Videoanalytik hat einen weiten Weg zurückgelegt und ist heute eine zuverlässige und vertrauenswürdige Ergänzung zur Videoüberwachung.
Viele Organisationen verlassen sich heute auf Analytik, um die Überwachung von Kameras einfacher und genauer zu machen, sodass menschliche Bediener das tun können, was die Technologie nicht kann, und echten Mehrwert bieten – was ausschließt, ständig auf einen Bildschirm zu starren.
Die meisten Kamerahersteller bieten heutzutage eine Form von Analytik mit ihrer Hardware an, wie z.B. Bewegungserkennung, Tripwires und so weiter.
Aber was passiert in der realen Welt?
Wenn Anbieter Videoanalytik demonstrieren, haben sie den Vorteil, die Umgebung zu kontrollieren und sicherzustellen, dass ihre Systeme gut funktionieren.
In der realen Welt gibt es viele Faktoren, die die Umgebung verändern können, manchmal in Sekundenschnelle.
Funktionieren analytische Anwendungen in diesen Umgebungen genauso gut?
Hi-Tech Security Solutions hat drei Anbieter, die in der Welt der Videoanalytik Wellen schlagen, einige Fragen zu ihren Produkten und Erfahrungen in der realen Welt gestellt.
Unsere Interviewpartner sind:
- Gus Brecher vom lokalen VMS-Entwickler, Cathexis,
- Roy Alves von Axis Communications, und
- Dr. Mahesh Saptharishi, CTO von Avigilon.
Hi-Tech Security Solutions: Wie haben sich Analytik im Laufe der Zeit verbessert?
Was sehen Sie als Haupttreiber für die Weiterentwicklung der Technologie, sodass Menschen sich darauf verlassen können?
Gus Brecher: Ich denke, die Hauptgründe für die Verbesserungen in der Videoanalytik sind zweifach:
- Rechenleistung: Mit dem exponentiellen Anstieg der verfügbaren Rechenleistung können Sie weitaus ausgefeiltere Algorithmen auf der verfügbaren Hardware ausführen, sei es auf Aufzeichnungsservern oder am Rand (auf IP-Kameras).
- IP-Systeme: Mit dem Wachstum von IP ist die Fähigkeit von Drittsystemen (z.B. Ipsotek, AgentVI), Analytik getrennt vom VMS durchzuführen, Realität geworden.
So können Unternehmen Analytik auf demselben Video durchführen, das in einem separaten System an das VMS gestreamt wird, und dann Analytikinformationen oder Alarme zurück an das VMS übermitteln.
Die Fähigkeit, Analytik am Rand auf IP-Kameras durchzuführen, hat auch eine Plattform für diese Drittentwickler-Spezialisten geschaffen.
Dies hat auch dazu geführt, dass die VMS-Anbieter ihr Spiel verbessern und ihre eigenen Analytik-Angebote verbessern mussten.
Dr. Mahesh Saptharishi: Die Genauigkeit und Installationsfreundlichkeit der Videoanalytik hat sich in den letzten fünf Jahren erheblich verbessert.
Es gab bedeutende Fortschritte in der Wissenschaft und den Algorithmen, die Analytik für reale Anwendungen geeigneter machen.
Auch die Prozessortechnologie hat sich so weit verbessert, dass zuvor unzugängliche, ausgefeilte Computer-Vision-Algorithmen jetzt zu ähnlichen oder niedrigeren Kosten eingesetzt werden können.
Roy Alves: Analytik hat sich in den letzten 10 Jahren dramatisch verändert.
Die Haupttreiber waren auf der einen Seite die Endnutzeranforderungen, die komplexer geworden sind; auf der anderen Seite hat die sich schnell entwickelnde Hardwareumgebung Verbesserungen vorangetrieben.
Wo vor einigen Jahren grundlegende Tripwire-Perimeterschutzlösungen für Endnutzer ausreichten, verlangen sie jetzt zuverlässigere Lösungen mit niedrigen Fehlalarmraten.
