Podobnie jak w latach poprzednich, w roku 2014 Internet Rzeczy (IoT – Internet of Things) nadal wywoływał wiele dyskusji przedstawicieli wielu dziedzin przemysłu. Rozmawiano zarówno o urządzeniach o złożonej konstrukcji, takich jak inteligentne samochody, jak i prostych urządzeniach stosowanych w gospodarstwie domowym, takich jak lodówki podłączane do Internetu. W wyniku tych dyskusji wielu konsumentów, a także biznesmenów zyskało nową wiedzę na temat korzyści wynikających z coraz szerszego wykorzystania Internetu w życiu codziennym. Dotyczyło to także przedstawicieli branży zabezpieczeń elektronicznych oraz właścicieli obiektów użytkowych dążących do podniesienia poziomu bezpieczeństwa w swoich przedsiębiorstwach.
Według profesjonalistów działających w branży zabezpieczeń elektronicznych naturalnym kierunkiem dalszego udoskonalania wizyjnych systemów dozorowych będzie upowszechnienie standardu 4K zapewniającego czterokrotnie wyższą niż w popularnym obecnie standardzie HD rozdzielczość obrazu. Umożliwi to znaczne rozszerzenie pola widzenia kamer z zachowaniem tego samego poziomu rozróżnialności szczegółów obrazu. Przewiduje się, że tendencja ta da się zauważyć w wizyjnych systemach dozorowych już w roku 2015 i pogłębi się w latach późniejszych.
Podczas dyskusji na temat przydatności standardu 4K do celów dozorowych mówi się zazwyczaj o wysokiej rozdzielczości obrazu, a zapomina o warunkach, w jakich ten obraz powstaje. Prawdziwym wyzwaniem dla konstruktorów sprzętu jest optymalizacja jakości obrazu w każdych, nawet najgorszych warunkach oświetleniowych i środowiskowych. Motorem dalszego postępu będzie dążenie do stworzenia innowacyjnych rozwiązań umożliwiających skuteczniejsze wykorzystanie wizyjnych systemów dozorowych w najtrudniejszych warunkach eksploatacyjnych.
Wizyjne usługi sieciowe i przetwarzanie danych w chmurze
Poprawa jakości obrazu powoduje wzrost wymagań dotyczących sposobów zarządzania zgromadzonym materiałem wizyjnym. Nie chodzi tu tylko o zwiększenie obciążenia sieci oraz pamięci masowej, czemu można zaradzić, stosując skuteczniejsze metody kompresji obrazu. Problem polega na konieczności zwiększenia skuteczności działania aplikacji służących do analizy treści obrazu i zarządzania informacjami uzyskanymi z wizyjnych systemów dozorowych. Z tego względu przewiduje się wzrost popularności wizyjnych usług sieciowych (VSaaS – Video Surveillance as a Service) realizowanych w chmurze internetowej. Dzięki temu z tych samych strumieni wizyjnych będą mogły korzystać różne podmioty, zaś wizyjne systemy dozorowe staną się użytecznym narzędziem do wykrywania przestępstw kryminalnych i zapobiegania przestępczości na terenie rozległych obiektów publicznych, takich jak centra handlowe, parki, dworce kolejowe, lotniska.
Szybki wzrost wartości rynku wizyjnych systemów dozorowych wynika z obawy o poziom bezpieczeństwa publicznego na całym świecie. Zgodnie z wynikami badań przeprowadzonych przez organizację Transparency Market Research w roku 2019 rynek wizyjnych systemów dozorowych oraz usług VSaaS osiągnie wartość 43 miliardów dolarów, co oznacza, że w latach 2013–2019 będziemy mieli do czynienia z rocznym wzrostem na poziomie 19%. Przewiduje się również szybki rozwój rynku sieciowych wizyjnych systemów dozorowych, którego szacowany roczny wzrost wartości w latach 2013–2019 to 24%. Ponadto przewiduje się, że rynek urządzeń wizyjnych, którego wartość w roku 2012 wyniosła 9,5 miliarda dolarów, w latach 2013–2019 wykaże roczny wzrost na poziomie 17%. Chodzi tu o wszystkie rodzaje urządzeń, w tym kamery analogowe i sieciowe, rejestratory, pamięci masowe, kodery i monitory. W tym momencie warto podkreślić, że ze względu na wzrost popularności usług VSaaS realizowanych w chmurze internetowej udział rejestratorów i pamięci masowych w rynku urządzeń wizyjnych, który w roku 2012 wynosił 37%, będzie wykazywał tendencję spadkową. Tymczasem udział kamer w rynku urządzeń wizyjnych, który w roku 2012 wynosił 32%, wykazuje tendencję wzrostową i przewiduje się, że w roku 2019 będzie wynosić około 46%. Ma to związek ze wzrostem popularności kamer sieciowych, oferujących obraz o coraz wyższej jakości i stwarzających możliwość zapisu materiału wizyjnego na wewnętrznych kartach pamięci.
