, бегущий человек, повторные контакты одного человека с другим и т.д.).

Я.Я. Петричкович
Эксперт

Опубликовано: Каталог "CCTV"-2004
Посещений: 8923


  Автор
Петричкович Я. Я.

Петричкович Я. Я.

Директор ГУП НПЦ "ЭЛВИИС", д.т.н.

Всего статей:  5

В рубрику "Видеонаблюдение (CCTV)" | К списку рубрик  |  К списку авторов  |  К списку публикаций