Traditionell neigt Standardisierung dazu, die Glaubwürdigkeit von Lösungen und die Marktentwicklung sowohl für Entwickler als auch für Kunden positiv zu beeinflussen – es gibt zahlreiche Beispiele dafür (wie ONVIF und Bluetooth) – es ist wahrscheinlich nur eine Frage der Zeit, bis dies auch die Analytik umfasst.
Hi-Tech Security Solutions: Auf welche analytischen Funktionen können sich Menschen heute verlassen?
Gus Brecher: Es gibt viele Algorithmen, die gute Arbeit leisten.
Wenn Sie sich vektorbasierte Analytik ansehen (anstatt der grundlegenden VMD), besteht der erste Schritt darin, die gewünschten Objekte zu erkennen und dann auf sie zu fokussieren.
Sobald Sie dies richtig hinbekommen, können Sie viele Dinge mit den Informationen tun.
Zum Beispiel: Personenzählung, Betreten oder Verlassen eines Bereichs, Herumlungern, Richtung, Geschwindigkeit usw.
Auf der anspruchsvolleren Seite gibt es die Gesichtserkennung, die wirklich eine spezialisierte Anwendung für sich ist, die viel Rechenleistung erfordert und sehr teuer ist.
Die Jury ist sich noch nicht einig, ob dies für den weit verbreiteten Einsatz geeignet ist.
Die Kennzeichenerkennung ist ebenfalls sehr spezialisiert, aber die guten Lösungen sind sehr zuverlässig.
Dr. Mahesh Saptharishi: Funktionen wie das Erkennen von Herumlungern, das Gehen in die falsche Richtung, das Erkennen von angehaltenen Fahrzeugen, das Zählen der Anzahl von Personen oder Fahrzeugen in der Szene, die Fähigkeit, zwischen Personen, Fahrzeugen und anderen Objekten in der Szene zu unterscheiden, sind alles Funktionen, auf die sich Kunden heute verlassen können.
Darüber hinaus reifen Analytiken wie LPR und Gesichtserkennung zu einem Punkt, an dem sie in vielen Anwendungen eingesetzt werden können.
Roy Alves: Es gibt mehrere Möglichkeiten mit Analytik; um einen vertikalen Bereich zu nennen, können wir den Einzelhandel nehmen, wo der Endnutzer zusätzlichen Wert aus seiner Überwachungs- und Verlustpräventionsinvestition ziehen und das Asset „ausreizen“ kann, indem er Personen zählt/Besucherzahlen im Geschäft misst, Warteschlangen misst, Verweildauer misst, Hotspots und Engpässe im Geschäft durch Heatmaps analysiert und demografische Daten (Alter/Geschlecht) analysiert.
Ein weiteres Einsatzgebiet ist der Transport, bei dem Sie die Anzahl der Personen berechnen können, die beispielsweise in einen Bus oder Zug einsteigen.
Wir sehen auch Fortschritte bei der Kennzeichenerkennung, mit einer viel höheren Genauigkeit beim Lesen von Kennzeichen, selbst wenn Autos mit höheren Geschwindigkeiten fahren.
Bessere Bildqualität bei Kameras hat wirklich positive Auswirkungen auf die Reduzierung von Fehlalarmen und die Bereitstellung besserer Analysen gehabt.
Hi-Tech Security Solutions: Um zuverlässige Analysen zu erhalten, benötigen Benutzer offensichtlich mehr als nur einige Software auf ihren Servern oder Kameras.
Was gehört zu einer effektiven Analyselösung, zum Beispiel HD-Kameras und effektive Beleuchtung usw.?
Gus Brecher: Die Umgebung ist offensichtlich die kritischste Variable, wenn es um Analysen geht.
Kamerawackeln durch unzureichende Kameramontage, schlechte Beleuchtung, laute Umgebungen, Versuche, Objekte zu weit entfernt zu erkennen usw., führen alle zu schlechten Ergebnissen und unvermeidlichen Fehlalarmen.
Die Konfiguration von Analysen ist ein empirischer Prozess und daher sollte die Person, die dies konfiguriert, die Tageszeiten, die Position der Sonne, Schatten usw. sorgfältig berücksichtigen.