W ostatnich latach w kręgach osób zajmujących się sieciowymi systemami dozorowymi zapis i obróbka materiału wizyjnego w chmurze internetowej stanowiły swoistą modę, jednakże prawdziwe zmiany w tej dziedzinie mamy dopiero przed sobą. Zarówno w systemach otwartych, w których dzierżawienie serwerów i ich wykorzystywanie wspólnie z innymi użytkownikami stało się powszechnie akceptowaną praktyką, jak i w systemach prywatnych, w których dane i aplikacje nie są z nikim współdzielone, gromadzenie i obróbka materiału wizyjnego w chmurze przynosi wymierne korzyści. Są to: nadmiarowość, skalowalność i przeniesienie kosztów z wydatków inwestycyjnych na wydatki operacyjne. Niezależnie od tego, czy chmura jest hostowana w Internecie czy utworzona wewnątrz jakiejś wydzielonej sieci, zyskujemy wygodę w związku z przekazaniem obowiązku wykonywania wszystkich czynności konserwacyjnych, takich jak modernizacje, aktualizacje i poprawki, osobom trzecim. Skalowalność ma znaczenie nie tylko w przypadku próby zwiększenia liczby kamer pracujących w danym systemie. Dzięki niej można wpływać na intensywność wykorzystania serwerów i innych zasobów sieciowych, na przykład w sytuacji, w której zachodzi konieczność zwiększenia rozdzielczości obrazów i prędkości ich transmisji przy zachowaniu niezmienionej liczby kamer. Przykładowo, jeśli dla poprawy wiarygodności oceny ruchu klientów na terenie obiektu handlowego konieczne jest uruchomienie skuteczniejszych niż dotychczas aplikacji analizujących treść zgromadzonego materiału wizyjnego, jedynym elementem, za który trzeba dodatkowo zapłacić, jest dodatkowa moc obliczeniowa. Takie aplikacje lepiej funkcjonują w strukturze rozproszonej i znajdują zastosowanie w systemach o znaczeniu krytycznym. Dodatkowa moc obliczeniowa może być wykorzystana na przykład do analizy treści obrazów pięciuset tysięcy tablic rejestracyjnych samochodów przejeżdżających codziennie z prędkością 40 kilometrów na godzinę przez punkt kontrolny na ruchliwej autostradzie. Innym interesującym aspektem VSaaS jest możliwość stworzenia kompleksowych usług, na przykład natychmiastowego zaangażowania dodatkowych służb wartowniczych lub zewnętrznych firm zajmujących się ochroną obiektów, jeśli zajdzie taka potrzeba.
Analiza danych i wnioski natury biznesowej
W roku 2015 i w latach późniejszych aplikacje analizujące treść obrazów z kamer będą podlegać dużym zmianom. To samo dotyczy całego przemysłu związanego z wizyjnymi systemami dozorowymi. Kamery pracujące w wizyjnych systemach dozorowych wytwarzają nieprzerwany strumień danych, niezbędny do pracy służb bezpieczeństwa, jednak na tym nie kończy się ich rola. Dzięki analizie ogromnych ilości uporządkowanych i nieuporządkowanych danych, zgromadzonych w postaci zarejestrowanego materiału wizyjnego, możliwe jest wyciągnięcie daleko idących wniosków natury biznesowej. Inteligentne aplikacje umożliwiają uporządkowanie i interpretację tych danych oraz przekształcenie ich w materiał nadający się do dalszego wykorzystania. W takim kontekście pojawia się określenie 3V – od angielskich słów volume (mnogość), variety (różnorodność), velocity (zmienność). Umiejętna obróbka ogromnej ilości różnorodnych, szybko zmieniających się danych prowadzi do pozyskiwania cennych informacji, które mogą być przydatne w warunkach kryzysowych i mogą pojawiać się we właściwym, najbardziej oczekiwanym momencie. Dane faktograficzne pochodzące z systemów sygnalizacji włamania i napadu, systemów kontroli dostępu i innych systemów sieciowych mogą być ze sobą powiązane, dzięki czemu można uzyskać na przykład użyteczne informacje przyczyniające się do zmniejszenia kosztów eksploatacji jakiegoś obiektu. Na tym właśnie