Es ist wichtig, Produkte auszuwählen, die die Möglichkeit bieten, Analysen sowohl auf Live- als auch auf aufgezeichnetem Filmmaterial zu konfigurieren, mit der Möglichkeit, Parameter zu ändern und die Ergebnisse dieser Änderungen sofort zu sehen.
Ich glaube nicht, dass die Auflösung derzeit eine sehr große Rolle bei Analysen spielt, da die meisten Analyseprodukte immer noch mit Videos niedriger Auflösung arbeiten.
Dies liegt daran, dass immer noch eine hohe Rechenleistung erforderlich ist.
Dr. Mahesh Saptharishi: Analysen erfordern, dass Kamerawinkel korrekt positioniert werden.
Die meisten verfügbaren Analysen benötigen, dass die Kamera nicht fast direkt nach unten gerichtet ist oder der Horizont im Sichtfeld nicht eben ist.
Die meisten Analysen erfordern auch eine ordnungsgemäße Kalibrierung (Avigilons selbstlernende Analysen erfordern keine Kalibrierung).
Darüber hinaus ist die Bildqualität von größter Bedeutung.
Die Mehrheit der Analysen verarbeitet bei CIF- oder 4CIF-Auflösungen.
Daher profitieren die meisten Analyselösungen auf dem Markt nicht von HD-Auflösungen (Avigilons Analysen arbeiten mit HD-Video und profitieren von höherer Auflösung).
Typischerweise erfordern Analysen mindestens 100 Pixel auf dem Zielobjekt, um es zu erkennen und zu klassifizieren.
Die Messung der Erkennungsreichweite sollte nachts oder bei niedrigen Lichtverhältnissen durchgeführt werden, um sicherzustellen, dass sie den Erwartungen entspricht.
Geeignete sichtbare oder IR-Beleuchtung sollte verwendet werden, um die gewünschte Reichweite und Genauigkeit zu erreichen.
Avigilons Lösung hat auch eine einzigartige Funktion namens „Teach-By-Example“, bei der der Bediener Feedback zu Fehlalarmen geben kann, damit das System lernen und sich im Laufe der Zeit verbessern kann.
Roy Alves: Damit Analysen ordnungsgemäß funktionieren, müssen die folgenden Fragen oder Fakten berücksichtigt werden:
- Was sind die Sicherheits- oder Projektanforderungen?
Welche Analysen wären also anwendbar? - Was ist die offensichtliche Szene?
Enthält sie eine ebene oder unebene Topologie?
Ist es ein absolut offenes Gebiet oder gibt es eine physische Barriere (Gebäude, Zaun usw.)? - Basierend auf dem oben Gesagten müssen die Anzahl und das Layout der Kameras sowie die Infrastruktur festgelegt werden: Zum Beispiel erfordert die für den Perimeterschutz angewandte Analyse, dass das Kamerabild eine Perspektive bietet.
- Das bedeutet, dass die Kamera hoch genug (4-5 Meter) installiert werden muss und einen Winkel haben muss (d.h. so, dass eine Person, die auf die Kamera zugeht, in der Größe verändert wird – was Dimension verleiht).
- Darüber hinaus muss der maximale Abstand zwischen den Kameras berücksichtigt werden.
- Basierend auf dem oben Gesagten, werden Sie Kameramasten benötigen oder nicht?
- Die Beleuchtung ist ebenfalls wichtig: Gibt es eine Lichtquelle, ja/nein?
Installieren Sie IR-Kameras, Wärmebildkameras oder fügen Sie zusätzliches Licht hinzu? - Bezüglich des Kameratyps ist die erste Frage wieder wichtig: Was möchten Sie erkennen?
Möchten Sie nur sehen, dass es sich um einen Menschen handelt und dass ein Alarm ausgelöst wird?
Dann wäre eine Wärmebildkamera perfekt und sehr zuverlässig.
Wenn Sie jedoch die Person so detailliert identifizieren möchten, dass Sie sogar das Gesicht erkennen können, ist eine Farbkamera mit hoher Auflösung anwendbar. - Mit all dem definiert, können Sie dann die Analysen mit den entsprechenden Empfindlichkeitsstufen und Filtern entsprechend der Umgebung anpassen und konfigurieren.
Hi-Tech Security Solutions: Können Sie unseren Lesern erzählen, wie sich Ihre Analyselösungen in den letzten Jahren entwickelt haben?
Bieten Sie serverbasierte oder Edge-Lösungen an und warum?
In welchen Umgebungen sehen Sie die besten Ergebnisse Ihrer Produkte?
Gus Brecher: Wir haben historisch Bewegungsdetektionsalgorithmen bereitgestellt, die Bewegungen mit der Fähigkeit zur Änderung der Empfindlichkeit in Bezug auf die Anzahl der ausgelösten Pixel erkannt haben.
Wir haben dies weiterentwickelt, indem wir dem System ermöglicht haben, die Umgebung zu lernen und Erkennungszeiten zu analysieren, um Fehlalarme durch Dinge wie vorbeiziehende Wolken, im Wind wehende Bäume usw. abzulehnen.
Fügen Sie dazu die Möglichkeit hinzu, mehrere Zonen innerhalb eines Kamerabereichs mit unterschiedlichen Empfindlichkeiten für jede Zone einzurichten, und Sie erhalten eine mehr als zufriedenstellende Lösung.
Unsere neue Analysesuite verwendet vektorbasierte Algorithmen, die es uns ermöglichen, ein Objekt entsprechend der erforderlichen Größe zu identifizieren, es zu erfassen und dann innerhalb des Kamerabereichs zu verfolgen.
Der kritischste Aspekt bei der Verwendung der vektorbasierte Algorithmen ist, dass wir die Perspektive automatisch berücksichtigen können.
Das bedeutet, dass wir, sobald wir die Größe einer Person an zwei Punkten im Kamerabereich kennen, extrapolieren können, welche Größe eine Person in anderen Bereichen des Sichtfelds hat.
Dies reduziert Fehlalarme drastisch und ermöglicht es uns, dem System Regeln in Bezug auf die verfolgten Objekte hinzuzufügen.
Wir bieten nur serverbasierte Analysen an, ermöglichen jedoch Drittanbieter-Analysetools, die am Rand laufen, uns Trigger zu senden.
Unsere Erfahrung hat jedoch gezeigt, dass aufgrund der Verarbeitungseinschränkungen auf den Kameras bei der Durchführung jeglicher Form von einigermaßen anspruchsvollen Analysen gewisse Opfer gebracht werden müssen, die in Form von reduzierten Bildraten, reduzierter Anzahl von Videostreams oder in einem anderen Bereich auftreten können.
Dr. Mahesh Saptharishi: Avigilons Analysen sind Edge-Lösungen (auf der Kamera oder in einem Gerät).
Analysen haben Zugriff auf unkomprimiertes, hochqualitatives, hochauflösendes Video an der Kamera.
Daher können Analysealgorithmen in den meisten Erkennungsaufgaben eine bessere Genauigkeit erzielen.
Avigilon war ein Pionier in der Technologie der künstlichen neuronalen Netze und hat im Laufe der Jahre einige bedeutende Fortschritte gemacht.
Der Hauptanwendungsbereich für Avigilons Analysen liegt im Schutz von Außenbereichen, wo eine hohe Erkennungsrate und eine niedrige Fehlalarmrate gewünscht werden.
Roy Alves: Axis-Entwicklungspartner bieten sowohl serverbasierte als auch eingebettete Lösungen an.
Es ist eine faire Einschätzung, dass die komplexesten und anspruchsvollsten Lösungen auch in Zukunft von serverbasierten Analysen kommen werden, aber bedenken Sie, dass das, was heute eingebettet ist, vor 10 Jahren (oder weniger) serverbasiert war, so verläuft die technische Entwicklung.
Man könnte serverbasierte Lösungen als Entwicklungsplattform für zukünftige eingebettete Analysen betrachten.
Kunden setzen definitiv auf Edge-Analysen, die den Vorteil haben, unendlich skalierbar und dezentralisiert zu sein, kosteneffektiv – keine zusätzliche Hardware erforderlich – und normalerweise mit sehr geringen Bandbreitenanforderungen sowie niedrigen Installations- und Wartungskosten arbeiten.