polegają zmiany wynikające z rewolucji teleinformatycznej, z jaką mamy obecnie do czynienia. Kamery, które służyły zazwyczaj do wykrywania i identyfikacji przestępców i były narzędziem ułatwiającym rozwiązywanie problemów związanych z bezprawnymi incydentami, weszły w skład skomplikowanych, interaktywnych systemów zarządzania obiektami. Na przykład obrazy z kamer zainstalowanych w centrach handlowych mogą być poddane analizie z udziałem komputerów o dużej mocy obliczeniowej, w wyniku czego uzyskane zostaną informacje usprawniające proces sprzedaży. Informacje te mogą dotyczyć tras, którymi klienci przemieszczają się najczęściej, problemów klientów z dostępem do najliczniej odwiedzanych stoisk, a także wąskich gardeł przyczyniających się do powstawania kolejek. Sprzedawcy będą mogli uzyskać przewagę nad konkurentami dzięki wykorzystaniu tych danych i powiązaniu ich z informacjami uzyskiwanymi z innych źródeł, jakimi mogą być harmonogramy dostaw towarów, listy promocyjne, cenniki z innych placówek handlowych, portale społecznościowe. Wykwalifikowani specjaliści od przetwarzania danych mogą dostrzec powiązania i zależności, z których nikt przedtem nie zdawał sobie sprawy.
Johan Paulsson z Axis Communications
Kompresja obrazu i efektywne wykorzystanie pasma sieciowego
Kompresja obrazu telewizyjnego ma na celu zmniejszenie ilości nadmiarowych danych, transmitowanych wraz ze strumieniem wizyjnym i niepotrzebnie zapisywanych na dyskach komputerowych. Efektywne techniki kompresji umożliwiają znaczne zmniejszenie objętości zapisywanych plików bez zauważalnego pogorszenia jakości obrazów. Znanych jest kilka standardowych metod kompresji, w tym M-JPEG, MPEG-4 i H.264. Ostatnia z nich ma największą skuteczność i jest powszechnie stosowana zarówno w wizyjnych systemach dozorowych, jak i w telewizji profesjonalnej. Wzrost rozdzielczości obrazów wytwarzanych przez współczesne kamery powoduje wzrost wymagań dotyczących skuteczności kompresji. Zmusza to do usprawnienia algorytmów kompresji obrazów w celu utrzymania kosztów związanych z transmisją i zapisem strumieni wizyjnych na możliwie niskim poziomie. Równie istotne są prace zmierzające do zmniejszenia poziomu szumów w obrazie i uzyskania skutecznej kompresji podczas transmisji i rejestracji obrazów o niskiej poklatkowości.
W wyniku kolejnych usprawnień standardu H.264 opracowana została nowa jego odmiana, a mianowicie H.265, z którą wiązane są duże nadzieje na przyszłość. We właściwych warunkach umożliwia ona dalszą redukcję objętości strumieni wizyjnych o około 50%. Początkowo kompresja H.265 ma być wykorzystywana głównie w telewizji profesjonalnej i w przemyśle rozrywkowym. Prawdopodobnie w najbliższym czasie taki rodzaj kompresji będzie wykorzystywany jedynie w najlepszych kamerach profesjonalnych, o bardzo wysokiej rozdzielczości, jednak metoda ta wkrótce na dobre zadomowi się także w wizyjnych systemach dozorowych, zaś oba omawiane standardy kompresji, czyli H.264 i H.265, będą koegzystować na rynku telewizyjnym.
Konkluzja
Upowszechnienie standardów telewizji o wysokiej rozdzielczości, takich jak 4K, musi iść w parze z doskonaleniem innych technologii, umożliwiających szersze wykorzystanie obrazów z kamer, nie tylko w celu poprawy stanu bezpieczeństwa chronionych obiektów, lecz także w celu uzyskania korzyści biznesowych, zwiększenia rentowności przedsiębiorstw i uzyskania przewagi nad konkurencją. Te aspekty powinny być brane pod uwagę przez wszystkie osoby poszukujące nowych rozwiązań technologicznych w branży wizyjnych systemów dozorowych.
Axis Communications
Opracowanie: Redakcja
Tekst został opracowany na podstawie wypowiedzi Johana Paulssona z Axis Communications