Einige der Analysen im Einzelhandel haben sich beispielsweise entwickelt, um das Kundenverhalten besser zu verstehen und Geschäfte basierend auf diesem Wissen besser zu gestalten.
Heute stellen wir fest, dass viele Kunden Analysen nutzen, um das Beste aus einer Infrastrukturperspektive herauszuholen. Wenn sie von analogen Kameras auf IP umsteigen und heute eine Türstrahlzählungslösung haben, könnten sie prüfen, ob die neue Infrastruktur diese Aufgabe ebenfalls lösen kann (was Axis kann).
Wenn sie also eine Alarmverifizierung benötigen, werden sie eine Lösung dafür suchen.
Darüber hinaus sind Videoanalysen zunehmend Mainstream und von der breiten Öffentlichkeit akzeptiert.
Daher haben viele der Analyseunternehmen darauf abgezielt, Videoanalysen intuitiver in der Handhabung und Konfiguration zu gestalten.
Außerdem hat die Anforderung, Integrationen zu Drittanbietersystemen bereitzustellen, drastisch zugenommen.
Um diesem Bedarf gerecht zu werden, sehen wir nun Analytics Manager, eine Plattform, die es ermöglicht, unsere serverbasierten oder kamerabasierten Analysen in jedes Drittanbieter-Videomanagementsystem zu integrieren.
Hi-Tech Security Solutions: Was kommt als nächstes in Bezug auf Analysen?
Gus Brecher: Wir sehen die Einführung einiger intelligenter Situationsbewusstseins-Software, die im Laufe der Zeit aus der Analyseumgebung lernt und automatisch Trigger für als ungewöhnlich erachtetes Verhalten generiert.
Ich denke, wir werden sehen, dass die Preise für Gesichtserkennung sinken, da die Verarbeitungskraft noch besser wird und mehr Wettbewerber auf den Markt kommen.
Ich sehe auch, dass Analysen zunehmend für Geschäftsinformationen wie Personenzählung und Heatmapping für Marketingzwecke genutzt werden.
Und natürlich werden sich die Algorithmen kontinuierlich verbessern.
Dr. Mahesh Saptharishi: Identitätsanalysen (die Fähigkeit, ein Fahrzeug oder eine Person eindeutig zu erkennen) erreichen einen Punkt, an dem sie zum Standard werden.
Die Arten von Objekten, die Analysen in der Szene erkennen können, werden ebenfalls vielfältiger.
Analysen sind auch in der Lage, verschiedene Arten von Aktivitäten in der Szene zu erkennen (wie z.B. lange Warteschlangen, zwei Personen, die sprechen/interagieren, Kämpfe, Kollisionen zwischen Fahrzeugen usw.).
Viele dieser Analysen werden in den nächsten Jahren zum Standardangebot werden.
Roy Alves: Viele der Analysen, die wir heute in Bezug auf Audioerkennung, verbesserte Videobewegungserkennung, Personen-/Fahrzeugzählung, Nummernschilderkennung, Heatmaps, falsche Richtung, Perimeterschutz sehen, sind unserer Meinung nach auf einem ausgereiften Stand.
Wir werden Tracking-Analysen sehen, die die Möglichkeit bieten, die Bewegung einzelner Personen in einem Bereich/Geschäft zu verfolgen.
Wo sind sie gegangen, wo haben sie angehalten, wie lange, was haben sie sich angesehen, berührt und schließlich gekauft?
Wie haben sie das Geschäft besucht?
Welcher Prozentsatz der Menschen, die draußen am Geschäft vorbeigehen, wird eintreten, wie ist das Altersprofil, Geschlecht und Stimmung?
Ich denke, hier gibt es noch viel zu tun, z.B. eine Kamera, die einem Einzelhändler sagt, wer sein Kunde ist und wie er sich verhält.
Außerdem prognostiziere ich, dass wir, ähnlich wie in der Überwachungsbranche, wo Hersteller Kameras für ein bestimmtes vertikales Segment produzieren, dasselbe auch aus der Softwareentwicklung sehen werden.
Es ist nicht der Fall, dass eine Größe für alle passt.
Im Sicherheitssegment und Perimeterschutz sehe ich eine zunehmende Nachfrage nicht nur nach Echtzeitwarnungen, sondern auch nach der Erfassung möglichst vieler Daten über Alarmobjekte, d.h. für weitere forensische Zwecke.
Daher wird es wichtig, dem Bediener so viele Informationen wie möglich über ein Objekt zur Verfügung zu stellen.
Hi-Tech Security Solutions: Wir hören viel darüber, Sicherheitslösungen zu nutzen, um in anderen Bereichen des Geschäfts Mehrwert zu schaffen.
Sehen Sie das in der realen Welt?
Gus Brecher: Absolut.
Überwachung geht über den Sicherheitsbereich hinaus.
Kunden werden immer besser darüber informiert, welche Informationen und Vorteile sie aus ihren Sicherheitssystemen ziehen können.
Wir haben einen großen Einzelhändler in Großbritannien, der unser VMS für Schulungszwecke nutzt, indem er die Kundeninteraktion mit Audio aufzeichnet und die Aufnahmen verwendet, um sein Personal bei der Verbesserung der Kundeninteraktion zu unterstützen.
Einkaufszentren verwenden Personenzählalgorithmen, um wertvolle Informationen über die Besucherzahlen in bestimmten Bereichen der Zentren zu erhalten, und einige berechnen sogar Mieten basierend auf diesem Fußverkehr.
Und die Marketingabteilungen betrachten den „Fluss“ der Menschen um ihre Geschäfte mittels Richtungsanalyse und Heatmapping, um ihnen bei der Planung ihrer „Point-of-Purchase“-Werbung zu helfen.
Natürlich erfordert dies einen Wandel in der Denkweise vieler Unternehmen, in denen oft in Silos gearbeitet wird, aber es passiert.
Dr. Mahesh Saptharishi: Einzelhandelsanalysen sind ein bedeutendes Beispiel für eine nicht sicherheitsbezogene Anwendung von Sicherheitstechnologie.
Zu verstehen, welche Produkte die Aufmerksamkeit der Kunden auf sich gezogen haben, wie viele Kunden ein Geschäft betreten haben im Vergleich zu denen, die ein Produkt gekauft haben, wie lang die Warteschlange an der Kasse ist, wie viele Kunden von einem Mitarbeiter bedient wurden, welche Regale derzeit leer sind usw., sind Informationen, die einem Einzelhandelsunternehmen helfen können, die Betriebseffizienz zu verbessern und den Gewinn zu steigern.
Die Sicherheits-/Verlustpräventionsabteilung fungiert als Dienstleister für andere Abteilungen innerhalb eines Unternehmens.
Oft sind zusätzliche Kameras oder Sensoren erforderlich, um eine wertvolle Lösung anzubieten.
Ähnlich wie das Betriebsmodell von IT-Abteilungen erwarten wir, dass Sicherheitsabteilungen diese Informationen als Abonnementdienst für die Marketing-, Merchandising- und Betriebsabteilungen eines Unternehmens anbieten.
Oft reicht allein die Einsicht, die das Video bietet, aus, damit eine Abteilung es ausprobieren möchte.
Wenn die Marketingabteilung Drittanbieter-Auditfirmen zur Datenerhebung im Geschäft verwendet hat, können Videoanalysen dieselben Daten zu wesentlich geringeren Kosten und in Echtzeit liefern.
Roy Alves: Ja, ich sehe dies definitiv in der realen Welt. Wenn eine Kamera eine doppelte Nutzung haben kann, zum Beispiel Überwachung und Warteschlangenmessung, dann ist dies definitiv von Interesse für Abteilungen jenseits der Verlustprävention.
Ich denke, die Akzeptanz hängt davon ab, wie gut der Verlustpräventionsmanager die Herausforderungen und KPIs (Key Performance Indicators) anderer Abteilungen versteht.
Wenn er/sie dem Filialleiter oder Betriebsleiter ein überzeugendes Geschäftsszenario präsentieren kann, dass er mit derselben Kamera eine prädiktive Warteschlangenanalyse und proaktive Warteschlangenmessung liefern kann, bin ich sicher, dass es Kooperationen bei Budgets und Investitionen geben wird.
